Sensores De Humedad. Introducción : ¿Qué es la humedad? ¿Para que medirla? H2OH2O +Gas o Sólido Automatización.

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1 Sensores De Humedad

2 Introducción : ¿Qué es la humedad? ¿Para que medirla? H2OH2O +Gas o Sólido Automatización

3 Conceptos y definiciones: - - Higrometría o psicrometría - - Higrómetro - - Material higroscópico - - Saturación de un gas - - Punto de rocío - - Presión de vapor parcial P v, se mide en [N/m 2 ]=[Pa] - - Presión de vapor en saturación P sat - - Humedad absoluta H abs, se mide en [Kg/m 3 ] - - Humedad relativa H r, se mide en %

4 Ecuaciones : Humedad relativa: (1) Se debe determinar entonces P v y P sat. Por aproximación de Antoine: P  Presión atmosférica (aire seco + vapor de agua). T  Temperatura ambiente en  ºK . m sat  Masa en  Kg  de agua en saturación. m a  Masa en  Kg  de aire seco.

5 Ecuaciones :  v  Masa en  Kg  de una molécula de vapor de agua.  a  Masa en  Kg  de las moléculas de aire seco (composición promedio), suponiendo que el aire seco está compuesto por 78.1% de N 2, 21% de O 2 y 0.9% de Ar. , ,   Coeficientes que serán determinados evaluando 3 pares (T,P sat ) conocidos por tablas. P = 1.013E5  Pa 

6 Ecuaciones : Reemplazando ,  y , se tiene: (2) Pero existen otras aproximaciones para P sat : Donde: (3)

7 Ecuaciones : Cálculo de P v : (4) Otra manera: (5) Luego H r queda determinada

8 1. Sensores por deformación.

9 Sensores por deformación. Fibra Sensible  H r Banda Extensométrica  X Puente Wheatstone  R  V Características: - - Error  3% - - Fácil de reproducir - - Poco robusto - - Rango de 15% a 95% H r - - Tº entre –20[ºC] y70[ºC] - - Requiere ventilación 3[m/s]

10 2. Bulbo húmedo y seco.

11 Bulbo húmedo y seco. Bulbo Húmedo y Seco  H r  Tº Termo resistencia (Platino)  R Puente Wheatstone  V Características: - - Error  0.5% - Introduce vapor al ambiente - - Rango de 0% a 100% de H r - - Tº entre 0[ºC] y 90[ºC] - - Requiere ventilación 3[m/s]

12 3. Por condensación.

13 Por condensación. Espejo Tº Condensación H r R' Foto-resistencia (a) Luz R Foto-resistencia (b) Ganancia K Circuito Potencia Sistema Refrigeración Resistencia Calefactor _ + Puente Wheatstone V' Puente Wheatstone V _ + E Termo resistencia (Platino) Puente Wheatstone  R  V

14 Por condensación. Características: - - Error  0.5% - Mezcla debe ser transparente - - Rango de 0% a 100% de H r - - Tº entre -70[ºC] y 40[ºC] - - Requiere caudal cte. de 3[m/s]

15 4. Sales higroscópicas.

16 Automatización Industrial:Sensores De Humedad Sales higroscópicas. V ac Circuito Resistivo Tº Termo resistencia (Platino) Puente Wheatstone  R  V _ + H r  Evaporación Cristales Salinos Solución Salina  Absorción Cantidad de solución Alambres de Oro  R Características: - - Error  0.5% - Rango de 15% a 100% de H r - - Tº entre -45[ºC] y 90[ºC] - - Requiere cambio de solución cada 3 meses

17 5. Electrolíticos.

18 Electrolíticos.  H r    En la película Pentóxido De Fósforo Electrodos  i Conversor i/V  V Características: - - Error  0.5% - - Rango de 0 a 1000 PPM - - Sufre saturación - - Requiere cambio de película cada 3 meses - - No puede ser utilizado con amoniaco

19 6. Por conductividad. Características: - - Error  1.5% - - Poco robusto - - Se ensucia rápido - - Requiere mantención

20 7. Capacitivos.

21 Capacitivos. Puente Wheatstone De Condensadores  V  H r Material Higroscópico   Condensador  C Características: - - Error  0.5% - Robustos - - Tº entre -80[ºC] y 60[ºC] - - Requiere cambio de material cada 3 meses - - Limpiar periódicamente

22 8. Infrarrojos.

23 Infrarrojos. Características: - - Rango de 0,05 30.000 PPM - - Tº de –85[ºC] a 40[ºC] - Robusto - - Gas debe ser transparente, y libre de partículas Donde: - - E, energía. - -, frecuencia. - -, longitud de onda = 1400[  m] o 1930[  m] - - h, constante de Planck = 6.63  10 -34  Js .

24 9. Piezoeléctricos. Características: - - Rango desde 0.1 PPM - -  = 1[  g]   = 2000[Hz] - - Detecta variaciones de  0.1[Hz] - - Robusto - - Permite controlar con PLL

25 10. Sensores para tierra. Características: - - Al cambiar la constitución de la tierra (fertilizantes), se debe volver a calibrar el sensor - - Mediciones cortas - - No es muy confiable - - Barato

26 Sensores para tierra. Características: - - Al cambiar la constitución de la tierra (fertilizantes), se debe volver a calibrar el sensor - - Mediciones indefinidas - - Más confiable - - Barato

27 Aplicaciones: - Confort humano (ambientación) - Industria textil, papelera y de pieles - Industria maderera - Industria alimenticia: -.Deshidratación (frutas, pastas, café, sopas, etc). -.Panadería. -.Refrigeración de frutas y carnes. -.Conservación de vinos finos. - Industria farmacéutica - Meteorología - Industria química- biológica - Conservación y almacenamiento