Características de los equipos de medición según el tipo (página 2)

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En la tabla 2 pueden verse las
características de los elementos mecánicos
descritos.

Tabla 2 elementos
mecanicos

Elementos
neumáticos

Como elementos neumáticos consideramos los
instrumentos transmisores neumaticos

Transmisores neumáticos

Los transmisores neumáticos se basan en el
sistema
tobera-obturador que convierte el movimiento del
elemento de medición en una señal neumática.

Hidráulica, aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos que
funcionan con líquidos, por lo general agua o
aceite. La
hidráulica resuelve problemas como
el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el
diseño
de presas de embalse, bombas y
turbinas. En otros dispositivos como boquillas, válvulas,
surtidores y medidores se encarga del control y
utilización de líquidos.

Las dos aplicaciones más importantes de la
hidráulica se centran en el diseño de activadores y
prensas. Su fundamento es el principio de Pascal, que
establece que la presión
aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma
intensidad a cada punto del mismo. Como la fuerza es
igual a la presión multiplicada por la superficie, la
fuerza se amplifica mucho si se aplica a un fluido encerrado
entre dos pistones de área diferente. Si, por ejemplo, un
pistón tiene un área de 1 y el otro de 10, al
aplicar una fuerza de 1 al pistón pequeño se ejerce
una presión de 1, que tendrá como resultado una
fuerza de 10 en el pistón grande. Este fenómeno
mecánico se aprovecha en activadores hidráulicos
como los utilizados en los frenos de un automóvil, donde
una fuerza relativamente pequeña aplicada al pedal se
multiplica para transmitir una fuerza grande a la zapata del
freno. Los alerones de control de los aviones también se
activan con sistemas
hidráulicos similares. Los gatos y elevadores
hidráulicos se utilizan para levantar vehículos en
los talleres y para elevar cargas pesadas en la industria de
la construcción. La prensa
hidráulica, inventada por el ingeniero británico
Joseph Bramah en 1796, se utiliza para dar forma, extrusar y
marcar metales y para
probar materiales
sometidos a grandes presiones.

SIMBOLOGÍA
DE INSTRUMENTACIÓN

FUNCIONAMIENTO Y APLICACIÓN DE
INSTRUMENTOS DE INDUCCIÓN

El Amperímetro: Es el
instrumento que mide la intensidad de la Corriente
Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus
Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los
usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando
midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de
bobina móvil y cuando usemos Corriente
Alterna, usaremos el electromagnético.

El Amperímetro de C.C. puede medir C.A.
rectificando previamente la corriente, esta función se
puede destacar en un Multimetro. Si
hablamos en términos básicos, el Amperímetro
es un simple galvanómetro (instrumento para detectar
pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia
paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias
por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente
a medir cuando se conecta a un circuito energizado.

La resistencia Shunt amplia la escala de
medición. Esta es conectada en paralelo al
amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros
amperímetros de menor rango de medición a los que
se van a medir realmente. Por ejemplo:

Se tiene un amperímetro con escala hasta 100
mA y Resistencia Interna de 1000 Ohm ¿Qué Shunt
necesita para ampliar la escala hasta 2 amperes?

Uso del Amperímetro

Es necesario conectarlo en serie con el
circuito
Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya
que si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede
dañar. Por lo tanto, la corriente debe ser menor de la
escala del amperímetro.
Cada instrumento tiene marcado la posición en
que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si no
se siguen estas reglas, las medidas no serían del todo
confiable y se puede dañar el eje que soporta la
aguja.
Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en
cero.
Las lecturas tienden a ser más exactas cuando
las medidas que se toman están intermedias a al escala
del instrumento.
Nunca se debe conectar un amperímetro con un
circuito que este energizado.

Utilidad del Amperímetro

Su principal, conocer la cantidad de corriente que
circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen
funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas
repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos
Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente
para evitar el malfuncionamiento de un equipo

Se usa además con un Voltímetro para
obtener los valores de
resistencias aplicando la Ley de Ohm. A
esta técnica se le denomina el "Método del
Voltímetro – Amperímetro"

El Voltímetro: Es el instrumento
que mide el valorde la tensión. Su unidad básica
de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos:
el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos
como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen
Voltímetros que miden tensiones continuas llamados
voltímetros de bobina móvil y de tensiones
alternas, los electromagnéticos.

Sus características son también parecidas
a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie.
Dicha resistencia debe tener un valor elevado
para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando
circule la intensidad a través de ella y además
porque el valor de la misma es equivalente a la conexión
paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por
esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R)
no varía.

Por ejemplo: Se quiere medir con un
Voltímetro cuya resistencia total es de 2 M Ohm, la
caída de tensión es una resistencia: R = 20 Ohm por
donde circulan 5 A.

