Instrumentación básica para Metrología y Normalización (página 2)

Partes: 1, 2

Contadores de servicio:

El medidor de vatios por hora, también llamado contador de servicio, es un dispositivo que mide la energía total consumida en un circuito eléctrico doméstico. Es parecido al vatímetro, pero se diferencia de éste en que la bobina móvil se reemplaza por un rotor. El rotor, controlado por un regulador magnético, gira a una velocidad proporcional a la cantidad de potencia consumida. El eje del rotor está conectado con engranajes a un conjunto de indicadores que registran el consumo total.

Vatihorímetro:

Un vatihorímetro mide la potencia instantánea por tiempo. Medirá Kwh. El vatihorímetro no es más que un contador de electricidad y puede estar formado por uno o más vatímetros.

R•I : tensión activa, real u ohmica.

XL•I : tensión reactiva, inductiva ó magnética.

Z•I : tensión aparente (la que mide el voltímetro)

Chispómetro:

Sirve para medir la rigidez dieléctrica de un aislante líquido o sólido. Para medir la rigidez dieléctrica vamos aplicando poco a poco una tensión con un regulador, que iremos aumentando hasta que de ionice el aceite y se produzca una chispa al romperse la rigidez dieléctrica.

Dielectro: aislante y refrigerante.

Megüer:

Es un medidor de aislamiento (mide los valores de resistencia de aislamiento) y se utiliza para hallar el aislamiento entre conductores y máquinas electrotécnicas.

Según la instrucción M.I.B.T.- 0,17 deberá tener un valor de 100 W•v como mínimo según sea la tensión de servicio. Esta norma es de obligado cumplimiento para la puesta en marcha de cualquier instalación en la industria, comercio, en casa, etc.

1/2 Megón: instalaciones aisladas correctamente.

Menos de 1/2 Megón: instalaciones incorrectamente aisladas. 1 Megón = 1000.000 W de aislamiento.

Fasímetro.

Aparato destinado a medir el factor de potencia del circuito, solo para corriente alterna. Su conexión es similar al vatímetro.

Frecuencímetro.

Aparato destinado a medir la frecuencia del circuito, sólo para corriente alterna. Se conecta en paralelo.

Telurómetro.

Aparato destinado a medir la resistencia de tierra de las instalaciones eléctricas.

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.

INSTRUMENTOS MECÁNICOS.

APARATOS OPTICOS PARA LA MEDICION DE LA RUGOSIDAD: Se reservan generalmente para uso de los laboratorios y salas de metrología, por la delicadeza de su manejo.

BANCOS PARA MEDIR Ó MAQUINAS PARA MEDIR LONGITUDES: Estas maquinas están destinadas fundamentalmente a la medición de longitudes, aun cuando mediante accesorios adecuados pueden algunas de ellas utilizarse también para mediciones angulares.

BLOQUES PATRON: Estas herramientas se usan para efectuar operaciones de calibración, de precisión y para calibrar otras herramientas de medición.

COMPARADORES: Son amplificadores que permiten efectuar la medición de una longitud por comparación, después de ser calibrada.

COMPARADORES DE AMPLIACION MECANICA: También conocidos como comparadores de contacto como los tipos mas corrientes son los de:

-ampliación por engranes

-ampliación por palanca.

COMPARADORES DE AMPLIACION OPTICA: El fundamento del sistema de aplicación utilizada en estos aparatos es el de palanca de reflexión.

COMPARADORES UNIVERSALES: Son aparatos de construcción mas resientes y que, debido a su reducción de tamaño y a la disposición de su palpador, permite mediciones en lugares difíciles e incluso imposible para los comparadores normales.

MEDIDOR DE ANILLOS EN EQUILIBRIO: Es un medidor del momento de torsión radial que utiliza un cuerpo anular hueco para convertir la presión diferencial correspondiente a una diferencial en la presión estática, en la rotación que se trasmite al registrador o indicador.

MANOMETRO DE PESO MUERTO: Consta de un embolo maquinado con exactitud que se introduce de ajuste apretado, los dos de área de la sección transversal conocida.

MANOMETRO: El manómetro que más se usa es el de tipo de tubo en U , lleno parcialmente de liquido apropiado. Este tipo de manómetro es uno de los mas usados para medir presiones, fluidos en condiciones de estado estacionario; en general se desprecia los efectos por capilaridad.

