ejerciciosinstrupropuestos

LuisEcheverraYLaboratoriosdeAutomatizacinyMecatrnica Pg.1

ESCUELAPOLITECNICADELEJRCITODepartamentodeCienciasdelaEnergayMecnica

COMPENDIODEPROBLEMASDEINSTRUMENTACIONMECNICAYMECATRNICA

1) En la figuraapareceunmecanismodeyugoescocsmodificadoque formapartedeunamaquinade

manufacturadecuero.Enestemecanismolaguadelyugoesunarcocircularderadior.Reselradiodelamanivela.Paradeterminareldesplazamientodelyugoseutilizaunsensorcapacitivodiferencialdetresplacascomoelqueseobservaenlagrafica.Lasplacasdelcondensadorsondesdeanchoporzdealto,yladistanciaverticalentreellasesd.Sicuandoloseslabones2y3delmecanismosseencuentraalineadosp1seencuentracentradaconrespectoap2yp3,determine

a. Culeselrangodevariacindelacapacidaddelsensor,paraundesplazamientoangularquevade0ya.

b. Culseralamximavariacindelacapacitanciaenunavueltacompletadelamanivela.c. Cualesserianlascondicionesgeomtricasdelsensorparaquesepuedaunavueltacompletade

lamanivela.2) Conociendoquelarespuestaaunescalndenivel,deamplitudAmtrs,enunsensorcuyasalidaesy,

estdeterminadaporlaecuacin:

2/( ) ( )(1 )twb g A cy t A e

q w q

Determine:

a. Lacaractersticaestticadelsensor.b. LasensibilidaddelsensorparaunnivelHo.c. LacurvadeajustedelanolinealidadN(I),paraelrangodeentradaentre0yH.


3) Un sensor de fuerza est conformado por una placa rgida demasa despreciable ubicada sobre unresortedeconstantedeelasticidadkyunamortiguadordeconstantec.Silasensibilidaddelsensoresde0.0025m/N,determine culdebe serel valorde c y k,paraqueen8 segundos la respuestadelsensorseael90%desuvalorestableofinal,anteunaentradaescaln.

4) Paraelyugoescocsdelafiguraanterior,sieldesplazamientoseloestmidiendoatravsdelsensordereluctanciavariabledelafigurasiguiente,determine:

a. Cul es el rango demedicin para una vuelta completa del eslabn 2. Suponga que para elmximodesplazamientohacialaderechadelyugolaspiezasAyBseencuentranpegadas.

b. Dibujecomoydondeubicaraustedalsensor.c. Dibujelacaractersticaestticadelsensor(xvs.L)paralosrangoscompletosdexyL.

5) Deseoconocer lavelocidadcomosevacaun tanquedealmacenamientodeagua,para locualdeseo

utilizar:a. UnsensordeefectoWiegandb. UnsensordeefectoHallc. Unsensorfotovoltaico

Para cada uno de los sensores indicados anteriormente, esquematice lo ms claro posible, conexplicacinonocomolohara.

6) Paraunsensorbimetlicodehierroynquel,cuyorangodemedicinesde10a150C,Determine:

a. Rangodesalida.b. Alcance.c. Sensibilidad

Lasplacasdelsensorsonde100x10x1mmylosvaloresdeEyparaelFeylNison211.4GPa,12.1x106K1,99.5Gpa,y13.3x106K1.

7) Eneltanquedealmacenamientodeaguadelafigura,calculeelvalordelapresinsobreelmanmetro

cuandose le imprimeunaaceleracinde10m/s2,ydetermineculdebeserelrangodeentradadelsensordepresinparaestaaplicacin.Supongaqueelairesobreellquidoseencuentraaunapresinde60kPa.Eltanquetiene1mdealtura,1.20mdelongitudy0.6mdeprofundidad.


8) Una termocupla tipo J se la utiliza para determinar la temperatura en el interior de un horno de

tratamientostrmicos.Elvoltajequesemideatravsdeunvoltmetroenuntiempodeterminadoesde15mV.Sielbloqueisotrmicomantienelajuntafraa25C,determine

a. Culeslatemperaturaquesepresentaenesemomento?b. Culeslatemperaturasinoseconsideraralajuntafra?c. Enelcasob.culeselerrorqueseestaracometiendo.

9) Mediante el tacmetro de efecto Hall y la rueda con un diente, indicado en la figura,medimos lavelocidaddeuneje.

80cm

Manmetro


Deacuerdoalesquemasiguiente:

Sielmargendevelocidaddelejevaentre20y500 rpm,determineculesel rangodevariacindefrecuenciadelasealdelsensorydibujelaondaqueentregaelsensorparaunavelocidadde125rpm.SupongaunvoltajeHallde5V,cuandoeldisconocambiaelsentidodelcampoy1.5Vcuandoeldienteseinterponeentreelimnyelsensor.Lasunidadesenlosgrficosestnencm.

10) LacurvacaractersticadeunLVDTvadesde50mmhasta50mm,paraunvoltajedesalidade0a10V,conrespectoalcentrodelcilindrodehierroquerepresentaelelementomvildeldispositivo.Medianteestesensorsequieremedir fuerzasutilizandocomosensorprimariounaceldadecarga formadaporuna viga en voladizodeAcero SAE1020,de10mmde espesor,30 cmde largo y10 cmde ancho,empotradaporunextremo.ElLVDTseloubicaenelextremolibre.Determine:

a. CuleselrangodevariacindelvoltajedesalidadelLVDTsilasfuerzasaplicadasvande10Natraccinhasta25Nacompresin?

b. Dibujeloselementosdelproblema,incluidoelLVDT?c. CmotransmiteelmovimientodelavigahacialaelcilindrodehierrodelLVDT?

11) SienelejercicioanteriorlaceldadecargaesunaplacadeTitanatoZirconatodePlomo,conlasmismasdimensiones,cualessonlosvaloresdecargaqueaparecenenlasplacasparaunafuerzaquevade0a5Ndecompresin.

12) LalaminacircularLdemasadespreciable,deunsensordenivelquetransmitelafuerzaejercidapor

presindelliquido(r=1.26)aunresortedeconstantekyunamortiguadordeconstantec,seencuentrasujetoaunacremalleraquetransmiteelmovimientoaunpin,elmismoquehacegirarunpotencimetrocircularde150K.Eltanquedealmacenamientotieneunabasecircularde1mderadioy5mdealtura.Eltanqueseencuentraconectado,porunatuberacircularde5cmderadio,alcompartimentodelsensor.Elsensorocupauncilindrode1mdealtoy10cmderadio.LalaminaLseapoyasobredossoportesubicadosalabasedelcilindrocuandoelniveldelliquidoseencuentraalmnimo,encuyocasoelresortenoestsujetoacompresindeningntipo.Lacremalleraesde60cmdelongitudyelengranede6cmderadio.Elpotencimetrocircularvara150Kalolargodeunngulode350.ElpotencimetroPformapartedeuncircuitoosciladortalcomoloindicalafigura.Elvalordekesde4000N/m.Elmecanismopincremalleraestdiseadoparaquecuandoelliquidoeneltanqueseencuentreensunivelmsbajolaresistenciadelpotencimetrosea0yestavayaincrementandoconformevasubiendoelnivel.Determine

a) Culessonlasentradasysalidasdelsensoryculessonlasvariablessecundariasentreellas.


b) Sielnivelmximodeltanqueesdel90%desualtura.Culeselrangodeentradaysalida.Culessonlosalcancesdelsensor.

c) Culessucaractersticaestticaysusensibilidad.d) Sisedeseaqueparaunaentradaenescaln,larespuestadelsensoralcanceel90%desuvalorfinal,

en5s.Culdeberaserelvalordec?.Supongaquenosepresentantransitoriosenelcircuitooscilador.

e)

13) Sedesearepararunsistemademedidadetemperaturabasadoentermopares,enunequipode

calorimtricadeorigennorteamericano,decuyomanualsecarece.Medianteinspeccinsereconstruyeelesquemademedida,obtenindoseelresultadodelasiguientefigura.LoscablesAyBdeltermopar,presentanunrecubrimientoplsticonegroyensuinteriorelcableAestarecubiertodeplsticoblancoyelBrojo.YtodoslosdemscablesnominadostambincomoAyBsondelmismomaterialquelosdeltermopar,respectivamente.Alfinalseconectaelsistemaaunvoltmetromediantecabledecobre.SepidedeterminarculesdebenserlastemperaturasTIyT2delosbloquesisotrmicosparaquelatensindelvoltmetromidadirectamenteelvoltajegeneradoporlatemperaturaTenlatermocupla.

Tuberade5cmderadio

PlacacircularL

Compartimentodelsensor

P


14) Laplacarectangular,mostradaenseccinverticalAB,esde4mdealtoy6mdeancho(normalalplano

deldibujo)ybloquealasalidadeuntanquedeaguadevaciadorpido.LapuertaestsujetaensupartesuperiorporunpasadorenAyenlainferiorporunapieza,enB,quepuededescenderparapermitirsuapertura. Si sobre la pieza en B se coloca un sensor piezoelctrico paramedir el nivel del liquido,determine cules lavariacinde suvoltajede salida suponiendoqueelmnimoniveldeaguaeneltanque es de 25 cm y el mximo de 3.5 m. Suponga que la caracterstica esttica del cristalpiezoelctricoeselindicadoenlagrfica.

15)

Elmecanismodetrespoleasdelafiguraseutilizaparamedirlatensindelalambrequepasaporellas,atravsdelLVDTconectadorgidamentea lapoleamvilB.Sincableosintensinenelcable, laparteinferiordelcilindrodehierrodelLVDTseencuentraalineadoconlabobinainferior.


a. Determineculeselvoltaje,quegeneraelsensor,paraunatensinTndelcableenfuncinde lacaractersticaestticaindicada.

b. Culeslamayortensinquesepuedenaplicaralalambre.16) Lapermeabilidadmagnticarelativadelmaterialmagnetoestrictivo

delsensor,indicadoenelgrafico,varalinealmentede3a15parapresiones entre 0 y 15GPa. Si sobre estematerial se aplica unapresin de 7.5 GPa. Cul ser la inductancia presentada por elsensor,sil1=70mm,l2=40mmyl4=10mm

17) Eneltanquedealmacenamientodelafigura,elelementocilndricoenelinteriordeltanqueesunflotadordemaderayeltransductorde fuerza es un transductor piezoelctrico. Explique elfuncionamientodelsensorydeterminesurangodevariacinsielflotadoresuncilindroderadio10mmydensidadde900kg/m3,eltransductor de presin presenta la caracterstica esttica delejercicio9perocon suejeverticalexpresadoenNewtonsyelnivelde liquidovaradesde10cmdealturahasta48cm.

