Metrología y normalización (página 2)

Enviado por Nabil Paulina Ontiveros M.

Partes: 1, 2

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

Micro manómetro de aire: Un micro manómetro 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 encuentra 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 consiguientes muy sensible.

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

MICROSCOPIO DE MEDICIÓN: 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.

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 las 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 bimétalicos.
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 3Mm de diámetro y 10Mm 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, 3Mm, 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 está 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 está 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 paralelaje.

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 éstas. La profundidad del arco va de 100 a 600Mm.

MICROMETRO 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 25Mm (1in) se tienen 2 opciones. La primera consiste en utilizar una serie de micrómetros para mediciones de 25 a 50Mm (de 1 a 2in.), 50 a 75Mm (2 a 3in.), etc. La segunda consiste en utilizar un micrómetro con rango de medición de 25Mm 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 ESTÁNDAR: 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 300Mm o menos cuentan con una barra de profundidades mientras que carecen de ella los de rango de medición de 600Mm y 1000Mm. 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 curso 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 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 deformables.

Instrumentos hidráulicos

Limnímetros de Punta y Gancho con Escala Vernier – H1-1/2/3

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.

Usos

Localización de la frontera aire-superficie del agua con alta resolución.
Medición de cambios lentos del nivel de agua en canales de flujo y modelos hidráulicos.
Medición de la deformación mecánica.

La medición se realiza usando una escala primaria fijada al bastidor de montaje y una escala fijada a la varilla. Los bordes de las dos escalas están en contacto.

La varilla está fijada en un collar con tornillo que permite un ajuste fino, y puede ser liberada del mismo para efectuar rápidamente cambios grandes de posición. Un tornillo de fijación situado en la escala permite fijar la posición cero.

Limnímetros de Punta y Gancho Digitales – H1-7/8

Un bastidor de montaje se fija a una estructura apropiada de soporte, y una pletina vertical plana sujeta a la unidad de medición queda libre para deslizarse hacia arriba y hacia abajo por encima de la superficie del agua.

Un gancho o una punta de acero, fijado al extremo inferior de la pletina, se utiliza para localizar la superficie del agua.

La unidad de medición consta de una pantalla electrónica de cristal líquido que indica los movimientos de la pletina. Un mecanismo de liberación rápida permite efectuar rápidamente grandes cambios de posición, y un tornillo de ajuste permite un posicionamiento final preciso.

Un botón reinicia la pantalla a cero en cualquier posición, para poder medir movimientos relativos a un punto de referencia. Este indicador es fácil de usar y minimiza los posibles errores producidos por la lectura de una escala vernier.

Trípodes para Montar Limnímetros – H1-10/11

H1-10 Este soporte es adecuado para el uso con los Limnímetros de punta y gancho con escala vernier (H1-1, H1-2, H1-3) y los Tubos de Pitot (H30). Es imprescindible para poder utilizar los indicadores cómodamente en modelos físicos.

Un trípode fabricado en aleación de aluminio se apoya en tres varillas de acero inoxidable sujetas con tornillos. Las varillas son ajustables y permiten nivelar el soporte.

Para facilitar aún más la nivelación, la placa superior incorpora un nivel de burbuja circular. Una placa portadora montada sobre el trípode sirve de soporte para el medidor. Las varillas de soporte permiten variar la altura del conjunto completo.

H1-11 Incluye todas las características del H1-10, pero incluye además accesorios y una placa de fijación que hacen posible usarlo con otros instrumentos, es decir, los limnímetros de punta y gancho digital (H1-7, H1-8), y la micro hélice usada en el H32.

Una gama de manómetros que miden presiones diferenciales de agua hasta aproximadamente 12,5m H2O. Las escalas están graduadas en intervalos de 1mm.

H12-1: Manómetro diferencial de agua, escala de 1metro.

H12-2: Manómetro diferencial de agua presurizada, escala de 1metro (el espacio de aire por encima de los tubos puede ser presurizado con la bomba suministrada).

H12-3: Manómetro diferencial de agua sobre mercurio, escala de 1metro.

H12-4: Manómetro diferencial de agua sobre mercurio, escala de 500Mm.