MICROMANOMETRO: Sirven como estándares de presión en el intervalo de 0, 005 a 500 ml. De agua.

Tipo micrométrico: En este tipo de micromanómetros, los efectos de meñisco y por capilaridad se minimizan midiendo los desplazamientos de liquido con tornillos micrométrico dotados con índices ajustables de agua localizados en el centro, o cerca de el, de tubos transparentes grandes unidos en su base para formar una v

Tipo prandtl: Consta de un recipiente de diámetro grande y un tubo inclinado con dos marcas conectados a través de un tubo flexible.

Micromanómetro de aire: Un micromanómetro sumamente sencillo, de alta respuesta, usa aire como fluido de trabajo y , por consiguiente, evita todos los defectos por capilaridad y de meñisco que por lo general se encuentran en la manimetría con líquidos.

Manómetro de Mcleod: Este es un manómetro de mercurio modificado que se utiliza principalmente para medir presiones de vacío desde un ml. Hasta 0, 000 000 1 ml. De Hg. Mide una presión diferencial y, por consiguiente muy sensible.

MICROCALIBRADORES: Se utiliza para las mediciones de más alta medición en las salas de metrología.

MICROSCOPIO DE MEDICION: Las aplicaciones de estos aparatos son similares a los de las maquinas de medir, pero su campo de medición es mas reducido, empleándose en consecuencia para la medición de piezas relativamente pequeñas, galgas, herramientas, etc.

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.

PIROMETRO OPTICO MONOCROMATICO: Es el mas exacto de todos los pirometros 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 mas simple y versátil que utiliza el mecánico:

Regla con temple de muelle.

Reglas angostas.

Reglas flexibles.

Reglas de ganchos.

TERMOMETRO 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.

TERMOMETRO DE EXPANCION:

Expansión de sólidos:

Termómetros de varilla sólida.
Termómetros bimetalicos.

Expansión de líquidos :

Termómetros de líquidos de vidrio.
Termómetros de liquido en metal.

Expansión en gases:

Termómetro de gas.

MICROMETRO: 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.

MICROMETROS 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

MICROMETRO 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.

MICROMETRO DE PUNTAS: Estos micrómetros tiene 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.

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

MICROMETRO 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.

MICROMETRO 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 especifica de la cara de medición del husillo.

MICROMETRO 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.

MICROMETRO 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.

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

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

MICROMETRO PARA DIENTES DE ENGRANE: El engrane es uno de los elementos mas importantes de una máquina , 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 deben engranar adecuadamente entre ellos sin cambiar su distancia entre los dos centros de rotación.

MICROMETROS 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.

MICROMETROS DE INTERIORES: Al igual que los micrómetros de exteriores los de interiores están diversificados en muchos tipos para aplicaciones especificas 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 numero de divisiones iguales en la misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; 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 mas 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 un cursos abierto 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 CARATULA 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 deformables.

INSTRUMENTOS HIDRÁULICOS

ANAMOMETROS LASER: Permiten medir el valor de las variaciones de interés en forma directa o indirecta del agua.

ANAMOMETROS DE HILO CALIENTE: Los tipos son: ecosondas, de resistividad, de membrana de presión.

LIMNIMETROS: Sirve para medir los niveles del agua .

MEDIDORES DE CANTIDAD: En esta clase de instrumentos, se mide la cantidad total que fluye en el tiempo dado y se obtiene un gasto promedio dividiendo la cantidad total entre el tiempo. Se usa para medir el flujo tanto de líquidos como de gases.

Tanques de peso o volumen
Medidores de desplazamiento positivo o semipositivo.

MEDIDORES DE GASTO: En estos instrumentos se mide el gasto real.

1.- Medidores de obstrucción

De orificio
De tobero
Venturi
Medidores de área variable

2.- Sondas de velocidad:

Sondas de presión estática
Sondas de presión total

3.- Métodos especiales

Medidores del tipo de tubería
Medidores del gasto magnético
Medidores de gasto sónico
Anamómetros de alambre/película caliente
Anemómetro láser

SONDAS ELECTRICAS: Funciona bajo el principio de resistividad para medir las características de las olas ( altura y periodos ) .

SONDAS DE RESISTIVIDAD: Sirve para medir molinetes y niveles, para medir velocidades en secciones de control y otras de interés.

INSTRUMENTOS NEUMÁTICOS.

