INTRODUCCIN

Definicin de Cadena de medidas:

Se denomina cadena de medida a una serie de elementos de un instrumento de medida o de un sistema de medida que constituye el camino que recorre la seal de medida desde la entrada hasta la salida. En mecnica existe una teora de la cual nos valemos para resolver los distintos problemas que se presentan en cada uno de los mtodos de montaje de las mquinas y sus mecanismos, como son: Restablecimiento de la precisin de la mquina, calidad, etc.; a esta teora se le denomina: teora de las cadenas de medidas.(1)

Objetivos de las Cadenas de medidas

Los objetivos que se pueden resolver con las cadenas de mediadas son:

Clculo de las tolerancias, desviaciones y dimensiones.

Mtodos para resolver la precisin.

Se puede dividir la cadena de medida en varias etapas:

1. ColectarElegir un embudo de fotones con las propiedades adecuadas y transformar el frente de onda inicial en un frente de onda ms concentrado.

2. FormarTrabajar los fotones para contarlos, clasificarlos por colores y/o localizarlos espacialmente.

3. DetectarConvertir la seal luminosa en seal elctrica, sin perder ninguna de las propiedades ganadas por el instrumento.

4. AnalizarTraducir en medidas fsicas pertinentes los observables.

5. TratarComenzar (ligeramente) el tratamiento de las medidas.

1Transductores

El transductor es el elemento que transforma la vibracin mecnica en una seal elctrica analgica, para ser procesada, medida y analizada. Atendiendo a su principio constructivo, hay transductores de vibracin de desplazamiento, velocidad y aceleracin, cada uno de ellos ms o menos idneo a cada aplicacin industrial.

Las ventajas de la transformacin son por un lado la flexibilidad, ya que muchos medidores soportan la transformacin de seales normalizadas. Por otro lado, las magnitudes medidas pueden ser ledas a grandes distancias sin prcticamente prdida alguna. Cuando se usan transductores, la unidad de evaluacin debe recibir slo el rango de medicin, pues a partir de ah, se calculan desde la seales elctricas las magnitudes elctricas. Algunos transductores ofrecen adicionalmente una separacin galvnicaentre la seal de entrada y de salida.(2)

3CARACTERISTICAS DE LOS TRANSDUCTORES:

- Curva de calibracinEs la calibracin o correccin de errores de un equipo en la cual se consigue mediante un transductor.

- Sensibilidad(S)Derivada de la curva de CALIBRACION, esto representa la variacin producida en la seal de salida por un incremento elemental de la magnitud de entrada.

- Rango de medida:Diferencia entre los valores mximos y mnimos en la cual son muy importantes para poder medir nuestro sistema automatizado.

- ResolucinEs la variacin mnima de la magnitud que se detecta.

- La velocidad de respuesta

Nuestro transductor debe de ser capaz de responder a los cambios de magnitudes que se detectan en un tiempo determinado (Mnimo), su respuesta debe de ser de manera instantnea.

-Exactitud

La exactitud de la medicin debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemticos positivos o negativos en la medicin. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero.

- Precisin

La precisin de la medicin debe ser tan alta como fuese posible. La precisin significa que existe o no una pequea variacin aleatoria en la medicin de la variable. La dispersin en los valores de una serie de mediciones ser mnima.

- Rango de funcionamiento

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El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango.

Velocidad de respuesta

El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mnimo. Lo ideal sera una respuesta instantnea.

- Calibracin

El sensor debe ser fcil de calibrar. El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibracin deben ser mnimos. Adems, el sensor no debe necesitar una re calibracin frecuente.

El trmino desviacin se aplica con frecuencia para indicar la prdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su re calibracin.

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-CLASIFICACION DE TRANSDUCTORES:

Transductores de Desplazamiento(4):El transductor de desplazamiento, conocido tambin como transductor "de corrienteEddy" o proxmetro, se aplica normalmente para bajas frecuencias (por debajo de 1.000Hz) en cojinetes de friccin de turbo mquinas. Los proxmetros se emplean para medir el desplazamiento radial o axial de ejes. Se instalan en las cubiertas de rodamientos o a su lado y detectan el desplazamiento del eje en relacin a su posicin de anclaje

Ventajas:

- Mide el movimiento relativo entre su punta y el eje de giro.

-Su empleo es de especial utilidad en maquinaria rgida donde se transmite muy poca vibracin a la carcasa de la mquina.

Inconvenientes:

- Estos transductores deben instalarse permanentemente. Esto es siempre costoso, e incluso imposible en algunos casos.

