TELEMETRA

Presentado aIng. Diego Gerardo Gmez Orozco

Presentado porPedro Luis Solarte Correa

Universidad del CaucaFacultad de Ingeniera Electrnica y TelecomunicacionesPrograma de Ingeniera en Automtica IndustrialDepartamento de Electrnica, Instrumentacin y ControlPopayn, Cauca13-01-2014INTRODUCCIN

Telemetra es una tcnica automatizada de las comunicaciones con la ayuda de que las mediciones y recopilacin de datos se realizan en lugares remotos y de transmisin para la vigilancia.

OBJETIVO GENERAL

La finalidad que tiene la realizacin de este trabajo, es poder investigar y as mismo conocer ms a fondo todo lo correspondiente a la telemetra, que es un tema que est muy ligado a la carrera de Ingeniera en Automtica Industrial, y que seguramente con ese ampliare mucho ms mis conocimientos sobre la telemetra.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Como objetivos principal, esta terminar este trabajo cumpliendo a cabalidad con las metas propuestas inicialmente.

Analizar minuciosamente todos los aspectos relacionados con la telemetra, para tener un concepto ms claro.

Estudiar las principales aplicaciones de la telemetra existentes actualmente.

Conocer cuales son los principios bsicos de la telemetra.

Qu es la telemetra?

La Telemetra es la ciencia relacionada con la medicin de variables caractersticas de un sistema electrnico en estaciones remotas y la posterior transmisin de los datos adquiridos a una localizacin centralizada para su respectivo procesamiento y almacenamiento. Esto indica entonces que parmetros como velocidad, temperatura, presin, voltaje, entre otros, de un ambiente son medidos y los resultados transmitidos a una estacin distante donde son desplegados, almacenados y analizados. La palabra telemetra procede de las palabras griegas tele ("lejos") y metrn ("medida").El envo de informacin hacia el operador en un sistema de telemetra se realiza tpicamente mediante comunicacin inalmbrica, aunque tambin se puede realizar por otros medios (telfono, redes de ordenadores, enlace de fibra ptica, etctera).Como en otros campos de las telecomunicaciones, existen estndares internacionales para el equipamiento y para los programas de telemetra. Los sistemas de telemetra reciben las instrucciones y los datos necesarios para operar mediante desde elcentro de control. Esta tcnica utiliza comnmente transmisin inalmbrica, aunque original de los sistemas de transmisin utilizados por cable.

Principio bsico de la telemetra

Un sistema de telemetra normalmente consiste de un transductor como un dispositivo de entrada, un medio de transmisin en forma de lneas de cable o las ondas de radio, dispositivos de procesamiento de seales, y dispositivos de grabacin o visualizacin de datos. El transductor convierte una magnitud fsica como la temperatura, presin o vibraciones en una seal elctrica correspondiente, que es transmitida a una distancia a efectos de medicin y registro.Un sistema de Telemetra est compuesto bsicamente de tres componentes:1. Transductor2. Unidad Terminal3. El Medio de Transmisin (Referido como canal o Lnea)4. El ReceptorEn el caso de comunicaciones de dos vas el transmisor y el receptor cambian sus funciones.1. TransductorUn transductor es un equipo encargado de convertir un fenmeno fsico cambiante a una seal elctrica proporcional. Casi todos los fenmenos fsicos a medir disponen de equipos (transductores) que pueden convertir stas en seales elctricas.Entre los fenmenos ms importantes estn los siguientes: Temperatura, Presin, Flujo, Velocidad, Aceleracin, Torque, Posicin Angular, Fuerza, Humedad, Voltaje.

2. Unidad terminalEs un dispositivo que modifica los datos medidos por el transductor de manera que puedan ser transmitidos como seal codificada utilizando algn tipo de canal de transmisin.3. Medios de transmisinCon relacin a los canales o medios de transmisin los ms comnmente utilizados para la medicin remota son:Par Trenzado: Se trata de dos hilos de cobre entrelazados como por ejemplo el cable telefnico.Cable Coaxial: Se trata de dos conductores, donde uno es el eje central y el otro cubre al aislante del primero en forma de cubierta cilndrica.Radio: Se refiere a la transmisin de informacin mediante ondas electromagnticas.Son los sistemas de radio comunes dedicados a un servicio especfico.Microondas: Es un sistema de radio donde el sistema no es dedicado, sino que sirve a mltiples usuarios con el mismo sistema.Fibra ptica: Se basa en un medio cristalino que permite la propagacin de la luz, la cual no se dispersa sino que se mantiene dentro de la fibra por las caractersticas pticas especiales de la misma.Las tcnicas de codificacin que se utilizan suelen ser digitales.Por lo general se enva ms de una seal al mismo tiempo por el canal de transmisin.La codificacin por modulacin de impulsos, por la cual las ondas se transforman en una seal en cdigo binario, se ha desarrollado en las ltimas dcadas gracias a los avances acaecidos en el campo de la computacin digital y en la microelectrnica.

4. ReceptorEl equipo receptor es un dispositivo capaz de decodificar la seal recibida de la unidad remota y de mostrarla en algn formato adecuado para su anlisis y almacenamiento.

