Fibra óptica

 

El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico (véase Óptica), de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina de un dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes; en este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente una al lado de la otra y ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la imagen proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que puede ser observada a través de una lupa. La transmisión de imágenes se utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el interior del cuerpo humano y para efectuar cirugía con láser, en sistemas de reproducción mediante facsímil y fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en muchas otras aplicaciones.

Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de sensores, que van desde termómetros hasta giroscopios. Su potencial de aplicación en este campo casi no tiene límites, porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible a numerosos cambios ambientales, entre ellos la presión, las ondas de sonido y la deformación, además del calor y el movimiento. Las fibras pueden resultar especialmente útiles cuando los efectos eléctricos podrían hacer que un cable convencional resultara inútil, impreciso o incluso peligroso. También se han desarrollado fibras que transmiten rayos láser de alta potencia para cortar y taladrar materiales.

La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información aumenta con la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para comunicación a larga distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de fibra óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados pueden aumentar todavía más esta distancia.

Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.

Encriptación

 

conjunto de técnicas que intentan hacer inaccesible la información a personas no autorizadas. Por lo general, la encriptación se basa en una clave, sin la cual la información no puede ser descifrada. Se puede hablar de dos sistemas de cifrado: sistemas simétricos, en los que se utiliza la misma clave para cifrar y descifrar el mensaje, y sistemas asimétricos, en los que se utiliza una clave para cifrar el mensaje y otra distinta para descifrarlo.

En 1976, el National Institute of Standards and Technology de Estados Unidos homologó una norma de codificación denominada DES (acrónimo inglés de Data Encryption Standard, norma de cifrado de datos); es un sistema de cifrado simétrico que ha sido utilizado por gran parte de las empresas bancarias del mundo para proteger sus transacciones. Se ha comprobado que este sistema de cifrado se ha roto en más de una ocasión y en 1999 se creó un ordenador capaz de descifrar, en tres días, textos cifrados con DES. En 1978 se estableció un algoritmo de cifrado asimétrico denominado RSA (iniciales de los nombres de sus inventores, Rivest, Shamir, Adleman); este algoritmo, que estuvo patentado hasta septiembre de 2000, se utiliza, por ejemplo, para proteger software y evitar su distribución ilegal. En 1995, el gobierno de Estados Unidos trató, sin éxito, de imponer una norma implementada en el chip Clipper con el fin de lograr transmitir informaciones de manera segura, pero que pudieran ser intervenidas por el gobierno en caso de necesidad. En Internet se pueden encontrar algoritmos de encriptación de libre distribución.

 

ELECTROMAGNETISMO

El movimiento de la aguja de una brújula en las proximidades de un conductor por el que circula una corriente indica la presencia de un campo magnético (véase Magnetismo) alrededor del conductor. Cuando dos conductores paralelos son recorridos cada uno por una corriente, los conductores se atraen si ambas corrientes fluyen en el mismo sentido y se repelen cuando fluyen en sentidos opuestos. El campo magnético creado por la corriente que fluye en una espira de alambre es tal que si se suspende la espira cerca de la Tierra se comporta como un imán o una brújula, y oscila hasta que la espira forma un ángulo recto con la línea que une los dos polos magnéticos terrestres.

Puede considerarse que el campo magnético en torno a un conductor rectilíneo por el que fluye una corriente se extiende desde el conductor igual que las ondas creadas cuando se tira una piedra al agua. Las líneas de fuerza del campo magnético tienen sentido antihorario cuando se observa el conductor en el mismo sentido en que se desplazan los electrones. El campo en torno al conductor es estacionario mientras la corriente fluya por él de forma uniforme.