COMPARADORES DE AMPLIFICACION NEUMATICA: En estos aparatos la amplificación esta basada en los cambios de presión que se producen en una cámara en la que entra un gas a una velocidad constante al variar las condiciones de salida del gas por un orificio.

El mas conocido es el denominado comparador solex o micrómetro solex; probablemente es la realización francesa mas notable en el campo de la amplificación. Este método ha sido puesto a punto por la Sociedad Solex, que lo utilizo primeramente para la verificación de las secciones de inyectores de carburadores; luego fueron puestas a punto las aplicaciones metrológicas hacia 1931 en colaboración con la precisión macanique.

La amplificación puede alcanzar 100 000 en los aparatos construidos especialmente para los laboratorios de metrología.

MICROMETRO SOLEX: Es un comparador neumático de baja presión constante de 2 secciones principales que son :

La fuente de aire: compresor de aire con dispositivo regulador de aire, filtro y dispositivo de aire
La sección de medición: Plano de revisión, escala de comparación, palpadores intercambiables.

Solo trataremos de las aplicaciones a las medidas de longitud por comparación. A este efecto, los aparatos empleados pueden subdividirse en 2 grupos, que comprenden:

Los aparatos de válvula, los cuales se conectan al manometro y en los que el palpador se apoya sobre la pieza a medir o sobre el patrón de calibrado; la variación de cota de la pieza arrastra la variación de la abertura de la válvula, la cual determina el escape del aire;

El otro grupo corresponden los aparatos de surtidores, tales como el esferómetro, en los cuales el escape de aire esta determinado por la distancia entre el surtidor y la superficie misma de la pieza.

La tendencia es preferir el empleo de los aparatos de válvula, pues en los de surtidor el caudal del surtidor de salida esta influido por el estado de superficie de la pieza controlada, lo que no ocurre en los aparatos de válvula. Por otra parte, es precisamente sobre esta propiedad en la que se basa el aparto Nicolau para el control de los estados de superficie.

EJEMPLOS REPRESENTATIVOS DE LA SIMBOLOGÍA DE INSTRUMENTACIÓN

Simbología Instrumentación.

Instrumentación

Dispositivo para medir cantidades eléctricas o prestaciones de equipos o componentes eléctricos o electrónicos.

FUNCIONAMIENTOS Y APLICACIONES DE INSTRUMENTOS POR INDUCCIÓN

El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo.

El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una bolita en la parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de metal en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.

Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.

Un electroscopio cargado pierde gradualmente su carga debido a la conductividad eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por ello la velocidad con la que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiación de fondo en presencia de materiales radiactivos.

El primer electroscopio fue creado por el médico inglés William Gilbert para realizar sus experimentos con cargas electrostáticas. Actualmente este instrumento no es más que una curiosidad de museo, dando paso a mejores instrumentos electrónicos. Un electroscopio es un dispositivo que permite detectar la presencia de un objeto cargado aprovechando el fenómeno de separación de cargas por inducción. Explicaremos su funcionamiento empezando por ver que sucede con las cargas en los materiales conductores.

Si acercamos un cuerpo cargado con carga positiva, por ejemplo una lapicera que ha sido frotada con un paño, las cargas negativas del conductor experimentan una fuerza atractiva hacia la lapicera . Por esta razón se acumulan en la parte mas cercana a ésta. Por el contrario las cargas positivas del conductor experimentan una fuerza de repulsión y por esto se acumulan en la parte más lejana a la lapicera.

Lo que a ocurrido es que las cargas se han desplazado pero la suma de cargas positivas es igual a la suma de cargas negativos. Por lo tanto la carga neta del conductor sigue siendo nula.

Consideremos ahora que pasa en el electroscopio. Recordemos que un electroscopio esta formado esencialmente por un par de hojas metálicas unidas en un extremo. Por ejemplo una tira larga de papel de aluminio doblada al medio. Si acercamos la lapicera cargada al electroscopio, como se indica en la figura, la carga negativa será atraída hacia el extremo mas cercano a la lapicera mientras que la carga positiva se acumulará en el otro extremo, es decir que se distribuirá entre las dos hojas del electroscopio. La situación se muestra en la figura: los dos extremos libres del electroscopio quedaron cargados positivamente y como las cargas de un mismo signo se rechazan las hojas del electroscopio se separan.