Sistemas de Telemetra

Los transductores estn localizados en la estacin remota y transforman las caractersticas fsicas a ser monitoreadas en variables elctricas analgicas. El sistema de transmisin est constituido por una serie de circuitos y dispositivos que transforman las seales elctricas de los transductores en seales adecuadas para ser transmitidas desde la estacin remota y por lo tanto reconocidas en la estacin receptora. El sistema de despliegue e interpretacin se encarga de calcular los parmetros involucrados con su respectivo despliegue para su interpretacin final y la toma de decisiones correspondiente.En la mayora de las situaciones de control industrial, el transductor de medicin y el dispositivo actuador final estn en la misma zona. Sin embargo hay aplicaciones en las cuales el valor medido debe ser transmitido a determinadas distancias, varios cientos de metros o ms. Al enviar una seal a estas distancias, por alambre o por fibra ptica, no puede mantenerse sta en su forma analgica original ya que el ruido y la degradacin de la seal debilitan la integridad de las seales analgicas.Debe entonces, la seal original proveniente de los transductores, ser convertida a alguna forma de modulacin por pulsos, o bien, a un valor digitalmente codificado y transmitido bit a bit. De esta forma, en un sistema de Telemetra debe involucrarse una tecnologa de transformacin de una medicin analgica a una digital, transmitiendo la seal codificada a travs de una determinada distancia, y luego reconvirtiendo la informacin recibida a su valor analgico.

Caractersticas de un sistema de telemetra: Capacidad de medir casi cualquier variable fsica Mediciones de alta precisin Acceso desde cualquier parte del mundo Escalabilidad Alta disponibilidad Ubicuidad Caractersticas de los sistemas de Telemetra Integracin de tecnologas Seguridad de la informacin Redundancia de informacin Fcil accesibilidad a la tecnologa Soporte sobre muchas tecnologas de telecomunicaciones Bajo consumo energtico Fcil implementacin Bajos costos de mantenimiento

Aplicaciones de los sistemas de telemetra

Algunas aplicaciones de la Telemetra, por dar un ejemplo, hacen referencia al monitoreo de signos vitales en pacientes ambulatorios, al monitoreo y control de mquinas rotativas, al monitoreo y ajuste automtico en la transmisin de potencia elctrica, al monitoreo de seales meteorolgicas, al monitoreo de seales ssmicas y en general al monitoreo de seales adquiridas bajo condiciones climticas extremas.La telemetra se utiliza en grandes sistemas, tales como naves espaciales, plantas qumicas, redes de suministro elctrico, redes de suministro de gas entre otras empresas de provisin de servicios pblicos, debido a que facilita la monitorizacin automtica y el registro de las mediciones, as como el envo de alertas o alarmas al centro de control, con el fin de que el funcionamiento sea seguro y eficiente. Por ejemplo, las agencias espaciales como laNASA, laUK Space Agency, laESAy otras, utilizan sistemas de telemetra y de telecontrol para operar con naves espaciales y satlites.La Telemetra se utiliza en infinidad de campos, tales como la exploracin cientfica con naves tripuladas o no tripuladas (submarinos,avionesde reconocimiento ysatlites), diversos tipos de competicin (por ejemplo,la Frmula 1yMotoGP), o la operacin demodelos matemticosdestinados a dar sustento a laoperacin de embalses.En las fbricas, oficinas y residencias, el monitoreo del uso de energa de cada seccin o equipo y los fenmenos derivados (como la temperatura) en un punto de control por telemetra facilita la coordinacin para un uso mseficiente de la energa.Una aplicacin muy importante de la telemetra es la perforacin de pozos petrolferos; sta se utiliza para la medicin con herramientas navegables MWD (Medir mientras se perfora)y LWD (Enviar datos mientras se perfora).Se utiliza bsicamente la telemetra de pulso de lodo, que se transmite a travs de la tubera de perforacin por medio del lodo de perforacin.

Los siguientes son algunos ejemplos de las aplicaciones de los sistemas de telemetra:

Formula 1En la Frmula 1, estos datos incluyen informacin vital sobre el rendimiento del motor, la eficiencia aerodinmica, la presin del aceite, adherencia de los neumticos y el desgaste de los frenos, as como otras numerosas mediciones tomadas en el coche con respecto a la progresin del piloto en la pista.Cada segundo de cada vuelta se pueden hacer ms de 150.000 mediciones hechas a bordo de un coche de Frmula 1 con casi 200 sensores distintos, en promedio, distribuidos en el carro. Estos datos se transmiten de forma segura, utilizando la tecnologa de microondas, a los ingenieros en el Pit Wall, y son compilados y procesados simultneamente en una amplia gama de plataformas de computacin para su posterior anlisis por el equipo. Utilizando el software creado especialmente para la F1 se traducen todos los datos de una forma numrica a otra grfica para que el equipo pueda interpretar la informacin recopilada. Una vez armada, la lectura de estos grficos suministra a los ingenieros y tcnicos una precisa imagen en tiempo real de cmo los pilotos y los carros se estn desplazando.Datos tpicos recogidos usando la telemetra. Durante las pruebas, los equipos pueden colocar cientos de sensores en el coche, pero durante la carrera, slo se controlan por lo general slo las funciones relevantes. Algunas de las funciones que se enumeran a continuacin estn entre las usuales: Eleccin de la puesta a punto Las revoluciones del motor Las velocidades de cada una de las ruedas Ajuste y funcionamiento del acelerador La temperatura del motor La temperatura del aceite Presin de los neumticos en las cuatro ruedas La presin de las pinzas de freno Temperatura en las pinzas de freno La temperatura de diferentes puntos en el sistema de escape La posicin de todos los sensores Direccin de la carga ngulo de giro Aceleraciones lineales , verticales y laterales Seguimiento de la ubicacin del auto en la pista Altura del vehculo sobre la pista en cuatro o ms puntos El entorno del KERS

