Aprende sobre sensores de humedad por conductividad tipos y para que funcionan cada uno de ellos.
Sensores de humedad por conductivida
El sensores de humedad por conductivida es uno de los dispositivos más importantes que se ha utilizado ampliamente en aplicaciones de consumo, industriales, biomédicas, ambientales, etc. para medir y monitorear la humedad.La humedad se define como la cantidad de agua presente en el aire circundante. Este contenido de agua en el aire es un factor clave en el bienestar de la humanidad. Por ejemplo, nos sentiremos cómodos incluso si la temperatura es de 00 ° C con menos humedad, es decir, el aire está seco.
Pero si la temperatura es de 100 ° C y la humedad es alta, es decir, el contenido de agua del aire es alto, entonces nos sentiremos bastante incómodos. La humedad también es un factor importante para operar equipos sensibles como la electrónica, equipos industriales, dispositivos sensibles a la electrostática y dispositivos de alto voltaje, etc. Tales equipos sensibles deben operarse en un entorno de humedad adecuado para el dispositivo.
Por lo tanto, detectar, medir, monitorear y controlar la humedad es una tarea muy importante. A continuación se mencionan algunas de las áreas importantes de aplicación para detectar, medir y controlar la humedad.
Doméstico : es importante detectar y controlar la humedad en nuestros hogares y oficinas, ya que las condiciones de mayor humedad afectarán el flujo sanguíneo. Otras áreas incluyen cocina, plantación interior, etc.
Industrial : en industrias como refinerías, química, metal u otras industrias donde se usan hornos, la alta humedad reducirá la cantidad de oxígeno en el aire y, por lo tanto, reduce la velocidad de cocción. Otras industrias como el procesamiento de alimentos, textiles, papel, etc. también necesitan controlar la humedad.
Agricultura : las técnicas de riego como el riego por goteo necesitan un contenido de humedad preciso para las plantas. Además, la humedad en el suelo juega un papel importante en el crecimiento adecuado de la planta. Otras áreas donde se requiere control de humedad es la vegetación interior.
Electrónica y semiconductores : casi todos los dispositivos electrónicos están clasificados con un rango de valores de humedad en el que funcionan según lo esperado. En general, este valor será algo así como 10% - 50% de humedad. Las fábricas de semiconductores (plantas de fabricación) deben mantener valores muy precisos de temperatura y humedad, ya que incluso una diferencia mínima puede mostrar un gran impacto en la producción.
Medicina : los equipos médicos como ventiladores, incubadoras, esterilizadores, etc. necesitan control de humedad. También se usa en plantas farmacéuticas y procesos biológicos.
Todas las aplicaciones mencionadas anteriormente y muchas otras necesitan detección de humedad y se realizan utilizando sensores de humedad. Antes de hablar sobre los sensores de humedad, sus tipos y principios de funcionamiento, veremos primero algunos términos y definiciones importantes relacionados con la humedad.
Términos importantes relacionados con la humedad
Humedad : Generalmente, el término Humedad significa contenido de agua de cualquier material o sustancia. Pero prácticamente, el término Humedad se refiere al contenido de agua en sólidos y líquidos. El término Humedad se refiere al contenido de agua en gases (aire).
Humedad absoluta: la humedad absoluta (AH) es la relación entre la masa del vapor de agua y el volumen del aire. Si m es la masa del vapor de agua y V es el volumen total, es decir, el volumen de la mezcla de aire y vapor de agua, entonces la humedad absoluta AH viene dada por
AH = m / V
La humedad absoluta no tiene en cuenta la temperatura, pero cambia con la temperatura y la presión.
Humedad relativa: cuando hablamos de medir la humedad, generalmente hablamos de humedad relativa (a menos que se especifique lo contrario).
La humedad relativa o HR es la relación entre la presión de vapor de agua real presente en el aire a una temperatura y la presión de vapor de agua máxima presente en el aire a la misma temperatura.
En los informes y pronósticos meteorológicos, la probabilidad de precipitación o rocío o niebla se indica utilizando Humedad relativa y, por lo tanto, se considera una métrica importante.
La humedad relativa tiene en cuenta tanto la temperatura como la presión. Por lo tanto, los sensores de humedad que miden la humedad relativa, miden tanto el contenido de humedad como la temperatura del aire.
