Instrumentación (página 2)

Enviado por Johana Alvarado Cervantes

Partes: 1, 2

NIVELES: Las reglas de borde recto y las escuadras se
utilizan para inspeccionar superficies planas y ángulos
rectos:

Niveles de bolsillo.
Niveles de dos ejes.
Niveles de precisión.

NIVELES DE AIRE O NIVELES DE
BURBUJA: Esta formado básicamente por un tubito de
vidrio curvado
determinado. El tubo esta lleno de un liquido muy fluido
(éter o alcohol),
dejando una burbuja de 20 a 30 ml. De longitud.

PIRÓMETRO ÓPTICO MONOCROMÁTICO: Es
el mas exacto de todos los pirómetros de radiación
y se utiliza como estándar de calibración por
encima del punto de oro. Sin
embargo esta limitado a temperaturas superiores a 700 C. ya que
requiere que un operador humano compare visualmente la
brillantes.

REGLAS DE ACERO: Es la
herramienta de medición más simple y
versátil que utiliza el mecánico:

Regla con temple de muelle.

Reglas angostas.

Reglas flexibles.

Reglas de ganchos.

TERMÓMETRO DE CRISTAL DE CUARZO: Este esta
basado en la sensibilidad de la frecuencia resonante de un
cristal de cuarzo resistente a los cambios de temperatura.

TERMÓMETRO DE EXPANSIÓN:

Expansión de sólidos:

Termómetros de varilla sólida.
Termómetros bimetálicos.

Expansión de líquidos:

Termómetros de líquidos de vidrio.
Termómetros de líquido en metal.

Expansión en gases:

Termómetro de gas.

MICRÓMETRO: Es un dispositivo que mide el
desplazamiento del husillo cuando este es movido mediante el giro
de un tornillo, lo que convierte al movimiento
giratorio del tambor en movimiento lineal del husillo. El
desplazamiento de este lo amplifica la rotación del
tornillo y el diámetro del tambor.

Las graduaciones de alrededor de la circunferencia del tambor
permiten leer un cambio
pequeño en la posición del husillo.

MICRÓMETROS PARA APLICACIÓN ESPECIAL:

Micrómetros para tubo: este tipo de micrómetro
esta diseñado para medir el espesor de la pare3d de partes
tubulares, tales como cilindros o collares.

Existen tres tipos los cuales son:

1.- Tope fijo esférico

2.- Tope fijo y del husill0o esféricos

3.- Tope flujo tipo cilíndrico

MICRÓMETRO PARA RANURAS: En este
micrómetro ambos topes tiene un pequeño
diámetro con el objeto de medir pernos ranurados,
cuñeros, ranuras, etc., el tamaño estándar
de la porción de medición es de 3 mm de
diámetro y 10 mm de longitud.

MICRÓMETRO DE PUNTAS: Estos micrómetros
tienen ambos topes en forma de punta. Se utiliza para medir el
espesor del alma de
brocas, el diámetro de raíz de roscas externas,
ranuras pequeñas y otras porciones difíciles de
alcanzar. El ángulo de los puntos puede ser de 15,30, 45,
o 60 grados. Las puntas de medición normalmente tiene un
radio de
curvatura de 0, 3 mm, ya que ambas puntas pueden no tocarse; un
bloque patrón se utiliza para ajustar el punto cero. Con
el objeto de proteger las puntas, la fuerza de
medición en el trinquete es menor que la del
micrómetro estándar de exteriores.

MICRÓMETRO PARA CEJA DE LATAS: Este
micrómetro esta especialmente diseñado para medir
los anchos y alturas de cejas de latas.

MICRÓMETRO INDICATIVO: Este micrómetro
cuenta con un indicador de carátula. El tope del arco
`puede moverse una pequeña distancia en dirección axial en su desplazamiento lo
muestra el
indicador. Este mecanismo permite aplicar una fuerza de
medición uniforme a las piezas.

MICRÓMETRO DE EXTERIORES CON HUSILLO NO
GIRATORIO: En los micrómetros normales el husillo gira
con el tambor cuando este se desplaza en dirección axial.
A su vez, en este micrómetro el husillo no gira cuando es
desplazado. Debido a que el husillo no giratorio no produce
torsión
radial sobre las caras de medición, el desgaste de las
mismas se reduce notablemente. Este micrómetro es adecuado
para medir superficies con recubrimiento, piezas frágiles
y características de partes que requieren una
posición angular específica de la cara de
medición del husillo.

