Un tacómetro ( cuentarrevoluciones , tacómetro , cuentarrevoluciones , medidor de RPM ) es un instrumento que mide la velocidad de rotación de un eje o disco, como en un motor u otra máquina. [1] El dispositivo generalmente muestra las revoluciones por minuto (RPM) en un dial analógico calibrado, pero las pantallas digitales son cada vez más comunes.
La palabra proviene del griego τάχος ( táchos , "velocidad") y μέτρον ( métron , "medida"). En esencia, las palabras tacómetro y velocímetro tienen el mismo significado: un dispositivo que mide la velocidad. Es por convención arbitraria que en el mundo del automóvil uno se utiliza para las revoluciones del motor y el otro para la velocidad del vehículo. En la nomenclatura formal de la ingeniería, se utilizan términos más precisos para distinguirlos.
El primer tacómetro fue descrito por Bryan Donkin en un artículo para la Royal Society of Arts en 1810, por el que recibió la medalla de oro de la sociedad. Consistía en un recipiente de mercurio construido de tal manera que la fuerza centrífuga hacía que el nivel en un tubo central cayera cuando giraba y hacía descender el nivel en un tubo más estrecho situado encima lleno de alcohol coloreado. El recipiente estaba conectado a la maquinaria que se iba a medir mediante poleas. [2]
Los primeros tacómetros mecánicos se basaban en la medición de la fuerza centrífuga , de forma similar al funcionamiento de un regulador centrífugo . Se supone que el inventor fue el ingeniero alemán Dietrich Uhlhorn ; lo utilizó para medir la velocidad de las máquinas en 1817. [3] Desde 1840, se ha utilizado para medir la velocidad de las locomotoras .
Los tacómetros o cuentarrevoluciones de los automóviles, aviones y otros vehículos muestran la velocidad de rotación del cigüeñal del motor y, por lo general, tienen marcas que indican un rango seguro de velocidades de rotación. Esto puede ayudar al conductor a seleccionar los ajustes del acelerador y la marcha adecuados para las condiciones de conducción. El uso prolongado a altas velocidades puede provocar una lubricación inadecuada , un sobrecalentamiento (excediendo la capacidad del sistema de refrigeración), superando la capacidad de velocidad de las subpartes del motor (por ejemplo, las válvulas retraídas por resorte), lo que provoca un desgaste excesivo o un daño permanente o una falla de los motores. En los tacómetros analógicos, las velocidades superiores a la velocidad máxima de funcionamiento seguro suelen indicarse mediante un área del indicador marcada en rojo, lo que da lugar a la expresión de " revolucionar el motor hasta el límite máximo seguro". La mayoría de los automóviles modernos suelen tener un limitador de revoluciones que limita electrónicamente la velocidad del motor para evitar daños. Los motores diésel con sistemas de inyección mecánicos tradicionales tienen un regulador integrado que evita que el motor se acelere demasiado, por lo que los tacómetros de los vehículos y la maquinaria equipados con dichos motores a veces carecen de una línea roja.
En vehículos como tractores y camiones, el tacómetro suele tener otras marcas, normalmente un arco verde que muestra el rango de velocidad en el que el motor produce el par máximo , lo que es de gran interés para los operadores de dichos vehículos. Los tractores equipados con un sistema de toma de fuerza (PTO) tienen tacómetros que muestran la velocidad del motor necesaria para girar la PTO a la velocidad estandarizada requerida por la mayoría de los implementos impulsados por PTO. En muchos países, los tractores deben tener un velocímetro para su uso en carretera. Para ahorrar la instalación de un segundo dial, el tacómetro del vehículo suele estar marcado con una segunda escala en unidades de velocidad. Esta escala solo es precisa en una determinada marcha, pero como muchos tractores solo tienen una marcha que es práctica para su uso en carretera, esto es suficiente. Los tractores con múltiples "marchas de carretera" a menudo tienen tacómetros con más de una escala de velocidad. Los tacómetros de las aeronaves tienen un arco verde que muestra el rango de velocidad de crucero diseñado del motor.
