AUTOMATIZACIN

La automatizacin industrial (automatizacin: del griego antiguo auto, guiado por uno

mismo) es el uso de sistemas o elementos computarizados y electromecnicos para controlar

maquinarias o procesos industriales. Como una disciplina de la ingeniera ms amplia que un

sistema de control, abarca la instrumentacin industrial, que incluye los sensores, los

transmisores de campo, los sistemas de control y supervisin, los sistemas de transmisin y

recoleccin de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y controlar

las operaciones de plantas o procesos industriales.

La Ingeniera en Automatizacin y Control Industrial es una rama de la ingeniera que

aplica la integracin de tecnologas de vanguardia que son utilizadas en el campo de

la automatizacin y el control automtico industrial las cuales son complementadas con

disciplinas paralelas al rea tales como los sistemas de control y supervisin de datos,

la instrumentacin industrial, el control de procesos y las redes de comunicacin industrial.

Dentro de las metas que enmarcan esta disciplina se destacan:

Generar proyectos de procesos en los cuales se maximicen los estndares de

productividad y se preserve la integridad de las personas quienes los operan.

La capacidad de procurar la mantencin y optimizacin de los procesos que utilicen

tecnologas de automatizacin.

Utilizar criterios de programacin para crear y optimizar procesos automatizados.

Caractersticas:

Esta ingeniera se fundamenta en una slida formacin en Matemticas, Fsica, Qumica,

Electricidad y Electrnica las cuales brindan posteriormente una base para adquirir

conocimientos sobre sistemas de control, instrumentacin, control de procesos, sistemas

digitales y programacin entre otras reas ligadas al control automtico.

Posteriormente se analizan mediante Controladores Lgicos Programables (PLC), conjunto

con Actuadores, Contactores, Rels, Vlvulas de Control y entre otros instrumentos las

diferentes tcnicas de control industrial que existen hoy en da para lograr una optimizacin

en los futuros procesos industriales.

Qu es un sistema automatizado?

La automatizacin es un sistema donde se trasfieren tareas de produccin, realizadas

habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnolgicos.

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte de Mando

Parte Operativa

La Parte Operativa es la parte que acta directamente sobre la mquina. Son los elementos

que hacen que la mquina se mueva y realice la operacin deseada.

Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las mquinas como

motores, cilindros, compresores ..y los captadores como fotodiodos, finales de carrera ...

La Parte de Mando suele ser un autmata programable (tecnologa programada), aunque

hasta hace bien poco se utilizaban rels electromagnticos, tarjetas electrnicas o mdulos

lgicos neumticos (tecnologa cableada) . En un sistema de fabricacin automatizado el

autmata programable est en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con

todos los constituyentes de sistema automatizado.

Objetivos de la automatizacin

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la produccin y mejorando

la calidad de la misma.

Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e

incrementando la seguridad.

Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.

Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el

momento preciso.

Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos

para la manipulacin del proceso productivo.

Integrar la gestin y produccin.

CONTROL AUTOMTICO

Qu es el control automtico?

El control automtico es el mantenimiento de un valor deseado dentro de una cantidad o

condicin, midiendo el valor existente, comparndolo con el valor deseado, y utilizando la

diferencia para proceder a reducirla. En consecuencia, el control automtico exige un lazo

cerrado de accin y reaccin que funcione sin intervencin humana.

El elemento ms importante de cualquier sistema de control automtico es lazo de control

realimentado bsico. El concepto de la realimentacin no es nuevo, el primer lazo de

realimentacin fue usado en 1774 por James Watt para el control de la velocidad de cualquier

mquina de vapor. A pesar de conocerse el concepto del funcionamiento, los lazos se

desarrollaron lentamente hasta que los primeros sistemas de transmisin neumtica

comenzaron a volverse comunes en los aos 1940, los aos pasados han visto un extenso

estudio y desarrollo en la teora y aplicacin de los lazos realimentados de control. En la

actualidad los lazos de control son un elemento esencial para la manufactura econmica y

prospera de virtualmente cualquier producto, desde el acero hasta los productos alimenticios.