Cuando un conductor se mueve de forma que atraviesa las líneas de fuerza de un campo magnético, este campo actúa sobre los electrones libres del conductor desplazándolos y creando una diferencia de potencial y un flujo de corriente en el mismo. Se produce el mismo efecto si el campo magnético es estacionario y el cable se mueve que si el campo se mueve y el cable permanece estacionario. Cuando una corriente empieza a circular por un conductor, se genera un campo magnético que parte del conductor. Este campo atraviesa el propio conductor e induce en él una corriente en sentido opuesto a la corriente que lo causó (según la llamada regla de Lenz). En un cable recto este efecto es muy pequeño, pero si el cable se arrolla para formar una bobina, el efecto se amplía ya que los campos generados por cada espira de la bobina cortan las espiras vecinas e inducen también una corriente en ellas. El resultado es que cuando se conecta una bobina así a una fuente de diferencia de potencial, impide el flujo de corriente cuando empieza a aplicarse la diferencia de potencial. De forma similar, cuando se elimina la diferencia de potencial, el campo magnético se desvanece, y las líneas de fuerza vuelven a cortar las espiras de la bobina. La corriente inducida en estas circunstancias tiene el mismo sentido que la corriente original, y la bobina tiende a mantener el flujo de corriente. Debido a estas propiedades, una bobina se resiste a los cambios en el flujo de corriente, por lo que se dice que posee inercia eléctrica o autoinducción. Esta inercia tiene poca importancia en circuitos de corriente continua, ya que no se observa cuando la corriente fluye de forma continuada, pero es muy importante en los circuitos de corriente alterna

Electrólisis

La Electrólisis consiste en la descomposición mediante una corriente eléctrica de sustancias ionizadas denominadas electrolitos. La palabra electrólisis procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir ruptura. En el proceso se desprenden el oxigeno(O) y el hidrogeno(H).

Aplicaciones de la Electrólisis

La Galvanoplastía es una aplicación de la electrólisis que consiste en lograr el recubrimiento electrolítico de un objeto metálico con una delgada capa de otro metal más resistente a la corrosión, como el cobre, el oro o la plata, entre otros. La galvanoplastia es usada por ejemplo en la fabricación de joyas y aparatos electrodomésticos.

Refinación de metales Es una forma de purificacion de metales especialmente el cobre, que cuando esta en solucion acuosa como el sulfato de cobre, se aplica la corriente electrica depositandose el cobre puro en el catodo(-).

El proceso consiste en lo siguiente:

• Se funde o se disuelve el electrolito en un determinado disolvente, con el fin de que dicha sustancia se separe en iones (ionización).

• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo negativo se conoce como cátodo, y el conectado al positivo como ánodo.

• Cada electrodo mantiene atraidos a los iones de carga opuesta. Así, los iones positivos, o cationes, son atraídos al cátodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia el ánodo.

Animación sobre la Electrolísis del Agua

• La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.Descubierta por el médico francés Nazho PrZ

• En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).

En definitiva lo que ha ocurrido es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica ha sido la encargada de aportar la energía necesaria.

Tras hacer una electrolisis además de desprenderse el oxigeno y el hidrogeno tambien se dejan ver los otros componentes del agua (minerales, como el hierro,etc.U otros componentes segun la zona de donde proviene el agua.); esto en caso de ser agua no destilada, en el agua destilada solo se desprenden el oxigeno y el hidrogeno, porque ya se han extraido los otros componentes previamente.

Es importante tomar en cuenta varios puntos:

- Nunca debe juntar los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a hacer su proceso y la batería se va a sobrecalentar y se quemará.

- Debe utilizar siempre Corriente continua (energía de baterías o de adaptadores de corriente), NUNCA Corriente alterna (energía de enchufe)- La electrolisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no entren en contacto, de lo contrario se juntarían de nuevo produciendo agua

Descubrimiento

Fue descubierto accidentalmente en 1800 por Willison Nicholson mientras estudiaban la operación de baterías.Entre los años 1833 y 1836 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló las leyes de la electrolisis que llevan su nombre y acuño los términos hoy usados de iones, aniones y cationes.