MICRÓMETRO CON DOBLE TAMBOR: Una de las
características del tipo no giratorio con doble tambor, es
que la superficie graduada del tambor esta al ras con la
superficie del cilindro en que están grabadas la
línea índice y la escala vernier, lo
cual permite lecturas libres de error de paralaje.

MICRÓMETRO TIPO DISCOS PARA ESPESOR DE PAPEL:
Este tipo es similar al micrómetro tipo discos de diente
de engrane, pero utiliza un husillo no giratorio con el objeto de
eliminar torsión sobre la superficie de la pieza, lo que
hace adecuado para medir papel o `piezas delgadas.

MICRÓMETRO DE CUCHILLAS: En este tipo los topes
son cuchillas por lo que ranuras angostas cuñeros, y otras
porciones difíciles de alcanzar pueden medirse.

MICRÓMETROS PARA ESPESOR DE LÁMINAS: Este
tipo de micrómetros tiene un arco alargado capaz de medir
espesores de láminas en porciones alejadas del borde de
estas. La profundidad del arco va de 100 a 600 mm.

MICRÓMETRO PARA DIENTES DE ENGRANE: El engrane
es uno de los elementos mas importantes de una maquina, por lo
que su medición con frecuencia requerida para asegurar las
características deseadas de una maquina. Para que los
engranes ensamblados funcionen correctamente, sus dientes
devén engranar adecuadamente entre ellos sin cambiar su
distancia entre los dos centros de rotación.

MICRÓMETROS PARA DIMENSIONES MAYORES A 25 MM:
Para medir dimensiones exteriores mayores a 25 mm (1 plg) se
tienen 2 opciones. La primera consiste en utilizar una serie de
micrómetros para mediciones de 25 a 50 mm (de 1 a 2 plg.),
50 a 75 mm (2 a 3 plg.), etc. La segunda consiste en utilizar un
micrómetro con rango de medición de 25 mm y arco
grande con tope de medición intercambiable.

MICRÓMETROS DE INTERIORES: Al igual que los
micrómetros de exteriores los de interiores están
diversificados en muchos tipos para aplicaciones
específicas y pueden clasificarse en los siguientes
tipos:

Tubular
calibrador
3 puntos de contacto.

CALIBRADORES: El vernier es una escala auxiliar que se
desliza a través de una escala principal para permitir en
esta lectura
fracciónales exactas de la mínima
división.

Para lograr lo anterior una escala vernier esta graduada en un
número de divisiones iguales en la misma longitud que n-1
divisiones de las escalas principales; ambas escalas están
marcadas en la misma dirección. Una fracción de 1/n
de la mínima división de la escala principal puede
leerse.

VERNIER ESTANDAR: Este tipo de vernier es el más
comúnmente utilizado, tiene n divisiones que ocupan la
misma longitud que n-1 divisiones sobre la escala principal.

VERNIER LARGO: Esta diseñado para que las
graduaciones adyacentes sean mas fáciles de
distinguir.

VERNIER EN PULGADAS: El índice 0 del vernier
esta entre la segunda y tercera graduaciones después de la
graduación de una pulgada sobre la escala principal. El
vernier esta graduado en 8 divisiones que ocupan 7 divisiones
sobre la escala principal.

CALIBRADOR VERNIER TIPO M: Llamado calibrador con
barras de profundidades este calibrador tiene un cursor abierto y
puntas para medición de interiores. Los calibradores con
un rango de 300 mm. o menos cuentan con una barra de
profundidades mientras que carecen de ella los de rango de
medición de 600 mm y 1000 mm. Algunos calibradores vernier
tipo M están diseñados para facilitar la
medición de peldaño, ya que tienen un borde del
cursor al ras con la cabeza del brazo principal cuando las puntas
de medición están completamente cerradas.

CALIBRADOR VERNIER TIPO CM: Tiene unos cursos abiertos
y esta diseñado en forma tal que las puntas de
medición de exteriores pueden utilizarse en la
medición de interiores. Este tipo por lo general cuanta
con un dispositivo de ajuste opera el movimiento fino del
cursor.

CALIBRADORES DE CARÁTULA CON FUERZA CONSTANTE:
En la actualidad se utilizan en gran escala, materiales
plásticos
para partes maquinadas, los cuales requieren una medición
dimensional exacta. Debido a que estos materiales son suaves,
pueden deformarse con la fuerza de medición de los
calibradores y micrómetros ordinarios, lo que
provocaría mediciones inexactas. Los calibradores con
carátula con fuerza constante han sido creados para medir
materiales fácilmente mediales.

