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Características de los equipos de medida según su tipo (página 2)

Partes: 1, 2

  • 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 (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.
  • 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

Neumáticos

Manómetros:

  • Un manómetro es un tubo; casi siempre doblado en forma de U, que contienen un líquido de peso específico conocido, cuya superficie se desplaza proporcionalmente a los cambios de presión.
  • Manómetros del tipo abierto; con una superficie atmosférica en un brazo y capaz de medir presiones manométricas.

Reguladores de Presión

  • Los reguladores de presión son aparatos de control de flujo diseñados para mantener una presión constante aguas a bajo de los mismos. Éste debe ser capaz de mantener la presión, sin afectarse por cambios en las condiciones operativas del proceso para el cual trabaja. La selección, operación y mantenimiento correcto de los reguladores garantiza el buen desempeño operativo del equipo al cual provee el gas.
  • Transductores de Presión Es una interpretación real de la palabra transductor, se puede decir, que cualquier dispositivo que convierta un tipo de movimiento mecánico generado por fuerzas de presión se convierte en una señal eléctrica o electrónica para utilizarse en la medición o el control.

El baumanómetro 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 diagnóstico médico, ya que permite detectar alguna anomalía relacionada con la presión sanguínea y el corazón.

  • – Calibradores de llantas: Este es usado para poder medir el nivel de inflado de las llantas.

Hidráulicos

-H1 LIMNÍMETROS DE PUNTA Y GANCHO A menudo es necesario medir la posición de la superficie del agua en estado estable durante los estudios hidráulicos. Esto se realiza ajustando manualmente una pequeña punta o un pequeño gancho para que toque la superficie del agua, y leyendo el movimiento vertical en una escala o con un vernier (nonio).

– limnímetros de punta y gancho con escala vernier

– limnímetros de punta y gancho digitales

– manómetros de líquido

– Tubos de Pitot: Los tubos son de acero inoxidable y están montados en una carcasa con escala. Se suministran con un casquillo impermeable para su instalación por debajo del nivel de agua. Para medir la velocidad, los tubos de Pitot deben conectarse a un manómetro

  • Electrónicos

  • Amperímetro
  • Analizador de espectro
  • Analizador de redes (electrónica)
  • Analizador lógico
  • Analizador vectorial de señales
  • Multímetro
  • Contador de frecuencia
  • Galvanómetro
  • Medidores de figura de ruido
  • Osciloscopio
  • Pinza amperimétrica
  • Punta de prueba
  • Puntas de prueba elásticas
  • Sensor inercial
  • Sonda lógica
  • Vatímetro
  • Voltímetro
  • Wattmetro
  • Óhmetro

Función y aplicación de instrumentos de inducción

Los instrumentos de inducción funcionan a partir del campo magnético producido por dos electroimanes sobre un elemento móvil metálico (corrientes de Foucault). La medida es proporcional al producto de las corrientes de cada electroimán y por lo tanto, pueden utilizarse tanto en corriente continua como en corriente alterna. Se utilizan habitualmente para la medida de energía eléctrica.

Por otro lado, para generar una corriente eléctrica en un circuito cerrado debe existir una diferencia de potencial entre dos puntos del circuito, a ésta diferencia de potencial se la conoce como fuerza electromotriz o fem. Ésta fuerza electromotriz es proporcional a la rapidez con que el flujo magnético varía en el tiempo, esta ley fue encontrada por Michael Faraday y es la interpretación de la inducción electromagnética, así un campo magnético que varía en el tiempo induce a un campo eléctrico, a una fuerza electromotriz. Matemáticamente se representada como:

 

De ejemplos representativos de la simbología de instrumentos

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Principios, funcionamiento y aplicación de higrómetros y termómetros

Higrómetro

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.

Los primeros higrómetros estaban constituidos por sensores de tipo mecánico, basados en la respuesta de ciertos elementos sensibles a las variaciones de la humedad atmosférica, como el cabello humano. Existen diversos tipos de higrómetros.

Un psicrómetro determina la humedad atmosférica mediante la diferenciación de su temperatura con humedad y su temperatura ordinaria.

El higrómetro de condensación se emplea para calcular la humedad atmosférica al conseguir determinar la temperatura a la que se empaña una superficie pulida al ir enfriándose artificialmente y de forma paulatina dicha superficie.

