REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDA VICERRECTORADO ACADÉMICO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INDUSTRIAL GUIA INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN INTEGRANTES: SECCIONES DE PROCESOS DE MANUFACTURA II II 831-832 Ciudad Ojeda, Septiembre de 2012
1. Instrumentos de Medición: Es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión. Características Las características importantes de un instrumento de medida son: Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones. Exactitud: es la capacidad de un instrumento de medir un valor cercano al valor de la magnitud real. Apreciación: es la medida más pequeña que es perceptible en un instrumento de medida. Sensibilidad: es la relación de desplazamiento entre el indicador de la medida y la medida real. Se utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de las diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas. 2. Instrumentos de medición de Presión Barómetro: El barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica que no es mas que el peso por unidas de superficie ejercida por la atmosfera, el mas conocido es el de mercurio.
Los primeros barómetros estaban formados por una columna de líquido encerrada en un tubo cuya parte superior está cerrada, el peso de la columna de líquido compensa exactamente el peso de la atmósfera. En el barómetro de mercurio, generalmente la unidad de medición es denominada como "pulgadas de mercurio" o "milímetros de mercurio" (mmhg), una presión de 1 mmhg es 1 torr Algunos tipos de barómetros son: a) Barómetro de mercurio: inventado por Torricelli, el barómetro de mercurio está formado por un tubo de vidrio de unos 850 mm de altura, cerrado por el extremo superior y abierto por el inferior. El tubo se llena de mercurio, se invierte y se coloca el extremo abierto en un recipiente lleno del mismo líquido b) Barómetro aneroide: Es un barómetro que no utiliza mercurio, indica las variaciones de presión por las deformaciones más o menos grandes que aquélla hace experimentar a una caja metálica de paredes muy elásticas en cuyo interior se ha hecho el vacío más absoluto. Se gradúa por comparación con un barómetro de mercurio pero sus indicaciones son cada vez más inexactas por causa de la variación de la elasticidad del resorte plástico que posee c) Altímetros Barométricos: Este tipo de barómetro es utilizado generalmente en la aviación con la escala convertida de metros o pies de altitud d) Barómetro de Fortín: El barómetro de Fortin se usa en laboratorios científicos generalmente para las medidas de alta precisión, y las lecturas deben ser corregidas teniendo en cuenta todos los factores que puedan influir sobre las mismas, tales como la temperatura del ambiente, la aceleración de gravedad de lugar, la tensión de vapor del mercurio, etc.
Manómetro: instrumento de medida utilizado para medir la presión de fluidos contenido en un recipiente cerrado, generalmente se conocen dos tipos de manómetros el que se emplea para medir presión de líquidos y gases. Podemos nombrar y definir algunos como: a) Manómetro de dos ramas abiertas: Estos son los manómetros con los que se mide la presión positiva, pueden adoptar distintas escalas. El más sencillo consiste en un tubo de vidrio doblado en que contiene un líquido apropiado (mercurio, agua, aceite, entre otros), una de las ramas del tubo está abierta a la atmósfera; la otra está conectada con el depósito que contiene el fluido cuya presión se desea medir. El fluido del recipiente penetra en parte del tubo en, haciendo contacto con la columna líquida. Evidentemente, el manómetro será tanto más sensible cuanto menor sea la densidad del líquido manométrico utilizado. b) Manómetro truncado: El llamado manómetro truncado sirve para medir pequeñas presiones gaseosas hasta 1 Torr. No es más que un barómetro de sifón con sus dos ramas cortas, este instrumento mide presiones absolutas, por lo que no es un verdadero manómetro. c) Manómetro de Bourdon: El más corriente es el manómetro de Bourdon, consistente en un tubo metálico, aplastado, hermético, cerrado por un extremo y enrollado en espiral. La exactitud de este tipo de manómetros depende en gran parte del tubo, por esa razón sólo deben emplearse tubos fabricados con las normas más estrictas y envejecidos cuidadosamente por los fabricantes d) Manómetro metálico o aneroide: En la industria generalmente se emplean casi exclusivamente los manómetros metálicos o aneroides, que son barómetros aneroides modificados de tal forma que dentro de la caja actúa la presión desconocida que se desea medir y fuera actúa la presión atmosférica.
3. Instrumentos de medición de Temperatura El termómetro: El termómetro es un instrumento usado para medir la temperatura, su presentación más común es de vidrio, el cual contiene un tubo interior con mercurio, que se expande o dilata debidos a los cambios de temperatura. Para determinar la temperatura, el termómetro cuenta con una escala debidamente graduada que la relaciona con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo, los más modernos son de tipo digital pero el mecanismo interno suele ser el mismo. Este instrumento es comúnmente empleado para tomar la temperatura de una persona, asimismo el termómetro se utiliza de igual manera, para medir la temperatura en los animales y también a nivel industrial debido a que algunos materiales deben tener una temperatura adecuada para ser manipulados Como se conoce lo que se utiliza para medir la temperatura es el mercurio y esto se debe a que el mercurio es una sustancia que con el calor no sólo se dilata sino que cuando llega a la temperatura promedio permanece estable por bastante tiempo y es por eso que se puede conocer con certeza la temperatura de una persona o de un material. La escala más utilizada en el mundo es la Celsius aquella que mide la temperatura en grados centígrados. Entre los tipos de termómetros tenemos: a) Termómetro de mercurio: es el más conocido consta de un tubo de vidrio sellado que contiene mercurio, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme, el cambio de volumen se visualiza en una escala graduada b) Termómetro de lámina bimetálica: este instrumento está formado por dos láminas de metales de coeficientes de dilatación muy
distintos dejando el coeficiente más alto en el interior. Se utiliza generalmente como sensor de temperatura en el termohigrógrafo que no es más que un instrumento de medición utilizado en meteorología para registrar tanto temperatura como la humedad relativa c) 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. d) Termómetros digitales: este tipo de termómetro utiliza circuitos electrónicos para convertir en números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador. Una de sus principales ventajas es que por no utilizar mercurio no contaminan el medio ambiente cuando son desechados. e) Termómetros clínicos: son los utilizados para medir la temperatura corporal. Los hay tradicionales de mercurio y digitales teniendo estos últimos algunas ventajas adicionales como su fácil lectura, respuesta rápida, memoria y en algunos modelos alarma vibrante. Termopar: Un termopar también llamado termocupla es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje En Instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura, son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado Celsius son difíciles de obtener. El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de calefacción a gas.
