Acelerometros

1. BREVE RESEÑA HISTÓRICA

1. Introducción: desarrollo histórico de los acelerómetros

El origen de la construcción y utilización de los acelerómetros, aunque no es conocida con una completa certeza, se puede atribuir a Frederick William Lanchester (1868-1946). Manchester tuvo importantes contribuciones a la aeronáutica y automoción; dejó un legado de invenciones exitosas, entre ellas, en superiodo más creativo, su idea de un acelerómetro de péndulo. Dicha invención se conoce como el primer acelerómetro mecánico.
El acelerómetro se diseñó para medir y registrar la tracción y el esfuerzo de frenado. Consistía de dos plumas de trazado, un péndulo centrado y una montada, por encima para desplazarse. El desplazamiento se sitúa en dos tambores de relojería accionados por una manivela. Enla figura 1, se puede observar dicho mecanismo.
 Antes de su invención, el único método de medir la aceleración fue por observación. 

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Figura 1 Acelerómetro de péndulo creado por Lanchester (1904)

Éste acelerómetro fue probado inicialmente en los ferrocarriles, con el objetivo 
de evaluar las condiciones de frenado. Los ingenieros querían medir con precisión la velocidad de cambiode la aceleración de los vehículos ferroviarios.
Lanchester desarrolló el acelerómetro en el año 1889. Fue un asunto de fabricación casera, pero pasó un tiempo perfeccionarlo y el resultado final, salió a la luz en 1904.

A partir del desarrollo de éste primer acelerómetro, que se empleó para evaluar las condiciones de los ferrocarriles, se comenzó a desarrollar el campo de investigación delos acelerómetros.

Pasarían 19 años más, para que, en 1923, Burton McCollum y Orville Petters diseñaran el primer acelerómetro comercial. Dicho acelerómetro, estaba compuesto por un bastidor en forma de E que contenía discos de carbón. Cuando se exponía a una medición de aceleración, la sección superior de la E entraba en compresión y la sección inferior entraba en tensión. Los resultados de lassecciones se organizaban en una configuración de puente de Wheatstone.
2. Acelerómetros basados en galgas extensiométricas

El inicio del desarrollo de las galgas extensiométricas, es en 1856, cuando Lord Kelvin, descubrió que la resistencia de un conductor eléctrico cambia cuando es estirado o deformado; es él, el primero en descubrir dicho fenómeno. Sin embargo, no fue hasta los años de 30´sque se empleó dicho principio. Fue Charles Kearns quién usó las galgas extensiométricas para medir deformaciones vibratorias en hélices de cuchillas de alto rendimiento; sin embargo estas galgas no eran muy precisas, teniendo problemas en la estabilidad de la resistencia (R), la cual era afectada por factores como la temperatura, generando errores en las medidas de las deformaciones.

Mástarde, en 1938,  Arthur C. Ruge y Edward E. Simmons trabajaron independientemente y descubrieron que los conductores eléctricos de diámetro pequeño hechos de aleaciones podían ser adheridos a superficies para calcular deformaciones, creando en este momento las galgas laminares. Este tipo de elemento ha tenido grandes avances y constituye lo que hoy se conoce como galgas extensiométricas.

Caltechdemandó la patente de la galga, pero Simmons llevó su caso el Tribunal Supremo de California y ganó los derechos de patente en 1949. En 1952 la compañía de Reino Unido Saunders-Roe buscó mejorar el rendimiento de las galgas sometiéndolas a diferentes ambientes y probando diferentes tipos de materiales para su fabricación. Patentaron las delgadas galgas que se utilizan actualmente en la medición dedeformaciones, en diferentes áreas industriales y científicas. De esta manera se pudo mejorar el modelo físico de la galga, reduciendo notablemente el tamaño y los costos.

Al emplear las galgas para medir aceleración, en 1938, J. Hans Meier construyó el primer acelerómetro basado en galgas extensiométricas, apenas unos meses después de su invención. Éste fue desarrollado, mientras Meier...