A pesar de todo, este lazo de control que es tan importante para la industria est basado en

algunos principios fcilmente entendibles y fciles. Este artculo trata ste lazo de control, sus

elementos bsicos, y los principios bsicos de su aplicacin.

Funcin del control automtico.

La idea bsica de lazo realimentado de control es ms fcilmente entendida imaginando qu es lo que un operador tendra que hacer si el control automtico no existiera.

La figura 1 muestra una aplicacin comn del control automtico encontrada en muchas

plantas industriales, un intercambiador de calor que usa calor para calentar agua fra . En

operacin manual, la cantidad de vapor que ingresa al intercambiador de calor depende de la

presin de aire hacia la vlvula que regula el paso de vapor.

Para controlar la temperatura manualmente, el operador observara la temperatura indicada,

y al compararla con el valor de temperatura deseado, abrira o cerrara la vlvula para admitir

ms o menos vapor. Cuando la temperatura ha alcanzado el valor deseado, el operador

simplemente mantendra esa regulacin en la vlvula para mantener la temperatura

constante.

Bajo el control automtico, el controlador de temperatura lleva a cabo la misma funcin. La

seal de medicin hacia el controlador desde el transmisor de temperatura (o sea el sensor

que mide la temperatura) es continuamente comparada con el valor de consigna (set-point en

Ingls) ingresado al controlador.

Basndose en una comparacin de seales , el controlador automtico puede decir si la seal

de medicin est por arriba o por debajo del valor de consigna y mueve la vlvula de acuerdo

a sta diferencia hasta que la medicin (temperatura ) alcance su valor final .

CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE CONTROL.

Los sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto y a lazo cerrado. La distincin

la determina la accin de control, que es la que activa al sistema para producir la salida.

Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual la accin de control es independiente

de la salida.

Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la accin de control es en cierto

modo dependiente de la salida.

Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes:

a) La habilidad que stos tienen para ejecutar una accin con exactitud est determinada por

su calibracin. Calibrar significa establecer o restablecer una relacin entre la entrada y la

salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada.

b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad, que presentan los de lazo cerrado.

Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comnmente sistemas de control por

realimentacin (o retroaccin).

Ejemplo

Un tostador automtico es un sistema de control de lazo abierto, que est controlado por un

regulador de tiempo. El tiempo requerido para hacer tostadas, debe ser anticipado por el

usuario, quien no forma parte del sistema. El control sobre la calidad de la tostada (salida) es

interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo, el que constituye tanto la entrada

como la accin de control.

Ejemplo

Un mecanismo de piloto automtico y el avin que controla, forman un sistema de control de

lazo cerrado (por realimentacin) . Su objetivo es mantener una direccin especfica del avin,

a pesar de los cambios atmosfricos. El sistema ejecutar su tarea midiendo continuamente la

direccin instantnea del avin y ajustando automticamente las superficies de direccin del

mismo (timn, aletas, etc. ) de modo que la direccin instantnea coincida con la especificada .

El piloto u operador, quien fija con anterioridad el piloto automtico, no forma parte del

sistema de control.

SENSORES

Un sensor o captador, como prefiera llamrsele, no es ms que un dispositivo diseado para

recibir informacin de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud,

normalmente elctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular.

Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilizacin de

componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc... todos aquellos

componentes que varan su magnitud en funcin de alguna variable), y la utilizacin de

componentes activos.

Pero el tema constructivo de los captadores lo dejaremos a un lado, ya que no es el tema que

nos ocupa, ms adelante incluiremos en el WEB SITE algn diseo en particular de algn tipo

de sensor.

DESCRIPCIN DE ALGUNOS SENSORES:

Pretendo explicar de forma sencilla algunos tipos de sensores.

Sensores de posicin:

Su funcin es medir o detectar la posicin de un determinado objeto en el espacio, dentro de

este grupo, podemos encontrar los siguientes tipos de captadores;

Los captadores fotoelctricos:

La construccin de este tipo de sensores, se encuentra basada en el empleo de una fuente de

seal luminosa (lmparas, diodos LED, diodos lser etc...) y una clula receptora de dicha

seal, como pueden ser fotodiodos, fototransistores o LDR etc.