El higroscopio utiliza una cuerda de cabellos que se retuerce con mayor o menor grado según la humedad ambiente. El haz de cabellos desplaza una aguja indicadora que determina la proporción de la mayor o menor humedad, sin poder llegar a conocer su porcentaje.

El higrómetro de absorción utiliza sustancias químicas higroscópicas, las cuales absorben y exhalan la humedad, según las circunstancias que los rodean.

El higrómetro eléctrico esta formado por dos electrodos arrollados en espiral entre los cuales se halla un tejido impregnado de cloruro de litio acuoso. Si se aplica a estos electrodos una tensión alterna, el tejido se calienta y se evapora una parte del contenido de agua. A una temperatura definida, se establece un equilibrio entre la evaporación por calentamiento del tejido y la absorción de agua de la humedad ambiente por el cloruro de litio, que es un material muy higroscópico. A partir de estos datos se establece con precisión el grado de humedad.

Principio de Funcionamiento:

El sistema de medición está compuesto de un medidor conectado a una sonda. Esta sonda está basada en la capacitancia de un sensor de humedad con un polímero o material dieléctrico plástico con una constante dieléctrica fija entre 2 y 15.

La humedad hace que el dieléctrico se dilate, distanciando así las placas con la consecuente variación de la geometría del capacitador y la reducción de su capacitancia. Estas variaciones de capacitancia a su vez causan un cambio de frecuencia en los componentes electrónicos del instrumento, que resulta en una

Modulación de frecuencia la cual es una función de la humedad relativa. La frecuencia se convierte entonces en voltaje, que se convierte en un valor de humedad relativa y se visualiza en pantalla.

El termómetro

El termómetro es un instrumento u operador técnico que fue inventado y fabricado para poder medir la temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente desde que se empezaron a fabricar los termómetros electrónicos digitales.

Los termómetros iniciales que se fabricaron se basaban en el principio de la dilatación, por lo que se prefiere el uso de materiales con un coeficiente de dilatación alto de modo que, al aumentar la temperatura, la dilatación del material sea fácilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio encerrado en un tubo de cristal que incorporaba una escala graduada.

El creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; éste podría considerarse el predecesor del termómetro. Consistía en un tubo de vidrio que terminaba con una esfera en su parte superior que se sumergía dentro de un líquido mezcla de alcohol y agua. Al calentar el agua , ésta comenzaba a subir por el tubo. Sanctorius incorporó una graduación numérica al instrumento de Galilei, con lo que surgió el termómetro.

Mencione los tipos de termómetros que existen y aplicación como instrumento de medida.

Tipos de termómetros:

  • Termómetro de vidrio: es un tubo de vidrio sellado que contiene un líquido, generalmente mercurio, Tempoyertizador y platinium alcohol, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Este cambio de volumen se visualiza en una escala graduada que por lo general está dada en grados celsius. El termómetro de mercurio fue inventado por Fahrenheit en el año 1714.
  • Termómetro de resistencia: consiste en un alambre de platino cuya resistencia eléctrica cambia cuando cambia la temperatura.
  • Termopar: un termopar es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basado en la fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.
  • Pirómetro: los pirómetros se utilizan para medir temperaturas elevadas.
  • Termómetro de lámina bimetálica: Formado por dos láminas de metales de coeficientes de dilatación muy distintos y arrollados dejando el coeficiente más alto en el interior. Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura en el termohigrógrafo.
  • Termómetro de gas: Pueden ser a presión constante o a volumen constante. Este tipo de termómetros son muy exactos y generalmente son utilizados para la calibración de otros termómetros.
  • Digitales: Incorporan un microchip que actúa en un circuito electrónico y es sensible a los cambios de temperatura ofreciendo lectura directa de la misma
  1. Termómetros especiales
  • El termómetro de globo, para medir la temperatura radiante. Consiste en un termómetro de mercurio que tiene el bulbo dentro de una esfera de metal hueca, pintada de negro de humo. La esfera absorbe radiación de los objetos del entorno más calientes que el aire y emite radiación hacia los más fríos, dando como resultado una medición que tiene en cuenta la radiación. Se utiliza para comprobar las condiciones de comodidad de las personas.
  • El termómetro de bulbo húmedo, para medir el influjo de la humedad en la sensación térmica. Junto con un termómetro ordinario forma un psicrómetro, que sirve para medir humedad relativa, tensión de vapor y punto de rocío. Se llama de bulbo húmedo porque de su bulbo o depósito parte una muselina de algodón que lo comunica con un depósito de agua. Este depósito se coloca al lado y más bajo que el bulbo, de forma que por capilaridad está continuamente mojado.

Aplicaciones:

Las mediciones de temperatura se utilizan en la ciencia para probar o verificar una ley física, en la investigación médico biológica, en la investigación espacial. En la Industria proporciona bases para los cálculos termodinámicos de los procesos químicos de la industria química, para mejorar la eficiencia de las plantas generadoras de energía eléctrica; en la medicina para las mediciones de aspectos físicos del hombre; y en la protección del ambiente mediante la determinación de los valores de temperatura en los desechos sólidos producidos por una industria para determinar si se encuentran en los límites permisibles.

Funcionamiento:

Los termómetros de vidrio y bimetálicos usan la expansión térmica para medir la temperatura. Este método se basa en la medida directa de una transformación física y puede suministrar un falso sentido de fiabilidad, ya que es posible "ver" como funciona.

Este sistema ya no es el adecuado por muchas razones. Su precisión y su rango son muy limitados. Los termómetros de vidrio son frágiles y peligrosos tanto para la salud como para el ambiente. Por estas razones, se ha hecho necesario un método alternativo para medir la temperatura, como son los termómetros electrónicos.

Los termómetros electrónicos ofrecen una precisión elevada, seguridad y versatilidad en el control de la temperatura de los procesos industriales, alimentarios y en los análisis de laboratorio.

Su velocidad de respuesta es importante cuando las reacciones que se monitorizan, cambian rápidamente. Además, usan sensores de pequeñas dimensiones, que permiten realizar la medida en áreas reducidas, como por ejemplo en la electrónica. ofrecen posibilidad de memorizar las medidas, no temen la tensión mecánica o las condiciones ambientales adversas que se pueden encontrar en las medidas de campo.

Fotometría e Interferómetro

La fotometría es la medida de la intensidad luminosa de una fuente de luz, o de la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie. Es la parte de la Física que estudia las medidas de las magnitudes que están asociadas a la luz. Los instrumentos empleados para la fotometría se denominan fotómetros.

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. Con la fotometría pretendemos definir unas herramientas de trabajo, magnitudes y gráficos, para la luz con las que poder realizar los cálculos de iluminación.

Las ondas de luz estimulan el ojo humano en diferentes grados según su longitud de onda. Los fotómetros fotoeléctricos necesitan filtros coloreados especiales para responder igual que el ojo humano.

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.

Aplicaciones de la fotometría:

  • Es clásico el caso del estudio de las fluctuaciones luminosas de las estrellas variables, con el fin de determinar la curva de luz y las causas de tales variaciones.
  • La fotometría se aplica también al estudio de objetos que pueblan nuestro sistema solar, para extraer indicios indirectos sobre su constitución física y sus características dinámicas.
  • La fotometría es importante en fotografía, astronomía e ingeniería de iluminación.

El interferómetro es un instrumento que emplea la interferencia de las ondas de luz para medir con gran precisión longitudes de onda de la luz misma.

Hay muchos tipos de interferómetros, en todos ellos se utilizan dos haces de luz que recorren dos trayectorias ópticas distintas, determinadas por un sistema de espejos y placas que, finalmente, convergen para formar un patrón de interferencia.

Esquema de un interferómetro de Jamin.

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.

  • El interferómetro en Astronomía

Imagen obtenida con un interferómetro de Michelson utilizando luz láser.

En astronomía 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. Recientemente ha sido posible, incluso, detectar la presencia de planetas fuera del Sistema Solar a través de la medición de pequeñas variaciones en la trayectoria de las estrellas. El principio del interferómetro se ha extendido a otras longitudes de onda y en la actualidad está generalizado su uso en radioastronomía.

  • El experimento de Michelson y Morley

Artículo principal: Experimento Michelson-Morley

Con el interferómetro se realizó uno de los experimentos más famosos de la historia de la física, con el cual ambos investigadores intentaron medir la velocidad de la Tierra en el supuesto éter luminífero. En dicho experimento se encontró que la velocidad de la luz en el vacío es constante, independiente del observador, lo que es uno de los postulados de la Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein.

Bibliografía

 

 

 

 

Autor:

Javier Fierro Herrera

Partes: 1, 2
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