unidad 3 optica e instrumentacion basica
DESCRIPTION
La óptica es la parte de la física encargada del estudio de la luz y de los fenómenos que produce. Desde tiempos muy remotos al hombre le ha inquietado saber que es la luz y cuál es la causa por la que vemos las cosas. A fines del siglo XVII existían dos teorías que trataban de explicar la naturaleza de la luz. La luz. Una teoría afirmaba que la luz está constituida por numerosos corpúsculos o partículas emitidas por cualquier cuerpo luminoso, dichas partículas al chocar con nuestra retina nos permite ver los objetos.TRANSCRIPT
UNIDAD 3: OPTICA E INSTRUMENTACION BASICA
INGENIERIA INDUSTRIAL 3B
ALUMNA: MAYRA BOCANEGRA ROSILLO
DOCENTE. GABRIEL
INTRODUCCION
La óptica es la parte de la física encargada del estudio de la luz y de los
fenómenos que produce. Desde tiempos muy remotos al hombre le ha
inquietado saber que es la luz y cuál es la causa por la que vemos las cosas. A
fines del siglo XVII existían dos teorías que trataban de explicar la naturaleza
de la luz. La luz. Una teoría afirmaba que la luz está constituida por numerosos
corpúsculos o partículas emitidas por cualquiercuerpo luminoso, dichas
partículas al chocar con nuestra retina nos permite ver los objetos. otros,
decían que ; la luz es un fenómeno ondulatorio semejante al sonido, por tanto,
su propagación es la misma naturaleza que la de una onda.
En todo este trabajo abordaremos temas referentes a la óptica, instrumentos
ópticos, también referentes a: instrumentos mecánicos, medidas de presión,
medidores de torcion,de esfuerzo mecanico, medidas de dureza e instrumentos
de duración.
Todos estos temas de suma importancia para nosotros como futuros
ingenieros; ya que no olvidemos que un ingeniero se desempeña en diversas
áreas de la ciencia y que en todas ellas las diversas magnitudes existentes
siempre están presentes. De ahí que deberíamos de considerar que tenemos
que tener la capacidad de conocer todo lo referente a los instrumentos de
calibración y medición conocidos para poder desempeñarnos bien y cumplir
con nuestro trabajo.
METROLOGIA ÓPTICA
LA METROLOGÍA óptica es la rama de la óptica que tiene como propósito
efectuar medidas de muy alta precisión usando las ondas de la luz como
escala. Esto se hace por medio de unos instrumentos llamados interferómetros,
basados en el fenómeno de la interferencia. Ya que dicha aplicación está
fundamentada en la naturaleza ondulatoria de la luz, se comenzará por
describir brevemente la historia del desarrollo de los conceptos sobre la
naturaleza de la luz.
APLICACIONES
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.
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 losespejos 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.
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 ode 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
poderosa 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.
Detección interferométrica de deformaciones.
. 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
superficieasférica 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 algocon 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 lavelocidad 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.
OPTICA GEOMÉTRICA
Se ocupa de los fenómenos de radiación luminosa en los medios homogéneos,
sin considerar su naturaleza u origen.
1.- Propagación de la luz. En un medio homogéneo la luz se propaga en línea
recta, cumpliendo así su principio de fernat , que dice que el camino mas corto
entre 2 puntos es una línea recta.
2.- Independencia reciproca. Dado un haz de rayos luminosos, si se
intercepta una parte con un cuerpo opaco los rayos restantes no interceptados
no sufren variación.
3.- Ley de reflexión.-
a) el rayo incidente el reflejo y la normal al punto de incidencia están en un
mismo plano.
B) El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión
4.- Leyes de refracción:
a) El rayo incidente la normal y el rayo refractado están en un mismo plano.
B) la relación entre el seno del rayo de incidencia y el seno del rayode
refracción es una constante llamada ¨ constante de refracción ¨, que depende
de cada medio.
Aunque la óptica geométrica da una adecuada explicación teórica los hechos
relativos a la explicación de la imagen, es sin embargo incompleta a l explicar
algunos resultados del experimento en ciencia óptica. Los fenómenos de
interferencia , difracción, pulverización y aun dispersión cromática rebasan
completamente este objetivo.
Con una simple afirmación de interferencia podremos decir que es posible,
para dos fuentes de luz, producir obscuridad a lo largo de ciertas trayectorias
comenzándose esto con la iluminación reforzada a lo largo de otras.
Optica Geométrica
La óptica geométrica se fundamenta en la teoría de los rayos de luz, la cual
considera que cualquier objeto visible emite rayos rectos de luz en cada punto
de él y en todas direcciones a su alrededor. Cuando estos rayos inciden sobre
otros cuerpos pueden ser absorbidos, reflejados o desviados, pero si penetran
en el ojo estimularan el sentido de la vista.
OPTICA FISICA
La óptica física es la rama de la óptica que toma la luz como una onda y
explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un
rayo.