Este tipo de sensores, se encuentra basado en la emisin de luz, y en la deteccin de esta

emisin realizada por los fotodetectores.

Segn la forma en que se produzca esta emisin y deteccin de luz, podemos dividir este tipo

de captadores en: captadores por barrera, o captadores por reflexin.

En el siguiente esquema podremos apreciar mejor la diferencia entre estos dos estilos de

captadores:

Captadores

- Captadores por barrera. Estos detectan la existencia de un objeto, porque interfiere la

recepcin de la seal luminosa.

Captadores por reflexin; La seal luminosa es reflejada por el objeto, y esta luz reflejada es

captada por el captador fotoelctrico, lo que indica al sistema la presencia de un objeto.

Sensores de contacto:

Estos dispositivos, son los ms simples, ya que son interruptores que se activan o desactivan

si se encuentran en contacto con un objeto, por lo que de esta manera se reconoce la presencia

de un objeto en un determinado lugar.

Su simplicidad de construccin aadido a su robustez, los hacen muy empleados en robtica.

Captadores de circuitos oscilantes:

Este tipo de captadores, se encuentran basados en la existencia de un circuito en el mismo que

genera una determinada oscilacin a una frecuencia prefijada, cuando en el campo de

deteccin del sensor no existe ningn objeto, el circuito mantiene su oscilacin de un manera

fija, pero cuando un objeto se encuentra dentro de la zona de deteccin del mismo, la

oscilacin deja de producirse, por lo que el objeto es detectado.

Estos tipos de sensores son muy utilizados como detectores de presencia, ya que al no tener

partes mecnicas, su robustez al mismo tiempo que su vida til es elevada.

Sensores por ultrasonidos:

Este tipo de sensores, se basa en el mismo funcionamiento que los de tipo fotoelctrico, ya que

se emite una seal, esta vez de tipo ultrasnica, y esta seal es recibida por un receptor. De la

misma manera, dependiendo del camino que realice la seal emitida podremos diferenciarlos

entre los que son de barrera o los de reflexin.

Captadores de esfuerzos:

Este tipo de captadores, se encuentran basados en su mayor parte en el empleo de galgas

extensiomtricas, que son unos dispositivos que cuando se les aplica una fuerza, ya puede ser

una traccin o una compresin, varia su resistencia elctrica, de esta forma podemos medir la

fuerza que se est aplicando sobre un determinado objeto.

Sensores de Movimientos:

Este tipo de sensores es uno de los ms importantes en robtica, ya que nos da informacin

sobre las evoluciones de las distintas partes que forman el robot, y de esta manera podemos

controlar con un grado de precisin elevada la evolucin del robot en su entorno de trabajo.

Dentro de este tipo de sensores podemos encontrar los siguientes:

- Sensores de deslizamiento:

Este tipo de sensores se utiliza para indicar al robot con que fuerza ha de coger un objeto para

que este no se rompa al aplicarle una fuerza excesiva, o por el contrario que no se caiga de las

pinzas del robot por no sujetarlo debidamente.

Su funcionamiento general es simple, ya que este tipo de sensores se encuentran instalados en

el rgano aprehensor (pinzas), cuando el robot decide coger el objeto, las pinzas lo agarran

con una determinada fuerza y lo intentan levantar, si se produce un pequeo deslizamiento

del objeto entre las pinzas, inmediatamente es incrementada la presin le las pinzas sobre el

objeto, y esta operacin se repite hasta que el deslizamiento del objeto se ha eliminado gracias

a aplicar la fuerza de agarre suficiente.

- Sensores de Velocidad:

Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular, pero

la aplicacin ms conocida de este tipo de sensores es la medicin de la velocidad angular de

los motores que mueven las distintas partes del robot.

La forma ms popular de conocer la velocidad del giro de un motor, es utilizar para ello una

dinamo tacomtrica acoplada al eje del que queremos saber su velocidad angular, ya que este

dispositivo nos genera un nivel determinado de tensin continua en funcin de la velocidad de

giro de su eje, pues si conocemos a que valor de tensin corresponde una determinada

velocidad, podremos averiguar de forma muy fiable a qu velocidad gira un motor. De todas

maneras, este tipo de sensores al ser mecnicos se deterioran, y pueden generar errores en las

medidas.

