Bioningenieria

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 3.

1. SENSORES RESISTIVOS 4.

1.1 POTENCIOMETROS 4.

1.2 GALGAS EXTENSIOMETRICAS 6.

1.3 TERMORRESISTENCIAS………………………………………………………………………………………….. 9.

1.4 TERMISTORES………………………………………………………………………………………………………..11.

1.5 MAGNETORRESISTENCIAS……………………………………………………………………………………..12.

2. ESPIROMETRO 13.

2.1 MEDICION DEL VOLUMEN PULMONAR 13.

2.2 PRUEBAS FLUJO VOLUMEN 13.

3. ESPIROMETRIA 14.

3.1 COMO SE REALIZA UNA ESPIROMETRIA 14.

3.2 QUE MIDE LA ESPIROMETRIA………………………………………………………………………………..14.

3.3 PARA QUE SIRVE UNA ESPIROMETRIA FORZADA…………………………………………………..15.

3.4.QUE CONDICIONES DEBE TENER PARA UNA ESPIROMETRIA FORZADA...………………15.

3.5 TIENE RIESGOS?.........................................................................................................16.

3.6 COSEJOS PARA EL PACIENTE………………………………………………………………………………….17.

4. CONCLUSIONES……………………………………………………….…………………………………………………..18.

5.BIBLIOGRAFÍA 19.

INTRODUCCION

Los sensores basados en la variación de la resistencia eléctrica de un dispositivo son probablemente los más abundantes. Esto se debe a que son muchas las magnitudes físicas que afectan al valor de la resistencia eléctrica de un material.

En consecuencia, ofrecen una solución válida para numerosos problemas de medida. En el caso de los resistores variables con la temperatura, ofrecen también un método de compensación térmica aplicable en los sistemas de medidas de otras magnitudes.

Describiremos los sensores más frecuentes basados en la variación de resistencia, exponiendo su fundamento, tecnología circuito eléctrico equivalente y aplicaciones.

Para la clasificación de los diversos sensores de esta clase se toma como criterio el tipo de magnitud física a medida. El orden seguido es el de variables mecánicas, térmicas magnéticas, ópticas y químicas.

SENSORES RESISTIVOS

Los sensores moduladores del tipo resistivos, son aquellos que varían una resistencia en función de la variable a medir. Se ha realizado una clasificación de estos sensores en función de la variable a medir, tal como refleja la tabla siguiente:

Sensores Resistivos: entre los cuales se encuentran los potenciómetros, detectores de temperatura resistivas (RTD), termistores, magnetorresistencias, fotorresistencias (LDR), higrómetros resistivos, resistencias semiconductoras para detección de gases.

Potenciómetros (Variables mecánicas)

El potenciómetro es un sensor utilizado para medir la variable mecánica desplazamiento, y consiste de un dispositivo con dos partes y tres terminales.

Una de las partes es una resistencia fija descubierta la cual puede ser de carbón o de hilo arrollado.

La otra parte es un contacto móvil que se desplaza por la resistencia fija.

En Teoría, para un conductor cualquiera, su resistencia viene dada por:

Donde:

ρ = Resistividad del material (Ωm)

A = Sección transversal

l = Longitud del conductor.

En la figura siguiente se muestra el modelo de un potenciómetro. Si se denomina x a la distancia recorrida por el curso, la resistencia obtenida será:

El problema de este tipo de sensor es:

a. Varía con la temperatura.

b. Varía con la deformación de la sección transversal, causada por la presión o fuerzas ejercidas sobre el.c. El contacto del cursor origina desgaste, modificando la sección transversal. Pueden ser lineales, como la figura mostrada anteriormente, o no lineales como el siguiente:

En este último caso, la resistencia fija entre E y C está formada por una sección triangular variable de hilo arrollado. Este hilo tiene una sección A y diámetro D.

La ecuación de su resistencia es ahora:

Los potenciómetros pueden dar una salida analógica, si la resistencia fija es de carbón, o digital, si la resistencia fija está formada por hilo arrollado. El potenciómetro se utiliza para medir preferiblemente desplazamientos, conectando el objeto de medición a su cursor. Sin embargo, puede ser utilizado para medir otras variables de forma indirecta, cuando estas generen desplazamientos en otros dispositivos.

