Instrumentación Básica (página 2)

Enviado por Luis Alberto C�rdenas Sakoda

Partes: 1, 2

Se mide el volumen de
agua necesario
para mantener el nivel constante, en la unidad de tiempo, que
puede ser 6, 12 ó 24 horas. El volumen de agua consumido
se transforma en mm de agua evaporada por unidad de tiempo.

Varios investigadores han determinado fórmulas
empíricas relacionando la evaporación medida en un
evaporímetro con la evapotranspiración de diversos
cultivos.

Instrumentos
neumáticos de medición

Los instrumentos de
medición neumáticos pertenecen a la
clasificación de instrumentos de medición de Acuerdo al principio de
operación

Estos tipos de instrumentos requieren de aire o un
gas para su
funcionamiento.

Algunos ejemplos de Instrumentos Neumáticos son:

– Los vaumanometros:

El baumanómetro es un instrumento que permite medir la
fuerza que
ejerce la sangre sobre las
paredes de las arterias, su uso es de gran importancia para el
diagnóstico médico, ya que permite
detectar alguna anomalía relacionada con la presión
sanguínea y el corazón.

De ejemplos de
simbología de instrumentación o simbología de
instrumentos, explique c/u de ellos

La indicación de los símbolos de varios instrumentos o funciones han
sido aplicados en las típicas formas. El uso no
implica que la designación o aplicaciones de los
instrumentos o funciones estén restringidas en ninguna
manera. Donde los símbolos alternativos son
mostrados sin una preferencia, la secuencia relativa de los
números no implica una preferencia.

La burbuja puede ser usada para etiquetar símbolos
distintivos, tal como aquellos para válvulas
de control. En
estos casos la línea que esta conectando a la burbuja con
el símbolo del instrumento esta dibujado muy cerca de
él, pero no llega a tocarlo. En otras situaciones la
burbuja sirve para representar las propiedades del
instrumento.

Un símbolo distintivo cuya relación con el lazo es
simplemente aparentar que un diagrama no
necesita ser etiquetado individualmente. Por ejemplo una
placa con orificio o una válvula de control que es parte
de un sistema
más largo no necesita ser mostrado con un número de
etiqueta en un diagrama. También, donde hay un
elemento primario conectado a otro instrumento en un diagrama,
hace uso de un símbolo para representar que el elemento
primario en un diagrama puede ser opcional.

Los tamaños de las etiquetas de las burbujas y de los
símbolos de los misceláneos son los tamaños
generalmente recomendados. Los tamaños
óptimos pueden variar dependiendo en donde o no es
reducido el diagrama y dependiendo el número de caracteres
seleccionados apropiadamente acompañados de otros
símbolos de otros equipos en un diagrama.

Las líneas de señales
pueden ser dibujadas en un diagrama enteramente o dejando la
parte apropiada de un símbolo en cualquier ángulo.
La función
de los designadores de bloque y los números de las
etiquetas podrían ser siempre mostrados con una
orientación horizontal. Flechas direccionales
podrían ser agregadas a las líneas de las
señales cuando se necesite aclarar la dirección del flujo para información. La aplicación de
flechas direccionales facilita el entendimiento de un sistema
dado.

Eléctrico, neumático o cualquier otro suministro de
energía para un instrumento no se espera que sea mostrado,
pero es esencial para el entendimiento de las operaciones de
los instrumentos en un lazo de control.

En general, una línea de una señal representara la
interconexión entre dos instrumentos en un diagrama de flujo
siempre a través de ellos. Pueden ser conectados
físicamente por más de una línea.

La secuencia en cada uno de los instrumentos o funciones de un
lazo está conectado en un diagrama y pueden reflejar el
funcionamiento lógico o información acerca del
flujo, algunos de estos arreglos no necesariamente
corresponderán a la secuencia de la señal de
conexión. Un lazo electrónico usando una
señal analógica de voltaje requiere de un cableado
paralelo, mientras un lazo que usa señales de corriente
analógica requiere de series de
interconexión. El diagrama en ambos casos
podría ser dibujado a través de todo el cableado,
para mostrar la interrelación funcional claramente
mientras se mantiene la presentación independiente del
tipo de instrumentación finalmente instalado.