Existen tambin otros tipos de sensores para controlar la velocidad, basados en el corte de un

haz luminoso a travs de un disco perforado sujetado al eje del motor, dependiendo de la

frecuencia con la que el disco corte el haz luminoso indicar la velocidad del motor.

- Sensores de Aceleracin:

Este tipo de sensores es muy importante, ya que la informacin de la aceleracin sufrida por

un objeto o parte de un robot es de vital importancia, ya que si se produce una aceleracin en

un objeto, este experimenta una fuerza que tiende ha hacer poner el objeto en movimiento.

Supongamos el caso en que un brazo robot industrial sujeta con una determinada presin un

objeto en su rgano terminal, si al producirse un giro del mismo sobre su base a una

determinada velocidad, se provoca una aceleracin en todo el brazo, y en especial sobre su

rgano terminal, si esta aceleracin provoca una fuerza en determinado sentido sobre el

objeto que sujeta el robot y esta fuerza no se ve contrarrestada por otra, se corre el riesgo de

que el objeto salga despedido del rgano aprehensor con una trayectoria determinada, por lo

que el control en cada momento de las aceleraciones a que se encuentran sometidas

determinadas partes del robot son muy importantes.

Magnitud Transductor Caracterstica

Posicin lineal y angular

Potencimetro Analgica

Encoder Digital

Sensor Hall Digital

Desplazamiento y

deformacin

Transformador diferencial de variacin

lineal Analgica

Galga extensiomtrica Analgica

Magnetoestrictivos A/D

Magnetorresistivos Analgica

LVDT Analgica

Velocidad lineal y angular

Dinamo tacomtrica Analgica

Encoder Digital

Detector inductivo Digital

Servo-inclinmetros A/D

RVDT Analgica

Girscopo

Aceleracin

Acelermetro Analgico

Servo-acelermetros

Fuerza y par (deformacin)

Galga extensiomtricas Analgico

Triaxiales A/D

Presin

Membranas Analgica

Piezoelctricos Analgica

Manmetros Digitales Digital

Caudal

Turbina Analgica

Magntico Analgica

Temperatura

Termopar Analgica

RTD Analgica

Termistor NTC Analgica

Termistor PTC Analgica

[Bimetal - Termostato I/0

Sensores de presencia

Inductivos I/0

Capacitivos I/0

pticos I/0 y Analgica

Sensores tctiles

Matriz de contactos I/0

Piel artificial Analgica

Visin artificial

Cmaras de video Procesamiento

digital

Cmaras CCD o CMOS Procesamiento

digital

Sensor de proximidad

Sensor final de carrera

Sensor capacitivo Analgica

Sensor inductivo Analgica

Sensor fotoelctrico Analgica

Sensor acstico (presin

sonora) micrfono Analgica

Sensores de acidez ISFET

Sensor de luz

fotodiodo Analgica

Fotorresistencia Analgica

Fototransistor Analgica

Clula fotoelctrica Analgica

Sensores captura de

movimiento Sensores inerciales

ROBTICA

La robtica es la rama de la tecnologa que se dedica al diseo, construccin, operacin,

disposicin estructural, manufactura y aplicacin de los robots.1 2

La robtica combina diversas disciplinas como son: la mecnica, la electrnica, la informtica,

la inteligencia artificial, la ingeniera de control y la fsica.3 Otras reas importantes en

robtica son el lgebra, los autmatas programables, la animatrnica y las mquinas de

estados.

El trmino robot se populariz con el xito de la obra R.U.R. (Robots Universales Rossum),

escrita por Karel apek en 1920. En la traduccin al ingls de dicha obra, la palabra

checa robota, que significa trabajos forzados, fue traducida al ingls como robot.

CLASIFICACIN DE ROBOTS

Segn su cronologa

La que a continuacin se presenta es la clasificacin ms comn:

1. Generacin.

Manipuladores. Son sistemas mecnicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien

manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

2. Generacin.

Robots de aprendizaje. Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente

por un operador humano. El modo de hacerlo es a travs de un dispositivo mecnico. El operador

realiza los movimientos requeridos mientras el robot le sigue y los memoriza.