TERMOCÚPULA.

Una termocupla básicamente es un transductor de
temperaturas, es decir un dispositivo que convierte una magnitud
física en
una señal eléctrica. Está constituida por
dos alambres metálicos diferentes que unidos, desarrollan
una diferencia de potenciad eléctrica entre sus extremos
libres que es aproximadamente proporcional a la diferencia de
temperaturas entre estas puntas y la unión. Se suelen
fabricar con metales puros o
aleaciones
(caso más común) y la característica
más notable es que son empleadas para medir temperaturas
en un rango noblemente grande comparadas con otros
termómetros. Valores
típicos

Termómetro de mercurio

Un termómetro de mercurio es un tipo de termómetro que generalmente se utiliza para
tomar las temperaturas del ambiente o
entorno exterior. El mercurio de
este tipo de termómetro se encuentra en un bulbo
reflejante y generalmente de un color blanco
brillante, con lo que se evita la absorción de la
radiación del ambiente. Es decir que este
termómetro toma la temperatura real del aire sin que la
medición de ésta se vea afectada por cualquier
objeto del entorno que irradie calor.

Termómetro de resistencia

Se basa en el hecho de que la resistencia eléctrica de
los metales aumenta al crecer la temperatura. El
termómetro se compone de un alambre fino, generalmente de
platino, arrollado sobre una armadura de mica y encerrado dentro
de un tubo de plata de paredes delgadas que sirve de
protección. Mediante hilos de cobre se une
el termómetro a un dispositivo para medir resistencias,
el cual pude estar colocado en un sitio conveniente. Puesto que
la resistencia puede medirse con mucha precisión, el
termómetro de resistencia es uno de los instrumentos
más precisos para la medida de temperaturas, pudiendo
alcanzarse una aproximación de 0,001 ºC. El intervalo
de utilización de este termómetro de resistencia de
platino abarca, aproximadamente, de -250 ºC hasta 1760
ºC, punto de fusión
del platino.

Pirómetro óptico

Consiste en esencialmente en un anteojo, en cuyo tubo se ha
montado un filtro, A, de vidrio rojo, y una pequeña
lámpara de incandescencia, B. Cuando el pirómetro
esta dirigido hacia el horno, un observador que mire a
través del anteojo ve el filamento oscuro contra el fondo
brillante del horno. Se conecta la lámpara a una
batería D, y haciendo girar el mando del reóstato
puede aumentarse gradualmente la corriente que pasa por el
filamento, y con ello su brillo hasta que sea igual al del fondo.
Calibrando previamente el instrumento, utilizando temperaturas
conocidas, puede graduarse la escala del amperímetro E, de
modo que se lea directamente la temperatura. Puesto que no es
necesario poner ninguna parte del aparato con el cuerpo en
caliente, el pirómetro óptico puede usarse a
temperaturas superiores a las de los puntos de fusión de
los metales que forman los termómetros de resistencia o
los pares termoeléctricos.

Termómetros de gas

El termómetro de gas de volumen
constante, mencionado al hablar del establecimiento de la escala
termodinámica de temperaturas, pertenece a
la categoría de termómetros llenos de gas y es el
más exacto de este tipo. Sólo se emplea en los
laboratorios de patrones a causa de su complejidad y de su
tamaño. Para usos industriales, un termómetro por
presión
de gas consta de un elemento que mide la presión, como el
tubo Bourdon conectado por un tubo capilar a una ampolla que se
expone a la temperatura que se ha de medir. El sistema se llena,
a presión, con un gas inerte, ordinariamente el
nitrógeno. Puesto que la presión del gas en
un recipiente cerrado es proporcional a su temperatura absoluta,
el elemento medidor puede ser calibrado en grados de temperatura
con una escala dividida uniformemente. Como el gas del elemento
medidor y del tubo de conexión no está a la
temperatura del bulbo, el volumen de éste tiene que ser
grande para que los errores introducidos por la diferencia de
temperatura del elemento medidor de la presión y del tubo
capilar resulten insignificantes. El bulbo debe tener por lo
menos cuarenta veces el volumen del resto del sistema. Por ello,
y a causa del retardo en la transmisión de los cambios de
presión por el tubo capilar, la longitud de éste se
limita a un máximo de 60 m, y es preferible mucho
menos.