H12-5: Manómetro diferencial de queroseno sobre agua, escala de 500Mm.

Exclusiones

Debido a su naturaleza peligrosa y las severas restricciones sobre su transporte, el mercurio no está incluido en el suministro de Armfield.

Manómetro Electrónico Portátil – H12-8

Medidor de presión manual, versátil y portátil, que funciona a pilas, capaz de medir presiones de aire o agua de 0-2000 mBar (0-1500mm Hg).

Esta unidad es especialmente apta para el uso en aplicaciones en las que se han utilizado tradicionalmente manómetros de mercurio. El uso del mercurio no es deseable en un entorno de laboratorio debido a su naturaleza peligrosa.

Manómetro Electrónico Portátil – H12-9

Medidor de presión manual, versátil y portátil, que funciona a pilas, capaz de medir presiones de aire o agua de 0-140mBar (0- 99.99mm Hg).

Esta unidad es especialmente apta para el uso en aplicaciones en las que se han utilizado tradicionalmente manómetros de mercurio.

El uso del mercurio no es deseable en un entorno de laboratorio debido a su naturaleza peligrosa.

Tubos de Pitot – Familia H30

Una gama de tubos de Pitot para la medición de la velocidad del agua en canales abiertos y conductos cerrados.

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, tal como el Armfield H12-8 o H12-9.

Cuando se utiliza con el H12-9, el rango es de 0 – 5,2m/s. Cuando se utiliza con el H12-8, el rango es de 0 -19,8m/s.

Medidor de Turbulencia y Velocidad – H32

Medición de velocidades desde 0,05 hasta 1,0 m/seg.
Respuesta en tiempo de menos de 10 milisegundos.
Diámetro de cabezal de micro hélice 5mm.
Velocidad media o instantánea.

Características principales

Un sistema de Micro hélice diseñado para medir la velocidad y la turbulencia del agua en canales de flujo, modelos etc. bajo condiciones de laboratorio.

Los impulsos creados por un impulsor giratorio con 5 álabes son contados y mostrados en una pantalla digital y un medidor analógico.

Las salidas analógicas pueden ser registradas en un registrador sobre cinta de papel o sistema de adquisición de datos.

Medidor de Velocidad a Hélice – Familia H33

Este medidor, que se utiliza para medir y registrar velocidades puntuales muy bajas en agua y otros fluidos conductivos, utiliza el cambio de impedancia de un impulsor giratorio de múltiples álabes para indicar la velocidad de rotación causada por el flujo del fluido. El pequeño diámetro del cabezal censor permite utilizar el medidor en conductos y canales de reducidas dimensiones, con capacidad de medir velocidades de fluidos muy bajas, de hasta 25mm/seg.

Características

Medición de velocidades en fluidos conductivos limpios en el rango de 25 a 1500mm/seg. (Hasta 3000mm/seg. con una sonda de alta velocidad) operación en espacios cerrados con limitados efectos intrusivos adecuado para aplicaciones de laboratorio y de campo están disponibles sistemas de batería, totalmente portátiles las señales pueden ser indicadas en formato analógico o digital, y enviadas a un registrador sobre cinta de papel o registrador de datos para su posterior análisis.

Sistemas con Sondas para la Medición de Olas – Familia H40

Un instrumento sencillo y robusto para la medición y grabación de olas de agua en modelos hidráulicos y tanques de buques, que funciona según el principio de medir la conductividad eléctrica entre dos alambres paralelos.

fácil de configurar y calibrar
alta precisión dinámica
calibración lineal en un amplio intervalo .salidas para registradores y grabadores de datos de alta velocidad
puede ser operado a diferentes frecuencias de energización para evitar la interacción mutua entre dos o más sondas muy juntas
Suministrado como sistema completo de trabajo, con la opción de 1, 2, o 3 canales de medición.

INSTRUMENTOS NEUMÁTICOS

COMPARADORES DE AMPLIFICACIÓN NEUMÁTICA: 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 más conocido es el denominado comparador solex o micrómetro solex; probablemente es la realización francesa más 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 mecánica.

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

MICRÓMETRO 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 manómetro 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.

De ejemplos de la simbología de instrumentación o simbología de instrumentos, explique cada uno de ellos por lo menos siete símbolos.

