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........................ ........ ............. ...E(Núm.1/ 2010) | ||||||||||||||
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Anáslisis tecnológico |
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Sobreviviendo en el límite .................................................................................... Cuidado del agua |
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¡ Están en su momento ! ............................................................................................... 53,500,000,000 |
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Alternativa al análisis de vibraciones frente a los. .................................................. equipos comerciales costosos |
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El agua, en su forma liquida, es el elemento que hace posible la vida en nuestro planeta. La naturaleza química polar de la molécula del agua es responsable de sus características extraordinarias: es el líquido que disuelve más sustancias, por lo que se constituye en el medio de transporte de una gran variedad de compuestos, incluyendo contaminantes, hacia océanos, ríos, lagos, suelo y aire. Para la población humana, la calidad del agua es tan importante como su cantidad. El establecimiento de grandes ciudades en las que florecieron importantes civilizaciones, fueron determinadas por la disponibilidad y el acceso a cuerpos de agua. Es también el factor determinante en la dinámica geoquímica del planeta, en la formación del suelo y por su gran capacidad para absorber el calor, contribuye a regular el clima. Esta capacidad es aprovechada para utilizarla como un refrigerante muy eficiente en procesos industriales que liberan mucho calor y en sistemas de enfriamiento de automotores. Es muy conocido que el 70% de la superficie terrestre está cubierta de agua salada que no puede ser utilizada de manera directa para consumo humano, otro 2% se encuentra congelada en los casquetes polares y menos del 1% es agua dulce susceptible de utilizarse. Ahora bien, no toda está disponible en la superficie, hay que extraerla mediante perforaciones cada vez más profundas debido a su agotamiento y someterla posteriormente a tratamiento para su potabilización. Como consecuencia de los diferentes usos que el hombre le ha dado al agua, ajenos al consumo directo, se ha provocado su deterioro y el recurso que antes se consideraba renovable hoy en día no parece serlo tanto. Factores como el crecimiento demográfico, la deforestación, el uso indiscriminado de agroquímicos y su utilización en procesos industriales aunados a esquemas de consumo no sostenibles; entre otros, han generado la sobreexplotación de mantos acuíferos y la contaminación de cuerpos de agua superficiales y subterráneos, poniendo en riesgo el abastecimiento de agua de las poblaciones tan sólo para cubrir sus necesidades básicas de consumo. En la atención a este problema todos tenemos una tarea que hacer, pues si bien la dotación del servicio es responsabilidad de la autoridad, el cuidado y buen uso del agua es responsabilidad de nosotros, los ciudadanos. ¿Qué nos toca hacer desde el lugar en donde vivimos?, algunas acciones sencillas que se pueden realizar, son:
es urgente que cuidemos el agua, pues debemos tomar en cuenta que “en la naturaleza no hay recompensas ni castigos, sólo consecuencias”. . . .Robert Green. |
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.................................................................................................................................................................................................................................Artículo de la Carrera en Tecnología Ambiental Proporcionado por la Bióloga Ma. Del Rocío Reyes Martínez |
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Hoy en día el uso de celulares, computadoras, internet, ipod, tecnología 3G está disponible para casi para cualquier persona, estamos en una época en que las Tecnologías de Información y Comunicación son indispensables, las hemos convertido en parte fundamental de todos los sectores como el educativo y el productivo, y esto es sinónimo de ganancias las empresas prestadoras de servicios de Tecnologías de la Información y Comunicación, tan es así que una de las noticias de los últimos días, es que el mexicano Carlos Slim Helú, es oficialmente el hombre más rico del mundo, con una fortuna de 53,500 mdd, gracias en gran medida a sus diversas empresas de telecomunicaciones, incluida América Móvil. “Apenas” 500 millones de dólares más que Bill Gates accionista de Microsoft, quien ha sido el primer lugar en 14 ocasiones. Slim y Gates acumularon 18,500 y 13,000 millones de dólares, respectivamente, en el último año. No es fácil imaginar estas cantidades de dinero, por ejemplo