18) Losalambresdeunatermocupla,deunhornodetratamientotrmicostipoJseharotoendospartes,

cadauno,yeloperariodelaplantaloshaentorchado,soldadoconestaoycubiertoparaqueelhornosiga funcionando.Una vez reportada la situacin le comisionan aUd. Para que valore el caso.Queobservaciones,mediciones,clculos,consideracionesuotrosharaparadeterminarsinohayproblemaalgunoenelhorno.

19) LossensoresquelimitaneldesplazamientodeloselementosmvilesdeunamquinaherramientaCNC

sehandaadoporelmaluso.Losoperariosde laplantasuponenqueelproblemanoescomplicadopuessolohayqueremplazarlos.Sinembargolosrepuestosoriginalesyanoexisten,porlocualhayqueconsiderarlaposibilidaddecambiarlos.Silossensoresoriginales,sondispositivosbasadosenelefectoWiegand.Expliquedetalladamenteyconsustentadamentedesdeelpuntodevistadeinstrumentacincualsensorseraelmejorreemplazoyqueconsideracionesseriannecesariasparallevarloacabo.

20) Expliqueendetalley justificadamente laposibilidadde intercambiarelLVDTde lasiguientefiguraporunsensordeefectoWiegand.SiindicaqueSI,Porque?SiindicaqueNOPorque?


21) Queposiblessensoresutilizaraparapermitirquepor lasalidapasendosobjetosde laentrada1yun

objetode la entradados,en la siguiente figura.Explique clara ydetalladamente. Podra cambiar lacombinacindepasodelosobjetos?

22) Unamaquinaestsujetaasucesivosgolpes.Quesensoresutilizaraparadetectarestefenmeno.

Expliqueclaramentesurespuesta.23) Elalambredeconstantandeunadelas50termocuplasdecobreyconstantanquecontrolala

temperaturaenunhornosehadaadoporcorrosin.Paranopararlaproduccin,losoperariosdelaplantalahanreemplazadoporunalambredeaceroyhancontinuadoconelfuncionamientodelhorno.SelepideaUd.Comotcnico,emitirsuopininalrespectosobrelospro,contras,ventajas,desventajasyenquformadeterminarculeslatermocuplareemplazada.Emitadetalladamentesuopininalrespectosustentadaenaspectosdeingeniera.

24) Seutilizaunsensorcapacitivocilndricoparamedirelniveldeuntanquedealmacenamientodeaceite.ElsensorestconformadopordoscilindrosconcntricosdenquelderadiosryRrespectivamente.Sedetectaquelacapacidadamediotanqueesde210pFydetanquevacoesde120pF.Determinar:

laconstantedielctricadelaceite. laalturadeltanquesiryRson20y40mmrespectivamente.

25) Paramedirunflujoturbulentoconfluctuacionesdehasta100Hz,seempleaunsensordetemperatura

sinrecubrimiento(respuestadinmicadeprimerorden).Sielerrordinmicosedebemantenerinferioral5%,Cuntodebevalerlaconstantedetiempodelsensor?

26) ConsidereunpuentedeWheatstonedondeelbrazo1esunagalgaextensiomtricadeAdvance(k=2)y

120ohmios,elbrazo4queestenlamismaramaesunagalgasimilarpasivaparacompensacin,ylosbrazos2y3sonresistencias fijasde120.Lamximacorrienteadmisibleen lagalgaesde 30mA.Calcule:


a. Latensindealimentacincontinamximaadmisible.b. Silagalgaactivaestmontadasobreacero(E=210Gpa)yelpuentesealimentaa5V.Cules

latensindesalidadelpuenteparaunesfuerzode70kg/cm2.c. Sinoseutilizaselagalgapasiva,Qutensindesalidaseproduciradebidoauncalentamiento

de la galga activa de 38C, si la galga esta cementada en acero?. Qu esfuerzo ficticiorepresentaraestatensin?.LoscoeficientesrespectivosdedilatacintrmicaparaelaceroyelAdvanceson11.7x106y26.82x106cm/cmC.ElcoeficientedetemperaturadelaresistenciadeAdvancees10.8x106/C.

d. Calcular el valor de una resistencia de calibracin en paralelo que dara lamisma salida delpuentequeenunesfuerzode700kg/cm2enunelementodeacero.

27) Con el sensor potenciomtrico indicado en la figura siguiente semide el nivel en funcin de una

variacindelaresistencia.

ElsensorestcompuestodeunavarillaflexibleAsolidariaalacubiertaflexibleyunavarillargida.Determine:

a) Cmofuncionaestesensor.Culeselcursor?b) Si lavarillargidatieneunaresistenciade1500,Resunaresistenciade2KyVes5V.Culesel

rangodevariacinde lacorriente siel tanque tieneunaalturade150mm,el finaldel sensor seencuentraa15mmdelfondo,delapartesuperiordeltanquelavarillasobresale10mmyelsensoresdetectahasta20mmbajolapartesuperiordeltanque.SupongaquelavariacindelaresistenciaeslinealalolargodelavarillaB.

c) Culeselerrorenlamedicindelnivel?d) Dibujelacaractersticacorrientevs.Nivel.

28) Expliquedetalladamente,sideseamediantegrficos,comopuedomedirlassiguientesvariablesconlos

siguientessensores:


Variable SensorVelocidadangular(tacmetro) MagnetoresistenciaNivel FotorresistenciaCaudal TermistorNivel Galgaextensiomtrica

29) Unaplacaenelinteriordeuntubopordondecirculaunlquidoyqueestsujetoalempujedelmismo

puede ser utilizado comomedir el caudal. Cual sern las ecuaciones que determinan el caudal enfuncindelafuerza.Comolotransformaraenuntransductor.

30) Enuntanquecilndricode2m.deradioy10m.dealtura,sealmacenaunlquidoder=1.26.Cuandoelniveldelliquidoaalcanzadolos3.25m,sevierteinadvertidamente7m3deunliquidoder=2.35.Sielsistema la medicin de nivel se realiza en base a unmanmetro ubicado en la base del tanque,determineculeselerrordemedicinqueseestcometiendo,porqueapareceesteerroryculeselrangodelmanmetroparaestaaplicacinconsiderandoqueelmximoniveleneltanquecorrespondeal87%dealtura.

31) Para medir nivel en un tanque se usa un sensor capacitivo formado de dos cilindros metlicos

concntricosde28.69y57.38cmderadiocomoseindicaenlasiguientefigura:

Sieltanquetiene635.45cmdeprofundidadyenelmismosellenaraunlquidodeconstantedielctricarelativa2.134,determine:

a) Lamnimaymximacapacidaddelsensor.b) Elerrorenlamedicindelnivel.c) Elerroren lamedicindelnivelsiequivocadamentesefiltraeneltanqueun liquidodeconstante

1.23yocupaunaalturade25.3cm.


d) Cmoafectaralacapilaridadaestesensor,ybajoqucondiciones?.Expliquedetalladamente.

32) Expliquecmomediratraccionesytensionesmediantelamedicindelacapacidad.33) Para el sensor de reactancia variable, cuya pieza B semueve en el eje y, calcule la las inductancias

lmites entreunadistanciade0 y394.61mm. Supongaque labobina compuestadeunabobinade10000espirasseencuentreenlapiezacentralyseencuentraconectadaaunafuentede12sen(2ft),dondef=60Hz.Lasdimensionesestnenmm.

34) Bajoqucondicionesunsensordereluctanciavariablepuedemedirespesores.Expliquedetalladamente

su respuesta y encuentre el rango para en que variara la inductancia para el sensor del problemaanteriorsiestmidiendoespesoresde5a12mm.

35) Suponga que la pieza B del sensor del problema 8) se desplaza en el eje x, cual ser el rango de

desplazamientoquepuedemedirseylainductanciadesalidaparaelmismo.

36) Quesensordetemperaturaconsideraelmsadecuadoyporqueraznparalossiguientesprocesos:a. Cuartofro.b. Cmarasdereduccinoxidacin.c. Esterilizacindeinstrumentalmdico.d. Controldelatemperaturadeunmotordegasolinae. Hornodetratamientostrmicos.

37) Sevaaconectaraun termistorenunhornode tratamientos trmicos.Determinequelementos se

necesitayqutipodetermistoreselmsconveniente.

38) Describa los componentesdeunmedidorpuramentemecnicoparamedir la temperatura. Expliquedetalladamentesufuncionamiento.

39) Las respuestadinmicasdedos sensoresbimetlicos auna entrada escaln son las indicadas en losgrficos1y2:

PiezaB

PiezaA


GraficoNo.1GraficoNo.2Los dos sensores bimetlicos son de CrNi y CuAg. Determine cul de los grficos corresponde a cadasensor.Expliqueclaramentesurespuesta.40) Paraelsensordefuerzadelafigura,cuyaconstantekexpresadaen

N/m, presenta una sensibilidad de 400 con una constante deamortiguamientocde2kg/syunamasaMde2kg,determine:

a. Sucaractersticaesttica(graficaymatemticamente).b. Sufuncindetransferencia.c. Surespuestaaunaentradaescalnde5N.

41) ElsensorconformadoporlosresortesdeconstantesK1,K2yC,seutilizaparadeterminarelnivelenel tanquedealmacenamientocilndrico de 2m de radio de base. El tanque se lo utiliza paraalmacenar aceite de 920 kg/m3. El peso del tanque dealmacenamientode500N.Determine

a. Cules la variableprimaria y la secundariademedicindelsensor(Expliqueclaramente).

b. Culeselrangodeentradadelnivelsilacompresinfinalde los resortes es 12 veces la inicial. Suponga que lacompresin es igualpor loque semantiene labasedeltanquesiemprehorizontal.

c. Cul es la sensibilidad del dispositivo si la compresininicialesde2cm.

d. Culessonlasconstantesdelosresortes.e. Cules la funcinde transferenciadelsensorsic=12.5

kg/sf. Culeslarespuestadinmicadelsensorsisunivelaumentalinealmentearaznde1cm/s

42) Conociendoque la respuestaaunescalndeniveldeamplitudAmtrs,paraunsensordenivelcuyasalidaesy,estdeterminadaporlaecuacin:

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

1.4 10 32.8 10 34.2 10 35.6 10 37 10 3

8.4 10 39.8 10 3

0.0112

0.0126

0.014

f t( )

t

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

1.4 10 32.8 10 34.2 10 35.6 10 37 10 3

8.4 10 39.8 10 3

0.0112

0.0126

0.014

f t( )

t


2/( ) ( )(1 )kt cab g Ay t A e

k a

Determine:a. Lacaractersticaestticadelsensor.b. LasensibilidaddelsensorparaelnivelHo.c. LacurvadeajustedelanolinealidadN(I),paraelrangodeentradaentre0yH.