Aparato para convertir la presión neumática en presión hidráulica

Manómetro.

Termómetro.

Medidor de flujo.

Voltímetro

Amperímetro

Termometro o Pirómetro

Ohmímetro Ohmetro

Galvanómetro

Watímetro con indicación e terminales de tensión e intensidad

Funcionamiento y aplicación de instrumentos de inducción

Función:

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.

Aplicación:

Se utilizan habitualmente para la medida de energía eléctrica.

Principio de funcionamiento de los higrómetros y termómetros.

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.

Su funcionamiento:

Se basa en las propiedades que tienen algunas sustancias llamadas sustancias higroscópicas, de absorber la humedad ambiental, se alargan y tanto más cuanto más húmedo es el aire.

Generalmente el órgano sensible está constituido por materiales orgánicos que cambian de longitud o de volumen al variar la humedad del ambiente en que se hallan.

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.

El más empleado, el higrómetro de cabello;

Se puede construir un higrómetro muy sencillo con cabello humano. El pelo tiene la cualidad de variar su longitud según el grado de humedad del aire. Si esta variación de longitud la utilizamos para que una aguja se mueva frente a una escala ya tenemos el higrómetro.

Como se fabrica;

Se enrolla el cabello en una pequeña polea y se coloca un peso en el otro extremo. Cuando aumenta la humedad los cabellos se alargan y el peso tira de su extremo libre y hace que la polea gire.

Alguno 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. A esta temperatura comúnmente se conoce como "Temperatura de Rocío".

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: está 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.

El higrómetro químico: es aquel cuyo funcionamiento se basa en la afinidad que existe entre el agua y el ácido sulfúrico. Es un dispositivo en el cual circula un volumen de aire determinado en contacto con una cierta cantidad del citado ácido. El aumento de peso que experimenta la solución de sulfúrico indica la cantidad de agua presente en el volumen de aire estudiado.

Termómetro:

Es un instrumento que sirve para medir la temperatura, basado en el efecto que un cambio de temperatura produce en algunas propiedades físicas observables y en el hecho de que dos sistemas a diferentes temperaturas puestos en contacto térmico tienden a igualar sus temperaturas.

¿Cómo funciona?

Se basa en la dilatación térmica de un líquido dentro de un capilar de vidrio, es decir, los cambios de volumen del líquido capilar expresan cambios de temperatura en el.

Mencione los diferentes tipos de termómetros que existen y su uso como instrumentos de medición

Termómetro de vidrio: es el más común y sirve para tomar la temperatura de las personas.

Termómetro de resistencia de platino: Es el termómetro más preciso dentro de la gama de -259°C a 631°C, y se puede emplear para medir temperaturas hasta de 1127°C.

Termopar: un termopar es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basadas 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 termo hidrógrafo.

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.

Termómetros adhesivos irreversibles: son etiquetas autoadhesivas que permiten controlar la temperatura alcanzada por un producto de forma desasistida. Estos indicadores llevan unos puntos de temperatura que actúan como sensores, cambiando de color de forma permanente al alcanzar la temperatura marcada.

Etiquetas de fabricación especial

BAJA TEMPERATURA

CHILLCHECKER: Dispositivo auto-adhesivo, muy fácil de pegar en cualquier embalaje gracias a su pequeño tamaño. Económico y preciso, es idóneo para controlar temperaturas críticas durante el transporte y/o almacenaje de productos perecederos.

TEMPASURE: Sensor que detecta el descenso de temperatura para evitar la congelación de materiales. Siendo un indicador más sofisticado que usa un mecanismo patentado propio y exclusivo, sigue siendo un sensor de temperatura auto-adhesivo de fácil uso.

ELECTRÓNICA

MICRO INDICADORES: Los más pequeños de la toda la gama, ideales para su uso en componentes electrónicos diversos cuya superficie disponible es mínima.

LAVAVAJILLAS INDUSTRIALES. ESTERILIZACIÓN Y DESINFECCIÓN

TDI: Garantiza, mediante un cambio de color permanente que el proceso de lavado ha alcanzado la temperatura correcta. Aptos para su uso según la normativa vigente en lo que se refiere a Higiene y Seguridad y por ello está recomendado como registro válido a incluir en los manuales HACCP.