Contenedores adecuados para la electrólisis

La forma más común de que los dos gases desprendidos no se junten es colocando las puntas de los cables dentro de dos tubos de ensayo dados vuelta.No obstante, hay una manera mucho mas (pero mucho más) sencilla y estable, que es, con dos botellas de plástico, hacer dos orificios en cada una. En un orificio de cada botella introduciremos dos tornillos a los que les daremos corriente (a uno positiva y a otro negativa), y, mediante los otros uniremos las botellas con un tubo flexible. De esta manera, una vez taponados las fugas de los orificios con silicona o pegamento, por cada botella saldrá un gas diferente, que podremos almacenar colocando un globo en el cuello de la botella

 

Electroimán

dispositivo que consiste en un solenoide (una bobina cilíndrica de alambre recubierta de una capa aislante y arrollado en forma de espiral), en cuyo interior se coloca un núcleo de hierro. Si una corriente eléctrica recorre la bobina, se crea un fuerte campo magnético en su interior, paralelo a su eje. Al colocar el núcleo de hierro en este campo los dominios microscópicos que forman las partículas de hierro, que pueden considerarse pequeños imanes permanentes, se alinean en la dirección del campo, aumentando de forma notable la fuerza del campo magnético generado por el solenoide. La imantación del núcleo alcanza la saturación cuando todos los dominios están alineados, por lo que el aumento de la corriente tiene poco efecto sobre el campo magnético. Si se interrumpe la corriente, los dominios se redistribuyen y sólo se mantiene un débil magnetismo residual.

Los electroimanes se utilizan mucho en tecnología; son los componentes fundamentales de cortacircuitos y relés; y se aplican a frenos y embragues electromagnéticos. En los ciclotrones se utilizan enormes electroimanes con núcleos de varios metros de diámetro también se utilizan potentes electroimanes para levantar hierro y chatarra.

El tubo de rayos catódicos

De Thomson, en el que observó la desviación de los rayos catódicos por un campo eléctrico.

Hasta 1897, se creía que los átomos eran la división más pequeña de la materia, cuando J.J. Thomson descubrió el electrón mediante su experimento con el tubo de rayos catódicos. El tubo de rayos catódicos que usó Thomson era un recipiente cerrado de vidrio, en el cual los dos electrodos estaban separados por un vacío. Cuando se aplica una diferencia de tensión a los electrodos, se generan rayos catódicos, que crean un resplandor fosforescente cuando chocan con el extremo opuesto del tubo de cristal. Mediante la experimentación, Thomson descubrió que los rayos se desviaban al aplicar un campo eléctrico (además de desviarse con los campos magnéticos, cosa que ya se sabía). Afirmó que estos rayos, más que ondas, estaban compuestos por partículas cargadas negativamente a las que llamó "corpúsculos" (más tarde, otros científicos las rebautizarían como electrones).

DIAGRAMAS DE FLUJO

 

 

Es la forma más tradicional de especificar los detalles algorítmicos de un proceso y constituye la representación gráfica de un proceso multifactorial;  Se les llama diagramas de flujo porque los símbolos utilizados se conectan por medio de flechas para indicar la secuencia de operación.

Es importante resaltar que el Diagrama de Flujo muestra el sistema como una red de procesos funcionales conectados entre sí por " Tuberías " y "Depósitos" de datos que permite describir el movimiento de los datos a través del Sistema.

Una de las aplicaciones del Diagrama de Flujo es la obtención de un

Conocimiento global y específico de un proceso.

Esta herramienta posibilita un conocimiento común que sirva de base para un

Determinado estudio, planificación, etc.

Tipos de diagramas de flujo

ü  Formato Vertical: En él el flujo o la secuencia de las operaciones, va de arriba hacia abajo. Es una lista ordenada de las operaciones de un proceso con toda la información que se considere necesaria, según su propósito.

ü  Formato Horizontal: En el flujo o la secuencia de las operaciones, va de izquierda a derecha.

ü  Formato Panorámico: El proceso entero está representado en una sola carta y puede apreciarse de una sola mirada mucho más rápidamente que leyendo el texto, lo que facilita su comprensión, aun para personas no familiarizadas. Registra no solo en línea vertical, sino también horizontal, distintas acciones simultáneas y la participación de más de un puesto o departamento que el formato vertical no registra.

ü  Formato Arquitectónico: Describe el itinerario de ruta de una forma o persona sobre el plano arquitectónico del área de trabajo. El primero de los flujo gramas es eminentemente descriptivo, mientras que los últimos son fundamentalmente representativos.

Símbolos utilizados de un diagrama de flujo

     Los símbolos se someten a una normalización; es decir, se hicieron símbolos casi universales

     Flecha. Indica el sentido y trayectoria del proceso de información o tarea.