Por ejemplo:

a. Se puede utilizar para medir presión, si se conecta el cursor al extremo de un tubo Bourdon.

b. Para medir nivel en líquidos conductores o no conductores.

c. Para medir temperatura si se conecta al extremo de un medidor de bulbo y capilar.

En los casos a y c se utiliza para generar una señal eléctrica. Mientras que en el caso b es el elemento primario.

Galgas extenso métricas (Variables mecánicas)

Se basan en el efecto piezorresistivo ya descrito para el potenciómetro. LA diferencia es que ahora se busca modificar la resistencia variando algunos de los parámetro de la resistencia, por ejemplo, su longitud l o su sección transversal A.

Si a una pieza de material resistivo se le aplica un esfuerzo, esta se deformará, y cambiará su resistencia. Por tanto, este tipo de sensores se utiliza para medir fuerza o presión, aunque también puede aplicarse a la medida de desplazamientos pequeños.

Todo material al que se le aplica un esfuerzo se deformará en mayor o menor grado, y llegará a un punto en que se romperá. Esta relación esfuerzo vs deformación se muestra en la siguiente gráfica.

Si se tiene un conductor cilíndrico de longitud l y sección transversal A, y se le aplica un esfuerzo perpendicular a la sección transversal, de tal forma de comprimirlo o estirarlo, es decir,

Donde:

E = Constante del material o módulo de Young en Pa

σ = Tensión mecánica o esfuerzo en Pa o Kg/cm2

ε = Deformación unitaria adimensional, normalmente dada en μdeformaciones (10-6 m/m)

Este análisis tan simple no es aplicable para piezas tridimensionales, ya que al aplicar el esfuerzo en la dirección indicada es de esperar que también se altere la sección transversal A. Si denominamos D al diámetro involucrado, se debe definir un nuevo coeficiente: el coeficiente de Poisson, el cual viene definido como:

Se procederá a realizar un análisis de la relación de estas deformaciones con la resistividad del material.

Para los metales se cumple:

Sustituyendo (8) en (7)

Sustituyendo (9) en (6)

Sustituyendo (11) en (10)

Sustituyendo (14) en (12)

Termorresistencias (Variable térmicas)

Una termorresistencia es un dispositivo que varía su resistencia con la temperatura. Suele denominarse RTD (Resistive temperature detector) por sus siglas en ingles.

El símbolo que la caracteriza es:

El símbolo sin flecha indica que la variación es intrínseca por la característica resistiva, no por manipulación manual.

La ecuación característica de las termorresistencia es la siguiente:

Este dispositivo tiene como limitaciones.

* No puede medir temperaturas próximas a la de la fusión del conductor con que se fabrica.

* El autocalentamiento ocasionará derivas en la medición.

* S se deforma, puede cambiar su patrón de medición.

Tiene como ventaja el ser diez veces más sensible que los termopares, tal como se verá más adelante.

Normalmente no es necesario considerar todos los coeficientes de la ecuación (19), sino que considerando solo el primer término se tiene una excelente aproximación, es decir

Donde α es la sensibilidad del material, y R0 es la resistencia a la temperatura de referencia (normalmente 0 grados).

En la tabla siguiente se muestran las Termorresistencias típicas:

La termorresistencia mas común por su linealidad es la de platino, que se suele denominar.

Pt100 (termorresistencia de platino con R0 =100 Ω a 0° C)

Pt1000 (termorresistencia de platino con R0 =1000 Ω a 0° C)

Termistores (Variables térmicas)

Los termistores también son resistencias que varían su magnitud con la temperatura. Se diferencian de las termorresistencia por que están basadas en semiconductores. Por tanto su característica no es lineal, aunque dentro de un margen adecuado pueda ser considerada de es amanera.

Su símbolo será:

La raya quebrada indica que no es lineal. El elemento positivo o negativo

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