TEXTILES

TIRAS TEXTILES: Inicialmente diseñadas para controlar la temperatura durante el proceso de fusión de entretelas, su uso se ha extendido a otras aplicaciones en el mundo del textil. Previene tanto de un sobrecalentamiento que causaría la aparición de fibras quebradizas, como de un calentamiento insuficiente, durante el proceso de fusión, lo que provocaría una posterior unión frágil tela/entretela.

Termómetros especiales:

El termómetro de globo, para medir la temperatura radiante.
El termómetro de bulbo húmedo, para medir el influjo de la humedad en la sensación térmica.
El termómetro de máxima y el termómetro de mínima utilizado en meteorología.

Termocupla

Una termocupla es un sensor para medir temperatura. Consiste en dos cables de metales distintos, conectados en un extremo donde se produce un pequeño voltaje asociado a una temperatura. Ese voltaje es medido por un termómetro de termocupla.

Temperatura táctil
Es la medición de la temperatura utilizando el tacto tocando a la persona, este método no ofrece ninguna garantía acerca del nivel exacto de la temperatura, simplemente es una forma de saber si tiene fiebre para luego usar un termómetro para la medición.

Termómetros digitales

Sirven para medir la fiebre de forma precisa, rápida, segura y fácil de leer y fácil medición.

Termómetros de oído

Son los más costosos, estos termómetros miden el calor emitido en el tímpano y el tejido circundante en el interior del conducto auditivo por medio de un infrarrojo,

Termómetros de tira plástica

Es un dispositivo que se coloca en la frente de los niños y dan valores de temperatura poco confiables,

Termómetros de chupete

Dispositivo que se coloca en los chupones de los bebés, sus valores también son poco confiables, al igual que la temperatura táctil y los termómetros de tira plástica sólo indican si el niño tiene fiebre.

Medición con fotometría e interferómetro, principios de funcionamiento y aplicación

USOS DEL INTERFERÓMETRO

Cuando se conoce la longitud de onda de la luz empleada, pueden medirse distancias pequeñas en la trayectoria óptica analizando las interferencias producidas. Esta técnica se emplea para medir el contorno de la superficie de los espejos de los telescopios. Los índices de refracción de una sustancia también pueden medirse con el interferómetro, y se calculan a partir del desplazamiento en las franjas de interferencia causado por el retraso del haz. El principio del interferómetro también se emplea para medir el diámetro de estrellas grandes relativamente cercanas, como por ejemplo Betelgeuse. Como los interferómetros modernos pueden medir ángulos extremadamente pequeños, se emplean "también en este caso en estrellas gigantes cercanas" para obtener imágenes de variaciones del brillo en la superficie de dichas estrellas.

PRINCIPIOS BÁSICOS DE OPERACIÓN

En alguna ocasión hemos visto pompas de jabón. Si las observamos con detenimiento nos damos cuenta de que muestran diversos colores.

Interferencia de la luz en burbujas de jabón

A menudo pueden verse franjas coloreadas en la superficie de las burbujas de jabón. Estas franjas se deben a la interferencia entre los rayos de luz reflejados en las dos caras de la delgada película de líquido que forma la burbuja. En una parte de la burbuja, vista desde un cierto ángulo, la interferencia puede intensificar ciertas longitudes de onda, o colores, de la luz reflejada, mientras que suprime otras longitudes de onda. El color que se ve depende de las intensidades relativas de las distintas longitudes de onda en la luz reflejada. En otras zonas, vistas desde otros ángulos, las longitudes de onda que se refuerzan o se cancelan son otras. La estructura de las franjas de colores depende del espesor de la película de líquido en los distintos puntos.

Otra experiencia que seguramente el lector ha tenido es la de ver en la calle, después de que ha llovido, el agua que cayó sobre aceite. Uno observa que el charco de agua tiene diversos colores.

Estos fenómenos son dos ejemplos de interferencia de luz, fenómeno que ocurre cuando dos haces de luz llegan a la misma región del espacio.