     Rectángulo. Se usa para representar un evento o proceso determinado. Éste es controlado dentro del diagrama de flujo en que se encuentra. Es el símbolo más comúnmente utilizado. Se usa para representar un evento que ocurre de forma automática y del cual generalmente se sigue una secuencia determinada.

 

     Rombo. Se utiliza para representar una condición. Normalmente el flujo de información entra por arriba y sale por un lado si la condición se cumple o sale por el lado opuesto si la condición no se cumple. El rombo además especifica que hay una bifurcación.

     Círculo. Representa un punto de conexión entre procesos. Se utiliza cuando es necesario dividir un diagrama de flujo en varias partes, por ejemplo por razones de espacio o simplicidad. Una referencia debe darse dentro para distinguirlo de otros. La mayoría de las veces se utilizan números en los mismos.

 

Posibles problemas y deficiencias de interpretación

 

La principal causa de deficiencias en la interpretación de los Diagramas de

Flujos es que éste no refleje la realidad.

 

Esto puede ser debido a:

 

Alguno de los participantes no aporta información sobre partes del mismo,

Evidentemente ilógicas, por sentirse de alguna forma responsable de las

Mismas.

 

Los miembros del grupo de trabajo desconocen realmente como opera parte

Del proceso.

 

Se utilizan Diagramas de Flujo desfasados que no han sido revisados después

De producirse cambios en el proceso.

 

Para evitar la aparición de estas situaciones se aconseja, siempre que sea

Posible, la confrontación del diagrama con la realidad, siguiendo en la práctica

La ejecución del proceso. Cuando esto no sea posible, será útil la revisión del diagrama por personal operativo del proceso.

 

                                         

                                               SISTEMA SCADA

                              ( Supervisory Control and Data Acquisition)            .   

                               Control supervisor y adquisición de datos

 

SCADA usualmente se refiere a un sistema central que monitoriza y controla un sitio completo o un sistema que se extiende sobre una gran distancia (kilómetros / millas). La mayor parte del control del sitio es en realidad realizada automáticamente por una Unidad Terminal Remota (UTR) o por un Controlador Lógico Programable (PLC).

 

 Componentes del sistema scada          :

 1. Múltiples Unidades de Terminal Remota (también conocida como UTR, RTU o Estaciones Externas).

La UTR se conecta al equipo físicamente y lee los datos de estado como los estados abierto/cerrado desde una válvula o un interruptor, lee las medidas como presión, flujo, voltaje o corriente. Por el equipo el UTR puede enviar señales que pueden controlarlo: abrirlo, cerrarlo, intercambiar la válvula o configurar la velocidad de la bomba.

 

2. Estación Maestra y Computador con HMI.

-se refiere a los servidores y el software responsable para comunicarse con el equipo del campo (UTRs, PLCs, etc) en estos se encuentra el software HMI corriendo para las estaciones de trabajo en el cuarto de control, o en cualquier otro lado. En un sistema SCADA pequeño, la estación maestra puede estar en un solo computador,

 

3. Infraestructura de Comunicación 

-os sistemas SCADA tienen tradicionalmente una combinación de radios y señales directas seriales o conexiones de módem para conocer los requerimientos de comunicaciones, incluso Ethernet e IP sobre SONET es también frecuentemente usada en sitios muy grandes como ferrocarriles y estaciones de energía eléctrica .

                                        Software del sistema scada

Utilice LabVIEW y cree una aplicación de medidas completamente funcionales con análisis y una interfaz de usuario personalizada usando una variedad de hardware de adquisición de datos basado en PCI y USB.

Campo eléctrico

Región del espacio donde se ponen de manifiesto los fenómenos eléctricos.

La región del espacio situada en las proximidades de un cuerpo cargado posee unas propiedades especiales. Si se coloca en cualquier punto de dicha región una carga eléctrica de prueba, se observa que se encuentra sometida a la acción de una fuerza. Este hecho se expresa diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo eléctrico. La intensidad de campo eléctrico en un punto se define como la fuerza que actúa sobre la unidad de carga situada en él. Si E es la intensidad de campo, sobre una carga Q actuará una fuerza