Estos fenómenos son:
* Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor
de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las
ondas de generar nuevos frentes de onda.
*Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en
que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos
como eliminación de brillos.
Difracción Es un fenómeno característico de las ondas, éste se basa en el
curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstáculo o al
atravesar una rendija. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde
ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas
como la luz y las ondas de radio.
También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por
ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un
láser debe finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia
del emisor.
La interferencia se produce cuando la longitud de onda es mayor que las
dimensiones del objeto, por tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta
hacerse indetectables a medida que el tamaño del objeto aumenta comparado
con la longitud de onda.
En el espectro electromagnético los Rayos X tienen longitudes de onda
similares a las distancias interatómicas en la materia. Es posible por lo tanto
utilizar la difracción de rayos X como un método para explorar la naturaleza de
la estructura cristalina. La difracción producida por una estructura cristalina
verifica la ley de Bragg.
Debido a la dualidad onda-corpúsculo característica de la mecánica cuántica es
posible observar la difracción de partículas como neutrones o electrones. En
los inicios de la mecánicacuántica este fue uno de los argumentos más claros a
favor de la descripción ondulatoria que realiza la mecánica cuántica de las
partículas subatómicas.
. INSTRUMENTOS ÓPTICOS
ESPEJO:
Dispositivo óptico, generalmente de vidrio, con una superficie lisa y pulida, que
forma imágenes mediante la reflexión de los rayos de luz.
FIBRA ÓPTICA:
Fibra o varilla de vidrio u otro material transparente con un índice de refracción
alto que se emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra poruno de los
extremos de la fibra, se transmite con muy pocas pérdidas incluso aunque la
fibra esté curvada.
MICROSCOPIO:
Cualquiera de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para obtener
una imagen aumentada de objetos minúsculos o detalles muy pequeños de los
mismos. El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio óptico, que se
sirve de la luz visible para crear una imagen aumentada del objeto. El
microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una distancia
focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo
general, se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias lentes
con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios ópticos
pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces
TELESCOPIO:
Instrumento con el que se consiguen imágenes amplificadas de objetos
distantes
CRISTAL:
Porción homogénea de materia con una estructura atómica ordenada y definida
y con forma externa limitada por superficies planas y uniformes simétricamente
dispuestas. Los cristales se producen cuando un líquido forma lentamente un
sólido; esta formación puede resultar de la congelación de un líquido, el
depósito de materia disuelta o la condensación directa de un gas en un sólido
INTERFERÓMETRO:
Instrumento que emplea la interferencia de ondas de luz para la medida ultra
precisa de longitudes de onda de la luz misma, de distancias pequeñas y de
determinados fenómenos ópticos
RED DE DIFRACCIÓN:
Dispositivo óptico empleado para separarlas distintas longitudes de onda
(colores) que contiene un haz de luz. El dispositivo suele estar formado por una
superficie reflectante sobre la que se han trazado miles de surcos paralelos muy
finos.
ESPECTROSCOPIO:
En 1859, los científicos alemanes Gustav Robert Kirchhoff y Robert Wilhelm
Bunsen fueron los primeros en darse cuenta de que cada elemento emite y
absorbe luz de colores característicos, que componen su espectro.
Desarrollaron el espectroscopio de prisma en su forma moderna y lo aplicaron
al análisis químico. Este instrumento, que es uno de los dos tipos principales
de espectroscopio, está formado por una rendija, un conjunto de lentes, un
prisma y un ocular.
ESPECTROHELIÓGRAFO:
Elemento importante del equipo utilizado en astronomía para fotografiar las
protuberancias del Sol, como la fotosfera (la capa interior de gases calientes
más cercana a la superficie del Sol) y la cromosfera (la capa exterior más fría).
El espectroheliógrafo, junto con un telescopio, fotografía el Sol en luz
monocromática (con una única longitud de onda). En su forma más simple
consta de un espectrógrafo con dos ranuras delante de una placa fotográfica; la
ranura más cercana al Sol es más pequeña. La imagen del Sol la proyecta el
telescopio en la primera ranura, que transmite la luz a la segunda ranura. Esta
segunda ranura se coloca a una cierta longitud de onda para registrar la
radiación de la línea espectral producida por un elemento químico como el
hidrógeno (que produce la línea espectral marcada como H)o el calcio (que
produce la línea marcada como K; véase Espectroscopia). En la placa
fotográfica se acumula una película mixta del Sol mostrando la distribución de
este elemento a medida que el Sol cruza por el cielo.
HOLOGRAMA:
Método de obtener imágenes fotográficas tridimensionales. Las imágenes se
crean sin lente alguna, por lo que esta técnica también se denomina fotografía
sin lente.
LUPA
La lupa, o microscopio simple, es una lente convergente de distancia focal
pequeña que aumenta el tamaño angular del objeto con respecto a su visión a
ojo desnudo y sin necesidad de acomodación del ojo. Las lupas se usan para
ver objetos corrientes de pequeño tamaño.
