Sensores y Medición

Presión Atmosférica

• La presión atmosférica es uno de los factores básicos en los cambios de clima y ayuda a la sustentación de un avión.
• La presión atmosférica media a nivel del mar es de aproximadamente 1kg fuerza por centímetro cuadrado de la superficie, o 1.013,2 milibares (mb).
• La presión atmosférica varía con el tiempo y lugar.

Atmósfera Estándar Internacional

• La atmósfera estándar a nivel del mar tiene una temperatura de 15°C y una presión en la superficie de 29,92 pulgadas de mercurio ("Hg), o 1.013,2 mb.
• La temperatura y la presión disminuyen a razón de aproximadamente 2°C y 1"Hg o 30 mb por cada 1.000 pies que se gana de altitud hasta 10.000 pies.
• La Organización Internacional de Aviación Civil (OACI) ha establecido esto como un estándar a nivel mundial.

Presión Estática y Dinámica

• La presión estática es la presión atmosférica a la altitud que se esté.
• La presión dinámica es la presión adicional debida a la resistencia del aire al movimiento de la aeronave.
• La presión total es la suma de la presión estática y la presión dinámica.

Magnetismo

• Un imán tiene tres propiedades principales: atrae otras piezas de hierro y acero, su poder de atracción está concentrado en cada extremo y siempre descansará en una dirección Norte-Sur aproximadamente.
• Los polos iguales se repelen y los polos distintos se atraen.
• La fuerza de atracción o repulsión entre los dos polos varía inversamente con el cuadrado de la distancia que la separa.

Sensores y Transductores

• Un sensor es un dispositivo que detecta diferentes tipos de materiales y manda una señal para permitir que continúe un proceso o detectar un cambio.
• Un transductor es un dispositivo que transforma una magnitud física en otra magnitud, normalmente eléctrica.
• Los sensores pueden clasificarse en activos y pasivos, y también según la energía, el principio de funcionamiento y la magnitud a medir.

Clasificación de los Sensores

• Sensores primarios, sensores resistivos, sensores de reactancia variable y electromagnética, sensores generadores y sensores digitales.
• Sensores de posición, velocidad, aceleración, fuerza, presión, caudal, temperatura, proximidad, etc.### Sensores Capacitivos
• Detectan objetos metálicos y no metálicos midiendo el cambio en la capacitancia, que depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño y distancia hasta la superficie sensible del detector.
• Rango de distancia de detección: 1 mm a 30 mm.
• La sensibilidad del sensor se ve afectada por el tipo de material y por el grado de humedad ambiental.

Sensores de Velocidad y Movimiento

• Sensores tacométricos: miden la velocidad angular y funcionan mediante un círculo con ranuras que causan la frecuencia de impulsos de una señal, generalmente fotónica.
• Tacogenerador: proporciona una tensión proporcional a la velocidad de giro del eje y utiliza un interruptor llamado "reed switch".

Sensores de Fuerza y Presión

• Tipo de sensores:
  • Galgas extensiométricas (strain gauge): miden la diferencia de potencial que se produce por la deformación causada por una fuerza a medir.
  • Tubo en Espiral: forma enrollando el tubo Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, permite medir presiones en un rango de 0,5 a 2500 bar.
  • Elementos primarios de medida directa: miden la presión comparándola con la ejercida por un líquido de densidad y altura conocidas.
  • Tubo Bourdon: anillo casi completo, cerrado por un extremo, que se endereza al aumentar la presión en el interior del tubo.
  • Tipo Diafragma: cápsulas circulares conectadas entre sí, que se deforman y amplifican la suma de los pequeños desplazamientos.
  • Capacitivo: utiliza una variación de capacitancia que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas.
  • Piezoeléctrico: materiales cristalinos que generan una señal eléctrica al deformarse por acción de una presión.
  • Sensor Resistivo: elemento elástico que varía la resistencia (ohmios) de un potenciómetro en función de la presión.
  • Magnético de inductancia variable: núcleo móvil que se desplaza dentro de una bobina aumentando la inductancia en forma casi proporcional a la porción de núcleo contenida dentro de la bobina.

