Senser De Hilo

Trabajo

ANTECEDENTES

El tema propuesto es una continuación de un trabajo llamado desarrollo y montaje de la tecnología del hilo caliente volador.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A pesar de la tecnología del hilo caliente volador que es útil para medir el flujo inverso generado en el núcleo de un flujo en torbellino, el sistema desarrollado presento ciertas dificultades para realizar mediciones de manera más eficiente. Entre los problemas detectados se encontraron los siguientes:

1. la vibración del sensor en la carrera hacia delante durante la cual se realiza la adquisición de datos debido a que la longitud que sirve de apoyo al vástago que sujeta al sensor, en el propio soporte del vástago, es pequeña.

2. Existe una gran fricción entre el tubo por donde pasan los cables del sensor con el soporte de mismo, originando vibraciones y tensión en las uniones de los cables al momento de frenar la carrera del motor. Esto propicio que los conectores del sensor se desoldaran.

3. El sistema no permite detectar el momento en el que la carrera del sensor se inicia, principalmente cuando existe el flujo en torbellino, ya que este es bastante turbulento.

PROPUESTA DE SOLUCION

Se propone para la interfaz del servo-motor lineal y el anemómetro de hilo caliente una tarjeta de sincronización, mediante componentes electrónicos (relevadores del estado sólido SSR, fototransistores y micro controladores) para de esta forma reducir al mínimo los retrasos de esta, y como estos son mínimos también serán medidos por un micro controlador para de esta forma tener una certeza exacta de cuantificación.

JUSTIFICACION

Aunque el método del hilo caliente volador es una técnica recomendada por diversos autores para la medición del flujo inverso, no se ha encontrado ninguna referencia que haya reportado su uso en la medición del flujo inverso generado por un flujo en torbellino que se conduce atreves de un tubo. Al parecer esta técnica representa un campo de investigación casi virgen sobre todo en su aplicación.

OBJETIVO

Diseñar y construir una tarjeta electrónica que servirá de interface para la sincronización entre el inicio de la adquisición de datos del flujo y el movimiento del servomotor lineal.

ALCANCE

Se muestra el principio de operación de la técnica de hilo caliente volado, los componentes que lo integran: el sistema anemometría de hilo caliente y el servomotor lineal. Se muestran las modificaciones realizadas al soporte del sensor con el fin de disminuir la vibración del mismo en la carrera de medición y para evitar la fricción en el tubo soporte de los cables del sensor. También se muestra la tarjeta electrónica diseñada y construida con el fin de determinar de manera precisa el inicio del movimiento del servo motor lineal, lo cual se requiere para determinar la velocidad del flujo de aire.

ANEMÓMETRO DE HILO CALIENTE

En este instrumento el elemento sensor consiste de un alambre fino de corta longitud conectado por sus extremos a dos apoyos, tal como se muestra en la figura.

TIPOS DE ALAMBRE DEL ANEMÓMETRO:

a) montado normal a la sonda

b) montado paralela a la sonda

FUNCIONA SEGÚN EL SIGUIENTE PRINCIPIO

Cuando un alambre calentado eléctricamente se coloca en una corriente gaseosa, se transfiere calor desde el alambre al fluido principalmente por convección, por tanto midiendo la temperatura del alambre se tendrá entonces un medida del flujo másico del fluido.

Si se asume que toda la potencia eléctrica es transformada en calor, para una condición de equilibrio, el balance de energía se puede describir por:

Donde:

I = corriente eléctrica

RW = resistencia del alambre

Kc = factor de conversión (potencia térmica a eléctrica)

TW, = temperatura del alambre

Tf = temperatura del fluido

h = coeficiente de transferencia de calor por convección

A = área de transferencia de calor

Si no hay grandes variaciones en la presión y la temperatura (densidad constante), h es principalmente función de la velocidad, es decir:

Donde C0 y C1 son constantes.

LOS ANEMÓMETROS DE HILO CALIENTE SON HECHOS DE DOS FORMAS BÁSICAS:

corriente constante

temperatura constante

ANEMÓMETROS DE CORRIENTE CONSTANTE

La resistencia del alambre fino transporta una corriente constante. El alambre llega a una temperatura de equilibrio cuando el calor generado por éste es balanceado por la pérdida de calor por convección desde su superficie.

Como el coeficiente de transferencia de calor es función de la velocidad del flujo, la temperatura de equilibrio del alambre es una medida de la velocidad. La temperatura del alambre se puede medir en términos de su resistencia eléctrica.

ANEMÓMETROS DE TEMPERATURA CONSTANTE

En la forma de temperatura constante, la corriente a través del alambre es ajustada para mantener la temperatura del alambre constante (lo cual se determina por su resistencia).

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