Instrumentación básica. Instrumentos de medición eléctrica (página 2)

Diferentes tipos de instrumentos de
medición:

• Voltímetro magneto eléctrico.
• Amperímetro magnetoeléctrico. Mide la
  intensidad de la corriente en el circuito y, por ende, se
  conecta en serie con la fuente y con el receptor. En
  consecuencia la corriente que se mida debe pasar en su
  totalidad a través del amperímetro.
• Ohmetro magnetoeléctrico. Consta de un sistema magneto
  eléctrico indicador, de una fuente de energía y
  de un sistema regulador. Existen dos tipos: 1º.- la
  resistencia a
  medir se conecta en serie con el miliamperímetro.
  2º.- la resistencia a medir se conecta en paralelo con el
  miliamperímetro.

OTROS INSTRUMENTOS DE BOBINA
MÓVIL

• Instrumento magneto eléctrico con rectificadores.-
  Posee: *más ventajas. * gran sensibilidad, * no le
  afectan los campos magnéticos externos y, * resiste
  sobrecargas.
• Termoeléctricos consiste en un traductor
  termoeléctrico y un mili voltímetro
  magnetoeléctrico cuya escala esta
  graduada en unidades correspondientes a la magnitud de la
  medida.

INSTRUMENTOS DE HIERRO
MÓVIL

Se utilizan dos variantes de estos instrumentos

• De atracción: es de funcionamiento de sistema de
  mononucleo.
• De repulsión: también llamado poli
  núcleo; fijo y móvil.

INSTRUMENTOS DE
MEDICIÓN ELÉCTRICA DE USO COMÚN

• Voltímetro.- es el instrumento que mide el valor de la
  tensión. Su unidad básica de medición es el voltio (V).Sus
  características son también parecidas al
  galvanómetro, pero con una resistencia en serie,
  básicamente se constituye conectando en serie dos
  bobinas, una fija y una móvil.
• Amperímetro.- Es el instrumento que mide la
  intensidad de la corriente
  eléctrica. Su unidad de medida es el amperio. Sus
  usos dependen del tipo de corriente. Se conecta en serie con el
  receptor cuya intensidad se mide de manera que la intensidad
  que circula por el instrumento depende del receptor. Se pueden
  conectar las bobinas (fija y móvil) tanto en serie como
  en paralelo.
• Wattimetro. El sistema electrodinámico se presta
  especialmente para la construcción del wattimetro. Es un
  instrumento que mide potencia
  activa. Según su uso se divide en monofasicos y
  trifásicos.
• Ohmiómetro.- es un arreglo de los circuitos
  del voltímetro y del amperímetro, pero con una
  batería y una resistencia. Su principal utilidad
  consiste en conocer el valor ohmico de una resistencia
  desconocida y de esta forma, medir la continuidad de un
  conductor y por supuesto detectar las averías en
  circuitos desconocidos dentro de los equipos
• Galvanómetro.- aparato que se emplea para indicar el
  paso de la corriente eléctrica por un circuito y para la
  medida precisa de su intensidad. Los galvanómetros
  suelen ser basados en los efectos magnéticos o
  térmicos causados por el paso de la corriente.
• Electro dinamómetros, medidores de aleta de hierro,
  medidores de termopar, el multímetro (análogo y
  digital), el puente de wheatstone y el vatímetro son
  otros instrumento de medición que se utilizan mucho en
  el sector industrial e incluso en el de servicios.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
MECÁNICOS

Aquí mostramos algunos instrumentos de medición
mecánicos los cuales son los más frecuentemente
usados por las empresas en este
ramo:

Gramil normal y digital

Pie de rey

Toda tarea mecánica lleva consigo la necesidad de
tomar medidas de las piezas y trabajos que se están
realizando, por lo que existen un conjunto básico de
instrumentos de medida, tales como.

• Cinta métrica. Es un
  instrumento de medición que se construye en una delgada
  lámina de acero al
  cromo, o de aluminio, o
  de un tramado de fibras de carbono
  unidas mediante un polímero de teflón (las
  más modernas). Las cintas métricas más
  usadas son las de 10, 15, 20, 25, 30, 50 y 100
  metros.

• Escuadra. La escuadra que se
  utiliza en los talleres es totalmente de acero, puede ser de
  aleta o plana y se utiliza básicamente para trazado y la
  verificación de perpendicularidad de las piezas
  mecanizadas.