ANTEOJO
El anteojo astronómico, que se emplea para observar los astros, usa una
combinación de dos lentes convergentes, llamadas objetivo y ocular, de modo
que la primera tiene una distancia focal mayor que la segunda. Para una buena
visión, el foco imagen del objetivo debe coincidir con el foco objeto del ocular,
con lo que se obtiene en el ocular una imagen que no requiere acomodación.
Este anteojo produce imágenes invertidas.
MEDICIONES CON OPTICA FISICA
La óptica física es la rama de la óptica que toma la luz como una onda y
explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un
rayo.
Estos fenómenos son:
* Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor
de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las
ondas de generar nuevos frentes de onda.
*Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en
que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos
como eliminación de brillos.
Cámara Oscura
La cámara obscura es una caja cerrada con un orificio pequeño en una de sus
paredes para la entrada de los rayos luminosos (rectos); éstos forman en la
pared situada frente al orificio una imagen real invertida de cualquier objeto
situado en el exterior delante del orificio. El tamaño de la imagen crece con la
distancia entre el orificio y la pared constituida por un vidrio esmerilado (papel
de china), donde se forma la imagen. Disminuyendo el diámetro del orificio, la
imagen gana en nitidez lo que pierde en luminosidad.
Cámara Cinematográfica
Para impresionar las películas se usa la cámara cinematográfica que no es más
que una cámara fotográfica, con la diferencia de que tiene un rollo de película
que va pasando rápidamente ente el objetivo, impresionando de 22 a 28
fotografías por segundo, esta película va enrollándose en el mismo aparato,
para ser luego revelada y fijada. por esto son perpendiculares
Anteojo de Galileo
Este aparato para observaciones a distancia, en él se dispone un ocular
constituido por una lente divergente y un objetivo que es una lente
convergente, este aparato no da aumentos muy grandes, pero son prácticos
por su pequeño tamaño. era muy util ya que permitia un mayor alcance de vista
a larga distancia por medio del lente óptico
Microscopio Óptico
El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio óptico, que se sirve de la
luz visible para crear una imagen aumentada del objeto. El microscopio óptico
más simple es la lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas
lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces. Por lo general, se utilizan
microscopios compuestos, que disponen de varias lentes con las que se
consiguen aumentos mayores.
Microscopios Ópticos Especiales
Hay diversos microscopios ópticos para funciones especiales. Uno de ellos es
el microscopio estereoscópico, que no es sino un par de microscopios de baja
potencia colocados de forma que convergen en el espécimen. Estos
instrumentos producen una imagen tridimensional. El microscopio de luz
ultravioleta utiliza el rango de los colores del espectro luminoso en lugar del
rango visible, bien para aumentar la resolución con una longitud de onda menor
o para mejorar la calidad en el detalle tomando selectivamente distintas
longitudes de la banda ultravioleta y ultra roja.
Microscopio Compuesto
Es el microscopio comúnmente conocido y está constituido de manera
fundamental por dos lentes: el ocular y el objetivo. El objetivo: Posee una
pequeña distancia focal y está colocado en las cercanías del objeto a observar.
El ocular: Posee una mayor distancia focal que el anterior y es aquel inmediato al
ojo del observador. Ambos lentes están ubicados en un tubo y de tal modo que
sus ejes coinciden. Este tubo puede subir o bajar mediante un tornillo
micrométrico para lograr el enfoque necesario del objeto. Entonces la imagen
obtenida será real, invertida y mayor.
Formación de imágenes. El tipo de microscopio más utilizado es el microscopio
óptico, que se sirve de la luz visible para crear una imagen aumentada del
objeto. El microscopio óptico más simple es la lente convexa doble con una
distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un objeto hasta 15 veces.
Por lo general se utilizan microscopios compuestos, que disponen de varias
lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos microscopios
ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces.
El microscopio compuesto consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el
ocular, montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El objetivo está
compuesto de varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto
examinado. Las lentes de los microscopios están dispuestas de formaque el
objetivo se encuentre en el punto focal del ocular. Cuando se mira a través del
ocular se ve una imagen virtual aumentada de la imagen real. El aumento total
del microscopio depende de las longitudes focales de los dos sistemas de
lentes.
Periscopio
Un periscopio simple consiste en espejos o prismas situados en los extremos
opuestos de un tubo con las superficies de reflexión paralelas entre sí en el eje
del tubo. El denominado periscopio de campo o de tanque se ha usado en las
trincheras, detrás de parapetos y terraplenes y en tanques, permitiendo ver sin
correr riesgos.El periscopio del submarino es un instrumento más grande y
complejo, formado por prismas de reflexión en la parte superior del tubo
vertical, con dos telescopios y varias lentes entre ellos y un ocular en la parte
inferior. Este periscopio se coloca en un tubo resistente y grueso, de 10 a 15
cm de diámetro, que soporta la presión del agua a grandes profundidades. La
única parte giratoria del tubo exterior es la cabeza, fijada al interior del tubo.