la fortuna de Slim en pesos, son aproximadamente 588,500,000,000. En volumen, usando billetes de mil pesos se llenarían aproximadamente 135 cajas de trailers, solo imaginable. Ésta cantidad, 588,500,000,000 pesos, representa aproximadamente 18% del presupuesto de egresos 2010 de nuestro país, que incluye el gasto extremo de nuestros gobernantes. Y es más del asignado para este año a rubros como seguridad pública, educación y ciencia y tecnología a nivel nacional. Según notificaciones de los gobiernos de Haití y Chile, la reconstrucción de éstos países se estima en 12,000 y 30,000 mdd, es decir que con la fortuna de Slim alcanza para ambas y todavía le quedarían 11,500 mdd. Como ya se comento, gran parte de las ganancias de estos hombres, se deben a América móvil y Microsoft, esto es una muestra de que las Tecnologías de información y comunicación, están es su momento dorado y que nuestros jóvenes estudiantes con esfuerzo y dedicación pueden tener un futuro exitoso que es motivo de orgullo de nuestra Universidad. |
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..................................................................................................................................................................Artículo de la Carrera en Tecnología de la Información y Comunicación Proporcionado por la Profesora Roxana Pérez Torres |
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Alternativa al análisis de vibraciones frente a los. .................................................. equipos comerciales costosos |
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La mayor parte de la vibración significa problemas, degradación de materiales, reproceso, desperdicio y en todo caso, el reaprovechamiento de materiales dañados por vibración implica ocupar gran cantidad de horas hombre así como uso de energías renovables y no renovables, empleo de recursos económicos que terminan minando los activos de las empresas. Los conceptos de vibración mecánica deben ser comprendidos para poder proponer una opción innovadora y económica que permita monitorear las vibraciones mecánicas de equipos dentro de los estándares establecidos y a un bajo costo. ¿Que es la vibración? Se considerara como la oscilación o el movimiento reiterativo de un objeto en torno a una posición de equilibrio. El movimiento vibratorio de un cuerpo entero puede ser descrito como una combinación de movimientos individuales de 6 diferentes tipos. |
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¿Qué características tiene la vibración? Una característica importante de la vibración es que se comporta de manera muy similar a las ondas, y por ello, no extrañe que las características de aquellas se apliquen para este caso. De la figura 1 siguiente se pueden apreciar tales características comunes: |
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La amplitud es cuanta cantidad de movimiento puede tener una masa desde una posición neutral. Se mide en valores pico a pico para el desplazamiento y valores cero-pico y RMS para velocidad y aceleración. (Figura 2). |
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La fase es una medida de tiempo entre separación de dos señales. Se mide en grados. La figura 3 muestra dos señales separadas por 90 grados, lo cual indica que ambas curvas están desfasadas 90º. |
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Una señal compuesta puede ser representada como la sumatoria de varias señales medidas en hertz, entendiendo como hertz al número de veces que se repite por segundo cualquier tipo de fenómeno físico. Cada unidad equivale a un ciclo por segundo. De esta forma una señal compuesta producirá golpeteos y vibraciones aleatorias del mismo sistema. (Figura 4) |
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Las señales mencionadas se muestran en valores de amplitud en el dominio en el tiempo muy saturadas de información que deben ser analizadas bajo otro criterio, es necesario descomponer la señal en amplitud con el dominio en frecuencia, la cual es conocida como espectro. Un analizador de espectros utiliza la transformada rápida de Fourier (TRF). Por este método, una señal capturada es descompuesta en series de señales sinusoidales en el dominio de la frecuencia. La figura 7 siguiente muestra este hecho. |
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Con estos conceptos y visualizaciones estamos en condiciones de poder hacer análisis de cualquier armónico que se produzca en algún equipo industrial o doméstico. |