"Aplicamos la Ley de
Ohm"

VR = IR . R 5 A . 20 Ohm = 100
Voltios (según

debería de marcar)

"Midiendo con el Voltímetro
especificado"

Ampliación de la escala del
Voltímetro

El procedimiento de
variar la escala de medición de dicho instrumento es
colocándole o cambiándole el valor de la
resistencia Rm por otro de mayor Ohmeaje, en este caso. Podemos
dar como ejemplo:

a) Se tiene un voltímetro con escala hasta 100
Volt. El Galvanómetro del Voltímetro tiene 4 Ohm
de resistencia y admite 100 micro amperios. Se quiere calcular
el valor de la resistencia para aumentar la escala hasta 200
Volt:

Uso del Voltímetro

Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito,
tomando en cuenta la polaridad si es C.C.
Se debe tener un aproximado de tensión a medir
con el fin de usar el voltímetro apropiado
Cada instrumento tiene marcado la posición en
que se debe utilizar: horizontal, vertical o
inclinada.
Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en
cero.

Utilidad del Voltímetro

Conocer en todo momento la tensión de una fuente
o de una parte de un circuito. Cuando se encuentran empotrados en
el Laboratorio,
se utilizan para detectar alzas y bajas de tensión. Junto
el Amperímetro, se usa con el Método ya
nombrado.

El Ohmimetro: Es un arreglo de los
circuitos
del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una
batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que
ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando
se cortocircuitan los terminales.

En este caso, el voltímetro marca la
caída de voltaje de la batería y si ajustamos la
resistencia variable, obtendremos el cero en la
escala.

Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de
Multimetro el cual es la combinación del
amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro juntos.
Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de
resistencia y poseen una escala bastante amplia.

Uso del Ohmimetro

La resistencia a medir no debe estar conectada a
ninguna fuente de tensión o a ningún otro
elemento del circuito, pues causan mediciones
inexactas.
Se debe ajustar a cero para evitar mediciones
erráticas gracias a la falta de carga de la
batería. En este caso, se debería de cambiar la
misma
Al terminar de usarlo, es más seguroquitar la
batería que dejarla, pues al dejar encendido el
instrumento, la batería se puede descargar
totalmente.

Utilidad del Ohmimetro

Su principal consiste en conocer el valor Ohmico de una
resistencia desconocida y de esta forma, medir la continuidad de
un conductor y por supuesto detectar averías en circuitos
desconocidos dentro los equipos.

El Multímetro analógico:
Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los
parámetros del amperímetro, el voltímetro
y el Ohmimetro. Las funciones son
seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente
todas las medidas de Uso y precaución son iguales y es
multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o
C.A.)
El Multímetro Digital (DMM): Es
el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el
Ohmiaje obteniendo resultados numéricos – digitales.
Trabaja también con los tipos de corriente

Comprende un grado de exactitud confiable, debido a que
no existen errores de paralaje. Cuenta con una resistencia con
mayor Ohmiaje al del analógico y puede presentar problemas
de medición debido a las perturbaciones en el ambiente
causadas por la sensibilidad.

Fuentes de Poder

Son aparatos utilizados para darle una ganancia de
electricidad
regulada a los instrumentos de
medición según resistencia (voltaje) e
intensidad (amperaje). Las fuentes de
poder utilizadas en Laboratorios son extraíbles y
portables, lo cual hacen de este aparato algo bien
practico.

Se dividen en dos tipos, los completos y los
prácticos según la función o el Uso que
tenga y son capaces de regular la salida de ganancia
según los parámetros ya nombrados con un margen
de error porcentual bajo para mejorar y dar practica a
ejercicios de medición.

ALICATE

Tenaza pequeña de acero con
brazos encorvados y puntas cuadrangulares o de forma de cono o
truncado, y que sirve para coger o sujetar objetos menudos o
para torcer alambres, chapitas delgadas o cosas
parecidas.

HIGRÓMETROS
Y TERMÓMETROS

Un higrómetro es un instrumento que se usa para
la medir el grado de humedad del aire, o un
gas
determinado, por medio de sensores que
perciben e indican su variación.

TERMOMETRÍA

La termometría es una rama de la física que se ocupa
de los métodos y
medios para
medir la temperatura.
La temperatura no puede medirse directamente. La variación
de la temperatura puede ser determinada por la variación
de otras propiedades físicas de los cuerpos volumen,
presión, resistencia eléctrica, fuerza
electromotriz, intensidad de radiación…

TIPOS DE TERMÓMETROS

(según el margen de temperaturas a estudiar o la
precisión de −39 °C (punto de§ exigida)