- Se requiere un acondicionador de seal.

- El rango de frecuencias est limitado en cierto modo respecto a otros modernos transductores tpicamente lineales entre 0-1.000 Hz

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Transductores ssmicos de Velocidad:

El transductor ssmico de velocidad se aplica a mquinas donde el eje transmite la vibracin a la carcasa con poca amortiguacin, es decir, las amplitudes de vibracin en la carcasa son grandes. Se compone de un imn permanente ubicado en el centro de una bobina de hilo de cobre. Cuando la carcasa vibra, se crea un movimiento relativo entre el imn y el bobinado, inducindose por la ley de Faraday una tensin proporcional a la velocidad del movimiento.

Ventajas

Mide directamente la velocidad, que es proporcional a la severidad de la vibracin. No se necesita fuente externa de alimentacin, lo que permite enviar la seal elctrica a lo largo de grandes distancias por cable, hacindolo ideal para aplicaciones donde queden lejanos e instalados permanentemente. Slo requiere una simple diferenciacin o integracin para convertir la seal a otras unidades de amplitud. Esto repercute en una mejor calidad del post procesado de datos.

Inconvenientes

Las dimensiones del transductor son relativamente grandes, necesitando grandes bases magnticas para su sujecin. En consecuencia, el rango de frecuencias es, en cierto modo, restrictivo: 10-1.000 Hz. La salida del transductor depende de la temperatura. A elevadas temperaturas, la salida se reduce al debilitarse el campo magntico. Sin embargo, se han desarrollado transductores especficos para altas temperaturas. La calibracin puede perderse por el desgaste y la temperatura.

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Transductor Piezoelectrico:

Este tipo de transductor genera una tensin elctrica proporcional a la aceleracin por presin sobre un cristal piezoelctrico. Un acelermetro piezoelctrico puede captar con precisin seales entre 1 Hz y 15.000 Hz. Estos dispositivos son muy apropiados para tomar datos de vibracin a alta frecuencia, donde aparecen grandes esfuerzoscon desplazamientos relativamente pequeos. Algunos transductores especiales pueden medir frecuencias mucho ms bajas y tambin mucho ms altas.

Ventajas

La mayora de los sensores tiene un amplio rango de frecuencia, normalmente entre 2 Hz y 15.000 Hz. Hay que observar que la respuesta en frecuencia depende del tipo de montaje del sensor en la mquina. Estos transductores son muy compactos, sin partes mviles, ligeros y de tamao reducido, necesitando pequeas bases magnticas. Se montan fcilmente con adhesivos o atornillados. Tambin se puede disponer de bases magnticas para montajes temporales o aplicaciones especiales.

Inconvenientes

Los acelermetros necesitan una fuente de alimentacin externa. La salida de amplitud viene dada en unidades de aceleracin. Esta salida debe ser integrada para obtener la representacin espectral o el valor global de amplitud de velocidad.

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Transductor electromecnico(3)El transductor electromecnico es un tipo de transductor que transforma electricidad en energa mecnica, o viceversa.

Un ejemplo puede ser cuando una bocina captora recoge las ondas sonoras y las convierte en energa, o cuando la cpsula fonocaptora deun tocadiscos produce corrientes oscilantes producto de las vibraciones recogidas por la pa, tambin cuando un generador de energa es movido por una fuerzamotriz (generalmente natural como las corrientes de agua o vientos), este entonces transforma esa energa mecnica en energa elctrica.

Estas variaciones resultantes (ya sean elctricas o magnticas, dependiendo de la naturaleza del transductor), proporcionan (mediante un nuevo proceso de transduccin) energa mecnica necesaria como para hacer girar un motor elctrico o producir el movimiento de la aguja encargada de trazar el surco sobre el disco o cilindro durante el proceso de grabacin mecnica analgica.

Algunos llaman transductor a los sensores de distancia de los taxmetros, tambin utilizados en los vehculos nuevos para medir la velocidad. Este nombre es incorrecto por dos motivos:

La finalidad no es la conversin de la energa, sino la recepcin de las seales, por eso se le llama sensor.

Transductor magnetoestrictivo

Los transductores magnetoestrictivo son todos aquellos que basan su funcionamiento en el fenmeno de la magneto estriccin. ste es un fenmeno reversible que se basa en el acoplamiento de fuerzas mecnicas y magnticas, de manera que un material de estetipo ante la presencia de un campo magntico sufre ciertas modificaciones en su estructura interna, lo que produce pequeos cambios en sus dimensiones fsicas. Tambin una deformacin de dicho material produce una variacin de la induccin magntica.