NOTA : Para temperaturas superiores a 1000 ° C, no es útil medir la humedad relativa (HR), ya que generaría valores engañosos.
Humedad específica: la humedad específica (SH) es la relación entre la masa del vapor de agua y la masa total del aire.
Relación de mezcla o relación de humedad: la relación de mezcla es la relación de masa del vapor de agua a la masa del aire seco.
Temperatura del punto de rocío: La temperatura del punto de rocío es la temperatura a la que el contenido de vapor de agua está saturado en el aire. A temperatura de punto de rocío, la humedad relativa HR es del 100%. En otras palabras, para que el aire retenga la cantidad máxima de vapor de agua (o humedad), tiene que alcanzar la temperatura del punto de rocío.
Sensores de humedad: clasificación y principios de funcionamiento
Los sensores de humedad son dispositivos muy importantes que ayudan a medir la humedad ambiental. Técnicamente, el dispositivo utilizado para medir la humedad de la atmósfera se llama higrómetro. Los sensores de humedad o higrómetros se pueden clasificar según el tipo de humedad que se utiliza para medir, es decir
Sensores de humedad absoluta (AH) o sensores de humedad relativa (RH). Los sensores de humedad también se pueden clasificar según el parámetro utilizado para medir la humedad, es decir, sensores de humedad capacitivos, sensores de humedad de conductividad eléctrica (o resistivos) y sensores de humedad de conductividad térmica.
Existen otros tipos de sensores de humedad o higrómetros como el higrómetro óptico, el higrómetro oscilante y el higrómetro gravimétrico.
Veamos los diferentes tipos de sensores de humedad o higrómetros junto con sus principios de funcionamiento.
Sensores de humedad capacitivos
Los sensores de humedad basados en efecto capacitivo o simplemente sensores de humedad capacitivos son uno de los tipos básicos de sensores de humedad disponibles.
A menudo se usan en aplicaciones donde los factores como el costo, la rigidez y el tamaño son motivo de preocupación. En los sensores capacitivos de humedad relativa (HR), la permitividad eléctrica del material dieléctrico cambia con el cambio de humedad.
Funcionamiento de sensores capacitivos de HR
Se puede hacer un simple sensor capacitivo de HR a partir de un condensador lleno de aire a medida que la humedad en la atmósfera cambia su permitividad. Pero para aplicaciones prácticas, el aire como dieléctrico no es factible.
Por lo tanto, el espacio entre las placas del condensador generalmente se llena con un material dieléctrico apropiado (aislador), cuya constante dieléctrica varía cuando está sujeto a cambios de humedad.
El método común para construir un sensor de HR capacitivo es usar una película de polímero higroscópico como dieléctrico y depositar dos capas de electrodos a cada lado.

Otra forma de usar los sensores capacitivos de RH es observar los cambios en la frecuencia del oscilador construido usando un condensador con sujeto de prueba sensible a RH como dieléctrico. Esta configuración a menudo se emplea en productos farmacéuticos.
Las muestras de prueba, como las tabletas médicas, se colocan entre dos placas (que forman los electrodos del condensador) para formar un condensador en el circuito del oscilador LC. La frecuencia del oscilador cambia con la humedad que rodea la muestra de prueba.
Veamos la construcción de un sensor de humedad relativa capacitivo basado en una delgada película de polímero termostato. Está fabricado sobre un sustrato de silicio. Sobre este sustrato, se depositan dos electrodos metálicos hechos de aluminio, platino o cromo. La forma de estos electrodos está tallada de tal manera que los electrodos forman un patrón interdigitalizado.
Encima de esta capa, se deposita una capa dieléctrica. La siguiente imagen muestra una vista superior y en sección transversal del sensor de humedad capacitivo. Tenga en cuenta que dos resistencias sensibles a la temperatura se depositan en el mismo sustrato para proporcionar compensación de temperatura.

Ventajas de los sensores capacitivos de humedad
El voltaje de salida es casi lineal.Proporcionan resultados estables durante un uso prolongado.Puede detectar una amplia gama de HR.
Desventajas de los sensores capacitivos de humedad
La distancia desde el sensor y el circuito de señalización es muy limitada.