3. Generacin.

Robots con control sensorizado. El controlador es una computadora que ejecuta las rdenes de un

programa y las enva al manipulador para que realice los movimientos necesarios.

4. Generacin.

Robots inteligentes. Son similares a los anteriores, pero adems poseen sensores que envan

informacin a la computadora de control sobre el estado del proceso. Esto permite una toma

inteligente de decisiones y el control del proceso en tiempo real.

Segn su estructura

La estructura, es definida por el tipo de configuracin general del Robot, puede ser metamrfica. El

concepto de metamorfismo, de reciente aparicin, se ha introducido para incrementar la

flexibilidad funcional de un Robot a travs del cambio de su configuracin por el propio Robot. El

metamorfismo admite diversos niveles, desde los ms elementales (cambio de herramienta o de

efecto terminal), hasta los ms complejos como el cambio o alteracin de algunos de sus elementos

o subsistemas estructurales. Los dispositivos y mecanismos que pueden agruparse bajo la

denominacin genrica del Robot, tal como se ha indicado, son muy diversos y es por tanto difcil

establecer una clasificacin coherente de los mismos que resista un anlisis crtico y riguroso. La

subdivisin de los Robots, con base en su arquitectura, se hace en los siguientes grupos:

poliarticulados, mviles, androides, zoomrficos e hbridos.

1. Poliarticulados

En este grupo se encuentran los Robots de muy diversa forma y configuracin, cuya caracterstica

comn es la de ser bsicamente sedentarios (aunque excepcionalmente pueden ser guiados para

efectuar desplazamientos limitados) y estar estructurados para mover sus elementos terminales

en un determinado espacio de trabajo segn uno o ms sistemas de coordenadas, y con un nmero

limitado de grados de libertad. En este grupo, se encuentran los manipuladores, los Robots

industriales, los Robots cartesianos y se emplean cuando es preciso abarcar una zona de trabajo

relativamente amplia o alargada, actuar sobre objetos con un plano de simetra vertical o reducir

el espacio ocupado en el suelo.

2. Mviles

Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basados en carros o plataformas y dotados de

un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guindose por la

informacin recibida de su entorno a travs de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte

de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricacin. Guiados mediante pistas materializadas

a travs de la radiacin electromagntica de circuitos empotrados en el suelo, o a travs de bandas

detectadas fotoelctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstculos y estn dotados de un

nivel relativamente elevado de inteligencia.

3. Androides

Son Robots que intentan reproducir total o parcialmente la forma y el comportamiento cinemtico

del ser humano. Actualmente, los androides son todava dispositivos muy poco evolucionados y

sin utilidad prctica, y destinados, fundamentalmente, al estudio y experimentacin. Uno de los

aspectos ms complejos de estos Robots, y sobre el que se centra la mayora de los trabajos, es el

de la locomocin bpeda. En este caso, el principal problema es controlar dinmica y

coordinadamente en el tiempo real el proceso y mantener simultneamente el equilibrio del

Robot.

4. Zoomrficos

Los Robots zoomrficos, que considerados en sentido no restrictivo podran incluir tambin a los

androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomocin

que imitan a los diversos seres vivos. A pesar de la disparidad morfolgica de sus posibles

sistemas de locomocin es conveniente agrupar a los Robots zoomrficos en dos categoras

principales: caminadores y no caminadores. El grupo de los Robots zoomrficos no caminadores

est muy poco evolucionado. Los experimentos efectuados en Japn basados en segmentos

cilndricos biselados acoplados axialmente entre s y dotados de un movimiento relativo de

rotacin. Los Robots zoomrficos caminadores multpedos son muy numerosos y estn siendo

objeto de experimentos en diversos laboratorios con vistas al desarrollo posterior de verdaderos

vehculos terrenos, pilotados o autnomos, capaces de evolucionar en superficies muy

accidentadas. Las aplicaciones de estos Robots sern interesantes en el campo de la exploracin

espacial y en el estudio de los volcanes.