Difracción e interferencia de la luz

Cuando la luz pasa a través de una rendija cuyo tamaño es próximo a la longitud de onda de la luz, ésta se difracta, se produce un cambio en la forma de la onda. Cuando la luz pasa a través de dos rendijas, las ondas procedentes de una rendija interfieren con las ondas que vienen de la otra. La interferencia constructiva tiene lugar cuando las ondas llegan en fase, es decir, cuando las crestas (o los valles) de una onda coinciden con las crestas (o los valles) de la otra onda, formando una onda con una cresta (o un valle) mayor. La interferencia destructiva se produce cuando las ondas llegan en oposición de fase, es decir, cuando la cresta de una onda coincide con el valle de la otra onda, cancelándose mutuamente para producir una onda más pequeña o no producir onda alguna.

Interferencia de fuentes puntuales

Este diagrama de interferencias se formó moviendo dos varillas rítmicamente arriba y abajo en una bandeja de agua. Se pueden observar efectos similares al meter y sacar del agua dos dedos u observando a dos patos nadando en un estanque cerca uno de otro. Las ondas procedentes de una de las fuentes puntuales (la varilla, el dedo o el pato) interfieren con las que proceden de la otra fuente. Si dos crestas llegan juntas a un punto, se superponen para formar una cresta muy alta; si dos valles llegan juntos, se superponen para formar un valle muy profundo (interferencia constructiva). Los anillos brillantes y oscuros son zonas de interferencia constructiva. Si la cresta de una fuente llega a un punto a la vez que el valle de la otra, se anulan mutuamente (interferencia destructiva). Las líneas oscuras radiales son zonas de interferencia destructiva.

Supóngase que dos ondas como las mostradas en las figuras 2(a) y 2(b) llegan a una región del espacio. El efecto neto que producen estas ondas en cada punto es la combinación de ambas. Esta última afirmación significa lo siguiente: consideremos el punto P, en el cual la onda a tiene una amplitud representada por AB, mientras que la onda b tiene una amplitud dada por CD; notamos que ambas amplitudes tienen el mismo sentido, es decir, hacia arriba; por tanto, la amplitud neta en el punto P es la suma de las amplitudes AB más CD, que da la amplitud AD mostrada en la figura 8(c). Siguiendo este procedimiento para cada punto, encontramos que la onda resultante de la combinación de las ondas a y b es la onda c mostrada en la figura 8. Se dice que la interferencia de las ondas a y b da lugar a la onda c.

Figura 2. Dos ondas en fase, (a) y (b), interfieren constructivamente dando como resultado la onda (c).

En el caso particular que estamos tratando, nos damos cuenta de que las ondas que interfieren son tales que cuando una de ellas tiene un máximo, la otra también lo tiene (punto Q de la figura 2); mientras que cuando una de ellas adquiere un mínimo, la otra también lo adquiere Se dice que las ondas que interfieren están en fase. Vemos que la onda resultante (c) tiene una amplitud igual a la suma de las amplitudes de cada una de las ondas que interfieren. Las ondas, por decirlo así, se refuerzan una a la otra. Este caso se llama interferencia constructiva.

Puede darse también otra situación en que las ondas que interfieren sean tales que cuando en un punto determinado una de ellas tenga una amplitud en un sentido, la otra tenga una amplitud en el otro sentido, como se muestra en la figura 3.

Se dice que estas ondas están fuera de fase. Consideremos el punto P, en el cual la onda a tiene amplitud AB y la onda b tiene amplitud CD. A diferencia del caso arriba tratado, ahora los sentidos de las ondas son opuestos; mientras una tiene amplitud hacia arriba, la otra tiene amplitud hacia abajo.

Por lo tanto, la amplitud neta ahora es la diferencia entre AB y CD, que da el valor RL mostrado en la figura 9 (c). La onda resultante es la c. Notamos que en este caso la amplitud de la onda resultante es menor que la que tiene la onda de la figura 2(b).

Por decirlo así, una onda cancela el efecto de la otra. Hay interferencia destructiva. Si ocurriese el caso en que las ondas que interfieren tuvieran justamente la misma amplitud, pero estuvieran absolutamente fuera de fase, entonces la cancelación sería completa; en este caso las cantidades AB y CD serían iguales, por lo que su diferencia RL sería cero.