Ésta puede girarse mediante una palanca o un eje y un engranaje. El campo de
visión de un periscopio simple es pequeño, pero algunas mejoras recientes lo
han aumentado. El aumento de objetos distantes es de 1,5 a 6 diámetros.Los
periscopios también se usan como dispositivos de avistamiento en aviación
militar.
Medidores de presión
La presión, fuerza o coacción que se ejerce sobre una superficie, se expresa
con respecto a cualquier nivel de referencia arbitraria, usualmente se utilizan
para este fin los niveles de referencia: Cero absoluto y presión atmosférica. Se
utilizan estos dos debido a que existen diferencias con respecto a la que se
mide y como esta expresada esta presión, esta se expresa como una diferencia
entre su valor y un vació completo entonces es presión absoluta, pero si la
presión se expresa como la diferencia entre su valor y una presión atmosférica
local entonces es presión manométrica.
La presión es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en
unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro
cuadrado y psi. (Libras por pulgada cuadrada)
La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente
miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y la presión
atmosférica. El resultado obtenido se conoce como presión manométrica.
Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica
La presión atmosférica al nivel del mar es 101.3 kPa, o 14.7 lb/in2 . Debido a
que la presión atmosférica participa en gran número de cálculos, con
frecuencia se usa una unidad de presión de una atmósfera (atm), definida
como la presión media que la atmósfera ejerce al nivel del mar, o sea, 14.7
lb/in2 .
Instrumentos
Barómetro
Instrumento para medir la presión atmosférica, es decir, la fuerza por unidad de
superficie ejercida por el pesode la atmósfera. Como en cualquier fluido esta
fuerza se transmite por igual en todas las direcciones. La forma más fácil de
medir la presión atmosférica es observar la altura de una columna de líquido
cuyo peso compense exactamente el peso de la atmósfera. Un barómetro de
agua sería demasiado alto para resultar cómodo. El mercurio, sin embargo, es
13,6 veces más denso que el agua, y la columna de mercurio sostenida por la
presión atmosférica normal tiene una altura de sólo 760 milímetros
Barómetro de mercurio
Un barómetro de mercurio ordinario está formado por un tubo de vidrio de unos
850 mm de altura, cerrado por el extremo superior y abierto por el inferior.
Cuando el tubo se llena de mercurio y se coloca el extremo abierto en un
recipiente lleno del mismo líquido, el nivel del tubo cae hasta una altura de
unos 760 mm por encima del nivel del recipiente y deja un vacío casi perfecto
en la parte superior del tubo. Las variaciones de la presión atmosférica hacen
que el líquido del tubo suba o baje ligeramente; al nivel del mar no suele caer
por debajo de los 737 mm ni subir más de 775 mm. Cuando el nivel de
mercurio se lee con una escala graduada denominada nonius y se efectúan las
correcciones oportunas según la altitud y la latitud (debido al cambio de la
gravedad efectiva), la temperatura (debido a la dilatación o contracción del
mercurio) y el diámetro del tubo (por los efectos de capilaridad), la lectura de un
barómetro de mercurio puede tener una precisión de hasta 0,1 milímetros .
Barómetro Aneroide
Un barómetro más cómodo (y casi tan preciso) es el llamado barómetro
aneroide, en el que la presión atmosférica deforma la pared elástica de un
cilindro en el que se ha hecho un vacío parcial, lo que a su vez mueve una
aguja. A menudo se emplean como altímetros (instrumentos para medir la
altitud) barómetros aneroides de características adecuadas, ya que la presión
disminuye rápidamente al aumentar la altitud. Para predecir el tiempo es
imprescindible averiguar el tamaño, forma y movimiento de las masas de aire
continentales; esto puede lograrse realizando observaciones barométricas
simultáneas en una serie de puntos distintos. El barómetro es la base de todos
los pronósticos meteorológicos.
Manómetro de tubo abierto
Un aparato muy común para medir la presión manométrica es el manómetro
de tubo abierto. El manómetro consiste en un tubo en forma de U que contiene
un líquido, que generalmente es mercurio. Cuando ambos extremos del tubo
están abiertos, el mercurio busca su propio nivel ya que se ejerce una
atmósfera de presión sobre cada uno de ellos. Cuando uno de los extremos se
conecta a una cámara presurizada, el mercurio se eleva hasta que la presiones
se igualan.
La diferencia entre los dos niveles de mercurio es una medida de presión
manométrica: la diferencia entre la presión absoluta en la cámara y la presión
atmosférica en el extremo abierto. El manómetro se usa con tanta frecuencia
en situaciones de laboratorio que la presión atmosférica y otras presiones se
expresan amenudo en centímetros de mercurio o pulgadas de mercurio.
Manómetro
Los manómetros de presión, o manómetros (del griego manos = ligero, poco
denso) es la definición para medir la fuerza física de un medio (fluidos o gases).