43) Unsensordefuerzaestconformadoporunaplacargidademasadespreciableubicadasobreun

resortedeconstantedeelasticidadkyunamortiguadordeconstantec.Silasensibilidaddelsensoresdesm/N,determineculdebeserelvalordecyk,paraqueenxsegundoslarespuestadelsensorseaelp%desuvalorestableofinal,anteunaentradaescaln.

44) Laconstantedetiempodelatermocuplacuyorespuestaaunescaln,seobservaenlagrficasiguiente

esaproximadamente:a. 2s. 5s. 10s. 12s. otrovalor.

45) Elsistemademedicindetensindeunalneadeestampadodetelaestcompuestoporunresortek,

unamortiguadorcyunaplanchargidademasadespreciable.Alaplanchargidaseencuentraunidaunaplacade10cmx12cmyalfrentedelamisma,enformaparalelaseencuentraotraplacasimilarydelasmismasdimensiones.Entrelasdosplacas,configuranuncondensadordeplacasplanasC,conairecomodielctrico.Latelasedesplazaalolargodeloscilindrosa,byc,deradios10cm,6cmy6cm,respectivamente.Elsistemaestensambladodetalmaneraqueelcilindrob,transfieresumovimientoalsensor,perosupesonoseaplicaalmismo.ElcondensadorCseencuentraalcircuitodetransistoresqueseindicaenlafigura.SiladistanciaentreplacasdeCpuedesolovariarentre0.5y3cm,ykvale4000N/mdetermine:


a. Eldibujodelsensorcomounsistema,indicandocualessonlasentradasycualeslassalidas.b. Culessonlasvariablessecundarias,deacuerdoaloqueindicoenelpuntoanterior.c. Culessonlosrangosdeentrada,salidadelsensorylosalcances.d. Culeslacaractersticagraficaoalgbricadelsensoryculessusensibilidad.e. Sisedeseaqueparaunaentradaenescaln,larespuestadelsensoralcanceel90%desuvalor

final,en5s.Culdeberaserelvalordec?.f. Cualeselementos,vinculadosalprocesopodranmodificarointerferiralsensor?.EXPLIQUE

CLARAYSUSTENTADAMENTESURESPUESTACONARGUMENTOSTECNICOS.

46) DeterminelafuncindetransferenciadeunmanmetrodefuelleestsujetoaunpresinP,cuyasuperficiemvilpresentaunamasaM.Desprecielamasadelcilindrocorrugadolateral.Qumecanismosocircuitosacoplaraalfuelleparaquelasalidaseaunavariacindei)corriente,ii)voltaje,iii)frecuencia.

47) Elcentrodelbulndelpistn(B)delmecanismocorrederabielamanivela,seencuentraaunadistancia

sdelcursordeunpotencimetrodealambrebobinadomedianteelcualsedeterminalaposicindelpistn,deacuerdoalgraficoanterior.DetermineculeselrangodelsensorresistivosiparacuandoladistanciaOBesigualal+relcursorseencuentrasobrelaterceraespirayparaelmximovalordexelcursorseencuentraenlaltimaespira.


48) Paramonitoreareldesplazamientodelseguidordelalevatangente,delafiguraseusaunsensor

capacitivo,dedielctricosolido,concoeficienter=2.5quesedesplazaentrelasplacas,delsensor.Determine:

a) Elvalormnimoymximodelavariacindelacapacidad.b) Elsensoresdecoeficientepositivoonegativo?.Expliquesurespuesta.Dibujelacaracterstica

estticadeestesensor.

49) Sedeseadeterminarlaposicindelseguidordelalevadelafigurapormediodeunpotencimetrodealambre enrollado. El alambre es de 0.002 cm de radio y tiene una resistividad de 0.00001 mm.Determine


a. CuantasvueltasdealambreserequiereyculdebeserelradioRdecadaespirasisequiereun

alcanceenelpotencimetrode1500.b. Dibujelacaractersticaestticadelsensor.

50) Conun tuboVenturide0.92decoeficientededescarga sequieremedirelcaudalenuna tubera.Al

aplicar el sensor las lecturas del punto de presin alta y baja son 32 y 18 psi, respectivamente. Sireemplazamos el Venturi por una placaorificio cuyo agujero es del mismo radio que elestrangulamientoenelVenturilapresinbajacaea8psi.Culeselcoeficientededescargadelaplacaorificio.

51) Dossensoresdetemperaturatienenlassiguientesfuncionesdetransferencia:

ExpliqueclaraydetalladamenteculdelosdossensorespresentaunarespuestamsrpidaaunescalndetemperaturadeamplitudAydibujeambasrespuestas.52) Lacaractersticaestticadeunsensordedesplazamientoseencuentraenlasiguientefigura:


Determine:a. Rangosdelsensorb. Alcancesdelsensorc. Porcentajedehistresisd. Dibujelacurvadelsensorafectadoporfenmenomodificantee. Dibujelacurvadelsensorafectadoporfenmenointerferentef. Elvalordekya.g. Losvaloresdekyaenfuncindesurespuestaparalospuntosd)ye).

53) La curva de acoplador de unmecanismo de cuatro

barras se indica a continuacin. Si mediante dossensoresiguales,cuyacaractersticaestticaesladelproblema anterior, detectamos los desplazamientosenxey,determinecualesserian lascurvasdesalidaquelossensoresarrojaran(envoltios).

54) Con el sensor s (cuya curva caracterstica es la del

ejercicio 2) queremos determinar el desplazamientodel seguidor de rodillo de la leva indicada en lasiguiente figura. Determine cul sera la salida delsensorsiladistanciadses40cmysies53.5cm,paraun ciclo de giro de la leva de 360 partiendo delpuntoaensentidohorario.

ds

a R20

R9,2R3,3

4

2,31

s

73,62


55) Paramediruna fuerzaseutilizaunbloquede125kgdemasa,sujetoaun resorteconformadopor8espirasde0.5mmdedimetro,yapoyadoenunpotencimetrodealambreconde=2x105.my0.1mmderadio,enrolladoalrededordeuncilindroaislantede20cmderadioysinfuerzaaplicadaelcursorseencuentraenlaterceraespira.Paraeldispositivocalcule:

a. Elrangodevariacinparaelpotencimetro.b. Elrangodefuerzasquesepuedenaplicarc. Lacaractersticaestticadelsensor.d. CuleslaresistenciaparaunafuerzaF.

Supongaun=0.85.

56) Paramedirelniveldeun tanquede lquidode constantedielctrica relativa2.5 seutilizaun sensor

capacitivodenivelformadopordoscilindrosconcntricosderadios5mmy10mm,respectivamente.Elsensorseencuentraubicadoenformaverticala15mmdelabaseya2mmbajoelbordedeuntanquede125mmdealto.Determine:

a. Culesel rangodemedicindel sensor sielmnimoniveldel sensoresa tanque vacio yel

mximoatanquecompletamentelleno.b. Sicuandoeltanqueseencuentraenlamitadingresaunlquidodeconstantedielctricarelativa

3.5,queno semezclaconelotro,cualeselnivelaparenteque indicael sensor, siel lquidoocupa20mmdealtura.

57) En el puente de resistencias de la figura, la

resistencia R3 y R4 corresponde a una galgaextensiomtrica de constante de galga K. Laprimeraestubicadaenlapartesuperiordeunaplaca en voladizo y la segunda en la parteinferior. Si todas las resistencias son iguales,demuestreque:

58) Elpotencimetrodeboladelafiguraconunelementoresistivode=1.50x104.mtieneunespesor

de0.001mm.Siseenunmomentodeterminadosuresistenciaesde500.a)Quenguloagirado.b)Si


gira hacia la derecha 45 que resistencia se esperara obtener. c) Existe alguna posibilidad dedeterminarsoloconlamedicindelaresistenciaelsentidodegiro?

Nota:Lasdimensionesdelgraficoestnencm.

59) Un potencimetro se encuentra formado

poralambrede=2x105.my1mmderadio, enrollado alrededor de un cilindroaislante de 20 cm de radio. El cursor seencuentra conectado a una pieza mvilquesedesplazadeizquierdaaderecha(deacuerdoalgrafico).Determine:

a. Ladistancia recorridaporelmvilsilaresistenciamedidaesde1100.

b. Culser laresistenciaesperadasielmvilrecorre980cm.

c. Cules laresistenciatotalsielpotencimetrotiene1000espiras?Cules laresistenciaporespira?

60) Untanquedealmacenamiento,enformadeparaleleppedooctadrico,estformadoporplanchasde

acerode1x3menlosladosy1x1enlabase(5mmdeespesory7850kg/m3).Eltanqueseencuentrasoportadoporcuatroplacasdeacerode60x160x8mm,empotradaporunodesusextremos.Unadelasplacastieneunagalgaapresinyotraacompresincercadelempotramientoencarasopuestas.Lasgalgasextensiomtricastienenunaresistencianominalde120,yunaconstantedegalgade2.3.Mediantelasgalgassedeseamedirelniveldeltanquequealmacenaunlquidodedensidadrelativa2.5.Elmodulodeelasticidaddelasplanchasylasplacasesde210GPa.Indique:

a. Comotrabajaraelesquemademedicin.b. Culeselvalormximodelafuentequealimentaelpuentederesistenciassilacorrienteen

cadagalganodebeexcederde30mA.Todaslasresistenciassonigualesc. Culeselrangodesalidadelpuentederesistenciassieltanquesellenasolohastael92%desu

volumenyelvoltajedelpuenteesde5V.

61) Determinar la funcinde transferenciadelAcelermetrode la siguiente figura.Supongaque lamasassmicaMsedesplazasiempreperpendicularalplanoinclinado.


63) La caracterstica esttica de la figura corresponde a un instrumento bajo condiciones normales defuncionamiento.Dibujelamismasiseencuentrasujetaa:

a. FenmenosModificantesb. FenmenosInterferentesc. Ambos

62) En la figura se observan las curvas esfuerzo deformacin para cuatromateriales. Determine que

materialseraelmejorparafabricar:a. Unaceldadecarga.b. Unparbimetlicoc. UnmanmetrodeBourdon.d. Laplacadeuncaudalmetroplacaorifico.e. Unflotador.f. Losalabesdeuncaudalmetrodeturbina.g. Elflotadordeunsensordenivel

Expliqueclaramentesudecisin.