5. Hbridos

Corresponden a aquellos de difcil clasificacin, cuya estructura se sita en combinacin con

alguna de las anteriores ya expuestas, bien sea por conjuncin o por yuxtaposicin. Por ejemplo,

un dispositivo segmentado articulado y con ruedas, es al mismo tiempo, uno de los atributos de los

Robots mviles y de los Robots zoomrficos.

METROLOGA

La metrologa (del griego [metron], medida, y el sufijo -loga, tratado, estudio,

ciencia, y este del sufijo griego - [logua]) es la rama de la fsica que estudia las

mediciones de las magnitudes garantizando su normalizacin mediante la trazabilidad. Acorta

la incertidumbre en las medidas mediante un campo de tolerancia. Incluye el estudio,

mantenimiento y aplicacin del sistema de pesos y medidas. Acta tanto en los mbitos

cientfico, industrial y legal, como en cualquier otro demandado por la sociedad.

Su objetivo fundamental es la obtencin y expresin del valor de las magnitudes empleando

para ello instrumentos, mtodos y medios apropiados, con la exactitud requerida en cada

caso.

La metrologa tiene dos caractersticas muy importantes: el resultado de la medicin y la

incertidumbre de medida.

Parmetros a considerar en toda calibracin

Error de medicin: Resultado de una medicin menos el valor verdadero del mensurando.

Desviacin: Valor medido menos su valor de referencia.

Error relativo: Es la relacin entre el error de medida y un valor verdadero del

mensurando valor del mensurando recogido en el patrn. El error relativo se suele

expresar tambin en forma porcentual: X %.

Error sistemtico: Seran debidos a causas que podran ser controladas o eliminadas

por ejemplo medidas realizadas con un aparato averiado o mal calibrado.

Correccin: Valor sumado algebraicamente al resultado sin corregir de una medicin para

compensar un error sistemtico; de lo que se deduce que la correccin, o bien ser

reflejada en la hoja de calibracin o bien minimizada mediante el ajuste; solo se aplica a

las derivas de los instrumentos.

Ajuste: Al proceso de correccin se le denomina ajuste, y es la operacin destinada a llevar

un instrumento de medida a un estado de funcionamiento conveniente para su utilizacin.

El ajuste puede ser automtico, semiautomtico o manual.

Patrn primario: Patrn que es designado o ampliamente reconocido como poseedor de

las ms altas cualidades metrolgicas y cuyo valor se acepta sin referirse a otros patrones

de la misma magnitud.

Patrn secundario: Patrn cuyo valor se establece por comparacin con un patrn

primario de la misma magnitud.

Patrn de referencia: Patrn, en general de la ms alta calidad metrolgica, disponible en

un lugar dado o en una organizacin determinada, del cual se derivan las mediciones

realizadas en dicho lugar.

Patrn de trabajo: Patrn que se utiliza corrientemente para calibrar o controlar medidas

materializadas, instrumentos de medida o materiales de referencia.

Patrn de medida: Valor de medicin materializado, aparato o sistema de medida con el

que se intenta definir, realizar, conservar o reproducir una unidad fsica o bien uno o

varios valores conocidos de una magnitud con el fin de que sirvan de comparacin a otros

elementos de medida [BIPM 1993].4

Trazabilidad

La trazabilidad es la propiedad del resultado de las mediciones efectuadas por un instrumento

o por un patrn, tal que pueda relacionarse con patrones nacionales o internacionales y a

travs de stos a las unidades fundamentales del sistema Internacional de Unidades por

medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones, con todas las incertidumbres

determinadas.

As se tiene una estructura piramidal en cuya base se encuentran los instrumentos utilizados

en las operaciones de medida corrientes de un laboratorio. Cada escaln o paso intermedio de

la pirmide se obtiene del que le precede y da lugar al siguiente por medio de una operacin

de calibracin, donde el patrn fue antes calibrado por otro patrn, etc.

TCNICAS DE MEDICIN

Conceptos Generales:

La tcnica de las mediciones elctricas comprende el estudio de los instrumentos y de los

procedimientos de medida que se emplean en la determinacin de las magnitudes que de

una u otra forma interesan en electrotcnia y que pueden dividirse en varias clases.