Si ahora alejamos la lapicera, las cargas positivas y negativas del electroscopio vuelven a redistribuirse, la fuerza de repulsión entre las hojas desaparece y se juntan nuevamente. ¿Qué pasa si tocamos con un dedo el extremo del electroscopio mientras esta cerca de la lapicera cargada? La carga negativa acumulada en ese extremo "pasará" a la mano y por lo tanto el electroscopio queda cargado positivamente. Debido a esto las hojas no se juntan cuando alejamos la lapicera.

TERMÓMETROS E HIGRÓMETROS

HIGRÓMETRO Y TERMOMETROS Un higrómetro o humidimetro es un aparato que mide la humedad relativa del aire en base al cambio de largo de un pelo que no tiene grasa, que está 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 humedad relativa. 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.

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 exigida) Termómetros de líquido: • de mercurio: de −39 °C (punto de congelación del mercurio) a 357 °C (su punto de§ portátiles y permiten una lectura directa. No son muy§ ebullición), desde – 112§ precisos para fines científicos. • de alcohol coloreado °C (punto de congelación del etanol, el alcohol empleado en él) hasta 78 °C (su punto de ebullición), cubriendo por lo tanto toda la gama de es también§ temperaturas que hallamos normalmente en nuestro entorno. 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. o Se basa en el calor o la radiación visible emitida por objetos calientes o 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

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

Termómetros especiales [editar]

Termómetro de máxima y mínima

Para medir ciertos parámetros se emplean termómetros modificados, tales como los siguientes:

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.
El termómetro de máxima y el termómetro de mínima utilizado en meteorología.

FOTOMETRÍA

La fotometría es la rama de la Astronomía que se dedica a medir el brillo de los diferentes astros: estrellas, planetas, satélites, asteroides, cometas, etc. La escala de brillos de las estrellas fue establecida por el astrónomo griego Hiparco de Nicea, quien dividió estos brillos en cinco grados o magnitudes; más tarde, con la invención del telescopio por Galileo en 1609, se amplió la escala para incluir estos astros telescópicos, invisibles al ojo humano por su extrema debilidad.

Los astros más brillantes (como el Sol) tienen magnitud negativa mientras que los más débiles la tienen positiva, siendo ésta tanto mayor cuanto más débiles son: el Sol tiene magnitud -26.8, Sirio -1.5, la Estrella Polar 2.12, Urano 5.8, Neptuno 7.2 y Plutón 13.6. Las estrellas más débiles que un telescopio profesional puede capturar es superior a la 25.

En el siglo XIX Norman Pogson determinó correctamente la escala de magnitudes, de tal manera que el salto de una magnitud a otra (por ejemplo de la 1ª a la 2ª, o de la 2ª a la 3ª) corresponde a un cambio igual a 2,512 veces, siendo este valor la raíz quinta de 100.

Existen distintos métodos: fotometría visual, fotográfica, con fotómetro fotoeléctrico (fotometría fotoeléctrica) y más reciente con cámaras CCD (fotometría CCD); todos ellos trabajan en distintas bandas (Banda V, Banda B, etc.) según el filtro utilizado al efectuar las mediciones.

Para efectuar estas mediciones se han definido unos sistemas fotométricos, los más conocidos de los cuales son el UBV de W. W. Morgan y Harold Johnson y el UBVRI de A. Cousins y J. Menzies.

Si la precisión con la que se medían las magnitudes a mediados del s. XX era de una centésima, con el uso de la fotometría CCD se ha ampliado esta precisión a milésimas de magnitud (en 2006 a diezmilésimas de magnitud, en un estudio fotométrico del cúmulo abierto M67)

Cuando se habla en fotometría de magnitudes y unidades de media se definen una serie de términos y leyes que describen el comportamiento de la luz y sirven como herramientas de cálculo. Pero no hemos de olvidar que las hipótesis utilizadas para definirlos son muy restrictivas (fuente puntual, distribución del flujo esférica y homogénea, etc.). Aunque esto no invalida los resultados y conclusiones obtenidas, nos obliga a buscar nuevas herramientas de trabajo, que describan mejor la realidad, como son las tablas, gráficos o programas informáticos. De todos los inconvenientes planteados, el más grave se encuentra en la forma de la distribución del flujo luminoso que depende de las características de las lámparas y luminarias empleadas.