• Flexómetro. Es un
  instrumento de medición parecido a una cinta
  métrica, pero con una particularidad que está
  construido de chapa elástica que se enrolla en fuelle
  tipo persiana, dentro de un estuche de plástico. Se fabrican en longitudes
  comprendidas entre uno y cinco metros, y algunos estuches
  disponen de un freno para impedir el enrollado
  automático de la cinta.

• Goniómetro (instrumento).
  Es un instrumento de medición que se utiliza para medir
  ángulos, comprobación de conos, y puesta a punto
  de las máquinas–herramientas
  de los talleres de mecanizado.

• Gramil. Es un instrumento de
  medición y trazado que se utiliza en los laboratorios de
  metrología y control de
  calidad, para realizar todo tipo de trazado en piezas como
  por ejemplo ejes de simetría, centros para taladros,
  excesos de mecanizado etc.

Micrómetro

• Micrómetro (instrumento).
  Es un instrumento de medición cuyo funcionamiento
  está basado en el tornillo micrométrico que sirve
  para medir con alta precisión del orden de
  centésimas en milímetros (0,01 mm) y de
  milésimas de milímetros (0,001 mm)
  (micra) las dimensiones de
  un objeto.

• Nivel (instrumento) Es un
  instrumento de medición utilizado para determinar la
  horizontalidad o verticalidad de un elemento. Existen distintos
  tipos y son utilizados por agrimensores, carpinteros, albañiles, herreros, trabajadores del
  aluminio, etc. Un nivel es un instrumento muy útil para
  la construcción en general e incluso para colocar un
  cuadro ya que la perspectiva genera errores.

Reloj comparador

• Pie de rey. El calibre o pie de
  rey, es un instrumento para medir dimensiones de objetos
  relativamente pequeños, desde centímetros hasta
  fracciones de milímetros (1/10 de milímetros o
  hasta 1/20 de milímetro).

• Regla (instrumento) . Es un
  instrumento de medición, construida de metal, madera o
  material plástico, que tiene una escala graduada y
  numerada en centímetros y milímetros y su
  longitud total rara vez supera el metro de
  longitud.

• Reloj comparador. Es un
  instrumento de medición que se utiliza en los talleres e
  industrias
  para la verificación de piezas ya que por sus propios
  medios no da
  lectura
  directa, pero es útil para comparar las diferencias que
  existen en la cota de varias piezas que se quieran
  verificar.

INSTRUMENTOS DE
MEDICIÓN HIDRÁULICOS

Entre los instrumentos de medición
hidráulicos tenemos:

• Limnímetros de punta y gancho con escala
  vernier
• Limnímetros de punta y gancho
  electrónicos
• Manómetros de agua
  abierta
• Manómetros de agua presurizada
• Manómetros de mercurio
• Manómetros de queroseno
• Medidores electrónicos de presión
• Tubos de Pitot
• Medidor de turbulencia y velocidad
• Medidor de velocidad de
  hélice
• Sistemas de medición de ondas.

INSTRUMENTOS DE
MEDICIÓN NEUMÁTICOS

Los instrumentos de medición neumáticos
pertenecen a la clasificación de instrumentos de
medición de acuerdo al principio de
operación.

Estos instrumentos requieren de aire o gas para su
funcionamiento.

Algunos ejemplos de instrumentos neumáticos
son:

• El baumanometro.- es un instrumento que permite medir
  la fuerza que
  ejerce la sangre sobre
  las paredes de las arterias, su uso es de gran importancia para
  el diagnostico medico, ya que permite detectar alguna
  anomalía relacionada con la presión
  sanguínea y el corazón.
• Calibradores de llantas.- conocidos comúnmente
  como gauges, usado para poder medir
  el nivel de inflado en las llantas

SIMBOLOGÍA

A).-Símbolos de información general

• Marca de la fábrica.
• Numero de fabricación
• Año de fabricación
• Unidad de medición

B).- Símbolos correspondientes al uso

• Sistema de motor
• Sistemas de corriente.
• Clase de exactitud
• Posición de trabajo
• Tensión de prueba de aislamiento
• Observaciones especiales.