La mayoría de los manómetros de presión usan la presión del aire externa
como punto de referencia. Solamente en construcciones especiales para medir
la presión absoluta, p.e. con el barómetro, se usa el vacío como punto de
referencia
Hoy en día se les puede encontrar en sus presentaciones digitales para mayor
comodidad al usarlos.
Medidores de Torsión
En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un
momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma
mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una
dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en
situaciones diversas.
La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al
eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las
dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de
él
Instrumentos
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.
MEDIDOR DE TORSIÓN SERIE MGT
Los medidores de torsión de la Serie MGT constituyen una solucióneconómica
para la mayoría de las aplicaciones básicas de ensayos de torsión. El sensor
remoto dispone de cierre Jacobs lo que permite su fácil adaptación a la muestra
y posibles accesorios. El MGT está disponible en una gran variedad de
capacidades, desde 0,07 Nm hasta 11,3 Nm
Medidor/Interrup. de caudal, Paleta de Torsión DPT
El medidor de caudal tipo torsión de paleta KOBOLD patentado modelo DPT,
funciona de acuerdo al principio de plato de diafragma. Por primera vez un
resorte de torsión plano actúa simultáneamente como un soporte para la paleta
y como una fuerza elástica. El dispositivo funciona así con casi ningún
desgaste. La paleta comprende de un plato de diafragma (1) y un brazo de
palanca (2)
Medidores de esfuerzos mecánicos.
Hay distintas clases de fuerzas o ¨esfuerzo que se representa al tratar las
propiedades mecánicas de los materiales .En general, se define el esfuerzo
como una fuerza que actúa sobre el área unitaria en la que se aplica tales
como los esfuerzos de tensión ,comprensión ,corte, flexión.
Esfuerzos mecánicos
Tracción: esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos
fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo, aumentando su
longitud y disminuyendo su sección.
Compresión: esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos
fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a comprimirlo, disminuyendo
su longitud y aumentando su sección.
Flexión: esfuerzo que tiende a doblar el objeto. Las fuerzas que actúan son
paralelas a las superficies que sostienen el objeto. Siempre que existe flexión
también hay esfuerzo de tracción y de compresión.
Cortadura: esfuerzo que tiende a cortar el objeto por la aplicación de dos
fuerzas en sentidos contrarios y no alineadas. Se encuentra en uniones como:
tornillos, remaches y soldaduras.
Torsión: esfuerzo que tiende a retorcer un objeto por aplicación de un
momento sobre el eje longitudinal. .
Medidor de esfuerzo PCE-FM1000
Este medidor de esfuerzo está controlado por un microprocesador que permite
leer con rapidez y precisión tanto la tracción como la compresión. El medidor
de esfuerzo posee una caja dinamométrica conectada a un cable de 2 m (cable
con clavija conectada a la carcasa del aparato). La pantalla del medidor de
esfuerzo es perfectamente legible gracias al tamaño grande de los dígitos, de
forma que se pueden descartar errores de lectura durante la medición de la
fuerza de tracción o de compresión.
MEDIDORES DE DUREZA
Dureza y medición de dureza
La dureza es una medida de la resistencia de un material a deformarse cuando
una fuerza o carga externa se aplica al material. Hay di-versas escalas de
dureza que usan diferentes métodos de aplicación de fuerza y cuantificación de
la resistencia a la deformación. La dureza está estrechamente correlacionada a
otras características mecánicas. Es como muchas otras características
mecánicas, un valor relativo que no tiene una cantidad fundamental o absoluta
normalizada y es diferente de cantidades físicas tales como la longitud, el
tiempo y la fuerza. Por esto los valores de dureza se determinan usando una
máquina de ensayo estándar bajo condiciones normalizadas. Las escalas más
populares de hoy son las de dureza Brinell (HB), dureza Vickers (HV), dureza
Rockwell (HR), dureza superficial Rockwell (HR) y la dureza Knoop (HK).
Todos los probadores de dureza determinan la dureza del área de la
indentación hecha en un espécimen por el penetrador bajo una carga conocida.
DUREZA MICRO-VICKERS
CARACTERISTICAS
La dureza Micro-Vickers se utiliza para determinar la dureza de los siguientes
materiales.
1) Sellos de circuitos integrados, aceros, metales no ferrosos. 2) Plástico
delgado, láminas metálicas, niquelado, recubrimientos, capas de superficie,
metales laminados.
3) Efecto del tratamiento térmico y profundidades de capas carburizadas y
capaendurecida por flama.
DUREZA VICKERS
CARACTERISTICAS
La dureza Vickers es apropiada para determinar la dureza de los materiales
siguientes.
1) Carburo cementado, cerámicas, aceros, metales no ferrosos.
2) Placas delgadas, láminas metálicas, niquelado, objetos miniatura.
3) Resistencia de materiales, efecto del tratamiento térmico, profundidades de
capas
Carburizadas o descarburizadas y capa endurecida por flama, efecto de
endurecimiento y la dureza resultante de la soldadura o deposición.