Termómetros de líquido: • de mercurio:
portátiles y§
congelación del mercurio) a 357 °C (su punto de
ebullición), permiten una lectura
directa. No son muy precisos para fines científicos.
• desde – 112 °C (punto de congelación del
etanol, el alcohol§ alcohol
coloreado empleado en él) hasta 78 °C (su punto de
ebullición), cubriendo por lo tanto es§ toda la gama de temperaturas que hallamos
normalmente en nuestro entorno. también portátil,
pero todavía menos preciso; sin embargo, presta servicios
cuando más que nada importa su cómodo empleo.
Termómetros de gas: o desde – 27 °C hasta 1477 °C
o muy exacto, margen de aplicación extraordinario.
Más complicado y se utiliza como un instrumento normativo
para la graduación de otros termómetros.
Termómetros de resistencia de platino: o es el más
preciso en la gama de −259 °C a 631 °C, y se puede
emplear para medir temperaturas hasta de 1127 °C o depende de
la variación de la resistencia a la temperatura de una
espiral de alambre de platino o reacciona despacio a los cambios
de temperatura, debido a su gran capacidad térmica y baja
conductividad, por lo que se emplea sobre todo para medir
temperaturas fijas. Par térmico (o pila
termoeléctrica) o consta de dos cables de metales
diferentes unidos, que producen un voltaje que varía con
la temperatura de la conexión. o Se emplean diferentes
pares de metales para las distintas gamas de temperatura, siendo
muy amplio el margen de conjunto: desde −248 °C hasta
1477 °C. o es el más preciso en la gama de −631
°C a 1064 °C y, como es muy pequeño, puede
responder rápidamente a los cambios de temperatura.
Pirómetros o El pirómetro de radiación se
emplea para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el
calor o la
radiación visible emitida por objetos calientes, es el
único termómetro que puede medir temperaturas
superiores a 1477 °C.

Escalas de Temperatura

• Kelvin

• Celsius

• Fahrenheit

• Rankine

• Reaumur

Termómetro Propiedad
termométrica

Columna de mercurio, alcohol, etc., en un capilar de
vidrio Longitud
Gas a volumen constante Presión Gas a presión
constante Volumen Termómetro de resistencia Resistencia
eléctrica de un metal Termistor Resistencia
eléctrica de un semiconductor Par termoeléctrico
F.e.m. termoeléctrica Pirómetro de radiación
total Ley de Stefan – Boltzmann Pirómetro de
radiación visible Ley de Wien Espectrógrafo
térmico Efecto Doppler Termómetro magnético
Susceptibilidad magnética Cristal de cuarzo Frecuencia de
vibración

FOTOMETRÍA E
INTERFERÓMETRO

Fotometría

Medida de la intensidad luminosa de una fuente de
luz, o de la
cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie. La
fotometría es importante en fotografía, astronomía e ingeniería de iluminación. Los instrumentos empleados
para la fotometría se denominan fotómetros. Las
ondas de luz
estimulan el ojo humano en diferentes grados según su
longitud de onda. Como es difícil fabricar un instrumento
con la misma sensibilidad que el ojo humano para las distintas
longitudes de onda, muchos fotómetros requieren un
observador humano. Los fotómetros fotoeléctricos
necesitan filtros coloreados especiales para responder igual que
el ojo humano. Los instrumentos que miden toda la energía
radiante, no sólo la radiación visible, se llaman
radiómetros y deben construirse de forma que sean igual de
sensibles a todas las longitudes de onda.

La intensidad de una fuente de luz se mide en candelas,
generalmente comparándola con una fuente patrón. Se
iluminan zonas adyacentes de una ventana con las fuentes conocida
y desconocida y se ajusta la distancia de las fuentes hasta que
la iluminación de ambas zonas sea la misma. La intensidad
relativa se calcula entonces sabiendo que la iluminación
decrece con el cuadrado de la distancia.

Interferómetro

Instrumento que emplea la interferencia de ondas de luz
para la medida ultraprecisa de longitudes de onda de la luz
misma, de distancias pequeñas y de determinados
fenómenos ópticos. Existen muchos tipos de
interferómetros, pero en todos ellos hay dos haces de luz
que recorren dos trayectorias ópticas distintas
"determinadas por un sistema de espejos y placas" que finalmente
se unen para formar franjas de interferencia. Para medir la
longitud de onda de una luz monocromática se utiliza un
interferómetro dispuesto de tal forma que un espejo
situado en la trayectoria de uno de los haces de luz puede
desplazarse una distancia pequeña "que puede medirse con
precisión" y varía así la trayectoria
óptica
del haz. Cuando se desplaza el espejo una distancia igual a la
mitad de la longitud de onda de la luz, se produce un ciclo
completo de cambios en las franjas de interferencia. La longitud
de onda se calcula midiendo el número de ciclos que tienen
lugar cuando se mueve el espejo una distancia
determinada.

USOS DEL INTERFERÓMETRO

Cuando se conoce la longitud de onda de la luz empleada,
pueden medirse distancias pequeñas en la trayectoria
óptica analizando las interferencias producidas. Esta
técnica se emplea para medir el contorno de la superficie
de los espejos de los telescopios. Los índices de
refracción de una sustancia también pueden medirse
con el interferómetro, y se calculan a partir del
desplazamiento en las franjas de interferencia causado por el
retraso del haz. El principio del interferómetro
también se emplea para medir el diámetro de
estrellas grandes relativamente cercanas, como por ejemplo
Betelgeuse. Como los interferómetros modernos pueden medir
ángulos extremadamente pequeños, se emplean
"también en este caso en estrellas gigantes cercanas" para
obtener imágenes
de variaciones del brillo en la superficie de dichas
estrellas.