45o


63) Enelacelermetrodelafigura,siseconocequeelpotencimetroP,de1500,entrega25porcada5cmdedesplazamientodelamasaM,determinelafuncindetransferenciadeestedispositivotomandoencuentaquelaentradaeslaaceleracin ,mientrasquelasalidaesVO.

64) Paralamedicindenivel,enuntanquecilndricodeacerode500mmderadioquecontieneaceitese

utilizabaunsensorcapacitivocilindro,formadopordoscilindrosdealuminiode20mmderadioelexternoy10mmelinterno.Losvaloresdesalidaparaelsensorerande210pFy180pF.Porroturadeunodeloscilindrosesnecesarioreemplazarelsistemademedicin.Calculelosparmetrosconelsensorcapacitivoyconlosnuevossensores,sideseautilizar:

a. Unsistemadepresindiferencialporburbujeo.b. Unsensorpotenciomtricodealambredeconstatan(=4.7x107/m)de0.2mmderadio.c. Lleneelcuadroindicadoacontinuacin.

Considerequelaconstantedielctricadelvacoesde8.85x1012F/m,ladensidadrelativadelaceiteesde0.87yeltanquesellenadesdeel2%hastael95%desualtura.Sensorcapacitivo r(aceite)= hmin= hmax= Cmin= Cmax=Sensorpotenciomtrico hmin= hmax= Rmin= Rmax=Sensordepresindiferencialporburbujeo hmin= hmax= Pmin= Pmax=

65) Untacmetrofotoresistivoestcompuestodeundiscodealuminiode30mmderadioy5agujeroscilndricosde5mmderadioubicadosaunadistanciadeldiscode20mm(decentroacentro).Porunladodeldiscoseubicaunafuentedeluzinfrarrojade45mW,queemite150lumenes/WyporelotroladounsensorfotoresistivodeArseniurodeGalio,compuestoporundiscode5mmderadio,sobreelqueseencuentraelmaterialsensiblealaintensidadluminosa.ConsiderequeparaelAsGa,eso78yAes916.Dibujelasformasdeondadeltacmetrosieldiscogiraa4500rpm.Supongaqueelvoltajedesalida(Vo)seobtieneatravsdelcircuitoindicadoenlafigura.


66) Medianteundiagramadeterminecomomediramoseldesplazamiento

delseguidordeunalevamedianteunsensor:a. Magnetorresistivoc.TermistorPTCb. Potenciomtricod.TermistorNTC

67) Medianteunsensorpotenciomtricodealambrebobinadosedeseasensareldesplazamientodel

seguidordelalevadelafigura.Sedisponedeunalambreresistivode0.5mmderadioy0.00097mderesistividad.Determine:

a. Lalongituddelalambre,elradiodelabobina,lasensibilidady

comocolocaraelsensor,sielrangodesalidadebeserde5800.

b. Lalongituddealambre,elradiodelabobina,lasensibilidad,lacolocacindelsensoryelcircuitoqueusarasilacorrientedesalidadebevariarentre4y20mA.

c. Elesquemadelafigura,puedefuncionarcomotacmetro?SisurespuestaespositivaCmolohara?

d. Conlalevaseguidorpotencimetro,dibujelasformasdeondaparalospuntosa)yb).Considerequelalevagiraa1200rpm.Calculeademslafrecuenciadelasondas.

68) Sepuedenrealizarlassiguientesmediciones:

a. Caudalconunsensormagnetoresistivo.b. Temperaturaconunagalgaextensiomtrica.c. PresinconRTD.d. Nivelconunhigrmetroresistivo.e. Pesoconunsensorcapacitivo.

EXPLIQUECONTOTALCLARIDAD,siesfactibleosinoloes.Sirequierehacergrficos,esquemas,diagramas,etc.realcelosparasustentarsuposicin.Noesimportantesiparahacerlamedicinrequieredeelementossecundarioscomoejes,levas,engranesuotros.Ademsparaelefectopuedecombinarlossensoresindicadosconotros.Loimportanteesqueenlamedicindelavariableestinvolucradoelsensorindicado.

69) Untacmetrofotoresistivoestcompuestodeundiscodealuminiode30mmderadioy5agujeros

cilndricosde5mmderadioubicadosaunadistanciadelcentrodeldiscode20mm(decentroacentro).Porunladodeldiscoseubicaunafuentedeluzinfrarrojade45mW,queemite150lmenes/WyporelotroladounsensorfotoresistivodeArseniurodeGalio,compuestoporundiscode5mmderadio,sobreelqueseencuentraelmaterialsensiblealaintensidadluminosa.ConsiderequeparaelAsGa,es0.78yAes916.

60mm

R15mm

R30mm

1200m

m

R5


a) DeterminecompletamentelaformadeondadeVo(enmagnitudesytiempo)ysufrecuencia,para

unmotorquegiraa3200rpmconectadoaldiscopormediodeunacajadeengranajes,comomuestralafigurasiguiente.

70) Sequieremedireldesplazamientode lacorrederadelsiguientemecanismoconunpotencimetrode

alambrebobinado.Sedisponedeunalambrederesistividad0.4myradio0.5mm.

a. Cul ser el numero de espiras, la longitud del alambre, la longitud del sensor y como locolocaraparaqueelalcancedesalidadelsensorseade5K.

b. Culelcircuitoelctricoy/oelectrnicoqueusaraparaobtenerunab1)salidadecorrientede4a20mAyb2)unasalidadevoltajede0a5VDC.


71) Diseeun sensordevelocidadangular (tacmetro)utilizandounabielay su seguidoryun sensordeefectoWiegand.

72) (TomadodelprimerexamendeInstrumentacin,carreradeElectrnicaIndustrial,UniversidadPontificia

deComillas,Madrid)Elcircuitoesunamplificadorparagalgas.LasdosgalgastienenR0=120yfactordegalgaG=10,yestnconectadas,comoindicadoeneldibujo,trabajandoladearribaacompresinyladeabajoa traccin.El rangodemedidaesde = [100 x106,+100 x106]y lapotenciamximadisipableenlagalgaesde120mW.

a. Calcularlaexpresindelatensindesalida;b. EncontrarA,ReIPdeformaque:

i. elrangodesalidaseade[5V,+5V];ii. Asealomspequeoposible.iii. Considerando que el valor de R0 indicado anteriormente es el valor nominal a

temperaturaT0=25C.Lagalgaestambinsensiblea latemperatura,asquepara lasdosgalgaspodemosescribirR0=R00.(1+(TT0)),dondeT indica ladiferenciaentre latemperaturadelagalgaylatemperaturadereferencia,=1x103K1yR00=120(porsupuesto).Calcularelerrormximorelativoalfondoescalaenunrangodetemperaturaentre25y100C.


73) (Tomado del primer examen de Instrumentacin, carrera deElectrnica Industrial, Universidad Pontificia de Comillas,Madrid)EnelcircuitodelafiguraelcondensadorCesunsensordedesplazamientocapacitivo,cuyacapacidadvienedadaporlaexpresin:

0

1

1C x

x

, siendo C0 = 100 nF y x0 = 1 mm. El

operacionalesidealylarealimentacinesnegativa.

a. Obtener la expresin de la funcin de transferenciaVo(s)/Vs(s)enfuncindeC.

b. Para, ( ) ( ) ( )ssv t v t sen t determinarlaexpresindelatensindesalidaenfuncindex.c. Representar, indicando lascotasmsrelevantesenambosejes, lastensionesdeentradayde

salidaenfuncindeltiempoparax=1mm,R=10kyVssenoidalde1kHzy10Vdeamplitud.

74) (TomadodelprimerexamendeInstrumentacin,carreradeElectrnicaIndustrial,UniversidadPontificiadeComillas,Madrid)Sedeseaaplicarelsiguientecircuitoalamedidadelatemperaturaambienteenelmargende0a40C,paraobtenerunatensindesalidade0Va0Cyde12Va40C.ElsensorRtesunaPTClinealizadaconcoeficientedetemperatura=0.75%/Kyresistencia2000a25C,quetolerauna corriente de 1mA sin autocalentarse. Considerando ideal el amplificador operacional, se pidedisearelcircuito(VCC,RyR1)paraobtenerlarespuestadeseadasinautocalentamiento.

75) SevaacomprarunVenturiparamedirelcaudaldeaguaenunatuberade0.2mdedimetro.Una

bombade50HPmantieneelcaudalhastaunmximode1.5x103m3/h.UnfabricantedeCaudalmetrosVenturi,tieneenstocktresmodelosdedispositivos:modeloA1,modeloB1ymodeloC1condimetrosdeestrangulamientode0.10,0.14y0.18m,respectivamente.

a. Sisedisponedeunmanmetrodiferencialconunrangode0a3x105Pa,paralamedicindela

presindetermineculdelosmodelosdeVenturisedeberaadquirir.b. Silaviscosidaddelfluidoesde103Pa.s,culserelvalorrealdelamximadiferenciade

presinenelVenturiparaelmodeloescogidoenelliterala).ParaesteliteralutilceseparaelclculodelcoeficientededescargaC,laecuacin:


Dnde:deseldimetrodelestrangulamiento,DeseldimetrodelatuberayReDeselnmerodeReynoldsreferidoaldimetrodelatubera.

76) Cules la sensibilidaddeun rotmetro formadoporun tubo cilndricode alturah, radiomayorR ymenorr,cuyoflotadoresunaesferadematerialdedensidadMyradioa.PorelcualcirculaunfluidodedensidadL,cuandoelfluidomantienealflotador,flotandoenlamitaddeltubo.Considerequeelcoeficientededescargadelrotmetroesde0.9.

h

R

r

a

77) Hagaunesquemadetalladoyexpliquelaformacomoobtendraunavariacindevoltajecomosalidade

unmanmetroqueutilizaunamembranacorrugadacomoelementodetectordepresin.78) SienunmedidordeVenturi,laseccindelconductoprincipalesde4pulg.,calculeelcaudalsila

diferenciadealturaenelmanmetrodeltubodePitotdelafiguraesde3.6cm,medidossobrelamismatuberade4pulg.Luegoconestecaudal,especifiqueeltamaodelcuelloqueharaquelavelocidadenelmismofueradealmenos15.0m/s(g=13.6)

79) LaconstantedetiempodeuntermmetrodeHgentubodevidrioes10[s].Sienformasbitaselleva

deunatemperaturade20[C]yselesumergeenaguacalientea80[C].Culserlatemperaturaqueindiqueeltermmetrodespusdea) 10[s]b) 1000[s]


c) Cuandosehayatranscurridolas2/3partesdeltiempodeestabilizacin.