Las magnitudes elctricas propiamente dichas, por ejemplo: la intensidad de corriente, la

tensin, la resistencia, etc.

Las magnitudes mecnicas que deben determinarse en el estudio de mquinas elctricas,

por ejemplo: la potencia mecnica, el par motor, el par resistente, etc.

Las magnitudes no elctricas, pero en cuyas medidas emplean procedimientos total o

parcialmente elctrico, por ejemplo: la temperatura, la presin, la humedad, etc.

Otras magnitudes que aunque no son de naturaleza propiamente elctrica estn en relacin

estrecha con la electrotecnia y se miden por procedimientos elctricos. Entre ellas se

pueden incluir las magnticas y luminotcnicas.

La medicin de todas las magnitudes hasta aqu citadas pueden realizarse de dos formas

diferentes:

Por medio de dispositivos que muestran directamente el valor de la magnitud que se mide y

que se denominan en general , aparatos de medida.

Con la ayuda de dispositivos especiales en los que los elementos y aparatos que los

constituyen estn relacionados entre s constituyendo conexiones de medida .

El primer procedimiento se aplica especialmente en las medidas industriales en las que se

necesita una determinacin a medir que sea rpida, sencilla y clara.

El segundo procedimiento de medicin se emplea en los laboratorios cuando se realizan

medidas de gran precisin, como ocurre, por ejemplo, en el contraste de los aparatos de

medicin directa, citados anteriormente.

En las operaciones fundamentales en la tcnica de las medidas elctricas, que por las

exigencias imponen los dispositivos y las instalaciones elctricas, caben distinguir las

siguientes:

Prueba y ensayo: Se emplean aparatos de pequea exactitud ya que solo interesa la

existencia, aparicin, desaparicin, o tendencia a la desviacin de la magnitud.

Medicin: Este concepto entraa la determinacin numrica de la magnitud, sometida a

comparacin con una unidad determinada recurriendo a instrumentos o dispositivos de

medidas debidamente calibrados. En este caso, resulta fundamental conocer el grado de

exactitud que se requiere en la medida para seleccionar y disponer convenientemente los

elementos de medicin necesarios.

Calibracin y verificacin: Es la comparacin de un aparato de medida con un patrn

normalizado y que se refiere a la misma magnitud a medir. En esta operacin la exigencia

ms importante es la exactitud. El calibrado de un aparato de medida deber realizarse con

una precisin tal que permita apreciar la dcima parte del error tolerado.

Errores de Medicin:

Los diversos dispositivos utilizados para medir y comparar magnitudes no son

completamente exactos y los datos que proporcionan no resultan absolutamente correctos.

Es decir, se producen siempre errores de medicin, cuyas causas ms importantes son:

Errores de fabricacin: debido a defectos propios de los materiales utilizados y a los

sistemas de medidas empleados.

Errores ambientales: tales como los cambios de temperatura del medio ambiente, los

campos magnticos y elctricos presentes, etc.

Errores de montajes: debido a los procedimientos de medida elegidos.

Errores personales: debido a observaciones defectuosas o imperfecciones en la vista o en

el odo del encargado de las mediciones.

Tambin existen tipos de errores sobre los resultados obtenidos con instrumentos o aparatos

de medidas, por ejemplo:

Error Absoluto: Es la diferencia obtenida entre un valor falso y un valor correcto. El

mismo puede ser positivo o negativo, si es por exceso o por defecto.

Error Relativo: Es el cociente entre el valor absoluto y el valor correcto de la medicin .

Error Porcentual: Equivale al error relativo multiplicado por 100.

Error Medio: Es el valor aproximado o valor promedio de efectuar varias mediciones. Es

tanto menor cuanto mayor sea el nmero de mediciones.

Dispersin: Es la diferencia entre los valores obtenidos siendo los mismos instrumentos, el

mismo conexionado, y las mismas condiciones experimentales. Son los errores

denominados casuales.

Inseguridad: Consecuencia de la dispersin en una serie de mediciones que contribuyen a

los errores fortuitos y sistemticos.