Símbolos de sistema motor:

INSTRUMENTOS DE
INDUCCIÓN

El momento motor se produce debido a la
generación de corrientes Foucault. Se
fabrican en bajas clases de exactitud por lo general instrumentos
de tablero. La medida es proporcional al producto de
las corrientes de cada electroimán.

• De inducción simple.- Se emplean para
  amperímetros, voltímetros y como mas importante
  en medidores de energía. Para corriente
  alterna únicamente.
• De inducción diferenciales.-
  Frecuencimetros.

HIGRÓMETROS
Y TERMÓMETROS

Un higrómetro y humidimetro es un aparato que
mide la humedad relativa en base al cambio de
largo de un pelo que no tiene grasa, que esta de acuerdo con el
contenido de vapor de agua en el aire, el alargamiento o
acortamiento del pelo es transmitido por medio de un sistema de
palanca, al indicador de una escala graduada en porcentaje de
unidad relativa.

HIGRÓMETRO.-

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

TERMÓMETROS

La termometría es una rama de la física que se ocupa
de los métodos y
medios para medir la temperatura.
La variación de la temperatura pude ser determinada por la
variación de las propiedades físicas de los
cuerpos; volumen.
Presión, resistencia eléctrica, fuerza
electromotriz, intensidad de radiación,
etc..

Los instrumentos de temperatura utilizan diversos
fenómenos que son influidos por la temperatura y otros
entre los cuales figuran:

• variaciones en volumen o estado de
  los cuerpos (sólidos, líquidos y gases).
• Variaciones de resistencia de un conductor (sondas de
  resistencia).
• Variaciones de resistencia de un semiconductor
  (termisores).
• F.e.m. creada en la unión de dos metales
  distintos (termopares).
• Intensidad de la radiación emitida por el
  cuerpo ( pirometros de radiación ).
• Otros fenómenos utilizados en el laboratorio.

La medida de la temperatura constituye una de las
mediciones mas comunes y mas importantes que se efectúan
en los procesos
industriales.

UNIDADES DE TEMPERATURA

• temperatura en grados Celsius (°C)
• temperatura en grados Fahrenheit
  (°F)
• temperatura en grados Kelvin (°K)
• temperatura en grados Reaumur
  (Aré)
• temperatura en grados Ranking
  (°Ra).

CLASIFICACIÓN

Para la medición de temperatura se emplean los
siguientes instrumentos:

• termómetros de vidrio
• termómetros bimetalicos
• termómetros de elementos primarios de bulbo y
  capilar
• termopares
• pirometros de radiación
• termómetros de resistencia
• termómetros ultrasónicos
• termómetros de cristal de cuarzo.

Termómetro de vidrio.-consta de un
deposito de vidrio que
contiene, por ejemplo, mercurio y que
al calentarse se expande y sube en el tubo capilar. Los
márgenes de trabajo de los
fluidos empleados son:

• Mercurio……………………………………..-35
  hasta +280° C
• Mercurio (tubo capilar lleno de
  gas)..……….-35 hasta +450°
  C
• Pentano
  ………………………………………-200
  hasta + 20° C
• Alcohol
  ………………………………………
  -110 hasta + 50° C
• Tolueno
  ………………………………………
  -70 hasta +100° C

Considerando que el rango de temperaturas a medir en la
industria es
muy amplio, se deberá tomar en cuenta el tipo de termómetro y su instalación para
hacer segura la medición por parte de los
operarios.

Termómetro de bulbo metálico y
capilar.- consiste esencialmente en un bulbo metálico
conectado por un capital a una
espiral. Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el
liquido en el bulbo se expanden y la espiral tiende a
desenrollarse moviendo la aguja sobre la escala para indicar la
elevación de la temperatura en el bulbo.

Hay cuatro clases de este tipo de
termómetros:

• Clase I: Termómetros actuados por
  líquidos.
• Clase II: Termómetros actuados por
  vapor
• Clase III: Termómetros actuados por
  gas
• Clase IV: Termómetros actuados por
  mercurio.

Termómetro Bimetalito.- Se fundan en el
distinto coeficiente de dilatación de dos metales
diferentes, tales como el latón, monel o acero y una
aleación de ferro níquel o invar. laminados
conjuntamente. Las laminas bimetalicas pueden ser rectas o
curvas. Formando espirales o hélices.

Un termómetro bimetalito típico contiene
pocas partes móviles, solo la aguja indicadora sujeta el
extremo libre del espiral o de la hélice y el propio
elemento bimetalico.