En consecuencia, el resultado neto es que ¡no hay onda! La interferencia es ahora completamente destructiva, esto podemos verlo en la sig. figura (3).

Figura 3. Dos ondas fuera de fase, (a) (b), interfieren destructivamente dando como resultado la onda (c).

Si las ondas que interfieren son tales que no están en fase ni completamente fuera de fase, la interferencia da lugar a una onda como la mostrada en la figura 3(c). No hay ni reforzamiento ni destrucción completos, se da una combinación intermedia entre los casos arriba descritos.

Los efectos de la interferencia tanto constructiva como destructiva se pueden observar con la luz en un experimento como el que se describe a continuación:

Consideremos una fuente de luz S (Figura 4) de un solo color. Esto significa que se tiene una onda de una sola longitud de onda bien determinada. Se hace incidir la luz que sale de la fuente sobre una pantalla FG que tiene dos rendijas A y B. Si no hubiese difracción de los haces de luz en cada una de las rendijas, entonces en la pantalla LK solamente quedarían iluminadas las zonas RS y TU. Sin embargo, si la longitud de onda de la luz incidente es del mismo orden que las dimensiones de las rendijas, entonces cada una de ellas difracta al haz que pasa por ellas y en un punto como el Q, que no está dentro de los haces BUT o ASR, llegan dos ondas, provenientes de cada una de las rendijas, y estas dos ondas interfieren. Así del otro lado de la pantalla FG existen dos ondas que interfieren.

Figura 4. Si la luz se propagara en línea recta solamente quedarían iluminadas las zonas UT y SR.

Consideremos ahora lo que ocurre en la pantalla KL. En un punto de la pantalla como el O (Figura 5) las dos ondas llegan en fase, por lo que hay interferencia constructiva. En consecuencia, en el punto O debe verse luz intensa. En un punto como el P, las ondas llegan completamente fuera de fase, por lo que hay interferencia destructiva. Por lo tanto, en P no hay luz, es decir, debe estar oscuro. En otro punto como el Q, las ondas llegan en fase, por lo que debe haber luz intensa, etc. Esto significa que en la pantalla KL debemos ver bandas de luz intensa seguidas de bandas oscuras. Efectivamente esto es lo que ocurre. En la figura 12 se muestra lo que se observa en la pantalla KL. En este patrón de interferencia se aprecian bandas de luz intensa seguidas de bandas completamente oscuras.

Figura 5. Al pasar las ondas por cada rendija se doblan, debido a la difracción, e interfieren. En el punto O las ondas llegan en fase; en el punto P llegan fuera de fase; en el punto Q llegan en fase, etcétera.

Figura 6. Patrón que se forma en la pantalla KL de la figura 5.

Regresando a los fenómenos mencionados al principio de este capítulo, solamente queremos mencionar que tanto en la pompa de jabón como en el charco con aceite la luz blanca que llega, por ejemplo, la del Sol, se separa en varios rayos y los así formados interfieren dando lugar a patrones de interferencia. Ahora bien, dado que el patrón de interferencia que se forme depende de la longitud de onda de la luz y en vista de que la luz blanca está compuesta de muchos colores, es decir, de muchas longitudes de onda, entonces cada color forma un patrón característico. Las posiciones de los máximos iluminados dependen de la longitud de onda; diferentes longitudes de onda resultan en diferentes posiciones de sus máximos. Lo que vemos entonces es la combinación de los patrones de interferencia para diferentes colores. Ya que el patrón de interferencia que se forme depende de la longitud de onda de la luz, al ocurrir este fenómeno la luz blanca se separa en sus componentes. Es por ello que en la pompa y el charco observamos diversos colores.

Volvamos al caso de la figura 6. Las posiciones en que se encuentran tanto los puntos iluminados como los oscuros dependen de varias cantidades: de la distancia AB entre las rendijas, de la distancia D entre las pantallas FG y KL y de la longitud de onda de la luz que se usa. En efecto, si se cambia la posición de la pantalla LK entonces los puntos en que las ondas están en fase ya no serán los mismos que cuando la distancia era D; lo mismo pasa para aquellos puntos en que las ondas están fuera de fase. De manera similar, cuando se cambia la distancia AB entre las rendijas, la separación entre las ondas que interfieren cambia y por consiguiente, los puntos de interferencia tanto constructiva como destructiva cambian. Asimismo, al variar la longitud de onda de la luz incidente, también cambia visiblemente el patrón de interferencia que se forma.