Pirómetro: Dispositivo que mide la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella, son instrumentos para altas temperaturas, son utilizados en fundiciones, fábricas de vidrio, hornos para cocción de cerámica etc. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones. Actualmente se utilizan tres escalas para medir la temperatura, la escala Celsius es la que todos estamos acostumbrados a usar, el Fahrenheit se usa en los países anglosajones y la escala Kelvin de uso científico. Nombre Símbolo Temperaturas de referencia Equivalencia Escala Celsius ºC Puntos de congelación (0ºC) y ebullición del agua (100ºC) Escala Fahrenhit ºF Punto de congelación de una mezcla anticongelante de agua y sal y temperatura del cuerpo humano. ºF = 1,8 ºC + 32 Escala Kelvin K Cero absoluto (temperatura más baja posible) y punto triple del agua. K = ºC + 273 4. Instrumento de Medición de masa Balanza: es un tipo de palanca constituida por brazos análogos, la cual a través del equilibrio obtenido entre pesos de dos elementos permite la medición de masas. Catarometro: con este término se designa al instrumento capaz de medir ciertas concentraciones de gas, teniendo en cuenta una comparación de la conductividad térmica.
Bascula: la palabra proviene del francés bascule y se refiere a un dispositivo empleado para estipular la masa de un cuerpo. Suelen constituirse por una base en posición horizontal, en la cual se ubica el cuerpo a pesar. Gracias a este sistema, es posible establecer el peso de elementos de gran magnitud de manera sencilla. 5. Instrumento de medición de Flujo TUBO DE VÉNTURI El Tubo de Venturi es un dispositivo que origina una pérdida de presión al pasar por él un fluido. En esencia, éste es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha; así, al colocar un manómetro o instrumento registrador en la garganta se puede medir la caída de presión y calcular el caudal instantáneo, o bien, uniéndola a un depósito carburante, se puede introducir este combustible en la corriente principal. El diámetro de la garganta varía desde un tercio a tres cuartos del diámetro de la tubería. Cuando dicha placa se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería, esta provoca que el flujo se contraiga de repente conforme se aproxima al orificio y después se expande de repente al diámetro total de la tubería. La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad del flujo resulta en una disminución de presión hacia abajo desde el orificio. PLACA ORIFICIO La gran ventaja de la placa de orificio en comparación con los otros elementos primarios de medición, es que debido a la pequeña cantidad de material y al tiempo relativamente corto de maquinado que se requiere en su manufactura, su costo llega a ser comparativamente bajo, aparte de que es fácilmente reproducible, fácil de instalar y desmontar y de que se
consigue con ella un alto grado de exactitud. Además que no retiene muchas partículas suspendidas en el fluido dentro del orificio. El uso de la placa de orificio es inadecuado en la medición de fluidos con sólidos en suspensión pues estas partículas se pueden acumular en la entrada de la placa., el comportamiento en su uso con fluidos viscosos es errático pues la placa se calcula para una temperatura y una viscosidad dada y produce las mayores pérdidas de presión en comparación con los otros elementos primarios. Las mayores desventajas de este medidor son su capacidad limitada y la perdida de carga ocasionada tanto por los residuos del fluido como por las perdidas de energía que se producen cuando se forman vórtices a la salida del orificio. FLUXÓMETRO DE ULTRASONIDO Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y receptor. La placa piezo-cerámica de una de las sondas es excitada por un impulso de tensión, generándose un impulso ultrasónico que se propaga a través del medio líquido a medir, esta señal es recibida en el lado opuesto de la conducción por la segunda sonda que lo transforma en una señal eléctrica. El convertidor de medida determina los tiempos de propagación del sonido en sentido y contrasentido del flujo en un medio líquido y calcula su velocidad de circulación a partir de ambos tiempos. Y a partir de la velocidad se determina el caudal que además necesita alimentación eléctrica. Hay dos tipos de medidores de flujo por ultrasonidos: DOPPLER: Miden los cambios de frecuencia causados por el flujo del líquido. Se colocan dos sensores cada uno a un lado del flujo a medir y se envía una señal de frecuencia conocida a través del líquido. Sólidos, burbujas y discontinuidades en el líquido harán que el pulso enviado se refleje, pero como el líquido que causa la reflexión se está moviendo la
frecuencia del pulso que retorna también cambia y ese cambio de frecuencia será proporcional a la velocidad del líquido. TRÁNSITO: Tienen transductores colocados a ambos lados del flujo. Su configuración es tal que las ondas de sonido viajan entre los dispositivos con una inclinación de 45 grados respecto a la dirección de flujo del líquido.