Su campo de aplicacin es en emisores y receptores acsticos submarinos e industriales: Sonar.Hidrfonos.

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Transductor electroacstico

Un transductor electro acstico es aquel dispositivo que transforma la electricidad en sonido, o viceversa.

Son ejemplos de este tipo de artefactos son los micrfonos: estos son transductores electro acstico que convierten la energa acstica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presin del aire) en energa elctrica (variaciones de voltaje), un altavoz tambin esun transductor electro acstico, pero sigue el camino contrario: un altavoz transforma la corriente elctrica en vibraciones sonoras.

La transduccin o transformacin de energa, se hace en dos fases. El modelo terico de un transductor electro acstico, se basa en un transductor electromecnico y un transductor mecnico-acstico. Esto significa, que se estudia por un lado la transformacin de la energa elctrica en mecnica, ya que se genera un movimiento, y por otro lado se estudia la transformacin de la energa mecnica en acstica, ya que el movimiento genera energa acstica

Dispositivos de excitacin

Martillo de impacto

til para provocar una excitacin en las estructuras y para condiciones de hincado muy difciles. Antes de utilizar se debe de tomar en cuenta en el uso correcto del martillo de impacto en pocas palabras dar el golpe en el mismo lugar y direccin

Composicin:

Punta + transductor fuerza +cabeza + amplificador

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Impacto: depende de: material de la punta. Masa de la cabeza.VENTAJAS-INCONVENIENTES: Menor preparacin del montaje Equipo ms econmico.Poca energa.

Es muy IMPORTANTE asegurarse de dar siempre en el mismo punto y en la misma direccin.

No es tan decisivo que los impactos sean de la misma amplitud, ya que al calcular la funcin de transferencia se evala al cociente entre entrada y salida.

Equipo de excitacin

Es un conjunto de herramientas en la cual est conformado por un generador en la que genera una seal elctrica con una fuente de energa que suministra energa y con un excitador en la cual su principal funcionamiento es de transformar esa energa (elctrica) en una energa mecnica

Circuitos de excitacin de transistores bipolares.

Dispositivo controlado por corriente. Tiempo de puesta en conduccin depende de la rapidez con la que se inyecte las cargas necesarias en la base del transistor. Velocidades de conmutacin de entrada se pueden reducir aplicando inicialmente un pico elevado de corriente de base y disminuyendo la corriente hasta la necesaria para mantener el transistor en conmutacin. Igualmente se necesita un pico de corriente negativa en el apagado.

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TRANSIMISION DE SEALES

Son los dispositivos que se encargan de transformar la variable de ingeniera (temperatura, por ejemplo) en una seal mecnica, elctrica, etc. que puede ser usada por otros instrumentos (indicadores, controladores, registradores, etc.). Estos dispositivos tienen dos partes:

-Elemento primario: es el que capta la variable a medir y produce cambios en propiedades fsicas que luego puede transformarse en una seal.

-Elemento secundario: capta la seal elaborada por el elemento primario y la transforma en una salida (indicacin por ejemplo) o genera una seal estandarizada que puede ser captada por otro instrumento en forma local o remota.

Algunos elementos de transmisin de seales son:

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- Micrfono.

- Altavoz.

- Termistores.

- Galgas extensiometricas.

EQUIPOS DE ADQUISICION DE DATOS

Para la adquisicin de datos tendremos diferentes instrumentos cada uno de ellos utilizados para la obtencin, procesado y almacenamiento de los datos.

Cadena de medida (5):

- Acelermetro

- Acondicionador de seal

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- Tarjeta de adquisicin de datos

- Software

Base de datos

- Frecuencia de muestreo

- Tiempo de muestreo

- Mtodo de muestreo

- Error experimental

Bibliografa

(1) https://media4.obspm.fr/public/VAU/instrumentacion/observar/index.html

(2)http://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/sistemas/transductores.htm

(3)http://www.ehu.eus/acustica/espanol/electricidad/transes/transes.html

(4)http://www.sinais.es/Recursos/Curso-vibraciones/sensores/transductores_desplazamiento.html

(5)http://www.sensores-de-medida.es/sensing_sl/SENSORES-Y- TRANSDUCTORES_35/Aceler%C3%B3metros---Sensores-de- aceleraci%C3%B3n_49/

Libros:

- Introduccin al Anlisis de Circuitos Boylestad 10ed

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