Aplicaciones de sensores capacitivos de humedad
Los sensores de humedad capacitivos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidas, entre otras:
- Sistemas de climatización
- Impresoras y máquinas de fax
- Estaciones
- Meteorológicas
- Automóviles
- Procesamiento de alimentos
- Refrigeradores, Hornos y Secadoras
Sensores de humedad resistivos (sensores de conductividad eléctrica)
Los sensores de humedad resistivos son otro tipo importante de sensores de humedad que miden la resistencia (impedancia) o la conductividad eléctrica. El principio detrás de los sensores resistivos de humedad es el hecho de que la conductividad en conductores no metálicos depende de su contenido de agua.
Funcionamiento de sensores de humedad resistivos
El sensor de humedad resistivo generalmente está compuesto de materiales con una resistividad relativamente baja y esta resistividad cambia significativamente con los cambios de humedad. La relación entre resistencia y humedad es exponencial inversa. El material de baja resistividad se deposita en la parte superior de dos electrodos.
Los electrodos se colocan en un patrón interdigitalizado para aumentar el área de contacto. La resistividad entre los electrodos cambia cuando la capa superior absorbe agua y este cambio se puede medir con la ayuda de un circuito eléctrico simple.
Algunos de los materiales comúnmente utilizados son sal, sustratos especialmente tratados, polielectrolitos sólidos y polímeros conductores. Los sensores de humedad resistivos modernos están recubiertos con una sustancia cerámica para proporcionar protección adicional. Los electrodos en el sensor generalmente están hechos de metales nobles como oro, plata o platino.
Ventajas de los sensores de humedad resistivos
- Bajo costo
- Talla pequeña
- La distancia entre el sensor y el circuito de señal puede ser grande (adecuada para operaciones remotas).
- Altamente intercambiable ya que no hay estándares de calibración.
Desventajas de los sensores de humedad resistivos
Los sensores de humedad resistivos son sensibles a los vapores químicos y otros contaminantes.Las lecturas de salida pueden cambiar si se usan con productos solubles en agua.
Aplicaciones de sensores de humedad resistivos
Los sensores de humedad conductivos resistivos o eléctricos son sensores de bajo costo con un tamaño relativamente pequeño. A menudo se usan en varias aplicaciones industriales, domésticas o residenciales y comerciales.
Sensores de humedad de conductividad térmica
Los sensores de humedad de conductividad térmica también se conocen como sensores de humedad absoluta (AH) ya que miden la humedad absoluta. Los sensores de humedad de conductividad térmica miden la conductividad térmica tanto del aire seco como del aire con vapor de agua. La diferencia entre las conductividades térmicas individuales puede estar relacionada con la humedad absoluta.
Funcionamiento de sensores de humedad de conductividad térmica
El mejor componente para lograr un sensor de humedad basado en conductividad térmica es el termistor. Por lo tanto, dos pequeños termistores con coeficiente de temperatura negativo se utilizan para un circuito puente.En eso, un termistor está sellado herméticamente en una cámara llena de nitrógeno seco, mientras que el otro está expuesto al ambiente abierto a través de pequeños orificios de ventilación. Cuando se enciende el circuito, se calcula la resistencia de los dos termistores y la diferencia entre esos dos valores es directamente proporcional a la humedad absoluta (AH).
Ventajas de los sensores de conductividad térmica y humedad
Adecuado para entornos de alta temperatura y situaciones altamente corrosivas.Muy duraderoMayor resolución en comparación con otros tipos.
Los siguientes son algunos de los factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar un sensores de humedad por conductivida.
Desventaja de los sensores de conductividad térmica y humedad
La exposición a cualquier gas con propiedades térmicas diferentes al nitrógeno puede afectar la medición de lectura.Aplicaciones de los sensores de conductividad térmica y humedad
Algunas de las aplicaciones comunes de los sensores de conductividad térmica y humedad son:- Hornos de secado
- Plantas farmaceuticas
- Owens
- Secadoras y secadoras de ropa.
- Deshidratación de alimentos
Consideraciones importantes al seleccionar un sensor de humedad
Los siguientes son algunos de los factores que deben tenerse en cuenta al seleccionar un sensores de humedad por conductivida.
- Precisión del sensor
- Calibración: requisitos y métodos
- Tamaño del sensor
- Costo del sensor y costo de reemplazo
- Repetibilidad de salida
- Complejidad del circuito
- Resistencia a la contaminación
- Fiabilidad del sensor.