La relación entre los factores de los que depende el patrón de interferencia puede usarse de diferentes maneras, como se describe a continuación.

Una posibilidad es dar el valor de la longitud de onda de luz incidente así como las características geométricas tanto de la rendija como la distancia entre las pantallas. Entonces es posible predecir el patrón de interferencia que se formará en la pantalla LK.

Otra posibilidad es dar las características geométricas del arreglo, es decir, la distancia entre las rendijas y la distancia D entre las pantallas y además dar el patrón de interferencia que se forma en LK. Dado este patrón, uno puede medir la distancia que hay entre el centro de una banda iluminada y el centro de una banda oscura. Con todos estos valores se puede inferir el valor de la longitud de onda de la luz incidente. Usado de esta manera, este arreglo se llama espectroscopio de interferencia. Este aparato sirve para encontrar los valores de las longitudes de onda de haces luminosos.

Finalmente, si se da el patrón de interferencia que se forma en la pantalla LK así como la longitud de onda de la luz incidente, se pueden inferir las características geométricas de arreglo. Es decir, es posible obtener entonces, por ejemplo, el valor de la longitud de la separación entre las rendijas.

APLICACIONES

La interferometría es ahora una herramienta indispensable en muchas actividades en las que sea necesario realizar mediciones. A partir de 1947 se han extendido estas técnicas a las ondas de radio, iniciándose así la radio interferometría astronómica. Hoy en día, por medio de técnicas interferométricas se pueden realizar una gran variedad de medidas sumamente precisas, entre las que podemos mencionar las siguientes:

a) Medida y definición del metro patrón. El primero que tomó la longitud de onda de la luz como referencia para especificar longitudes de objetos fue Michelson. Esto se hace por medio del interferómetro que se muestra en la figura 19, donde el primer objetivo es medir la separación entre dos espejos, los que forman un sistema llamado etalón. La separación entre los espejos del etalón es un múltiplo entero de medias longitudes de onda de la luz empleada, a fin de que los haces reflejados en ambos espejos del etalón estén en fase. El proceso es bastante laborioso, pues hay necesidad de usar un gran número de etalones, donde cada uno tiene aproximadamente el doble de longitud que el anterior. La razón de este largo proceso es que no es posible contar las franjas de interferencia que aparecen al ir moviendo uno de los espejos hasta llegar a la distancia de un metro. La limitación es la coherencia del haz luminoso, que se describirá más tarde en la sección de láseres. Actualmente, con el láser, es mucho más simple la medición del metro patrón por interferometría.

En 1960 el metro fue definido como igual a 1650 763.73 longitudes de onda en el vacío, de la luz emitida en una cierta línea espectral del kriptón-86. Sin embargo, en lugar de definir el metro y luego medir la velocidad c de la luz usando esta definición, es posible hacer lo contrario.

Es decir, se define primero la velocidad c de la luz como una cierta cantidad de metros recorridos en un segundo, de donde podemos escribir:

c = d/t

El siguiente paso es definir el metro como la distancia recorrida por la luz en un tiempo igual a 1 /c. Esto es lo que actualmente se ha hecho para definir el metro.

Figura 7. Interferómetro de Michelson con etalón, para medir longitudes

b) Medida de las deformaciones de una superficie. Frecuentemente, debido a causas muy variadas, una superficie puede tener deformaciones pequeñísimas que no son detectables a simple vista. A pesar de su reducida magnitud, estas deformaciones pueden ser el síntoma de problemas graves presentes o futuros. Como ejemplo, podemos mencionar una fractura de un elemento mecánico de un avión o de una máquina. Otro ejemplo es un calentamiento local anormal en un circuito impreso o en una pieza mecánica sujeta a fricción. Finalmente, Otro ejemplo es una deformación producida por esfuerzos mecánicos que ponen en peligro la estabilidad del cuerpo que los sufre. Es aquí donde la interferometría tiene un papel muy importante, detectando y midiendo estas pequeñísimas deformaciones de la superficie. Esta aplicación de las técnicas interferométricas es especialmente útil y poderoso si se le combina con técnicas holográficas, como se verá más adelante, en un proceso llamado interferometría holográfica. La figura 20 muestra un ejemplo de deformación local de la superficie de una cubeta de plástico, medida con interferometría holográfica.