El eje y el elemento están sostenidos con
cojinetes y el conjunto esta constituido con precisión
para evitar rozamientos. O hay engranes que exijan mantenimiento.
La precisión del instrumento es de ±1% y su campo
de medida de -200 a +500° C.

Termómetros de resistencia.-La medida de
temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las
características de resistencia en función de
la temperatura que son propias del elemento de
detección.

El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de
hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de
material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o
cerámica.

El material que forma el conductor se caracteriza por el
llamado <<coeficiente de temperatura de resistencia>>
que expresa a una temperatura especificada, la variación
de la resistencia en ohmios del conductor por cada grado que
cambia de temperatura.

Los materiales que
forman el conductor de la resistencia deben de poseer las
siguientes características:

• Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, ya
  que de este modo el instrumento de medida será muy
  sensible.
• Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la
  resistencia a una temperatura dada tanto mayor será la
  variación por grado.
• Relación lineal de
  resistencia-temperatura.
• Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los
  procesos de fabricación de estirado y arrollamiento del
  conductor en las bobinas de la sonda, a fin de obtener
  tamaños pequeños ( rapidez de respuesta
  ).

Termómetro de bobina.- Las bobinas que
erras arrollado el hilote resistencia están encapsuladas y
situadas dentro de un tubo de protección de material
adecuado al fluido del proceso,
pueden verse varios tipo de sonda.

La variación de resistencia de las sondases
medida con un puente de Wheatstone dispuesto en montajes
denominados de dos, tres o cuatro hilos, según sean los
hilos de conexión de la resistencia al puente.

Termómetro de termisores.- Son semiconductores
electrónicos con un coeficiente de temperatura de
resistencia negativo de valor elevado, por lo que presentan unas
variaciones rápidas extremadamente grandes para los
cambios relativamente pequeños en la temperatura. Se
fabrican con óxidos de níquel, manganeso, hierro,
cobalto, cobre,
magnesio, titanio y otros metales, y están
encapsulados.

Termómetro de termopares.- Se basa en el
efecto descubierto por Seebeck en 1821 de la circulación
de una corriente en un circuito formado por dos metales
diferentes, cuyas uniones se mantienen a distinta
temperatura.

Esta circulación de corriente obedece a dos
efectos termoeléctricos combinados, el efecto Peltier que
provoca la liberación o absorción de calor que la
unión de dos metales distintos cuando una corriente
circula a través de la unión y el efecto Thomson
que consiste en la liberación o absorción de calor
cuando una corriente circula a través de un metal
homogéneo en el que existe un radiante de
temperatura.

Pirómetros potenciométricos.-
consta de una fuente de tensión constante que alimenta los
dos brazos del circuito de corrientes.

Pirómetros de radiación.- se fundan
en la ley de
Stefan-Bultzmann, que dice que las intensidades de energía
radiante emitida en la superficie de un cuerpo aumentan
proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta
del cuerpo.

FOTOMETRÍA

Medida de la intensidad luminosa de una fuente de
luz, o de la
cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie. La
fotometria es importante en la fotografía, astronomía e ingeniería de iluminación. Los instrumentos empleados
para la fotometria 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.

La intensidad de una fuente de luce mide en candelas,
generalmente comparándola con una fuente patrón. se
iluminan zonas cuyas adyacentes de una ventana con las fuentes
conocida y desconocida y se ajusta a la distancia de las fuentes
hasta que la iluminaciones de ambas zonas sea la misma. Al
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 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.

El principio del interferómetro se ha extendido a
otras longitudes de onda, y en la actualidad está
generalizado su uso en radioastronomía.

Bibliografía.-

• Metrologia.
  Electrónica Industrial. Co-edición CONALEP (Colegio Nacional de
  Educación Profesional Técnica) y
  Alfaomega Grupo Editor
  S.A. de C.V. Y SEP.
• Págs. 30-43, 55, 56, 73-85, 106-109, y
  148-163.
• Enciclopedia Encarta.
• Pagina de Internet
  <<Mi Tecnológico>>.
• Millán Gómez, Simón (2006),
  Procedimientos de Mecanizado, Madrid:
  Editorial Paraninfo Obtenido de
  "http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nico"

Autor:

Salome Almaguer Rodriguez