DUREZA ROCKWELL Y LA DUREZA ROCKWELL SUPERFICIAL
CARACTERISTICAS
La dureza Rockwell y la dureza Rockwell Superficial son adecuadas para
determinar la dureza de los siguientes materiales.
1) Carburo cementado, cerámicas, aceros, metales no ferrosos, plásticos,
piedra de amolar.
2) La dureza del material, el efecto del tratamiento térmico, las
profundidades de capas carburizadas o descarburizadas y capa endurecida por
flama, efecto de endurecimiento y el resultado de dureza de la deposición.
TIPOS DE MEDIDORES DE DUREZA
Hardmatic HH-401 SERIE 810 (Medidor de Dureza Tipo Impacto)
CARACTERISTICAS
•El HH-401 es un instrumento de prueba de dureza tipo impacto que se puede
operar fácilmente con una mano.
•Unidad portátil debido a la construcción delgada y ligera y el diseño de la
fuente de alimentación de dos canales hace del HH-401 con medidor apropiado
para pruebas en el taller.
•Se opera encualquier orientación incluyendo la dirección invertida.
•La conversión del valor de la dureza completo en la pantalla se obtiene en las
escalas de dureza Rockwell B, Rockwell C, Vickers, Shore y Brinell.
•100 horas continuas de operación.
•Función de juicio pasa-no pasa para fácil clasificación de los especímenes.
•450 datos de prueba se pueden almacenar en la memoria.
•Las salida RS-232C y de salida de interface SPC son estándares.
Hardmatic HH-120/140 SERIE 810(Medidores Portátiles) CARACTERISTICAS
•Cualquiera de los cinco valores de dureza
(Vickers, Brinell, Rockwell B, Rockwell C, Shore) y de resistencia a la tensión
se pueden obtener de manera sencilla.
•Las condiciones y resultados de medición se muestran en la pantalla.
•Capaz de retener un máximo de 450 medidas.
•Las salidas RS-232C y la de interface SPC son estándares. Esto permite que
los datos se envíen a una impresora externa o a una PC.
• El HH-140 se puede operar de la misma manera que un durómetro de banco,
si la unidad de medición se monta en un taladro (diámetro del zanco de
montura: 8mm) o en una base dedicada (opcional).
HM-112/114/124 SERIE 810(Medidor de Dureza para Ensayos Micro-Vickers)
CARACTERISTICAS
•El objetivo mejorado proporciona imágenes brillantes y claras.
•Con la impresora de video opcional conectada, los videos e imágenes se
pueden imprimir fácilmente.
•La platina automática XY permitehacer con comodidad mediciones
multipuntos.
•El patrón de movimiento de la platina XY se puede poner en línea, en zigzag,
matriz, círculo o al azar. Además se pueden combinar estos patrones
fácilmente.
•La función learn (aprendizaje) permite crear fácilmente programas para las
piezas.
•Las condiciones de medición y los datos posicionales se muestran en el
monitor de video.
•Las curvas de evaluación de profundidades de capas carburadas (case depth)
y las curvas de dureza se pueden mostrar en el monitor de video y enviarlas a
un graficador externo (opcional).
•Una impresora se integra en cada sistema.
•Las funciones de procesamiento de datos tales como la conversión de escalas
de dureza y de cálculo se incluyen como estándares.
•La función de calibración permite cambiar los objetivos.
•Un mecanismo de seguridad elimina la posibilidad de un error operacional.
HM-113/115/125 SERIE 810 (Medidores de Dureza Micro-Vickers)
CARACTERISTICAS
•La medición de la penetración en el monitor de 9 pulgadas reduce la fatiga del
ojo del operador y por tanto el error.
•Imágenes libres de parpadeo en el monitor de video debido al uso de la
cámara CCD resistente a golpes y vibración.
•Con la impresora de video opcional conectada, los videos e imágenes se
pueden imprimir fácilmente.
HV-112/114 SERIE 810 (Medidores de Dureza Vickers)
CARACTERISTICAS
•La medición de la huella en el monitor de 9 pulgadasreduce la fatiga visual del
operador y por tanto el error.
•La conexión con el procesador de datos opcional VG-101 provee al AVK-C110
y al AVK-C210 con capacidad de procesamiento estadístico
INSTRUMENTOS DE MEDICION POR COORDENADAS (X, Y, Z)
Una máquina de medición por coordenadas, máquina de medición
tridimensional o CMM (del inglés Coordinate-measuring machine) es un
instrumento de medición directa que utilizan un puntero o “palpador” físico con
el que el operador puede ir tocando el objeto y enviando coordenadas a un
fichero de dibujo. El puntero puede ir unido al sistema de registro de
coordenadas mediante un brazo o codificador, o puede ser localizado y
“trazado” por un sistema óptico (hay sistemas que utilizan video aunque los
más comunes y eficientes son los rastreadores basados en láser llamados
“laser-trackers”).