A menudo no le daremos mucha importancia a este tema, como pasa en la iluminación de interiores, pero será fundamental si queremos optimizar la instalación o en temas como la iluminación de calles, decorativa, de industrias o de instalaciones deportivas.

A continuación veremos los gráficos más habituales en luminotecnia:

Diagrama polar o curva de distribución luminosa.
Diagramas isocandela.
- Alumbrado por proyección.
- Alumbrado público. Proyección azimutal de Lambert.
Curvas isolux.

Diagrama polar o curvas de distribución luminosa

En estos gráficos la intensidad luminosa se representa mediante un sistema de tres coordenadas (I,C,). La primera de ellas I representa el valor numérico de la intensidad luminosa en candelas e indica la longitud del vector mientras las otras señalan la dirección. El ángulo C nos dice en qué plano vertical estamos y mide la inclinación respecto al eje vertical de la luminaria. En este último, 0º señala la vertical hacia abajo, 90º la horizontal y 180º la vertical hacia arriba. Los valores de C utilizados en las gráficas no se suelen indicar salvo para el alumbrado público. En este caso, los ángulos entre 0º y 180º quedan en el lado de la calzada y los comprendidos entre 180º y 360º en la acera; 90º y 270º son perpendiculares al bordillo y caen respectivamente en la calzada y en la acera.

Con un sistema de tres coordenadas es fácil pensar que más que una representación plana tendríamos una tridimensional. De hecho, esto es así y si representamos en el espacio todos los vectores de la intensidad luminosa en sus respectivas direcciones y uniéramos después sus extremos, obtendríamos un cuerpo llamado sólido fotométrico. Pero como trabajar en tres dimensiones es muy incómodo, se corta el sólido con planos verticales para diferentes valores de C (suelen ser uno, dos, tres o más dependiendo de las simetrías de la figura) y se reduce a la representación plana de las curvas más características.

En la curva de distribución luminosa, los radios representan el ángulo y las circunferencias concéntricas el valor de la intensidad en candelas. De todos los planos verticales posibles identificados por el ángulo C, solo se suelen representar los planos verticales correspondientes a los planos de simetría y los transversales a estos (C = 0º y C = 90º) y aquel en que la lámpara tiene su máximo de intensidad. Para evitar tener que hacer un gráfico para cada lámpara cuando solo varía la potencia de esta, los gráficos se normalizan para una lámpara de referencia de 1000 lm. Para conocer los valores reales de las intensidades bastará con multiplicar el flujo luminoso real de la lámpara por la lectura en el gráfico y dividirlo por 1000 lm.

Matriz de intensidades luminosas

También es posible encontrar estos datos en unas tablas llamadas matriz de intensidades luminosas donde para cada pareja de valores de C y obtenemos un valor de I normalizado para una lámpara de flujo de 1000 lm.

Diagramas isocandela

A pesar de que las curvas de distribución luminosa son herramientas muy útiles y prácticas, presentan el gran inconveniente de que sólo nos dan información de lo que ocurre en unos pocos planos meridionales (para algunos valores de C) y no sabemos a ciencia cierta qué pasa en el resto. Para evitar estos inconvenientes y conjugar una representación plana con información sobre la intensidad en cualquier dirección se definen las curvas isocandela.

En los diagramas isocandelas se representan en un plano, mediante curvas de nivel, los puntos de igual valor de la intensidad luminosa. Cada punto indica una dirección del espacio definida por dos coordenadas angulares. Según cómo se escojan estos ángulos, distinguiremos dos casos:

Proyectores para alumbrado por proyección.
Luminarias para alumbrado público. Proyección azimutal de Lambert.

En los proyectores se utiliza un sistema de coordenadas rectangulares con ángulos en lugar de las típicas x e y. Para situar una dirección se utiliza un sistema de meridianos y paralelos similar al que se usa con la Tierra. El paralelo 0º se hace coincidir con el plano horizontal que contiene la dirección del haz de luz y el meridiano 0º con el plano perpendicular a este. Cualquier dirección, queda pues, definida por sus dos coordenadas angulares. Conocidas estas, se sitúan los puntos sobre el gráfico y se unen aquellos con igual valor de intensidad luminosa formando las líneas isocandelas.

En las luminarias para alumbrado público, para definir una dirección, se utilizan los ángulos C y usados en los diagramas polares. Se supone la luminaria situada dentro de una esfera y sobre ella se dibujan las líneas isocandelas. Los puntos de las curvas se obtienen por intersección de los vectores de intensidad luminosa con la superficie de esta. Para la representación plana de la superficie se recurre a la proyección azimutal de Lambert.