80) Enlasiguientegraficaidentificarlossmbolosquesepresentacomounapequeadescripcindelproceso:

81) Setienendostransmisoresdepresindiferencialdelassiguientescaractersticas:

MARCA EMC28 FIX32

Alcancemximo 0200KPa 0400KPaSalida 420mA 05VExactitud 0,4%delSpan 0,4%RTiempoderespuesta 1sparaalcanzarel80%del

cambiomximo2sparaalcanzarel95%delcambiomximo

Respondalassiguientespreguntas:

a. Identifiquequecaractersticassonestticasydinmicas?b. Culeselmssensible?c. Culeselmsexacto?d. Culeselmsrpido?


82) Dibujelagrficadelassiguienteslecturasyrespondalaspreguntas:

PresinReal(MPa) 0 20 40 60 80 100 80 60 40 20 0Lectura(MPa) 0 15 32 49.5 69 92 87 62 44 24 3

PresinReal(MPa) 0 20 40 60 80 100Lectura(MPa) 0 16 34 56 82 110

CuleslahistresisdelinstrumentoenporcentajedeFS? CuleselporcentajedenolinealidaddelinstrumentoenporcentajedeFS?

83) Unaturbinaestconformadapor5alabesrectangularesde60x20x2mm,queformanunngulode

25,conelejede laturbina.Losalabesseencuentranfirmementeunidos aunejedecilndricode30mmdedimetroqueiniciayterminaenunasemiesfera.Pormediodedoslminasde1mmdeanchoy4deprofundidad,sesujetanalinteriordeunatuberade100mmderadio.Estaslminasseencuentransoldadasaunparderodamientosque lepermitengiraren lapresenciade flujodeaire.A)Calculeelrango de salida del sensor si la entrada vara entre 0.15 x 103 y 3.15 x 103m3/s, en base a lageometra indicadaB)Cualseraesterangosi laconstantedelsensorfuerade4.5x104.C)EXPLIQUECLARAySUSTENTADAMENTEtresformasdeobtenerunasealdefrecuenciadeestecaudalmetro,siparaelefectonecesitahacergrficos,planos,clculosuotros,realcelos.

84) EldispositivoenformadeUesunsensordereluctanciavariable,quetrabajaconunabobinade1200espirasdealambredecobrede0.5mmderadio.Respondalassiguientesinterrogantes: Quefuncincumpleelsensordereluctanciavariableyeldiscodecuatrodientesindicadosenla

figura.


Sieldiscogiraa3200rpm,expresegrficamentelavariacindelareluctanciaylainductanciadelsensormagntico

EXPLIQUECLARAYSUSTENTADAMENTEcomopuedoobtenerunasalidadefrecuenciadeestedispositivo.

Considerequeo=4x107T.m/Ayrhierro=250.

85) (TomadodelEXAMENDEINSTRUMENTACINdelaUNIVERSIDADCARLOSIIIDEMADRID.ESCUELA

POLITCNICASUPERIOR)SedisponedeuntermopartipoJcuyatablaseadjunta.Suunindereferenciaseencuentraa100C.Siseencuentraaunatemperaturade125C.Culessutensinenbornesdeloselectrodos?

a. 6.633mV.b. 1.365mV.c. 11.901mV.d. Ningunadelasanteriorese.

TensindesalidaenmV.deltermopartipoJT(C) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 100 5,268 5,322 5,376 5,431 5,485 5,540 5,594 5,649 5,703 5,758 5,812 110 5,812 5,867 5,921 5,976 6,031 6,085 6,140 6,195 6,249 6,304 6,359 120 6,359 6,414 6,468 6,523 6.578 6,633 6,688 6,724 6,797 6,852 6,907

86) (Tomado del EXAMEN DE INSTRUMENTACIN de la UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID. ESCUELA

POLITCNICASUPERIOR)Sepretendemedirsimultneamenteelniveldecombustibley latemperaturaenundepsitodeunavin.Paraelloseutilizaunsensorcapacitivo,formadopordoscilindroslargosyhuecosmontadoscoaxialmente,comosemuestraenlafig.No.1,juntoconunaRTD.

Especificacionesdelsensorcapacitivo:r1,r2,r,h.

a. Diseodelsistemademedidadenivel:i. Describaelprincipiodefuncionamientodelsensor.


ii. CalculelavariacindecapacidadtotalqueexperimentaelsistemaCT=f(r1,r2,r,h).iii. DeterminelasensibilidaddelsensorenF/mm.

b. DiseodelsistemademedidadeT:

Especificacionesdelsistema:i. Rangovariableentrada:5075C.ii. Rangovariablesalida:05V.iii. Errorabsolutonosuperiora2C.iv. activacindealarmatras70C.

EspecificacionesRTDdenquel: =0.005/C;R=500(a20C) PD=30mW/C

b.1.Necesitaalgnelementoadicionalparalinealizarlarespuestadelsensor?b.2.UtiliceunpuenteWheatstoneparaacondicionarlasalidadelaRTD,segnseindicaenlaFig.No.2,conR1=R2=500.Laalimentacinesde10V:

b.2.1.Existealgunaconexinespecial?Qufuncintiene?b.2.2.DetermineculeselvalordeR3parauncorrectoequilibradodelpuente.b.2.3.Calculeelerrorabsoluto.b.2.4.DiseeunaetapaamplificadoraconunAD620,cuyashojasdecatlogoseadjuntan.b.2.5.Diseeelsistemadeactivacindelaalarmadetipoluminoso(seenciendeunLEDcuandosesuperaellmiteespecificado).Expliquebrevementesufuncionamiento.b.2.6.Representeelsistemacompletodemedida.Marquelosbloquesqueloforman.


87) (TomadodelEXAMENDEINSTRUMENTACINdelaUNIVERSIDADCARLOSIIIDEMADRID.ESCUELA

POLITCNICASUPERIOR)Alirainspeccionarelsistemadeinstrumentacinparalamonitorizacindedeformacionesenuntnelseencuentraelesquemayladisposicindegalgasquesemuestraenlafigura.

Sepide:

a. LafuncindesempeadaporG1yG2.b. Seveafectadoelfuncionamientodelsistemasisegira90lagalgaG2?Cmo?Ysisegira

90lagalgaG1?CalculeelvalordeVm=VEVFenamboscasos.c. PresentaelpuentedeWheatstoneunarespuestalinealfrentealavariacindeesfuerzos()

aplicadosalagalga?IndiquelarelacinVm=f().


d. Sepuedealimentarelpuenteconunatensinde8V.?CuntovalelasensibilidaddelpuenteenV/conesaalimentacin?

e. Qumejorasintroduciraalsistemaparaaumentarlasensibilidaddelmismo?Datosgalgas:K=2.03Ro=350,Imax=25mA.Datosmuestra:E=20.7x1010N/m2,=0.3

88) (TomadodelexamendemediosemestredeIntroductiontoComputersandInstrumentation,delacarreradeMechanicalandAerospaceEngineeringenTheStateUniversityofNewYork)Inauniaxialtensiontest,anominal120straingageismountedonthespecimenintheaxialdirectiontorecordtheaxialstrain.Atacertainload,thegageresistancechangedto123.5.Whatwastheaxialstrainofthespecimenatthatgageresistance?Assumethegagefactorofthestraingageas2.

89) (TomadodelexamendemediosemestredeIntroductiontoComputersandInstrumentation,dela

carreradeMechanicalandAerospaceEngineeringenTheStateUniversityofNewYork)Aninstrumentationengineerhasdesignedandbuiltastaticpressuretransducerusingonebellowsandacantileverbeam(Figurebelow).Fourstraingages(120each)withgagefactorof2.0weremountedona15mmx30mm(hxb)beamataheightof30mmabovethefixedbase.Thebellowspointofcontactwiththebeamis150mmabovethebase.ThegagesareplacedinfourarmsofaWheatstonebridge,soastoobtainmaximumoutputwiththeoutputzerowhenthepressureisatmospheric.Bridgesupplyvoltageis12V.Themodulusofelasticityforthesteelcantileverbeamis200GPa.Assumethebellowsareais625mm2anditoffersnoresistancetotheappliedforce.

(Hint:Forcantileverbeam,=My/I;Misbendingmoment,Iismomentofinertia(bh3/12)andyisthefiberdistancefromneutralaxis(h/2)).Findthefollowing

a. HowdoyouconnectthefourstraingagesintoaWheatstonebridgecircuitformaximumoutput(showyourwork).

b. Powerdissipationineachstraingage(inWatts),whenP=atmosphericpressure.c. Ifthebridgeoutputis40.5mV,findthepressure,Pappliedonthebellows.


90) (TomadodelexamendemediosemestredeIntroductiontoComputersandInstrumentation,delacarreradeMechanicalandAerospaceEngineeringenTheStateUniversityofNewYork)Aclosed,20mdiameter,cylindricaltankispositionedwithitslongitudinalaxishorizontal.Thetankcontainswater10mdeep.IthasaUtubemercurymanometerconnectednearthetop,whichshowsvacuumabovethewatersurfaceof200mmHg.Whatpressure(inPa)willaBourdontubeconnectedtothebottomofthetankindicate?Specificweightofwater=9810N/m3andoneatmosphere=760mmHg.

91) UnsensorPT100seencuentraconectadoasuacondicionadormediantedoscablesdecobreAWG30de

30mdelongitud.Laresistenciadelcableesde0.344/mysucoeficientedetemperatura=0.4%/C.Estimarelerrora0Cqueseproduceenlamedidadelatemperatura.

92) Latemperaturadelaguaenciertalagunaesde17.5CmedidaconunRTD.SinembargootroRTDdelmismotipoindicaunatemperaturade19Cdebidoalmalfuncionamientodelacondicionadorelectrnico.SidichadiferenciaseasociaaunerrorporautocalentamientoCuleslacorrienteproporcionadaporelacondicionadordefectuoso?SupngasequeelsensoresunPT100conuncoeficientededisipacinde25mW/C.

93) ElcircuitodelafiguraesunacondicionadordesealparaunsensorcapacitivodenivelquetieneunCminde41.46pFyunCmaxde87.7pFconunasensibilidadde0.19pF/L.Diseeloscomponentesdelcircuitoparaobtenerunvoltajeindependientedelafrecuenciaquearroje0Vatanquevacioy1Vatanquelleno.