Al lmite de error se lo llama tambin tolerancia. Todo aparato de medida tiene cierto error

o inexactitud que se debe, en parte, a la construccin del aparato, al ajuste realizado durante

su contraste y al desgaste durante su funcionamiento.

Cuando un aparato de medida trabaja en condiciones anormales de funcionamiento

aparecen errores adicionales que deben sumarse a los que aparecen en condiciones

normales, apartndose de los mrgenes de exactitud previstos por el fabricante. Estos

pueden ser:

Errores por temperatura.

Error por frecuencia.

Error de forma de onda.

Error de posicin.

Error por influencia de campos magnticos exteriores.

Cabe aclarar que la correccin de una medida tiene el mismo valor numrico que el error

absoluto definido anteriormente, pero de signo contrario.

La sensibilidad, la exactitud, y la tolerancia, constituyen los criterios para determinar la

calidad de un aparato de medida.

Segn la IEC se debe indicar por medio de un signo de calidad las cualidades de los

aparatos de medida. De acuerdo con estas normas se distinguen 7 clases de aparatos de

medida.

NANOTECNOLOGA

Qu es Nanotecnologa?

Nanotecnologa, es el estudio y desarrollo de sistemas en escala nanomtrica, nano es un

prefijo del Sistema Internacional de Unidades que viene del griego que significa

enano, y corresponde a un factor 10^-9, que aplicado a las unidades de longitud, corresponde

a una mil millonsima parte de un metro (10^-9 Metros) es decir 1 Nanmetro, la

nanotecnologa estudia la materia desde un nivel de resolucin nanomtrico, entre 1 y

100Nanmetrosaprox. hay que saber que un tomo mide menos de 1 nanmetro pero una

molcula puede ser mayor, en esta escala se observan propiedades y fenmenos totalmente

nuevos, que se rigen bajo las leyes de la Mecnica Cuntica, estas nuevas propiedades son las

que los cientficos aprovechan para crear nuevos materiales (nanomateriales) o dispositivos

nanotecnolgicos, de esta forma la Nanotecnologa promete soluciones a mltiples problemas

que enfrenta actualmente la humanidad, como los ambientales, energticos, de salud

(nanomedicina), y muchos otros, sin embargo estas nuevas tecnologas pueden conllevar a

riesgos y peligros si son mal utilizadas.

La siguiente imagen muestra la unidad de medida de diversos sistemas, y la escala a la que

pertenecen (Nano o Micro).

Historia de la Nanotecnologa

Uno de lo pioneros en el campo de la Nanotecnologa es el Fsico

estadounidense Richard Feynman, que en el ao 1959 en un congreso de la sociedad

americana de Fsica en Calltech, pronunci el discurso Theres Plenty of Room at the Bottom

(Hay mucho espacio ah abajo) en el que describe un proceso que permitira manipular

tomos y molculas en forma individual, a travs de instrumentos de gran precisin, de esta

forma se podran disear y construir sistemas en la nanoescala tomo por tomo, en este

discurso Feynman tambin advierte que las propiedades de estos sistemas nanomtricos,

seran distintas a las presentes en la macroescala.

En 1981 el Ingeniero estadounidense Eric Drexler, inspirado en el discurso de Feynman,

publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, el artculo Molecular

engineering: An approach to the development of general capabilities for molecular

manipulation en donde describe ms en detalle lo descrito aos anteriores por Feynman. El

trmino Nanotecnologa fue aplicado por primera vez por Drexler en el ao 1986, en su libro

Motores de la creacin: la prxima era de la Nanotecnologa en la que describe una mquina

nanotecnolgica con capacidad de autoreplicarse, en este contexto propuso el trmino de

plaga gris para referirse a lo que sucedera si un nanobot autoreplicante fuera liberado al

ambiente.

Adems de Drexler, el cientfico Japons Norio Taniguchi, utiliz por primera vez el trmino

nano-tecnologa en el ao 1974, en la que define a la nano-tecnologa como el procesamiento,

separacin y manipulacin de materiales tomo por tomo.

A continuacin un completo vdeo sobre nanotecnologa, en la que definen sus conceptos y sus

diversas reas de aplicacin