La presión inicial en el
termómetro de gas es ordinariamente de 10 a 35
Kg./cm². El par de torsión producido es entonces
amplio para operar una pluma registradora cuando la
dimensión de la escala es 200 grados centesimales, o
más. Las dimensiones de la escala menores de 50 grados no
son recomendadas. Con una dimensión de escala de 200
grados, o más, la reproducibilidad de las lecturas es del
orden de ± 1/4 % de aquella dimensión. El tiempo de
respuesta tiende a ser largo, en parte a causa de la necesidad de
transmitir los cambios de presión por medio de un tubo de
calibre fino y en parte a causa del gran volumen y escasa
conductividad térmica del nitrógeno. Para el
volumen suficiente, el bulbo tiene ordinariamente 22 mm de
diámetro, lo que da una respuesta lenta. El tiempo de
respuesta puede ser disminuido consiguiendo el volumen deseado
mediante el empleo de un
tubo largo de 6.5 mm, ordinariamente en forma de hélice de
5 cm.

La temperatura es indicada por una aguja
que se mueve sobre una escala graduada o se registra en un papel
de gráficas sobre un cilindro por una pluma
accionada por el elemento que mide la presión. La escala
para los registradores rara vez es menor de 100 grados
centesimales, pero en los aparatos indicadores el
campo puede ser menor.

Los termómetros de gas a
presión se emplean en temperaturas entre -450 °F. y +
1000 °F. (-268 °C. y + 538 °C.), lo cual queda
parcial o enteramente fuera de los límites de
los sistemas de vapor
a presión y en aplicaciones en que la menor exactitud y el
mayor tamaño del bulbo no exigen la elección de un
termómetro de alto costo del tipo de
expansión de líquido.

Termómetros de líquido en
dilatación

En un termómetro de líquido
en dilatación, el sistema se llena completamente con un
líquido apropiado y consiste en un bulbo conectado por
tubo capilar a un elemento en forma de hélice o espiral de
Bourdon situado en la caja del instrumento. A medida que aumenta
la temperatura y se dilata el líquido, la hélice
tiende a deshacerse para proporcionar el aumento de volumen y es
mayor. La presión de llenado elegida debe ser tal, que la
temperatura de ebullición del líquido sea
apreciablemente más alta que la mayor temperatura que el
sistema haya de medir. Pueden medirse temperaturas desde -1 75
°C. hasta + 300 °C. (550 °C. para el mercurio).
Aunque los cambios de volumen son relativamente pequeños,
las fuerzas ejercidas pueden ser grandes para accionar el
elemento, y por consiguiente, este tipo de medida se considera
bueno para aparatos reguladores que requieran alto grado de
estabilidad.

El origen mayor de error en este tipo de
medida es la dilatación térmica del líquido
que no está en el bulbo. Cuando la longitud del tubo es
corta, el error está en su mayor parte en el elemento
Bourdon, y normalmente se coloca un elemento bimetálico de
corrección en la caja para compensar este error.

Cuando el tubo capilar es largo, se usa uno
de estos dos métodos
para la corrección:

1) Un hilo metálico central se coloca en el tubo
capilar en toda su longitud; este hilo tiene un coeficiente de
dilatación que corrige el cambio de volumen de]
líquido. Normalmente se emplea esto
únicamente en los sistemas llenos con mercurio.
2) Un segundo tubo capilar sin bulbo, cerrado en el extremo
correspondiente al bulbo, va paralelo al tubo capilar desde el
bulbo y acciona un Bourdon helicoidal idéntico en la
caja del instrumento, de tal modo enlazado con el elemento
original, que cualquier dilatación en este capilar
corrector se resta del otro sistema y corrige toda
dilatación, excepto la del bulbo medidor.

Cualquier dilatación
térmica del bulbo es incluida automáticamente en la
graduación del sistema. La dilatación
térmica del tubo capilar y del elemento sensible, son del
todo insignificantes.

TERMÓMETRO DE BULBO.

Es un tipo especial de higrómetro, conocido como
psicrómetro, consiste en dos termómetros: uno mide
la temperatura con el bulbo seco y el otro con el bulbo
húmedo. Un dispositivo más reciente para medir la
humedad se basa en el hecho de que ciertas sustancias
experimentan cambios en su resistencia eléctrica en
función
de los cambios de humedad. Los instrumentos que hacen uso de este
principio suelen usarse en la radiosonda o rawisonde, dispositivo
empleado para el sondeo atmosférico a grandes
altitudes.

