Problemas de mecanica

ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO 
Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica  COMPENDIO DE PROBLEMAS DE INSTRUMENTACION MECÁNICA Y MECATRÓNICA   

θ 

  1) En  la  figura  aparece  un  mecanismo  de  yugo  escocés  modificado  que  forma  parte  de  una  maquina  de  manufactura de cuero. En este mecanismo la guía del yugo es un arco circular de radio r. R es el radio de  la manivela.  Para  determinar  el  desplazamiento  del  yugo  se  utiliza  un  sensor  capacitivo  diferencial  de  tres placas como el que se observa en la grafica. Las placas del condensador son de s de ancho por z de  alto, y la distancia vertical entre ellas es d. Si cuando los eslabones 2 y 3 del mecanismos se encuentra  alineados p1 se encuentra centrada con respecto a p2 y p3, determine   a.Cuál es el rango de variación de la capacidad del sensor, para un desplazamiento angular θ que  va de 0 y a°.  b. Cuál sería la máxima variación de la capacitancia en una vuelta completa de la manivela.  c. Cuales serian las condiciones geométricas del sensor para que se pueda una vuelta completa de  la manivela.     2)Conociendo que la respuesta a un escalón de nivel, de amplitud A mtrs, en un sensor cuya salida es y,  está determinada por la ecuación:    

y (t ) 

wb  g A2 c ( A  )(1  e  t / )     q w q

Determine:     a. La característica estática del sensor.  b. La sensibilidad del sensor para un nivel Ho.  c. La curva de ajuste de la no linealidad N(I), para el rango de entrada entre 0 y H.   

Luis Echeverría Y – Laboratorios de Automatización y Mecatrónica   

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3) Un sensor  de  fuerza  está  conformado  por  una  placa  rígida  de  masa  despreciable  ubicada  sobre  un  resorte de constante de elasticidad k y un amortiguador de constante c. Si la sensibilidad del sensor es  de  0.0025  m/N,  determine  cuál  debe  ser  el  valor  de  c  y  k,  para  que  en  8  segundos  la  respuesta  del sensor sea el 90% de su valor estable o final, ante una entrada escalón.    4) Para el yugo escocés de la figura anterior, si el desplazamiento se lo está midiendo a través del sensor de  reluctancia variable de la figura siguiente, determine:     a. Cuál  es  el  rango  de  medición  para  una  vuelta  completa  del  eslabón  2.  Suponga  que  para  el  máximo desplazamiento hacia la derecha del yugo las piezas A y B se encuentran pegadas.  b.Dibuje como y donde ubicaría usted al sensor.  c. Dibuje la característica estática del sensor (x vs. L) para los rangos completos de x y L.   

 

  5) Deseo  conocer  la  velocidad  como  se  vacía  un  tanque  de  almacenamiento  de  agua,  para  lo  cual  deseo  utilizar:  a. Un sensor de efecto Wiegand  b. Un sensor de efecto Hall  c. Un sensor fotovoltaico  Para  cada  uno  de  los  sensores  indicados  anteriormente, esquematice  lo  más  claro  posible,  con  explicación o no como lo haría. 

  6) Para un sensor bimetálico de hierro y níquel, cuyo rango de medición es de 10 a 150 ºC, Determine:    a. Rango de salida.  b. Alcance.  c. Sensibilidad    Las placas del sensor son de 100x10x1 mm y los valores de E y α para el Fe y él Ni son 211.4 GPa, 12.1x10‐6 K‐ 1 , 99.5 Gpa, y 13.3x10‐6 K‐1.    7)En el tanque de almacenamiento de agua de la figura, calcule el valor de la presión sobre el manómetro  cuando  se  le  imprime  una  aceleración  de  10  m/s2,  y  determine  cuál  debe  ser  el  rango  de  entrada  del  sensor de presión para esta aplicación. Suponga que el aire sobre el líquido se encuentra a una presión de 60 kPa. El tanque tiene 1 m de altura, 1.20 m de longitud y 0.6 m de profundidad.      Luis Echeverría Y – Laboratorios de Automatización y Mecatrónica    Pág. 2 

             

80 cm 
Manómetro 

  8) Una  termocupla  tipo  J  se  la  utiliza  para  determinar  la  temperatura  en  el  interior  de  un  horno  de  tratamientos térmicos. El voltaje que se mide a través de un voltímetro en un tiempo determinado es de ...