HIGRÓMETROS (HYGROMETERS) RESISTIVOS QUEVEDO WASHINGT WASHINGTON ON PROAÑO LUIS VARGAS VICTOR
OBJETIVOS •
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Conocer el funcionamiento de un sensor HIGRÓMETRO RESISTIVO Analizar el comportamiento de los aislantes eléctricos cuando están en la humedad
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Investigar las ventajas y desventajas de los sensores de humedad
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Conocer como acondicionar la señal que se obtiene de dichos sensores
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Determinar su uso práctico, en aplicaciones en el plano real o industrial.
INTRODUCCIÓN Los sensores que se basan en la variación de la resistencia eléctrica de un dispositivo son seguramente los más abundantes. Esto se debe a que son muchas las magnitudes físicas que afectan al valor de la resistencia eléctrica de un material.
PRINCIPIO •
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El higrómetro se utiliza para medir humedad. Se basan en la variación de resistencia que experimentan los materiales por la humedad, como el vapor de agua en un gas o el agua absorbida en un líquido o sólido. La mayoría de los aislantes eléctricos presentan un descenso de resistividad y un aumento de la constante dieléctrica, al aumentar su humedad. En el mismo sensor se puede medir la resistencia o la capacidad:
-Higrómetro resistivo: mide la variación de resistencia (humistor). -Higrómetro capacitivo: mide la variación de capacidad (Para medir niveles bajos de Humedad).
HIGRÓMETROS (HYGROMETERS) RESISTIVOS
Elementos sensores cuya resistencia eléctrica depende del grado de humedad. Humedad de un gas •
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Cantidad de vapor de agua presente en él (humidity). También es humedad la cantidad de agua absorbida en un líquido o un sólido (moisture).
Humedad absoluta •
Masa de vapor de agua contenida en un volumen dado de gas (g/m3).
Humedad relativa •
Relación entre la presión parcial del vapor de agua presente y la necesaria para que haya saturación a una temperatura dada (%).
FUNCIONAMIENTO •
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El aparato tiene dos electrodos de cinta metálica los cuales no se tocan, y están aislados eléctricamente entre ellos por una forma de plástico. También tiene una solución de cloruro de litio para recubrir por completo todo el dispositivo. A medida que la humedad relativa del aire aumenta, la película de cloruro de litio absorbe más vapor de agua del aire. Esto hace que su resistencia disminuya marcadamente. Debido a que la película de cloruro de litio está en contacto íntimo con los dos electrodos metálicos, la resistencia entre las terminales de los electrodos también disminuye marcadamente. La resistencia entre las terminales puede relacionarse entonces con la humedad relativa.
CARACTERÍSTICAS •
La relación entre resistencia y humedad relativa es no lineal
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La sensibilidad es elevada
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La relación entre la humedad relativa y la resistencia suele ser de tipo exponencial. La resistencia se debe medir con corriente alterna sin nivel de continua para evitar la electrólisis del agua. El tiempo de respuesta es el cambio del 63% de la humedad relativa (>10 s).
INCONVENIENTES •
Los transductores de higrómetro resistivo no pueden utilizarse en todo el rango de humedades relativas, del 0% a 100%. La mayoría de ellos tienen un limite de operación segura del orden del 90% de HR. Una exposición al aire con una humedad relativa mayoral 90% puede resultar en un exceso de absorción de agua por la película de cloruro de litio, una vez que suceda esto, las características de resistencia de higrómetro son alteradas en forma permanente.
CURVA CARACTERÍSTICA Una curva característica típica de resistencia versus humedad relativa para un higrómetro resistivo se muestra en la figura
CONSTRUCCIÓN •
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Para construir higrómetros resistivos se utilizan soluciones acuosas de una sal higroscópica (ClLi, F2Ba, P2O5) depositadas sobre un sustrato plástico en forma de zig-zag entre dos electrodos. Los higrómetros resistivos son más adecuados que los capacitivos cuando la humedad relativa es alta.
APLICACIONES •
Incubadoras
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Saunas
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Museos
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Cuidado de instrumentos musicales
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Quirófanos
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Estaciones Meteorológicas
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Trabajos de pintura
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Bodegas (explosivos, materiales inflamables
ACONDICIONAMIENTO
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Se pude aplicar 2 formas de acondicionamiento
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Divisor de tensión
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Puente de Wheatstone.
DIVISOR DE TENSIÓN
PUENTE DE WHEATSTONE
HIGRÓMETROS INDUSTRIALES
HIGRÓMETRO PCE-555 Rangos de medición - Temperatura - Humedad - Punto de rocío - Bulbo húmedo Resolución Precisión - Temperatura
- Humedad
-30 ... +100 °C 0 ... 100 % H.R. -30 ... +100 °C 0 ºC ... 80 ºC
0,01 % H.R. 0,01 °C ± 2% HR. a 25°C y de 20 a 80% HR. Sino ±2,5 % H.r. ± 0,5 ºC a 25ºC Sino ±1 ºC
HIGRÓMETRO PCE-FWS 20 INTERIOR Rangos de medición
Resolución
Temperatura ambiental: 0 ... +60 °C Humedad del aire: 1 ... 99 % Presión atmosférica: 919 ... 1080hPa Temperatura del aire: 0,1 °C Humedad del aire: 1% Presión atmosférica: 0,1 / 1,5 hPa
EXTERIOR Rangos de medición
Resolución
Transmisión por radio
Temperatura ambiental: -40 ... +65 °C Humedad del aire: 1 ... 99 % Velocidad del viento: 0 ... 180 km/h Indicación de la dirección del viento Temperatura del aire: 0,1 °C Humedad del aire: 1% Hasta un máx. de 100 m al aire libre
CONCLUSIONES •
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La mayoría de los aislantes eléctricos son sensibles , y su resistencia varia cuando están en condiciones de humedad Los higrómetros resistivos no son sensores lineales, y su rango de operación depende de la humedad relativa La sensibilidad de estos sensores es elevada, por la utilización de electrodos y de soluciones acuosas. Se debe tomar en cuenta los parámetros resolución, precisión, y ambiente de trabajo para elegir el higrómetro idóneo para una determinada aplicación. La información que entrega el higrómetro se complementa con datos de otros sensores para determinar el estado del clima y además poder prever sus cambios