Figura 8. Detección interferométrica de deformaciones.

Figura 9. Interferograma del espejo de un telescopio.

c) Determinación de la forma exacta de una superficie. Las superficies ópticas de los instrumentos modernos de alta precisión tienen que tallarse de tal manera que no tengan desviaciones de la forma ideal, mayores de una fracción de la longitud de onda de la luz. Para hacer el problema todavía más difícil, la superficie muy frecuentemente no es esférica sino de cualquier otra forma, a la que de modo general se le denomina asférica. Esta superficie asférica puede ser, por ejemplo, un paraboloide o un hiperboloide de revolución, como ocurre en los telescopios astronómicos, donde además la superficie a tallar puede ser de varios metros de diámetro. Es fácil comprender lo difícil que resulta tallar una superficie tan grande. Sin embargo, el problema principal es medir las deformaciones de la superficie respecto a su forma ideal. Esto se hace mediante la interferometría, con técnicas muy diversas y complicadas que no es posible describir aquí. La figura 21 muestra el interferograma del espejo principal o primario de un telescopio. Si la superficie fuera perfectamente esférica, las franjas de interferencia serían rectas. La pequeña curvatura de las franjas se debe a que la superficie es ligeramente elipsoidal en lugar de esférica, aunque la desviación es apenas alrededor de media longitud de onda, lo que es aproximadamente tres diezmilésimas de milímetro.

d) Alineación de objetos sobre una línea recta perfecta. Es frecuente que aparezca la necesidad de tener una línea recta de referencia muy precisa en una gran cantidad de actividades ingenieriles de tipo muy diverso. Por ejemplo, la bancada o base de un torno de alta precisión debe ser tanto más recta cuanto más fino sea el torno. En este problema y muchos otros en los que se requiera alinear algo con muy alta precisión, la interferometría es un auxiliar muy útil.

e) Determinación muy precisa de cambios del índice de refracción en materiales transparentes. Los vidrios ópticos, plásticos o cristales que se usan en las lentes, prismas y demás elementos ópticos tienen que ser de una alta homogeneidad tanto en su transparencia como en su índice de refracción. Esto es especialmente necesario si el instrumento óptico que los usa es de alta precisión. Esta homogeneidad de los materiales transparentes se mide con la tolerancia que sea necesaria por medio de interferometría.

f) Determinación muy precisa de velocidades o de variaciones en su magnitud. Cuando una fuente luminosa se mueve respecto al observador, es bien sabido que la longitud de onda de la luz tiene un cambio aparente, alargándose o acortándose, según que el objeto luminoso se aleje del observador o se acerque a él, respectivamente. Este es el llamado efecto Doppler, que se descubrió primero para las ondas sonoras y posteriormente para la luz. Por medio de interferometría se pueden detectar y medir variaciones sumamente pequeñas en la longitud de onda, lo que permite detectar movimientos o cambios también muy pequeños en la velocidad de un objeto. Esta propiedad se ha usado en muy diversas aplicaciones, entre otras, la medida de la velocidad del flujo de líquidos o de gases.

g) Medición de ángulos. Los ángulos, al igual que las distancias, también se pueden medir con muy alta precisión por medio de técnicas interferométricas. Por ejemplo, el paralelismo entre las dos caras de una placa de vidrio de caras planas y paralelas, o el ángulo recto entre las dos caras de un prisma se pueden medir con una incertidumbre mucho menor de un segundo de arco, lo que es totalmente imposible de lograr por otros métodos.

La lista podría continuarse, pero con estos ejemplos es suficiente para darnos cuenta de la enorme utilidad de la interferometría, o sea del uso de las ondas de luz como unidad de medida.