Los micrófonos y sus diferentes tipos

Los micrófonos son transductores electroacústicos que se ocupan de transformar la presión sonora ejercida sobre su cápsula en energía eléctrica. La membrana o diafragma es un elemento fundamental que está presente en cada uno de ellos. Las diferencias que estriban entre los diferentes tipos de micrófonos se basan principalmente en la sensibilidad que son capaces de proporcionar, que están directamente ligadas a la capacidad del micrófono de capturar las oscilaciones mecánicas que provienen de la membrana, y transformar proporcionalmente con éxito dichas oscilaciones en energía eléctrica, intentando conservar la dinámica original de la fuente que deseamos capturar.

El micrófono dinámico

En el magneto-dinámico, comúnmente llamado dinámico, las ondas sonoras generan el movimiento de un delgado diafragma metálico y una bobina de hilo conductor. Un imán produce un campo magnético que rodea la bobina, y el movimiento de ella dentro de ese campo induce un flujo de corriente. Este tipo de micrófonos es conocido como sensitivos a la velocidad.

El micrófono de condensador

En un micrófono de condensador, el diafragma está montado junto a una placa (que puede estar agujereada o no), pero sin llegar a tocarla. Una pila está conectada a ambas piezas de metal, la cual produce una diferencia de potencial eléctrico, o carga, entre ellas. La cantidad de esta carga está determinada por el voltaje de la pila, el área del diafragma y la placa y la distancia entre ambos. Esta distancia cambia si el diafragma se mueve como respuesta al impacto de las ondas sonoras. Cuando la distancia cambia, la corriente fluye por el hilo conductor (mientras la pila continúe administrando la misma diferencia de potencial). La cantidad de corriente es básicamente proporcional al desplazamiento del diafragma, y tan diminuta, que debe ser amplificada antes de abandonar el micrófono.

Modelos de captación

Los tipos de micrófonos responden a gráficas polares de la salida producidas contra el ángulo de la fuente sonora. La salida se representa por el radio de curvatura en el ángulo de incidencia.

Micrófono Omnidireccional (de presión)

El diseño más simple de micrófono captará todos los sonidos, sin tener en cuenta el punto de origen. Este es el conocido micrófono omnidireccional. Son fáciles de usar y tienen excepcionales respuestas de frecuencia.

Micrófono Bidireccional (de gradiente)

No es difícil producir un tipo de captación que acepte sonidos provenientes frontalmente o desde la parte de atrás del diafragma, pero que no recoja nada proveniente de los laterales. La frecuencia de respuesta es tan buena como en un omnidireccional, incluso para sonidos que no están demasiado cerca del micrófono, aunque presentan efecto proximidad, que dificulta su uso en tomas de poca distancia. Potencian los graves (suelen ir provistos de un selector de filtro de graves).

Micrófono Cardioide (concentrador de haz)

Este tipo es popular para reforzar el sonido de conciertos donde el ruido de la audiencia es un problema presente. El concepto es muy bueno, un micrófono que capta los sonidos hacia los que está enfocado. Hay que destacar el tamaño del micrófono, de manera que los diseños largos son más precisos en el equilibrio de la respuesta de frecuencia anterior y lateral pero también son los más enfatizadores del efecto proximidad. Muchos micrófonos cardioides llevan incorporado un interruptor que activa un filtro pasa bajos muy abiertos, para compensar el efecto proximidad. Olvidar esto puede causar efectos angustiosos. Los micrófonos bidireccionales también presentan este fenómeno.
A mayor radio del diafragma, menor es el efecto amplificador de las bajas frecuencias debido al efecto proximidad.

Micrófono Hipercardioide

Es posible exagerar la orientación de la captación en los micrófonos cardioides, si no nos importa exagerar también algunos problemas. El tipo hipercardioide es muy popular porque ofrece una respuesta de frecuencia más plana y mejor rechazo global a costa de un pequeño lóbulo trasero de captación. Este es, a menudo, un buen compromiso entre el cardioide y los micrófonos bidireccionales. Esta electrónicamente restringido al rango de la voz humana, donde se usa para grabar diálogos y narraciones en cine y video.  

Micrófono Escopeta (o cañón)

Un micrófono del tipo "escopeta" lleva esas técnicas a extremos montando un diafragma en mitad del tubo (bastidor). Caracterizados por una alta directividad. Son especialmente útiles para exteriores o lugares de escasa reverberación.

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LOS MEDIDORES DE CAUDAL VOLUMÉTRICO

Los medidores de caudal volumétrico pueden determinar el caudal de volumen de fluido de dos formas:
• Directamente (con dispositivos de desplazamiento positivo)
• Indirectamente (Ej, mediante dispositivos de presión diferencial)

Medidores de presión diferencial
• Tubos Venturi
• Placas orificio
• Tubos Pitot
• Codos
• Medidores de área variable
• Medidores de placa

Medidores con accionamiento mecánico
• Medidores de desplazamiento positivo
♦ Medidores de desplazamiento positivo para líquidos

- Medidores de rueda oval
- Medidores helicoidales
    • Medidores de turbina

Otros medidores volumétricos
• Medidores de caudal electromagnético
• Medidores ultrasónicos
     ♦ Medidores ultrasónicos por impulsos
     ♦ Medidores ultrasónicos utilizando el efecto Doppler

MEDIDORES ULTRASÓNICOS

- Medidores ultrasónicos por impulsos
Son los más precisos y se utilizan preferentemente con líquidos limpios, aunque algunos tipos permiten medidas de líquidos con cierto contenido de partículas y gas. El método diferencial de medida por tiempo de tránsito, se basa en un sencillo hecho físico. Si imaginamos dos canoas atravesando un río sobre una misma línea diagonal, una en el sentido del flujo y la otra en contra del flujo, la canoa que se desplaza en el sentido del flujo necesitará menos tiempo para alcanzar su objetivo.
Las ondas ultrasonoras se comportan exactamente de la misma forma.