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3. ¿Qué produce la vibración? 3.1. En el equipo de manufactura Desalineación entre elementos, desequilibrio de piezas rotativas, desgastes en engranes, rozamientos, problemas aerodinámicos, problemas eléctricos, resonancia estructural con la consecuente fatiga de materiales, excentricidad de los componentes rotatorios. 3.2. Efectos en el hombre Situaciones inseguras, daños a la salud como afecciones a la columna, enfermedades musculares, daños auditivos, taquicardia, estrés y daño al sistema nervioso, disminución de la eficiencia laboral, disminución del confort laboral de las personas. 3.3. Al medio ambiente. Generación de desperdicios, pérdidas económicas, merma de materia prima, consumo de energías no renovables, daños a la atmósfera, suelo y agua, mayor movimiento a procesos productivos de empresas químicas y farmacéuticas al repercutir en los servicios de salud. 4. La vibración y las normas relacionadas con la salud. La norma ISO 2631 define y da valores numéricos para los límites de exposición a los que puede estar sometido un ser humano. Estos límites establecen valores que permiten cuantificar diferentes efectos de las vibraciones sobre el individuo. Por otra parte la NOM-024-STPS-2001 la norma expresa los límites máximos permisibles cuando se conoce la frecuencia de un mecanismo que genera vibración. Hace mención específica de los límites permisibles, y sus datos son muy puntales en cuanto a los límites de 1 hertz a 80 hertz para los límites de aceleración longitudinal (az, ax, ay) como función de la frecuencia y del tiempo de exposición que va de un minuto a 24 horas. Establece que las empresas deben poseer un programa para la prevención de alteraciones a la salud del personal operativo. 5.-Equipos comerciales de vibración versus equipo virtual. Einsten actualmente equipos de vibración de varias marcas y modelos para aplicaciones muy específicas dentro del ramo industrial, todos ellos han sido pensados para resolver problemas particulares en empresas grandes y medianas. Baste hacer un recorrido por la red y hallar proveedores como de equipo como: Freescale, Fluke, UE Systems INC, COSMOS On line. entre otros. Cada proveedor ofrece resolver mediante el análisis de vibraciones las soluciones viables para el mantenimiento predictivo que la empresa requiere, pero todos los proveedores poseen una característica común, y esta es el costo elevado de sus equipos, este hecho deja de lado como clientes a las pequeñas empresas que desean ser competitivas e ingresar en el mantenimiento predictivo. Por otra parte se considera que hacer un análisis de vibraciones es un estudio destinado sólo para empresas con recursos ilimitados, debido a que se requiere de personal especializado con capacitación y certificación adecuada. Si bien es cierto que los empresarios ven en estudios de vibración un gasto excesivo debido a que los equipos de vibración son costosos y que deben ser empleados con personal con previa capacitación, es justo decir que la desinformación juega un papel vital para que el problema persista. En nuestro estudio de vibraciones hallamos alternativas viables para que cualquier empresa pueda acceder a la realización de estos análisis sin el desembolso excesivo que ello implica. Actualmente hay varias empresas de software de bajo costo que pueden ser empleados para el propósito de análisis de vibraciones. Para el caso hallamos un osciloscopio virtual que permite hacer Transformada Rápida de Fourier (FFT según sus siglas en inglés), y es esta prestación que da el software la que nos permite plantear nuevas opciones. Entre ellos construir y emplear un sensor propio de posición, o transductor de masa móvil. |
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6.-Experiencias en laboratorio |
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El experimento inicial de vibración se realizó con el equipo mostrado a continuación (figura 8) |
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Para el monitoreo y muestreo de señal se utilizó para una aproximación primera un micrófono electret como elemento transductor, se tuvo que acoplar dicho dispositivo para evitar que pudiera captar armónicos indeseables en las lecturas. Generalmente se hace uso de acelerómetros o sensores de desplazamiento absoluto/relativo pero su alto costo es ya un impedimento para las empresas. Como software de análisis se eligió un programa de uso común entre los usuarios de Internet, permite hacer la simulación de un osciloscopio virtual en la computadora y tiene la facultad de poder monitorear señales desde la tarjeta de sonido, siempre y cuando el valor de ingreso no exceda +1v ó -1v en AC, justamente valores aproximados que un micrófono económico entrega a la tarjeta. La carátula del instrumento virtual que se presenta en pantalla es como se muestra a continuación (figura 9). |
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Este osciloscopio virtual permite hacer análisis de voltaje versus tiempo y análisis de voltaje versus frecuencia (análisis espectral) que para los propósitos de revisión que nos ocupa es muy conveniente.
