república bolivariana de venezuela

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
Escala
Celsius
Escala
Fahrenhit
Escala
Kelvin
Símbolo Temperaturas de referencia
ºC
Puntos de congelación (0ºC) y
ebullición del agua (100ºC)
Punto de congelación de una mezcla
ºF
anticongelante de agua y sal y
temperatura del cuerpo humano.
K
Equivalencia
Cero absoluto (temperatura más baja
posible) y punto triple del agua.
ºF = 1,8 ºC +
32
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
comparación de la conductividad térmica.
una
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.