Sensores de Temperatura

• Termómetros y sensores de temperatura:
  • Termómetro de mercurio: rango de -10 a 300°C, costo bajo, linealidad buena.
  • Termorresistencia (RTD): rango de -150 a 600°C, costo medio, exactitud alta.
  • Termocupla: rango de -150 a 1500°C, costo bajo, linealidad alta.
  • Termistor: rango de -15 a 115°C, costo medio, no lineal.
  • Integrado Lineal: rango de -20 a 100°C, costo medio, linealidad alta.
  • Diodos: rango de -200 a 50°C, costo bajo, linealidad alta.
• Termopares/termocuplas: sensores activos que utilizan el efecto Seebeck, permiten medir la temperatura con una sensibilidad baja y necesitan acondicionamiento de la señal.

Sistema de Pitot y Estática

• Proporciona las presiones a medir para los instrumentos que necesitan la presión estática y dinámica.
• Componentes principales:
  • Dispositivo de recogida de presión de impacto (pitot): recoge la presión de impacto y su localización evita turbulencias.
  • Dispositivo que recoge la presión estática: recoge la presión del aire libre en que se mueve el avión.

Giróscopos

• Principios básicos:
  • Un cuerpo que rota alrededor de un eje que coincide con el de revolución del mismo cuerpo.
  • El movimiento de este cuerpo se denomina giroscópico, y al cuerpo giroscopio.
• Características:
  • Masa lo más grande posible.
  • Radio de giro lo más grande posible.
  • Aceleración angular lo más grande posible.
• Clasificación:
  • Según su grado de libertad: rígido, semirrígido o universal.
  • Según el eje del rotor: horizontal o vertical.
  • Según su fuente de alimentación: neumáticos o eléctricos.
• Tipos de giróscopos:
  • Neumáticos: funcionan con un sistema de vacío y tienen dificultades para mantener el número de revoluciones del rotor.
  • Eléctricos: utilizan motores eléctricos para proporcionar el giro del rotor y mantienen la velocidad angular constante.### Giróscopos
• El sistema de giro-succión solo es utilizable por debajo de 30,000 pies y con temperaturas por encima de -38°C.
• Los aviones que vuelan por encima de esa altitud o temperatura suelen estar equipados con giróscopos eléctricos.
• La rigidez en el espacio se refiere al principio de que un giroscopio permanece en una posición fija en el plano en el que está girando.
• La precesión es la inclinación o giro de un giroscopio en respuesta a una fuerza deflectora.
• La velocidad a la que el giroscopio precesiona es inversamente proporcional a la velocidad del rotor y directamente proporcional a la fuerza deflectora.

Indicadores de Altura

• El altímetro es un instrumento que indica la altura de vuelo con respecto a tierra.
• El altímetro es, en realidad, un barómetro de sistema aneroide.
• La altura se obtiene mediante la nivelación barométrica, considerando la presión, temperatura y humedad de la atmósfera.
• La presión atmosférica se mide en milibares (mb), milímetros de mercurio (mmHg) o pulgadas de mercurio (pulg Hg).
• El altímetro posee una escala independiente graduada en milibares, milímetros de mercurio o pulgadas de mercurio.
• El corrector barométrico se utiliza para ajustar la lectura del altímetro según la presión atmosférica existente en el lugar.

Código "Q"

• El código "Q" se utiliza para el ajuste de altímetros en relación con las presiones barométricas predominantes en vuelo y en los aeropuertos.
• QNH: Presión al nivel del mar deducida de la existente en el aeródromo.
• QNE: Presión estándar al nivel del mar.
• QFE: Presión atmosférica en un punto de la corteza terrestre.
• QFF: Presión al nivel del mar, deducida de forma similar a la QNH pero teniendo en cuenta los gradientes de presión y temperatura reales.

Principio de Funcionamiento del Altímetro

• El funcionamiento del altímetro se basa en la diferencia de presión atmosférica en función de la altura, ejercida sobre una cápsula hermética (aneroide).
• El movimiento lineal del eje, resultante de la expansión y contracción de la cápsula, es amplificado y convertido en movimiento angular de la aguja.

Unidades de Indicación

• Los cuadrantes de los altímetros tienen marcaciones expresamente hechas para medir alturas.
• La lectura está expresada en metros o pies.
• La forma de mostrar la altitud puede variar según el tipo de altímetro.