En estos gráficos, los meridianos representan el ángulo C, los paralelos y las intensidades, líneas rojas, se reflejan en tanto por ciento de la intensidad máxima. Como en este tipo de proyecciones las superficies son proporcionales a las originales, el flujo luminoso se calcula como el producto del área en el diagrama (en estereorradianes) por la intensidad luminosa en este área.

Además de intensidades y flujos, este diagrama informa sobre el alcance y la dispersión de la luminaria. El alcance da una idea de la distancia longitudinal máxima que alcanza el haz de luz en la calzada mientras que la dispersión se refiere a la distancia transversal.

Curvas isolux

Las curvas vistas en los apartados anteriores (diagramas polares e isocandelas) se obtienen a partir de características de la fuente luminosa, o intensidad luminosa, y dan información sobre la forma y magnitud de la emisión luminosa de esta. Por contra, las curvas isolux hacen referencia a las iluminancias, flujo luminoso recibido por una superficie, datos que se obtienen experimentalmente o por calculo a partir de la matriz de intensidades usando la fórmula:

Estos gráficos son muy útiles porque dan información sobre la cantidad de luz recibida en cada punto de la superficie de trabajo y son utilizadas especialmente en el alumbrado público donde de un vistazo nos podemos hacer una idea de como iluminan las farolas la calle.

Lo más habitual es expresar las curvas isolux en valores absolutos definidas para una lámpara de 1000 lm y una altura de montaje de 1 m.

Los valores reales se obtienen a partir de las curvas usando la expresión:

También puede expresarse en valores relativos a la iluminancia máxima (100%) para cada altura de montaje. Los valores reales de la iluminancia se calculan entonces como:

Ereal = Ecurva · E máx

con

siendo a un parámetro suministrado con las gráficas.

INTERFEROMETRÍA

La interferometría se basa en el fenómeno de la interferencia, que podemos producir cuando dos ondas luminosas de exactamente la misma frecuencia se superponen sobre una pantalla. Además de tener la misma frecuencia, estas ondas deben ser sincrónicas, es decir que sus diferencias de fase, y por lo tanto las distancias entre las crestas de ambas ondas, deben permanecer constantes con el tiempo. Esto es prácticamente posible sólo si la luz de ambas ondas que se interfieren proviene de la misma fuente luminosa. Pero si es solamente una fuente luminosa la que produce la luz, los dos haces luminosos que se interfieren deben generarse de alguna manera del mismo haz. Existen dos procedimientos para lograr esto: denominamos al primero división de amplitud y al segundo división de frente de onda.

Usando estos dos métodos básicos se han diseñado una gran cantidad de interferómetros, con los que se pueden efectuar medidas sumamente precisas. La figura 1 muestra dos interferómetros muy comunes, el primero es el sistema de dos rendijas de Young, que produce interferencia por frente de onda y el segundo es el de Michelson, que produce interferencia por división de amplitud.

EL Interferómetro es un 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.

INTERFEROMETRÍA: SU RELACIÓN CON LA ASTRONOMÍA, LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS, TEORÍA Y OBSERVACIONES… La interferometría se vale de la propiedad de los espejos de los telescopios llamada resolución, que se puede expresar de la siguiente forma: ángulo resuelto= 3D1.22longitud de onda/diámetro del espejo mientras más pequeño sea tu ángulo, mucho más nítida será tu imagen; así, mientras más grande el espejo, mejor será la resolución; pero no se pueden hacer telescopios demasiado grandes. Sin embargo, existe otra propiedad de los espejos, y es que esta fórmula de resolución también puede aplicarse a espejos que no sean precisamente redondos, y en este caso el diámetro se sustituye por la distancia más grande entre cualesquiera dos zonas del espejo. Así, imagina que tienes este espejo enorme, y empiezas a quitarle porciones en todos lados, y sólo dejas unas=20 cuantas en las orillas. Lo que tendrías es un conjunto de espejos pequeños, los cuales, al juntar la luz de todos en un solo punto, se comportan como este mismo espejo grande, conservando la resolución original. En pocas palabras, la interferometría es el valerse de muchos telescopios pequeños usados al mismo tiempo para simular uno de mayor tamaño y así obtener imágenes de mejor calidad.