En los vehículos más antiguos, el tacómetro es accionado por las ondas de voltaje RMS del lado de baja tensión ( disyuntor de contacto LT ) de la bobina de encendido , [4] mientras que en otros (y casi todos los motores diésel , que no tienen sistema de encendido) la velocidad del motor está determinada por la frecuencia de la salida del tacómetro del alternador . Esto es de una conexión especial llamada "toma de CA" que es una conexión a una de las salidas de la bobina del estator, antes del rectificador. Los tacómetros accionados por un cable giratorio desde una unidad de transmisión instalada en el motor (generalmente en el árbol de levas ) existen, generalmente en maquinaria simple con motor diésel con sistemas eléctricos básicos o sin ellos. En los EMS recientes que se encuentran en los vehículos modernos, la señal para el tacómetro generalmente se genera desde una ECU que deriva la información del cigüeñal o del sensor de velocidad del árbol de levas.
Los tacómetros se utilizan para estimar la velocidad y el volumen (flujo) del tráfico. Un vehículo está equipado con el sensor y realiza "recorridos del tacómetro" que registran los datos del tráfico. Estos datos son un sustituto o complemento de los datos del detector de bucle . Para obtener resultados estadísticamente significativos se requiere un gran número de recorridos, y se introduce un sesgo por la hora del día, el día de la semana y la temporada. Sin embargo, debido al coste, el espaciamiento (una menor densidad de detectores de bucle disminuye la precisión de los datos) y la fiabilidad relativamente baja de los detectores de bucle (a menudo el 30% o más están fuera de servicio en un momento determinado), los recorridos del tacómetro siguen siendo una práctica habitual.
Los dispositivos de detección de velocidad, denominados de diversas formas "generadores de impulsos de rueda" (WIG), generadores de pulsos, sondas de velocidad o tacómetros, se utilizan ampliamente en vehículos ferroviarios. Los tipos más comunes incluyen sensores de disco ranurado con optoaislador [5] y sensores de efecto Hall .
Los sensores de efecto Hall suelen utilizar un objetivo giratorio unido a una rueda, una caja de cambios o un motor. Este objetivo puede contener imanes o puede ser una rueda dentada. Los dientes de la rueda varían la densidad de flujo de un imán dentro del cabezal del sensor. La sonda se monta con su cabezal a una distancia precisa de la rueda objetivo y detecta los dientes o imanes que pasan por su cara. Un problema con este sistema es que el espacio de aire necesario entre la rueda objetivo y el sensor permite que el polvo ferroso del chasis del vehículo se acumule en la sonda o el objetivo, lo que inhibe su funcionamiento.
Los sensores optoaisladores están completamente encapsulados para evitar la entrada de contaminantes del entorno exterior. Las únicas partes expuestas son un conector de enchufe sellado y una horquilla de transmisión, que está unida a un disco ranurado internamente a través de un cojinete y un sello. El disco ranurado generalmente está intercalado entre dos placas de circuito que contienen un fotodiodo , un fototransistor , un amplificador y circuitos de filtrado que producen una salida de tren de pulsos de onda cuadrada personalizada según los requisitos de voltaje y pulsos por revolución del cliente. Estos tipos de sensores generalmente brindan de 2 a 8 canales de salida independientes que pueden ser muestreados por otros sistemas en el vehículo, como sistemas de control automático de trenes y controladores de propulsión/frenado.
Los sensores montados alrededor de la circunferencia del disco proporcionan salidas codificadas en cuadratura y, por lo tanto, permiten que el ordenador del vehículo determine la dirección de rotación de la rueda. Esto es un requisito legal en Suiza para evitar el retroceso al arrancar desde parado. Estrictamente, estos dispositivos no son tacómetros, ya que no proporcionan una lectura directa de la velocidad de rotación del disco. La velocidad debe derivarse externamente contando el número de pulsos en un período de tiempo. Es difícil probar de manera concluyente que el vehículo está parado, salvo esperando un cierto tiempo para asegurarse de que no se produzcan más pulsos. Esta es una de las razones por las que a menudo hay un retraso de tiempo entre la parada del tren, tal como lo percibe un pasajero, y la apertura de las puertas. Los dispositivos de disco ranurado son sensores típicos utilizados en sistemas de odómetro para vehículos ferroviarios, como los necesarios para los sistemas de protección de trenes , en particular el Sistema Europeo de Control de Trenes .