MedicinaLa telemetra en la medicina es la medicin o registro de procesos y eventos electrocardiogrficos a distancia. Estos registros se recogen en un ordenador central ubicado en el control de enfermera que refleja, continuamente, el ECG de todos los pacientes conectados a l mediante unos radiotransmisores inalmbricos que funcionan con bateras recargables.Los radiotransmisores estn conectados al paciente mediante 5 electrodos adheridos a la piel; esto permite a los pacientes libertad para deambular y moverse.El ordenador central refleja los E.C.G. de los pacientes conectados a l y guarda los eventos importantes ocurridos durante las ltimas 24 horas.

Industrias de petrleo y gasTelemetra se utiliza para transmitir la mecnica de perforacin y formacin de la informacin de evaluacin de boca de pozo, en tiempo real, como se perfora un pozo. Estos servicios se conocen como medicin durante la perforacin y registro durante la perforacin. La tecnologa de pulso de Schlumberger es un ejemplo de esto. Herramientas como SlimPulse, PowerPulse, telescopio, etc utilizan esta metodologa para enviar la informacin adquirida a miles de metros bajo tierra, durante la perforacin, boca de pozo de los sensores de superficie y el software de demodulacin. La onda de presin se traduce en informacin til despus de filtros DSP y el ruido. Esta informacin se utiliza para la evaluacin de la formacin, Drilling Optimization y Geonavegacin.

AgriculturaLa mayora de las actividades relacionadas con cultivos sanos y buenos rendimientos dependen de la disponibilidad oportuna de tiempo y datos de suelo. Por lo tanto, las estaciones meteorolgicas inalmbricas juegan un papel importante en la prevencin de enfermedades y riego de precisin. Estas estaciones transmiten los parmetros necesarios para la toma de decisiones para una estacin base: temperatura del aire y la humedad relativa, la precipitacin y la humedad de las hojas, la radiacin solar y velocidad del viento, dficit sensores hoja de estrs hdrico y la humedad del suelo.Debido a micro-climas locales pueden variar significativamente, estos datos tienen que venir de dentro del cultivo. Las estaciones de monitoreo por lo general transmiten datos de nuevo por radio terrestre, aunque en ocasiones se utilizan sistemas de satlite. La energa solar se emplea a menudo para hacer que la estacin independiente de la red elctrica.

Pruebas de vueloProgramas de pruebas de vuelo normalmente monitorean los datos obtenidos de los instrumentos de a bordo de pruebas de vuelo sobre un enlace PCM/RF. Estos datos se analizan en tiempo real por razones de seguridad y para proporcionar informacin al piloto de pruebas. Desafos para la telemedida estos datos incluyen la decoloracin, la propagacin multitrayecto y efecto Doppler. El ancho de banda del enlace de telemetra es a menudo insuficiente para transferir todos los datos adquiridos, por lo tanto, un conjunto limitado se enva a la tierra para procesamiento en tiempo real, mientras que un registrador de a bordo asegura el conjunto de datos completo est disponible para el anlisis posterior al vuelo.

Inteligencia militarTelemetra era una importante fuente de inteligencia de los EE.UU. y el Reino Unido cuando se pusieron a prueba los misiles soviticos, a tal fin, los EE.UU. operaban un puesto de espionaje en Irn. Con el tiempo, los rusos descubrieron la red de inteligencia EE.UU. y cifrado sus seales de telemetra de misiles de prueba. Telemetra fue tambin una fuente para los soviticos, que opera los buques de escucha en la baha de Cardigan para espiar UK pruebas de misiles realizadas en la zona.

CONCLUSONES

La telemetra es un conjunto de procedimientos para medir magnitudes fsicas y qumicas desde una posicin lejana al lugar donde se producen los fenmenos cuando existen limitaciones de acceso a dicho fenmeno.

La telemetra generalmente nos sirve para monitorear situaciones que se presentan en condiciones extremas, como el clima, sismos, entre otros.

En las fbricas, oficinas de trabajo y casas se puede usar la telemetra para el monitoreo del uso de la energa y consecuentemente los fenmenos derivados de este, como la temperatura para poder tener un uso ms eficiente de la energa, contribuyendo al cuidado del planeta.

Es importante el estudio de la telemetra porque nos acerca ms a la utilizacin de las nuevas tecnologas en las grandes industrias y empresas del mundo.