Su bulbo relativamente grande en la parte mas baja del
termómetro contiene la mayor cantidad del liquido el cual
se expande cuando se caliente y sube por el tubo capilar en el
cual esta grabada una escala apropiada con marcas, en la
parte superior del tubo capilar se coloca en case de que el
margen de temperatura del termómetro se exceda de manera
inadvertida. Los líquidos mas usados son el alcohol y el
mercurio. El alcohol tiene la ventaja de poseer un coeficiente de
expansión más alto que el del mercurio pero esta
limitado a mediciones de baja temperatura debido a que tiende a
hervir a temperaturas altas. El mercurio no puede usarse debajo
de su punto de congelación de -38.78°F (-37.8°C).
El tamaño del capilar depende del tamaño del bulbo
sensor, el líquido y los márgenes de temperatura
deseados para los termómetros.

Por lo general, los termómetros de mercurio en vidrio
se aplican hasta 600°F (315°C); pero su alcance puede
extenderse a 1000°F (338°C) llenando el espacio sobre el
mercurio común gas como el nitrógeno. Esto aumenta
la

FONOMETRÍA E
INTERFERÓMETRO

FOTOMETRIA

Como ya sabemos, la luz es una forma
de radiación
electromagnética comprendida entre los 380 nm y los
770 nm de longitud de onda a la que es sensible el ojo humano.
Pero esta sensibilidad no es igual en todo el intervalo y tiene
su máximo para 555 nm (amarillo-verdoso) descendiendo
hacia los extremos (violeta y rojo). Con la fotometría
pretendemos definir unas herramientas
de trabajo,
magnitudes y gráficos, para la luz con las que poder realizar
los cálculos de iluminación.

MAGNITUDES

La luz, al igual que las ondas de radio,
los rayos X o los gamma es una forma de energía. Si la
energía se mide en joules (J) en el Sistema
Internacional, para qué necesitamos nuevas unidades. La
razón es más simple de lo que parece. No toda la
luz emitida por una fuente llega al ojo y produce
sensación luminosa, ni toda la energía que consume,
por ejemplo, una bombilla se convierte en luz. Todo esto se ha de
evaluar de alguna manera y para ello definiremos nuevas
magnitudes: el flujo
luminoso, la intensidad
luminosa, la iluminancia, la luminancia, el
rendimiento o eficiencia
.

Flujo luminoso

Para hacernos una primera idea consideraremos dos
bombillas, una de 25 W y otra de 60 W. Está
claro que la de 60 W dará una luz más intensa. Pues
bien, esta es la idea: ¿cuál luce más? o
dicho de otra forma ¿cuánto luce cada
bombilla?

Cuando hablamos de 25 W o 60 W nos referimos sólo
a la potencia
consumida por la bombilla de la cual solo una parte se convierte
en luz visible, es el llamado flujo luminoso. Podríamos
medirlo en watts (W), pero parece más sencillo definir una
nueva unidad, el lumen, que tome como referencia la
radiación visible. Empíricamente se demuestra que a
una radiación de 555 nm de 1 W de potencia emitida por un
cuerpo negro le corresponden 683 lumen.

Se define el flujo luminoso como la potencia (W)
emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo
humano es sensible. Su símbolo es y su unidad es el lumen (lm). A la
relación entre watts y lúmenes se le llama
equivalente luminoso de la energía

Intensidad luminosa

El flujo luminoso nos da una idea de la cantidad de luz
que emite una fuente de luz, por ejemplo una bombilla, en todas
las direcciones del espacio. Por contra, si pensamos en un
proyector es fácil ver que sólo ilumina en una
dirección. Parece claro que necesitamos conocer
cómo se distribuye el flujo en cada dirección del
espacio y para eso definimos la intensidad luminosa.

INTERFERÓMETRO

Usos de interferómetro

Medición de la longitud de onda de la
luz

Para medir la longitud de onda de un rayo de 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, con lo
que es posible modificar 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.

Medición de distancias

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, por ejemplo, para medir el contorno de
la superficie de los espejos de los telescopios.

Medición de índices de
refracción

Los índices de refracción de una sustancia
también pueden medirse con un interferómetro, y se
calculan a partir del desplazamiento en las franjas de
interferencia causado por el retraso del haz.