Además de detectar la velocidad, estas sondas se utilizan a menudo para calcular la distancia recorrida multiplicando las rotaciones de las ruedas por la circunferencia de la rueda.
Se pueden utilizar para calibrar automáticamente el diámetro de las ruedas comparando el número de rotaciones de cada eje con una rueda maestra que se ha medido manualmente. Dado que todas las ruedas recorren la misma distancia, el diámetro de cada rueda es proporcional a su número de rotaciones en comparación con la rueda maestra. Esta calibración debe realizarse mientras se circula a una velocidad fija para eliminar la posibilidad de que el deslizamiento de las ruedas introduzca errores en el cálculo. La calibración automática de este tipo se utiliza para generar señales de tracción y frenado más precisas y para mejorar la detección del deslizamiento de las ruedas.
Una debilidad de los sistemas que dependen de la rotación de las ruedas para la taquimetría y la odometría es que las ruedas del tren y los raíles son muy suaves y la fricción entre ellos es baja, lo que genera altos índices de error si las ruedas resbalan o se deslizan. Para compensar esto, las entradas de odometría secundarias emplean unidades de radar Doppler debajo del tren para medir la velocidad de forma independiente.
En la grabación de audio analógica , un tacómetro es un dispositivo que mide la velocidad de la cinta de audio a medida que pasa por el cabezal. En la mayoría de las grabadoras de cinta de audio, el tacómetro (o simplemente "tacómetro") es un husillo relativamente grande cerca del cabezal ERP, aislado de los husillos de alimentación y recogida por poleas tensoras.
En muchos registradores, el husillo del tacómetro está conectado mediante un eje a un imán giratorio que induce un campo magnético cambiante en un transistor de efecto Hall . Otros sistemas conectan el husillo a un estroboscopio , que alterna luz y oscuridad en un fotodiodo .
La electrónica de control de la grabadora utiliza señales del tacómetro para garantizar que la cinta se reproduzca a la velocidad adecuada. La señal se compara con una señal de referencia (ya sea un cristal de cuarzo o una corriente alterna de la red eléctrica ). La comparación de las dos frecuencias determina la velocidad de transporte de la cinta. Cuando la señal del tacómetro y la señal de referencia coinciden, se dice que el transporte de la cinta está "a velocidad". (Hasta el día de hoy, en los sets de filmación, el director grita "¡Sonido de rodaje!" y el técnico de sonido responde "¡Velocidad de sonido!". Esto es un vestigio de los días en que los dispositivos de grabación necesitaban varios segundos para alcanzar una velocidad regulada).
Tener una velocidad de cinta perfectamente regulada es importante porque el oído humano es muy sensible a los cambios de tono, especialmente a los repentinos, y sin un sistema de autorregulación para controlar la velocidad de la cinta en la cabeza, el tono podría desviarse un porcentaje considerable. Este efecto se denomina efecto de vaivén y fluctuación y una pletina de casete moderna regulada por tacómetro tiene un efecto de vaivén y fluctuación del 0,07 %.
Los tacómetros son aceptables para la reproducción de sonido de alta fidelidad , pero no para la grabación sincronizada con una cámara de cine . Para tales fines, se deben utilizar grabadoras especiales que graben el tono piloto .
Las señales del tacómetro se pueden utilizar para sincronizar varias máquinas de cinta entre sí, pero solo si además de la señal del tacómetro, se transmite una señal direccional para indicar a las máquinas esclavas en qué dirección se está moviendo la maestra.