94) Cuales lasealdesalidade losacondicionadoresparasensorescapacitivossimplesydiferencialesque

seindicanenlasfigurassiguientes:


95) Inordertomeasuretheinclinationofacranearm,anLVDTisplacedonitwitha10kgmasslinkedtoitrod.TheLVDTisclampedonthearmandaspringisplacedconnectingthesensorframetothemass,sothatthemasscanslideinthelongitudinaldirectionanddragtherodasindicatedinFigure.

a) By assuming that the coecient of friction for themassM ism, the LVDT

sensitivity is100mV/(mm/V),and thespringconstant isK=200N/cm,derivetheequationfortheoutputvoltagefortheLVDTwhenitsprimaryissuppliedbya5Vrmsvoltage.Whatcanweconcludeaboutthevalueform?

b) Assumingthatthechangesinthemeasuredangleyareratherslow,thepowerline frequencyof60Hzcanbeused tosupply theprimarywinding.TheLVDThas a specified zerophase shift at2.5 kHz.The transfer function relating theprimaryandsecondarywindingvoltageswhenthe loadresistance is100kW iscriticallydamped.Whatisthephaseshiftwhenitisexcitedat60Hz?Howcouldthisphaseshiftbecorrected?

96) Enelsensordefuerzadelafigura,unafuerzaFesaplicadasobrelabarraOA,de150mmenelextremo

Adelamisma.Lafuerzaestransmitidaporunejede50mm,aunengranede24dientesdemdulo3.Elengraneasuvezseencuentraacopladoaunacremalleraqueseencuentrasujetaaunresortede500N/m.Elengrane,labarrayelejenosepuedendesplazarverticalmente,perogiranconrespectoaO,yalaplicarlafuerzalacremallerapuededesplazarse.Eldesplazamientodelacremalleraestransferidoaun potencimetro lineal P que tiene una resistencia de 2K para un desplazamiento de 50mm. Si seconocequesin fuerzaaplicadaa labarra, lamismaseencuentrahorizontalyelpotencimetroarroja1K,determine:

1)Culeslaentradaylasalidadeldispositivo,yculessonlasvariablesintermedias.2)Culeselrangodeentradaysalidadelsensor.3)Calculelasensibilidaddeldispositivo.4)Culeslacaractersticaestticadelsensor.


97) DadoelpuentedeWheastonedelafiguraexpliquelacondicinparaqueestepuenteesteequilibrado

(esdecirlarelacinentrelosvaloresdelasresistencias,k).Expliqueladependenciadelasensibilidadydelalinealidaddelatensindesalidaenfuncindelfactorkdeequilibriodelpuente.

98) Enelsensordefuerzadelafigura,unafuerzaFesaplicadasobrelabarraOA,de150mmenelextremo

Adelamisma.Lafuerzaestransmitidaporunejede50mm,aunengranede24dientesdemdulo3.Elengraneasuvezseencuentraacopladoaunacremalleraqueseencuentrasujetaaunresortede500N/m.Elengrane,labarrayelejenosepuedendesplazarverticalmente,perogiranconrespectoaO,yalaplicarlafuerzalacremallerapuededesplazarse.Eldesplazamientodelacremalleraestransferidoalaplacadeuncapacitordeplacasplanascompuestopordosplacasde80x80mm,unadelascualesseencuentrafijaylaotraseencuentrasujetaalacremallera.Si,cuandonohayfuerzaenelsensor,labarraOAsemantienehorizontalyladistanciaentreplacasesde5mm,determine:

a. Culeslaentradaylasalidadeldispositivo,yculessonlasvariablesintermedias.b. Culeselrangodeentradaysalidadelsensorsiladistanciaentreplacasnopuedesermayora

12mm.


c. Calculelasensibilidaddeldispositivo.d. Culeslacaractersticaestticadelsensor.

99) Unmduloproporcionacomosalidaelcuadradodelasealdeentrada.Secalibrarealizando10

medidasdelasqueseobtienenlasmedidasdelatabla.Estimarlosvaloresdelosdosparmetroskyv,deacuerdoconelcriteriodemnimoerrorcuadrticomedio.

100) ParamantenerconstantelavelocidaddelejedeunmotorshuntSIEMENSSD516TY,queoperaa

24Vdcy1.25Aconunavelocidadnominalde50rpmy50N.maleje,sevaaarmaruntacmetroptico.Paraqueelcontroladoraceptelasealdeltacmetro,estadebeseruntrendepulsos,cuyosnivelesestarnentre1.2y4.8voltios.Parafabricarelsensorsedisponedeunfotoresistor,con


caractersticalineal,queentrega16ka10luxesy200ka0luxesyeltransistordeconmutacin2N4401,cuyascaractersticasseindicanenelanexo.DetermineTOTALMENTEloselementoselectrnicosymecnicosquesenecesitanparaconstruiryarmarestedispositivoyademstodaslassealesinvolucradasenlaoperacindelmismo.

101) ParamantenerconstantelavelocidaddelejedeunmotorshuntSIEMENSSD516TY,queoperaa

24Vdcy1.25Aconunavelocidadnominalde50rpmy50N.maleje,sevaaarmaruntacmetropotenciomtrico.Paraqueelcontroladoraceptelasealdeltacmetro,estadebeseruntrendepulsos,cuyosnivelesestarnentre1.2y4.8voltios.Diseelapartemecnica,elctricayelectrnicautilizandoloselementosquecreaconvenienteydetermnelosTOTALMENTEparaconstruiryarmarestedispositivoyademstodaslassealesinvolucradasenlaoperacindelmismo.

102) Comofabricarauntacmetroconunsensorcapacitivo.ExpliqueCLARAMENTEysiesquees

necesarioesquematiceodibujesupropuesta.103) Sepretendedisearunsistemaparalamedidadedesplazamientosapartirdeunsensor

capacitivodetipodiferencialyutilizandoelcircuitoacondicionadorcomosemuestraenlasiguientefigura.EnelsensordiferencialtodaslasplacastienenunaseccinS(WxL)ylaseparacinentre1y3esd.

a. CalculelaexpresindelacapacidaddiferencialC1C2enfuncindeldesplazamientoxamedir,

eslineal?b. Describaelcomportamientodelcircuitoacondicionador.DemuestrequeC2sepuedeexpresar

comoCo+CyC1comoCoC.SiendoColacapacidadenreposooinicialdeamboscondensadoresyfinalmentecalculelatensindesalidadepicodelpuentedeWheatstoneVAVBenfuncindelaexcitacindelpuenteVpsen(t)yeldesplazamientoamedir.

c. Determinecmoconectaralosterminales1,2y3delsensorcapacitivodiferencialenelcircuitoacondicionadoryrepresenteodibujeelsistemademedidacompleto.

d. CalculelatensindesalidadelcircuitoenfuncindexyRG(usesinecesitalashojasdelascaractersticasdelamplificadordeinstrumentacinAD620)

e. Diseetodosloscomponentesdelsistemaparaquelaamplituddelasealdesalidavarede0a5Vpparaundesplazamientode0a5mm,sieldielctricoentrelasplacasespropanolquidoconunapermitividadrelativade1,6yxo=25mm.Quocurreenelcasodequeeldielctricoseapetrleoconunapermitividadrelativade2?

104) Sequiereutilizarelsensordereluctanciavariableparamedireldesplazamientodeunaleva,

indicadosenlafigura.ElelementoenUdelsensorseencuentrahechodelminasdehierroalsilicio


(4%)degranoorientadoconunapermeabilidadrelativade4000yelelementomvilesdelminasdePermalloy78,conunapermeabilidadrelativade15000Entonces:

a. Diagramecompletamentecomoubicaraelsensor,incluyendoposicionesydistanciasdetodos

loselementos.Siesnecesariorealicelosgrficosquecreaconvenienteyaadaloselementosquenecesite.ConeldetallequeentreguessepodrARMARcompletamenteelsistema.

b. Enbasealpuntoa)determinalosrangosyelalcancedeentrada.c. Enbasealpuntoa)yparaunabobinadealambredecobrede500vueltascono=12.56x107

Wb/Amdeterminalosrangosyelalcancedesalida,entrminosdeL.Lasunidadesestnenmm.

265,39 R60

R100

272,14R25

34

48

10

10 28 10

10

10

105) Unsistemadepesajeutilizaunaplataformadealuminio(r=2.67)de80x180x1.5cm,

apoyadaencuatroceldasdecargaconformadeprismarectangular.Lasceldasdecargallevangalgasextensiomtricasenlosladosperpendicularesalaplataformayseencuentranubicadashacialosextremosdelaplancha,ajustandoexactamenteunadesusaristasconlaaristadelaplataforma.Lasceldassondeaceroder=7.84,concoeficientedePoisson0.3,mdulodeYoungde200GPaycargalmitede20.5kg/mm2.Considerandoqueelacondicionamientodelasgalgasserealizaatravsdepuentederesistencias,conunafuentedealimentacinVyunvoltajedesalidavo,determine:

a. SisobreelsistemadepesajeseaplicaunafuerzadeF,demostrarquelasensibilidaddelsistemaestdadalaexpresin:

ESGVSen

83.1

DondeGeslaconstantedelagalgaySelreatransversaldelacelda.

b. Sisedisponedeunafuentedealimentacindetensincontinuaajustable,Culessensibilidadmximadelsistemademedida,expresadaenmV/Kg,paracadaunodelostrestiposdegalgasextensiomtricascuyascaractersticasseindicanenelsiguientecuadro?


Caractersticas/Material Constantan NichromeV Siliciodopado Designacincomercial Constantedegalga Resistencianominal() Toleranciaencadapaqueterespectoasu

valormedio(%) Longituddelsoporte(mm) Anchodelsoporte(mm) Fuerzat.e.mrespectoalcobre(V/C) Deformacinmxima() Valoresmximosconrespectoala

alimentacin.

FAP03122.112031.01.81.3434000025mA

FNB06122.21201.50.53.21.83.8200005mA

PAL05120+1101201253.81.54005000250mW

c. Culesparacadaunadelastresgalgas,elpesomximoquesepuedemedir?

106) Enelsiguientecircuito,culesdebenserlosvaloresdeR1yR2paraqueelamplificador,

amplifiquesoloalvoltajegeneradoporlatermocuplatipoKdecromelyalumel,sabiendoqueK=39.4V/CyPT100=0.00385C1.

