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Universidad Nacional Experimental Politécnica
"Antonio José de Sucre"
Vicerrectorado Puerto Ordaz
Departamento de Ingeniería Electrónica
Cátedra: Mediciones Industriales.
Tema V.




Sensores Generadores.





Profesor: Franyelit Suárez.
Alumno: C. Lograzzo.

1. - Definición de Sensores Generadores.

Se consideran Sensores Generadores a aquellos sensores que generan una señal eléctrica a partir de la magnitud que midan, sin necesidad de una alimentación eléctrica.

Brindan una alternativa para medir muchas de las magnitudes ordinarias, sobre todo: temperatura, fuerza, presión y magnitudes afines. Pero, además, dado que se basan en efecto reversible, están relacionados con diversos tipos de accionadores o aplicaciones inversas en general.

2. - ¿Qué es Efecto Reversible?

Se basa en la aparición de una señal A, a partir de una señal B, se denomina efecto reversible cuando a partir de la señal B, se puede generar la señal B.

3. - ¿Qué es Efecto Irreversible?

Se basa en la aparición de una señal A, a partir de una señal B, se denomina efecto irreversible cuando a partir de la señal B, no se puede generar la señal A.

4. - ¿Qué es efecto Termoeléctrico?

El efecto termoeléctrico en un material relaciona el flujo de calor que lo recorre con la corriente eléctrica que lo atraviesa. Este efecto es la base de las aplicaciones de refrigeración y de generación de electricidad: un material termoeléctrico permite transformar directamente el calor en electricidad, o bien generar frío cuando se le aplica una corriente eléctrica. El primer efecto termoeléctrico fue descubierto por el físico alemán Thomas Johann Seebeck en 1821. Seebeck se dio cuenta de que una aguja metálica es desviada cuando se la sitúa entre dos conductores de materiales distintos unidos por uno de sus extremos y sometidos a una diferencia de temperatura.

Este efecto es de origen eléctrico, ya que al unir dos materiales distintos y someterlos a una diferencia de temperatura aparece una diferencia de potencial. La principal aplicación práctica del efecto Seebeck es la medida de temperatura mediante termopares. Unos años más tarde, en 1834, el físico francés Jean-Charles Peltier descubrió el segundo efecto termoeléctrico: en la unión de dos materiales diferentes sometidos a una corriente eléctrica aparece una diferencia de temperaturas. El físico inglés William Thompson (Lord Kelvin) demuestra en 1851 que los efectos Seebeck y Peltier están relacionados: un material sometido a un gradiente de temperatura y recorrido por una corriente eléctrica intercambia calor con el medio exterior. Recíprocamente, un material sometido a un gradiente de temperatura y recorrido por un flujo de calor genera una corriente eléctrica.

La diferencia fundamental entre los efectos Seebeck y Peltier considerados por separado y el efecto Thompson es la existencia de este último en un único material, sin necesidad de que exista una unión entre materiales distintos.

Hay 2 Tipos: a) Reversibles: Efecto Peltier.
Efecto Thompson.

b) Irreversibles: Efecto Joule.

5. - Defina con texto y con gráficos el Efecto Peltier.

El efecto Peltier hace referencia a una fuerza electromotriz FEM debida a la diferencia entre los dos metales, es decir, que de acuerdo a una temperatura determinada se genera una diferencia de potencial (FEM) característica.

Consiste en el calentamiento o enfriamiento de una unión entre dos metales distintos al pasar corriente por ella. Al invertir el sentido de la corriente se invierte también el sentido del flujo de calor. Es decir, si antes una unión se calentaba (cedía calor), al cambiar el sentido de la corriente se enfría (absorbe calor), es decir, si primero se enfriaba ahora se calienta o viceversa.

Este efecto es reversible e independiente del contacto, es decir, de la forma y dimensiones de los conductores. Depende solo de su composición y de la temperatura de la unión.

La dependencia es lineal y viene descrita por el coeficiente de Peltier pAB que se define como el calor generado en la unión entre A y B por unidad de corriente que circula de B a A para una unión a temperatura T, y esta definido por:

El hecho de que el calor intercambiado por unidad de superficie de la unión sea proporcional a la corriente y no a su cuadrado, marca la diferencia respecto al efecto Joule. En este el calentamiento depende del cuadrado de la corriente y no cambia al hacerlo su dirección.

El efecto Peltier, es también independiente del origen de la corriente, que puede ser, incluso de origen termoeléctrico. En este caso las uniones alcanzan una temperatura distinta a la del ambiente y ello puede ser una fuente de errores.

Este es un esquema de un refrigerador termoeléctrico. Éste dispositivo hace uso del efecto Peltier para mantener refrigerado algún sistema.

6. - Defina con texto y con gráficos el Efecto Thompson.

El efecto Thompson se asocia con otra FEM generada por un gradiente a través del mismo metal. Aún cuando las FEMs generadas son muy bajas es posible medirlas, tras la amplificación de las mismas.

El efecto Thompson consiste en la absorción o liberación de calor por parte de un conductor eléctrico homogéneo, con una distribución de temperaturas no homogénea, por el que circula una corriente.

El flujo neto de potencia calorífica por unidad de volumen, en un conductor de resistividad r, con un gradiente longitudinal de temperatura, por el que circula una densidad de corriente J será:

Donde s es el coeficiente Thompson. El primer término corresponde al efecto Joule, irreversible, mientras que el segundo expresa el efecto Thompson, reversible. Desarrollando esta expresión para obtener la relación entre el coeficiente Thompson y Seebeck y teniendo en cuenta las ecuaciones que rigen los efectos Peltier y Seebeck, quedando para la unión: