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Instrumentación (página 2)


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TACÓMETROS MECÁNICOS

Cuentarrevoluciones y cronometro

Este método es bastante satisfactorio para medir velocidades lentas, existiendo comercialmente algunos instrumentos que comprenden un cuentarrevoluciones con un dispositivo de cronometro incorporado.

Tipo de embrague deslizante

Este tacómetro consta de un eje indicador accionado por un eje de entrada, o motriz, a través de un embrague de deslizamiento. En el eje de indicador va unida una aguja que gira venciendo el par de torsin de un muelle en espiral. A mayor velocidad del eje motriz, mayor es el par aplicado al eje de indicador que desplaza la aguja sobre una escala calibrada.

Tipo de fuerza centrifuga

Se basa en el principio del regulador de Watt. Se montan dos masas en sendos muelles de lámina que van unidos a un eje conocido. Los otros extremos de los muelles van unidos a un collar ranurado que puede deslizar sobre el eje y hacer una aguja indicadora.

Tacómetro de resonancia o de lengüetas vibratorias

Consiste en un juego de delgadas piezas empotradas por un extremo, teniendo cada pieza una frecuencia de vibración natural diferente. Las lengüetas van alimentadas hacia arriba por orden de su frecuencia natural de vibración y, cuando el armazón del tacómetro se coloca en contacto físico con el bastidor de una maquina en movimiento de rotación, vibra la lengüeta cuya frecuencia natural se aproxima mas a la frecuencia de vibración de la maquina.

MÉTODOS MECÁNICOS DE MEDICIÓN DE LA FUERZA

Palanca simple

Proporciona un dispositivo de medición de fuerza por igualación de momentos. Una fuerza desconocida que actué en un extremo de una palanca apoyada sobre un pivote, puede equilibrarse aplicando una fuerza conocida en el oro extremo. Cuando la palanca este en equilibrio, serán iguales los momentos de las dos fuerzas con relación al pivote.

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.

INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS

COMPROBADOR UNIVERSAL O TESTER: Con el comprador universal es posible verificar todo el sistema eléctrico de cualquier coche o en el taller u hogar para localización de averías que lo deje inmovilizado y proceder a su reparación inmediata.

INYECTOR DE SEÑALES: El análisis dinámico consiste en la aplicación progresiva de una señal simulada o de prueba para comprobar de forma real la respuesta de cada etapa del aparato averiado.

PALPADORES: Son instrumentos que son empleados de forma similar al palpador de un comparador de esfera, tipos de palpadores:

-palpadores deslizantes

-palpadores de aplicación o lamina doble.

-palpadores oscilantes.

RUGOMETROS: Aparato dispuesto para la medición de la rugosidad por indicación directa de la altura media aritmética.

OHMETROS: Sirve para la medición de resistencias. Esta destinado a determinar el valor de la resistencia de cualquier componente o de cualquier tramo del circulo bajo medida, facilitando la medida de este valor en una escala directamente calibrada en ohmios.

Bobina móvil e imán permanente.

Dos bobinas móviles cruzadas e imán permanente.

Imán móvil y bobina fija.

Hierro móvil.

Electrodinámico sin hierro.

Hierro dinámico.

Inducción.

Térmico de dilatación.

Imán móvil y Electrostático.

Frecuencímetro de lengueta.

ESCALAS DE TEMPERATURA

La escala más usada en la mayoría de los países es la escala centígrada (ºC), también llamada Celsius desde 1948, en honor a Anders Celsius (1701 – 1744). En esta escala el Cero grados centígrado (0ºC), corresponde con el punto de congelación Del agua y los cien grados corresponden con el punto de ebullición del agua, ambos a la presión de 1 atmósfera. Otras escalas termométricas son:

Fahrenheit (ºF), propuesta por Gabriel Fahrenheit en 1724 [cita requerida], que es la unidad de temperatura en el sistema anglosajón de unidades, utilizado principalmente en Estados Unidos.

Grado Réaumur (ºR), en desuso. Se debe a René-Antoine Ferchault de Reamur (1683-1757).La relación con la escala centígrada es: TReamur=(4/5)*TCelsius

Kelvin (K) o temperatura absoluta, unidad de temperatura del Sistema Internacional de Unidades. Su cero es inalcanzable por definición y equivale a -273,15ºC.

TERMOCUPLA.

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 LÍQUIDO DE VIDRIO

    De -170 a 500 °C. Se suele emplear mercurio.

    El vidrio del termómetro debe elegirse por su estabilidad y debe estar bien recocido. El bulbo, a altas temperaturas y presiones, está expuesto a aumento permanente de volumen, ocasionando que la indicación del termómetro sea más baja de lo debido.

    Los termómetros de mercurio más exactos están graduados y calibrados para inmersión total; esto es, con todo el mercurio, incluyendo el del tubo, a la temperatura que se está: midiendo. Si parte del mercurio de la columna se extiende fuera de la región en que se ha de medir la temperatura, hay que aplicar una corrección a la lectura, basada en la longitud en grados de la columna emergente, en la diferencia de temperatura entre la columna emergente y el bulbo y en la dilatación relativa del mercurio y del vidrio.

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.

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.

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

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.

Los instrumentos registradores de la humedad del aire (higrógrafos) que se usan en las estaciones meteorológicas se fundan en el uso de materias higroscópicas que, al absorber la humedad ambiental, se alargan y tanto más cuanto más húmedo es el aire. Las primeras sustancias empleadas eran cabellos (previamente desengrasados), filamentos de cuernos de buey y tirillas de intestinos. El hilo, fijado por un extremo en el soporte del instrumento, es enrollado en el tambor que lleva la aguja y tiene un contrapeso en su extremo libre. En otros casos, de unos haces de cabellos humanos puede pender un contrapeso cuyo movimiento vertical, proporcional a la humedad ambiental, es transmitido a la aguja por un sistema multiplicador. La aguja indicadora puede constituir en un estilete inscriptor que traza una curva sobre el gráfico enrollado en un tambor. Éste es accionado por un mecanismo de relojería. El alargamiento de los cabellos suele ser de 2,5% cuando la humedad relativa pasa de de 0 a 100 por ciento.

Fotometría

La fotometría CCD es un mecanismo variantes de la que dispone la fotometría para determinar la magnitud de los diferentes astros (estrellas, planetas, galaxias…).

Aunque comenzó su andadura a mediados de los años 70, tras la aparición del chip CCD, los primeros modelos eran demasiado primitivos y rudimentarios para su uso astronómico.

La fotometría CCD, como su nombre indica, está basada en el uso de un chip como receptor y cuantificador de la luz recibida. Al tratarse de un semiconductor las mediciones obtenidas se facilitan en formato digital (dígitos) y no analógico, como en el caso de la fotometría fotográfica.

En el caso de un chip CCD es preciso utilizar filtros que eviten la desigual sensibilidad a la luz del semiconductor (respuesta espectral), con lo cual se evita falsear el aspecto de los astros a medir.

El uso de filtros fotométricos de ciertos colores, que pertenezcan a cualquier de los sistemas fotométricos definidos (banda B, banda V, etc…), evita el efecto selectivo del chip normalizando las mediciones.

Antes de comenzar a extraer mediciones fotométricas de la imagen tomada, es preciso haberla procesado de bias, campo oscuro y campo plano: con ello podremos afirmar que toda la luz recibida se ha debido únicamente al astro que deseamos medir y no (como ocurriría si no se procesase de este modo) al ruido de lectura de la cámara, rayos cósmicos que hayan incidido por azar, luz espúrea de origen térmico u otros errores desconocidos.

Existen dos tipos de fotometría: de síntesis de apertura y fotometría diferencial; la última es la más utilizada por los aficionados, ya que no requiere complicadas transformaciones ni cálculos que han de tener en cuenta el color de las estrellas de referencia y chequeo, la altura de las estrellas sobre el horizonte local, la masa de aire,

INTERFERÓMETRO

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.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Interfer%C3%B3metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro

http://es.geocities.com/fisicas/termometria/dilatacion.htm

http://www.textoscientificos.com/fisica/termometria

http://www.electronica2000.net/curso_elec/leccion84.htm

 

 

 

 

Autor:

Jesús Alberto Porras Perea

Jesús Arnoldo Yañez Ruiz

Partes: 1, 2
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