- Medidores ultrasónicos utilizando el efecto Doppler
El efecto Doppler puede entenderse fácilmente si se considera el cambio que se produce en la frecuencia cuando un tren se mueve hacia un observador. Cuando el tren se acerca, el sonido del tren es percibido por el observador con una graduación de tono más alta, ya que la velocidad del tren da lugar a que las ondas sonoras sean más próximas que si el tren estuviera parado. De igual manera, si el tren se aleja aumenta el espaciamiento, dando como resultado una graduación de tono o frecuencia más baja. Este aparente cambio en la frecuencia se denomina efecto Doppler y es directamente proporcional a la velocidad relativa entre el objeto móvil, el tren, y el observador.

Los medidores ultrasónicos de tipo Doppler utilizan el concepto de que si se deja pasar el ultrasonido en un fluido en movimiento con partículas, el sonido será reflejado de nuevo desde las partículas. La variación de frecuencia del sonido reflejado será proporcional a la velocidad de las partículas.
Al igual que en el caso de los medidores magnéticos, los medidores de caudal por ultrasonidos no presentan obstrucciones al flujo, no dan lugar a pérdidas de carga, por lo que son adecuados para su instalación en grandes tuberías de suministro de agua, donde es esencial que la pérdida de carga sea pequeña. Los transductores son incorporados en el cuerpo del medidor, sin necesidad de juntas de contacto con el fluido. No se necesita tubería en derivación ni válvulas de aislamiento, ya que todos los elementos activos pueden reemplazarse sin contacto alguno con el líquido.

Para tuberías de diámetro superiores a 400 mm ofrecen una solución competitiva.
Respecto a la precisión, los medidores de tipo magnético pueden llegar hasta un ± 0.25% del caudal real, mientras que los de tipo de ultrasonidos hasta un ± 0.5%.
Su fácil instalación reduce los costes de mantenimiento, y además la medición, sin apenas pérdida de carga, reduce los costes energéticos.

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Los medidores ultrasónicos de flujo o caudal

El término ultrasonido hace referencia a las ondas sonoras a frecuencias más altas que las que quedan dentro del alcance del oído humano, es decir, a frecuencias superiores a los 18 Khz. aproximadamente. Las fugas de agua generalmente se encuentran entre 120-800 hz.

Las ondas ultrasónicas obedecen a las mismas leyes básicas del movimiento ondulatorio de las ondas sonoras de frecuencias más bajas, sin embargo, tienen las siguientes ventajas.

Las ondas de frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, lo cual significa que la difracción en torno a un obstáculo de dimensiones determinadas se reduce en forma correspondiente. Por lo tanto es más fácil dirigir y enfocar un haz de ultrasonido.

Las ondas ultrasónicas pueden atravesar sin dificultad las paredes metálicas de tubo y recipientes. Esto quiere decir que el sistema de medición entero puede montarse por ejemplo en el exterior de un fluido, es decir, es no invasor. Esto es muy importante con fluidos hostiles, o sea, aquellos con propiedades corrosivas, radioactivas, explosivas o inflamables. Tampoco existe la posibilidad de que ocurra obstrucción con fluidos sucios o pastas aguadas.

El ultrasonido puede emitirse y propagarse a través del tejido biológico, lo que lo hace idóneo para aplicaciones de bioingeniería

El ultrasonido puede emitirse y propagarse a través del tejido biológico, lo que lo hace idóneo para aplicaciones de bioingeniería

Los medidores de flujo ultrasónicos de tiempo (transit time) están basados en el principio de que el tiempo de tránsito de una señal acústica a lo largo de una trayectoria conocida es constante y solo puede ser alterado por la velocidad del fluido en que se desplaza.

Los medidores acústicos de flujo fueron desarrollados con base en dos principios:

•  el tiempo de tránsito de una señal acústica es mayor en dirección agua arriba que en dirección aguas abajo

•  que estos tiempo de tránsito pueden ser medidos con precisión

Los medidores de flujo ultrasónico de tiempo en tránsito son instrumentos cuyo objetivo es la medición del caudal a través de la cuantificación de la velocidad de flujo. Se trata de un medidor indirecto del caudal y puede aplicarse tanto en conductos libres como a presión utilizando diferentes accesorios. Sin embargo, los equipos ultrasónicos se aplican principalmente en conductos bajo presión, aunque existen variantes para ser utilizados en superficie libre.

El equipo de los equipos ultrasónicos es sencillo y práctico, debido a que su instalación es sencilla y se puede aplicar en cualquier punto del sistema hidráulico. Además, permite medir el flujo sin tener que detener la operación de la línea.

Principales ventajas de los medidores ultrasónicos:

Son fáciles de transportar

Su instalación es rápida y sencilla

Se instalan en cualquier tipo de tubería

Son equipos de alta precisión, independientemente del perfil de velocidad, magnitud del flujo y temperatura del fluido

Son bidireccionales, capaces de medir el flujo en ambas direcciones

Son no-intrusivos, por lo que los transductores no deben estar en contacto con el flujo

La calibración de campo generalmente no es necesaria

Si costo es casi independiente del tamaño del conducto donde se instale

El equipo no utiliza pares móviles y es muy fácil de utilizar

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