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Una característica más del osciloscopio es que se puede grabar en archivo los datos bajo estudio para ser leídos por el programa Excel a fin de posteriores análisis estadísticos. |
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En el gráfico siguiente se muestra la hoja de Excel con los resultados preliminares del experimento (figura 10). |
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Los datos muestreados en el osciloscopio mediante el uso del transductor mencionado arrojaron evidencia de que a mayores frecuencias mayores armónicos. Se hicieron varias pruebas entre 200 y 1800 rpm con y sin contrapesos. Parte de la información se puede apreciar en la figura 10... |
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Posteriormente se eligió el transformador diferencial de variable lineal (TDVL) que es un sensor que puede ser clasificado como un sensor de desplazamiento relativo con contacto. El transformador diferencial de variable lineal (TDVL) que es un sensor que puede ser clasificado como un sensor de desplazamiento relativo con contacto se muestra a continuación. |
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El funcionamiento básico de este dispositivo se presenta en la figura siguiente : |
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Se procedió a medir por medio de un calibrador el desplazamiento lineal del núcleo del sensor, se ajustó un generador de funciones a 2 Vpp (Volts pico a pico) y 1 kHz de frecuencia, cada medición tiene una variaciones en distancia de 0.1 mm en un rango de 3.5 a 4.5 mm para el núcleo móvil. La gráfica obtenida fue la siguiente: |
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Como puede apreciarse la gráfica representa la una gráfica bien definida con una pendiente que puede ser obtenida por medios experimentales y que puede ser usado como factor de multiplicación para cada valor de desplazamiento del sensor. La linealidad del instrumento es evidente entonces dando respuestas en voltaje esperadas y predecibles. Un transductor de tales características se convierte en el mejor candidato para sensor de vibración de desplazamiento lineal. |
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7. Sensor sísmico. A continuación se presenta la construcción de otro de los sensores empleados. El sensor sísmico consta de un imán móvil suspendido entre dos resortes, en la carcasa de plástico se ha colocado una bobina fija que recoge la corriente generada por el inducido que produce la vibración, los cables de la bobina se llevan a la entrada de audio del micrófono a fin de poder ser monitoreados en la pantalla de la computadora. |
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Tres sensores de este tipo probaron ser muy útiles para medir el la vibración en las tres direcciones de los ejes coordenados. |
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Cada uno de ellos transmite la señal analógica y proporcional a la vibración detectada, se espera estar en condiciones para medir las condiciones de confiabilidad y repetición de las mediciones del cada sensor usado. |
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8. Conclusiones |
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Los sensores fabricados hasta el momento poseen respuestas que son mesurables en cada uno de los casos, por ello ahora restará acordar los valores encontrados con datos de un laboratorio de calibración para verificar su trazabilidad con normas y estándares nacionales e internacionales. |
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Queda abierta la investigación para hacer un producto terminado que sirva de guía a todo aquel que desee fabricar su sensor de vibración. |
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A nivel de laboratorio es factible construir los dispositivos sin que en ello se requiera hacer un desembolso sustancial. |
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Artículo de la Carrera de Mantenimiento Industrial |
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Proporcionado por los profesores Alejandro Amador Lemus y Dante Morales González |
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Fuente informativa |
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[SAA2] N. Saavedra, La Medición y el Análisis de las Vibraciones Como |
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técnica de Inspección de Equipos y Componentes, Aplicaciones, Normativas |
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y Certificación. Facultad de Ingeniería. Universidad de Concepción Chile, 1997, p. 2-7. |
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[A-MAQ11] A-MAQ, Tutorial de Vibraciones para Mantenimiento mecánico. |
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A-MAQ S.A. Análisis de Maquinaria. Enero 2005, p. 11-15. |
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[GRA11] S. Graham. Fundamentals of Mechanical Vibrations, |
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McGraw Hill. USA 1993. p. 11-18 |
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Con los avances tecnológicos la industria se ha visto en la necesidad de mejorar sus procesos a través de la automatización de los mismos, implementando proyectos informáticos que incluyen la manipulación de puertos con interfaces que permiten realizar transferencias de datos en el uso y manejo del control de dispositivos industriales como son: Controlador Lógico Programable (PLC), Control Numérico Computarizado (CNC), robots, cámaras de visión, etc. Entre las redes industriales más comerciales podemos destacar: ETHERNET, PROFIBUS, LAN, WAN, etc. que administran las interfaces. El uso de la interfaz ethernet opera con un protocolo de comunicación TSP que por sus características facilita la operación, tal es el caso de las interfaces que se realizan con los con PL´S S7-200 y la interface fast-ethernet para los PLC´S S7-300 de siemens, para programar y controlar máquinas o computadoras en procesos industriales que eficienticen la productividad y se obtengan productos de alta calidad que distingan a la industria entre las mejores por disminuir tiempos de producción e incrementar su calidad. Por lo que se recomienda que en la industria se capacite al personal técnico para la implementación de interfaces electrónicas y aprovechar el equipo con el que cuenta la empresa y contribuir a optimizar sus recursos materiales, financieros. |
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Artículo de la Carrera de Mecatrónica |
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Proporcionado por los profesores Alma Barón Guadarrama y Carlos G. Baltazar Plata |
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Fuente informativa |
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ESA, GNSS-1 Project. ESTB SIS, User Interface Descriptión. |
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GÓMEZ SKARMETA, A.F. y Martínez Barbará, H. (1999). A FUZZY Agents Architecture |
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for Autonomous Mobile Robots, International FUZZ Systems Word Congress (IFSA `99). Taiwan.
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