Diseño y construcción de un sensor de torque para aplicaciones en sistemas de mezclado mecánico

Propiedades

Título

Diseño y construcción de un sensor de torque para aplicaciones en sistemas de mezclado mecánico

Autor

Francisco Adrián Plascencia Bernal

Director de Tesis

director, Antonio Hidalgo Millán ; codirector, Álvaro Núñez Flores

Palabras clave

Transducers -- Design and construction | Torque -- Mediciones -- Tesis y disertaciones académicas | Movimiento de rotación (Dinámica rígida) -- Tesis y disertaciones académicas

Fecha de titulación

2026

Editorial

Universidad Autónoma de Nayarit

Resumen

Fundamentos Teóricos y Metodología:
Selección del sensor: Se eligió un sistema de torsión directa basado en galgas extensiométricas (modelo BHF350-3HA) por su alta precisión, respuesta rápida y bajo costo en comparación con opciones ópticas o magnéticas.
Diseño mecánico: La flecha y los acoplamientos se dimensionaron y simularon en software CAD (SolidWorks®) y de elementos finitos (Ansys®) utilizando aceros al carbono AISI 1045 (flecha) y AISI 1020 (acoplamientos). La carcasa se fabricó en PLA mediante impresión 3D.
Electrónica y Adquisición: Se implementó un puente de Wheatstone y un amplificador de instrumentación INA125 (con referencia de voltaje tipo Bandgap). La digitalización y procesamiento de señales se realizaron mediante una tarjeta ESP32-WROOM-DA, integrando un filtro digital pasa-bajas.
Registro de Datos: Se utilizó la herramienta PLX-DAQ® para la visualización y almacenamiento automático de los datos en tiempo real directamente en hojas de cálculo de Excel®.
Pruebas Experimentales y Validación:
Calibración: Se realizaron pruebas experimentales utilizando fluidos de referencia con distintas viscosidades (shampoo y miel) a velocidades de agitación de 50 a 300 rpm, comparando los resultados contra un sensor comercial de referencia (Futek® TRS-300).
Validación: El sistema se validó empleando melaza como fluido patrón, comprobando que el sensor desarrollado es capaz de replicar de manera confiable las tendencias de comportamiento reológico (pseudoplástico) características de este tipo de fluidos. Los errores relativos observados oscilaron en rangos aceptables para aplicaciones experimentales.
Conclusiones y Trabajos Futuros:
El dispositivo demostró ser una alternativa funcional, económica y confiable para el monitoreo de torque en sistemas de agitación mecánica.
Como trabajo futuro se propuso optimizar la orientación de las galgas para mayor sensibilidad, realizar una calibración formal en un laboratorio metrológico acreditado y ampliar el estudio hacia fluidos de menor viscosidad.

Programa educativo

Maestro en Ciencias e Ingenierías