107) Sedeseamedirunatemperaturaenelmargende10Ca+50C,detalformaqueseobtenga

unatensinde1Va+5V,yconunerrorinferioral0,5%delalecturams0,2%delfondodeescala.ParaellosedisponedeunaRTDde100a0C,coeficientedetemperatura0,4%/Ca0Cycoeficientededisipacintrmica5mW/Kenlascondicionesdemedida.Sepiensautilizarunpuentedecontinuaalimentadoconunatensinconstanteyunamplificadorconectadoasusalida.Sepide:

a. calcularlasresistenciasdelpuenteylatensindealimentacinparacumplirlascondicionesimpuestas,considerandoidealelamplificadorposterior

b. calcularlasensibilidadtericadelpuenteylaganancianecesariaenelamplificador.

108) SedeseamedirunatemperaturaconuntermopartipoJycompensacinelectrnicadelaunindereferencia,medianteunaNTCatemperaturaambiente,segnelcircuitodelafigura.Disearel


circuitoparaobtenerunacompensacinenelmargende10a40CconunaNTCdeB=3546Ky10ka25C.

109) Paraobtenerunamedidadelatemperaturadevaporenunaturbinasehapensadoenun

circuitocomoelquesemuestraenlasiguientefigura.Sielsensordetemperaturaambienteesunaresistenciadeplatino(100a0Cyun=0,00392K1),culdebeserelvalordekparaquenelvoltmetroseobtengalalecturacorrespondienteaTv?.

110) Culeseltiempoquesedemoraenalcanzarel95%delvalorestableuntermmetrode

mercuriosumergidobruscamenteenunrecipienteconaguacalientesisufuncindetransferenciaes

53 sQ

.111) Siseconocequeletoma20sparaalcanzarla90%delvalorfinalenunsensordefuerza

formadoporunaplacademasadespreciable,resorteyamortiguadorcualsereltiempoqueletomaalcanzarelmismovalorsilaconstantedelresorteseduplicayladelamortiguadorenlaterceraparte.

112) Necesitomedirelcaudaldeunatubera,perorequierodeunsensordealtavelocidad.Meofrecendossensorescuyascaractersticasestticasson

2.53.2 sC y

28.12D

,cualescogerayporqu?


113) Culeselvoltajederespuestadeunsensordepresinaunasealdeentradacuyavariacines

de5Pa/seg,sisufuncindetransferenciaes26.15.2

65.122 ss

s.

114) Latoleranciaenunamedicindetemperaturaesde2C.Serealizalamedicinde

temperaturaconunsensorcuyafuncindetransferenciaes5.0s

J ycuyacaractersticaestticaes

5.0100 T

v ,dondevestaenmVyTenC,paraunvalormnimodeentradade15Cyunalcancedeentradade85C.Determine:

a. Culeslavelocidadderespuestadelsensor,b. Culeselerrorcometidoenlamedicinsileemoselsensor1s,3sy8sluegodequeloponemos

encontactoconelelementocalienteparaJ=1,J=10,J=100yJ=1000yc. Apartirdequetiempoestamosdentrodelatoleranciaysepuederealizarlamedida.

115) Paraunsensorlinealdepresin,cuyorangodeentradavade0aPoylecorrespondeunasalidaquevadeV1aV2,cuyocomportamientosedescribeporlaecuacin:

dtdvcv

dtdpap

Determine:

a. Lafuncindetransferencia.b. LarespuestadelsensoraunaentradaescalndepresindeamplitudPo.c. Lacaractersticaesttica.d. Lasensibilidad.e. Lacurvadeajustedelanolinealidad.

116) (Tomado del examen de Instrumentacin,Septiembre 2005 en la Universidad Politcnica deCartagena Espaa, Escuela Tcnica Superior deIngenieros Industriales )Una galga extensiomtricadesensibilidad2presentaunvalorderesistenciadeRo=100alatemperaturadereferencia(supuestamentelamismatemperaturadelcuerpoalqueestadherido)yenausenciadedeformacin.Dichagalgasemontaenelpuentederesistenciasdelafigura.

a. Obtenga el valor de la tensin de referencia Vref

paraquelasensibilidaddelpuenteseade2mV/Cenausenciadedeformacin.Si =4.3x10 3 C1(supngasequeelefectodelatemperaturasloafectaalagalgaextensiomtrica).


b. ElcircuitodelafigurasealimentaconunatensindereferenciaVref=10V.Obtngaseladeformacinunitariaaparentesielincrementodelatemperaturaesde10C.Elcoeficientedeautocalentamientodelagalgaextensiomtricaes=0,1C/mW.

117) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2006enlaUniversidadPolitcnicade

CartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Elcircuitoacondicionadordelafiguraproporcionaunatensindesalida,rangode0Va2V,proporcionalalatemperaturadelaresistenciaR,unaPt100con=0,004K1.Elrangodelatemperaturaamediresde0Ca200C.

Sepideobtener:

a. Laexpresindelatensindesalida.(3p)b. Laexpresindelatensindesalidasilinealizamoslaexpresinobtenidaenelapartadoa.(1,5p)c. ElvalordeR3paraqueelerrordelinealidadseadel1%aF.E.(4p)d. ElvalordeR6paraquelatensindesalida(supuestalaexpresinlinealizada)seade2V.(1,5p)

118) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2005enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Elcircuitodelafiguraesunmtodoparaelacondicionamientodelasealdeunsensordetemperatura(R4esunaPt100con=0,00385K1).Obtenerlosvaloresdeloscomponentesdelcircuitoparaquelatensindesalidaseade0Vcuandolatemperaturaesde0Cylasensibilidadseade10mV/C.


119) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2005enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Elcircuitodelafiguraesunacondicionadorparasensortermopar,sedeseacalcularelvalordelasresistenciasparaqueseproduzcalacompensacin,demaneraquelatensindesalidaseaVs=G.VTx.Latemperaturaambienteesde25CyeltermopareseltipoJ.LasensibilidaddelcircuitointegradoAD590esde1AK1.LatensinVBAgeneradaporeltermoparespositiva.

TermocuplaTipoJ:Voltajetermoelctricoenfuncindelatemperatura(C)conlajuntadereferenciaa0CVoltajetermoelctricoenmV

C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C0 0,000 0,050 0,101 0,151 0,202 0,253 0,303 0,354 0,405 0,456 0,507 010 0,507 0,558 0,609 0,660 0,711 0,762 0,814 0,865 0,916 0,968 1,019 1020 1,019 1,071 1,122 1,174 1,226 1,277 1,329 1,381 1,433 1,485 1,537 2030 1,537 1,589 1,641 1,693 1,745 1,797 1,849 1,902 1,954 2,006 2,059 3040 2,059 2,111 2,164 2,216 2,269 2,322 2,374 2,427 2,480 2,532 2,585 40

120) (Tomadodelexamende

Instrumentacin,Septiembre2004enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Enelcircuitodelafigura,elAOseencargadealimentaralpuenteconunacorrienteconstanteIref,entregadaporlasalidadedichoAO,envezdeunaalimentacinatensinconstante.LosamplificadoressonidealesyestnalimentadosaVcc.EldiodozenerseencargadeproporcionarunatensinfijaVrefenlaentradanoinversoradelAO.ElamplificadordeinstrumentacintieneunagananciadetensindiferencialGyestajustado


paraunatensindesalidanulaenmodocomn.ElpuenteseequilibrademaneraqueR1=R2=R4=Ro.SepideobtenerlaexpresindelasealdesalidaVoenfuncindex,R0,GeIref.

121) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2004enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Sielelementosensordelejercicioanterioresunagalgaextensiomtricaquevaaestarsometidaaunosesfuerzosmximosde10.000,sepidecalcularelvalormnimodelaresistenciaRsparaminimizarelefectodelautocalentamiento.(NOTA:EldiodozenertieneunaVref=3,3V;lagalgaK=2,1;Ro=120ypotenciadisipadade0,2mW).Justificarrazonadayformalmenteelprocedimientoutilizadoparaobtenerlasolucindeesteejercicio.

122) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2004enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Sedeseaqueenelcircuitodelejercicio120y121,latensindesalidaestcomprendidaentre1Vconlamximalinealidadposible(enfuncindex)yconesfuerzosmximosde10.000.SisehaelegidounvalordeRs=1.800,obtenerelvalordelagananciadiferencialGdelamplificadordeinstrumentacindemaneraqueseanigualesloserrores(absolutos)delinealidaddelatensindesalidaenlosdosfondosdeescala.Unavezobtenidaestaganancia,comprobarlaigualdaddeamboserrores.NOTA:Suponerqueenelcircuitodelejercicio121,laexpresindelatensindesalidaes,unavezcompensadoelpuente:

refVxRsxRoGVo)4(

..

Seaconsejarealizarlosclculossintruncarlosvaloresdecimales.LosvaloresdeloscomponentesRo,Vref,K,etc.sonlosqueseindicanenlosejercicios120y121

123) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2004enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)

124) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2004enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Lafuncindetransferenciaenfuncindelafrecuenciadeunsistemasensor,cuandolaentradaesunasealsinusoidaldevalorvi(t)=Vpsen(to),estmodeladaporunarespuestadeprimerordenconunasensibilidadestticaKyfrecuenciapropiao.Sepide:a)unarepresentacinfrecuencialaproximadadelarespuestanormalizadadelsistemasensor,indicandolosvalores,lasrelacionesyparmetrosmsrelevantesyb)calcularelerrordinmicosi=o=1rad/s,o=30,Vp=1VyK=1.


CartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)LafigurarepresentauncircuitodemedidadetemperaturaconunaPt100con=0,00392K1eintensidaddeautocalentamiento>3mA.SilatensindereferenciaVrefesde10V,yelamplificadoroperacionales


ideal,sepideobtenerlacondicindecompensacin,quedebencumplirloselementosresistivosdelcircuito,demaneraquelatensindiferencial,VD=VINHIVINLO,deentradaalconversorA/DsealinealmentedependientedelatemperaturaT(enK).DatosIC7106:3dgitos,integradordoblerampaconN1=1000cuentasenlaprimeraintegracin,Vfe=0,2V,tensindereferenciaVr=0,1V,entradasdiferenciales,altaimpedanciaensusentradasymodocomnanulado.ElnmerodecuentasdelasegundaintegracinesN2=N1VD/Vr.


CartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)SuponerquelaentradadiferencialdelconversorA/Ddelejercicioanterior,unavezrealizadalacompensacinpedidaendichoejercicio,esiguala:

SiendoRolaresistenciadelaPt100conT=0CylaconstantedelaRTP.ObtenerelvalordeR1paraconseguirunaresolucinde0,1C.

127) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2006enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)Paramedirelvalordelavibracindelmovimientodeunmotorseutilizaunsensorcuyarespuestasesabequeesdeprimerorden.Sehamedidoexperimentalmentelaconstantedetiempodelvibrmetroresultandoseriguala200s.Sisedeseamantenerunerrordinmicoinferioral2,5%:

a. Obtenerrazonadamenteelvalormximodelascomponentesfrecuencialesdelasvibraciones.(5p)

b. Obtener,igualmente,elvalordelretardoaesafrecuencia.(5p)

128) (TomadodelexamendeInstrumentacin,Septiembre2006enlaUniversidadPolitcnicadeCartagenaEspaa,EscuelaTcnicaSuperiordeIngenierosIndustriales)EnlamedidadelatemperaturacontermoparseutilizaunaRTPPt1000paralacompensacindelatemperaturadelauninfra,Tref,supuestaa0C.ObtenerelvalordeksisedeseaquelatensindesalidadependalinealmentedelatemperaturadelaunindeltermoparTx.Enlossiguientescasos:


a. Silatemperaturadelauninfra,tref,esladeunbloqueisotermoa0C.(2p)b. Silatemperaturadelauninfra,tref,esigualaladelambientetref=tamb=25C.(6p)c. Obtenerelerrorrelativocometidoenb)silatemperaturadelbloqueesde40CyTx=40C.(2p)

SabiendoqueR1=R2=kRo,R4=Ro,R3=Pt1000,+V=5V,Vs=G(V+V)y=0,004K1

TermocuplaTipoJ:Voltajetermoelctricoenfuncindelatemperatura(C)conlajuntadereferenciaa0CVoltajetermoelctricoenmV

C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C0 0,000 0,050 0,101 0,151 0,202 0,253 0,303 0,354 0,405 0,456 0,507 010 0,507 0,558 0,609 0,660 0,711 0,762 0,814 0,865 0,916 0,968 1,019 1020 1,019 1,071 1,122 1,174 1,226 1,277 1,329 1,381 1,433 1,485 1,537 2030 1,537 1,589 1,641 1,693 1,745 1,797 1,849 1,902 1,954 2,006 2,059 3040 2,059 2,111 2,164 2,216 2,269 2,322 2,374 2,427 2,480 2,532 2,585 40

129) Enlafigura1semuestraunabarrerapticaquecontrolalasoperacionesdeensamblajemanual

detiposecuencial,permitiendopreveryreducirloserroresdemontajeysuscostes.Estasbarrerasestnformadastpicamenteporemisoresquegeneranunhazdeluzqueesinterceptadoporelobjeto,yenlapartederecepcinhayfotodiodossensiblesalaluzyunaelectrnicadecontrol.Algunosdeestossistemaspermitenlaclasificacinde16000paquetesalahora.Supongaqueparacadaemisordelabarrerahayuncircuitoreceptorcomoelquesemuestraenlafigura2,deformaqueelLEDdelreceptorseenciendecuandoalfotodiodolellegaunaciertacantidaddeluzalnoexistirobjeto.IdentificandoquLEDseenciendesepuedesaberlaalturadelobjeto.SiR1=1ksepiderespondaalassiguientescuestiones:

a. Describaelfuncionamientocompletodelcircuitodelafigura1.2,identificandosusbloqueseindiquelafuncindecadaunodeellosysioperanenrgimenlineal.

b. Teniendoencuentaqueenlaemisinseutilizaunafuentedeluzinfrarrojaa850nm,indiqueculeseldetectormsadecuadodelosquesedescribenenlatabla1,yporqu.

c. DetermineculhadeserlaposicindelpotencimetroparaqueelLEDinicialmenteapagado,sloseenciendacuandonohayunobjetoqueintercepteelhaz.Suponiendo


quelafuentedeluzinfrarrojaemite100W,yquealfotodiodollegaalmenosel75%deesapotenciaencasodequenohayaobjeto.Adems,elijaelvalordelpotencimetrojustificndolo.(Nota:recuerdequeM1esunMOSFETdeenriquecimientoqueconducecuandolatensinpuertafuentesuperalatensinumbral,Vt).

d. Silacorrientegeneradaporelfotodiodoasociadaalaluzdelabarrerafueradelordende50Aysedeseaamplificarestasealdeformaquelatensinenelterminal3deentradadelamplificadoroperacionalU1,sea1V,propongaunasolucinutilizandootroA.Oyrepresenteelcircuitototalresultante,identifiquesusbloquesydescribasucomportamientocompleto.

SesabequeVcc=5V;M1:Vt=1V;A.O.ideal.

130) Elfluidoquecirculaatravsdeltubodelafigura(aire=12N/m3)yelflujodelmanmetroes

aceiterojoMeriam(Saceite=0,827).Suponiendoquenohayprdidas,calcularelflujovolumtricoQenm3/s,siD1=10cm;D2=6cm;R=8cm;hf12=0


131) Teniendoencuentalosdatosreflejadosenlafigura,sepide:

a. Caudalcirculante.b. Alturamanomtricaypotenciatildelabomba.c. Diferenciadealturasenlosmeniscosdelmanmetrodiferencialdelventurmetro.d. PesoespecficorelativodellquidomanomtricodelconjuntodelPitotmspiezmetroabierto.e. AlturaR'quesealarelmanmetroacopladoalPitotenlasalidaalaatmsferadelsistema.f. Alturahquealcanzarellquidoenunpiezmetroabiertosituadoalaentradadelabomba.

132) Enlainstalacindebombeodelafigurasepide:

a. Deducirlaexpresindelcaudalatravsdelventurmetroycalculardichocaudal,siendoCv=0,98;dimetrodelagargantad=40mmyR=50cm.

b. Alturamanomtricaypotenciatilaportadaporlabomba.c. Longituddelatuberadeaspiracin(depsitoabomba).d. AlturaR'quesealarelmanmetrocolocadoenlatuberaenlaseccinM.e. AlturamximaquepuedealcanzarelpuntoNeindicarelporqu.f. Potenciaconsumidaenprdidasdecarga.g. Potenciadelchorroalasalidadelaboquilla.Sisesabequeeldimetrodelatubera=100mm;dimetrodelaboquilladb=50mm;presinalaentradadelabombaPe=4,1mca;prdidasdecargaenlatuberahf=0,3.L.V2/2gsiendoLlalongituddelatubera,Vlavelocidaddelflujo;tensindevaporPs=0,2mca(absoluta);presinatmosfricalocal1atm;ZB=3,5m(ejebomba);ZM=23m;Zboq=25my1mca=9.800Pa


133) Atravsdeunorificiode7,5cmdedimetrocuyoscoeficientesdevelocidadycontraccinvalen0,95y0,65respectivamente,fluyeaceitede0,72dedensidadrelativa.Sepide:

a. LecturadelmanmetroA,silapotenciadelchorroesde5,88kW.

b. AlturaenelPitotsistefuesecolocadoalasalidadelchorro.

c. Tiempoquetardarendescenderlalminasuperior1m,sisemantieneconstantelapresindelaireyesequivalentealacalculadaena.

Seconocequelaseccintrasversaldeldepsito=2m2.

134) Unlquidodedensidadrelativa0,8fluyehaciaarribaatravsdeunVenturiacopladoaunatuberade300mmdedimetroyde150mmdegarganta,siendosucoeficiente0,98.Ladiferenciadenivelesenelmanmetroesde1,16m,cuyolquidomanomtricotieneunpesoespecficorelativode1,25.Sepide:

a. Caudalcirculante.b. Alturaquealcanzaraellquidoenunpiezmetroabiertodispuestoenlagarganta.

SeconocequelapresinalaentradadelVenturi=10mca

135) Undiafragmade50mmdedimetrosirveparamedirelcaudaldeaguaquecirculaporunatuberahorizontalde80mmdedimetro.Sedeseacalibrareldiafragmamedianteunpiezmetroabierto,unPitotyunmanmetrodiferencialdemercurio.

Paraunvalordelflujodeterminadolaslecturassonlassiguientes:Piezmetro1.960mm;Pitot2.700mm;manmetro900mm.Silaviscosidaddelaguaesde10cStsepidecalcular:

a. Coeficientedegastodeldiafragmaentalescondiciones.b. NmerodeReynolds.


136) Apiezoelectrictransducerofsensitivity80pC/barisusedtomeasureameanpressure.Thetransducersignalisfedintoachargeamplifierwhichhasthesensitivityrangesof0.05,0.1,0.2,1.0,2.0,5.0,20.0and100mV/pC.Thechargeamplifiersignalisdisplayedonanoscilloscopewhosesensitivityissetat1V/cm.Ifthepressurebeingmeasuredis21bar,whatchargeamplifierrangewouldberequiredtoobtainatracedeflectionofapproximately80mm?Whatwouldtheactualtracedeflectionbeatthissetting?[5mV/pC;84mm]

137) Thefollowingtablegivestheresultsofthecalibrationofa0to10barpressuregauge:

Truepressurebar 0 2 4 6 8Recordedpressurebar 0.05 20.5 4.00 5.59 9.9

Drawcalibrationgraphforthegaugeundertest,anddeterminetheerrorinareading(a)5.0bars,(b)9.0barsasapercentageoffullscale.Doesthegaugemeetitsstatedaccuracyof2.0%f.s.d(fullscaledeflection)?

138) Apotentiometricdisplacementsensorisusedtomeasureworkpiecemotionfrom0to10cm.Theresistancechangeslinearlyoverthisrangefrom0to1k.Developsignalconditioningtoprovidealinear,0to10Voutput.

139) Fig.showstheweightWsupportedbythe

pressuredifferencecreatedintheventuriandappliedacrossthepiston.Attheinlettheairvelocityis10m/sandtheareais100cm2.Thethroatareais4cm2.Giventhattheairdensityisequalto1.2kg/m3,calculatetheweightWthatwillbeinequilibrium.Assumeidealflowintheduct,nofrictionbetweenthepistonandcylinder,andthepistonhasnomass.


140) Infigure,thePitottubeinawaterjetatelevation120ftregistersapressureof22.7psi.Theorificeatthebottomofalargeopentankhasadiameterof1.50in.FindCcandCvoftheorifice.Neglectairresistance.Theflowrateis0.39cfs.[R:Cv=0.955yCc=0.648]

ejerciciosinstrupropuestos

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