Las máquinas de medición de coordenadas (CMM, por sus siglas en inglés)
son una serie de dispositivos diseñados para medir las características físicas
de un objeto. Ya sea controlado por los humanos o por las computadoras, las
CMM pueden medir varios aspectos de la geometría de un objeto como, la
posición, la perpendicularidad, el paralelismo, la angularidad, el perfil, la
rectitud, la planitud, la redondez, la simetría y la concentricidad. Las CCM
toman mediciones, ya sea ópticamente o mecánicamente, utilizando una sonda
unida al dispositivo.
INSTRUMENTOS MECANICOS DE MEDICION.
tiene por objetivo adquirir conocimientos sobre los siguientes puntos:
cinta métrica, vernier o pie de rey, tipos de vernier, tornillo micrométrico, tipos
de tornillos micrométricos
Medir una magnitud es determinar cuántas veces contiene a otra de la misma
especie que se toma como unidad. Esta operación que a primera vista puede
resultar muy simple es, en la práctica, más delicada cuanto más precisa deba
ser la medida que se quiere realizar.
Las magnitudes nunca se podrán medir exactamente y el número que se
obtiene para representar su medida será siempre aproximado. La precisión de
una medida dependerá del error que se comete al realizarla.
INSTRUMENTOS MECANICOS DE MEDICION
1.- ¿QUÉ SON INSTRUMENTOS DE MEDICION?
En física, química e ingeniería, un instrumento 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.
2.-¿QUÉ ES UNA CINTA MÉTRICA?
Instrumento de medida queconsiste en una cinta flexible graduada y se puede
enrollar, haciendo que el transporte sea más fácil. También se puede medir
líneas y superficies curvas.
3.-TIPOS DE CINTAS METRICAS
Metro de carpintero
El conocido normalmente como "metro de carpintero" o "metro plegable", es un
instrumento de medida de un metro o dos metros de largo con segmentos
plegables de 20cm. Antiguamente era de madera o incluso de metal (plancha
de aluminio o de acero), aunque hoy en día se hacen de plástico (nylon) o fibra
de vidrio, es de uso común en carpintería y en la construcción. Tiene la ventaja
de su rigidez y de que no se debe desenrrollar.
Las cintas de "costurera" más sencillas son de tela o plástico, de entre un
metro o dos de largo, su uso es común en la alta costura y la confección.
Cinta métrica extensible Un metro extensible, 2 metros. La cinta métrica
extensible utilizada en medida de longitudes se construye en una delgada
lámina de acero al cromo, o aluminio, o de un entramado de fibras de carbono
unidas mediante un polímero de teflón (las más modernas). Las cintas métricas
más usadas son las de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50 y 100 metros.
Son llamadas de agrimensor y se construyen únicamente en acero, ya que la
fuerza necesaria para tensar podría producir la extensión de las mismas
siestuvieran construidas en un material menos resistente a la tracción.
Las más pequeñas son centimétricas e incluso algunas mil limetrats, con las
marcas y los números pintados o grabados sobre la superficie de la cinta,
mientras que las de agrimensor están marcadas mediante remaches de cobre
o bronce fijos en la cinta cada 2 dm, utilizando un remache algo mayor para los
números impares y un pequeño óvalo numerado para los números pares.
En general están protegidas en un rodillo de latón o PVC. Las de agrimensor
tienen dos manijas de bronce en sus extremos para su exacto tensado y es
posible deshacer completamente del rodillo para mayor comodidad.
4.- ¿QUÉ ES EL VERNIER O PIE DE REY?
Un vernier, también llamado pie de rey, es un instrumento de medición
parecido, en la forma, a una llave stillson, sirve para medir con mediana
precisión hasta 128 de pulgada y hasta diezmilésimas de metro, más o menos
funciona así, primero haces una aproximación de la medida con el cero (ya sea
de pulgadas o CMS), si queda exactamente el cero en una rayitas, esa es la
medida exacta.
Existen calibres de diferentes tipos. El que utilizaremos, conocido como
"mauser", está construido de forma que con él se pueden medir longitudes de
interiores, exteriores y profundidades.
Suelen tener dos escalas, una en milímetros y otra enpulgadas.
La precisión de este instrumento es de 1/20mm = 0’05mm.
Tornillo micrométrico
Es un instrumento que utilizaremos para medir longitudes, con precisión de
centésimas de milímetro.
El fundamento de un micrómetro se basa en un tornillo montado en una tuerca
fija. Cuando hacemos girar el tornillo, su desplazamiento longitudinal es
proporcional al giro de su cabeza.
un micrómetro está formado por un cuerpo en forma de arco, en uno de cuyos
extremos hay un tope fijo. En el otro extremo del arco hay una escala fija y una
tuerca fija donde penetra el tornillo cuya prolongación en forma de varilla
cilíndrica constituye el tope móvil. La cabeza del tornillo esta unida a un tambor
graduado. Al hacer girar el tambor, el tornillo avanza o retrocede junto con el
tope móvil y el propio tambor.
5.-TIPOS DE VERNIER
Los vernier se clasifican en dos tipos: el estándar y el largo Vernier.
Estándar:
Este tipo de vernier es el más comúnmente utilizado, tienen visiones iguales
que ocupan la misma longitud que n-1 divisiones sobre la escala principal.
Vernier largo:
El vernier largo está diseñado para que las graduaciones adyacentes sean más
fáciles de distinguir. Este vernier tiene 20 divisiones que ocupan 39 mm sobre
la escala principal. Calibradores grandes y pequeños: Hay calibradores
disponibles en diversostamaños, con rangos de medición de 100 mm a 3 m (4
a 120 pulg).Los que tienen rango de 300mm (12 pulg) o menos son clasificados
como pequeños, los de rango mayor como grandes.
Vernier Tipo M:
Llamado calibrador con barra de profundidades: Tiene un cursor abierto y
puntas para medición de interiores. Está graduado con 20divisiones en 39 mm
para el tipo con legibilidad de 0.05 mm, o en 50divisiones en 49 mm para el tipo
con legibilidad de 0.02 mm. Están diseñados para facilitar la medición de
peldaño, ya que tienen el borde del cursor al ras con la cabeza del brazo
principal cuando las puntas de medición están completamente cerradas.
Vernier Tipo CM:
Tiene un cursor abierto, está diseñado en forma talque las puntas de medición
de exteriores puedan utilizarse en la medición de interiores, cuenta con un
dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor. Tienen una mayor
resistencia al desgaste y daño.
Vernier circular (goniómetro):
Es una modificación del vernier lineal ,que mide ángulos, se utiliza montado en
un teodolito
6.-¿QUÉ ES EL TORNILLO MICROMETRICO?
del orden de centésimas de milímetros(0,01 mm) y de milésimas de milímetros
(0,001mm) (micra)las dimensiones de un objeto.
Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo
de rosca fina, el cual tiene grabado en sucontorno una escala. La escala puede
incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es
de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada
campo de medidas que se quieran tomar
7.-TIPOS DE TORNILLOS MICROMETRICOS Micrómetro
de interiores:
El micrómetro para interiores sirve para medir el diámetro del agujero y otras
cotas internas superiores a 50 mm. Está formado por una cabeza micrométrica
sobre la que pueden ser montados uno o más ejes combinables de
prolongamiento. Después se muestran las partes principales del micrómetro:
Tambor graduado.
Cuerpo graduado.
Tornillo micrométrico.
Dispositivo de blocaje.
Punta fija de la cabeza micrométrica.
Primer tubo de prolongamiento, atornillado directamente sobre la cabeza.
Eje que se atornilla por el interior del primer tubo de prolongamiento.
Segundo tubo de prolongamiento atornillado sobre el primer tubo.
Eje atornillado por el interior del primer tubo.
Extremidad esférica.
Extremidad plana.
Micrómetro de exterior de tres contactos
Tiene forma de V con contacto en ángulo prismático para la medición de
herramientas de corte de 3 labios. Este tipo de micrómetro nos sirve para
mediciones como las fresas etc. Es similar al micrómetro de exteriores, lo que
los diferencian los tres contactos y el uso.
Estemicrómetro tiene el diferente uso de medir, es un micrómetro que en vez
de tener como el resto tan solo dos contactos tiene tres contactos y sirve para
medir piezas como fresas. Este micrómetro está compuesto por:
Puente de acero.
Dos contactos de colocación de piezas en forma de V.
Eje móvil
Dispositivo de blocaje.
Cuerpo graduado.
Tambor graduado. 'Micrómetros'
CONCLUSION
Analizado el tema sobre los instrumentos de medición mecánica podemos decir
que son instrumento de medición que se usan para comparar magnitudes
físicas mediante un proceso de medición la cinta métrica es un Instrumento de
medida que consiste en una cinta flexible graduada y se puede enrollar,
haciendo que el transporte sea más fácil ,el vernier Es un instrumento de
medida de longitudes, sirve para medir con mediana precisión hasta 128 de
pulgada y hasta diezmilésimas de metro, más o menos. El El micrómetro
también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo
funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir
con alta precisión. Estos instrumentos destacan por su alta precisión y sus
inmejorables prestaciones. Con estos instrumentos no sólo podrán realizar
mediciones,. Los instrumentos de medida son muy útiles en el sector industrial,
en el servicio técnico externo y en el laboratorio.
Bibliografia http://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-
medida/metros/manometros-depresion.htm
http://html.rincondelvago.com/medidores-de-presion.html
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/medidoresdepresionli
q uidos/medidoresdepresionliquidos.html
http://proyecto-de-fisica.blogspot.com/2011/07/instrumentos-para-medir-
lapresion.html http://www.aname.es/modules/torquimetrosmgt/
http://www.kobold.de/es/product/medidor-interrup-de-caudal