El grado de los detalles para ser aplicado a cada documento o
sección del mismo esta enteramente en la discreción
del usuario de la conexión. Los símbolos y
designaciones en esta conexión pueden diseñarse
para la aplicación en un hardware o en una
función en específico. Los sketches y
documentos
técnicos usualmente contienen simbolismo simplificado e
identificación. Los diagramas de
flujo de un proceso
usualmente son menos detallados que un diagrama de
flujo de ingeniería. Los diagramas de
ingeniería pueden mostrar todos los componentes en
línea, pero pueden diferir de usuario a usuario en
relación a los detalles mostrados. En ningún
caso, la consistencia puede ser establecida para una
aplicación. Los términos simplificado,
conceptual, y detallado aplicado a los diagramas donde se escoge
la representación a través de la sección de
un uso típico. Cada usuario debe establecer el grado
de detalle de los propósitos del documento
específico o del documento generado.

Es común en la práctica para los diagramas de flujo
de ingeniería omitir los símbolos de
interconexión y los componentes de hardware que son
realmente necesarios para un sistema de trabajo,
particularmente cuando la simbolización eléctrica
interconecta sistemas.

Un globo o círculo simboliza a un
instrumento aislado o instrumento discreto, pare el caso donde el
círculo esta dentro de un cuadrado, simboliza un
instrumento que comparte un display o un control. Los
hexágonos se usan para designar funciones de computadora.
Para terminar el los controles lógicos programables
PLC's se
simbolizan con un rombo dentro de un cuadrado.

Funcionamiento y
aplicación de instrumentos de inducción

Los instrumentos de inducción se basan en el siguiente
principio:

Si cogemos un alambre de cobre o
conductor de cobre, ya sea con forro aislante o sin éste,
y lo movemos de un lado a otro entre los polos diferentes de dos
imanes, de forma tal que atraviese y corte sus líneas de
fuerza magnéticas, en dicho alambre se generará por
inducción una pequeña fuerza electromotriz (FEM),
que es posible medir con un galvanómetro, instrumento
semejante a un voltímetro, que se utiliza para detectar
pequeñas tensiones o voltajes.

Este fenómeno físico, conocido como
"inducción magnética" se origina cuando el
conductor corta las líneas de fuerza magnéticas del
imán, lo que provoca que las cargas
eléctricas contenidas en el metal del alambre de cobre
(que hasta ese momento se encontraban en reposo), se pongan en
movimiento
creando un flujo de corriente
eléctrica.

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.

Se utilizan habitualmente para la medida de energía
eléctrica.

Algunas de sus aplicaciones principales son: contador de
energía (Condición de 90º, compensaciones),
contador monofásico, trifásico de energía
activa reactiva y aparente, Contadores
electrónicos.

Principio de
funcionamiento de los girómetros y
termómetros

Higrómetro
Un higrómetro es un instrumento que se usa
para la medir el grado de humedad del aire, o un gas
determinado, por medio de sensores que
perciben e indican su variación.
Los primeros higrómetros estaban constituidos
por sensores de tipo mecánico, basados en la respuesta
de ciertos elementos sensibles a las variaciones de la
humedad atmosférica, como el cabello humano. Existen
diversos 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.
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 esta 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.
Termómetro

Un 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.

Entre las propiedades físicas en las que se basan
los termómetros destaca la dilatación de los
gases, la
dilatación de una columna de mercurio, la
resistencia
eléctrica de algún metal, la variación de la
fuerza electromotriz de contacto entre dos metales, la
deformación de una lámina metálica o la
variación de la susceptibilidad magnética de
ciertas sales paramagnéticas.

El termómetro de dilatación de
líquidos es el más conocido. Consta de una ampolla
llena de líquido unida a un fino capilar, todo ello
encerrado en una cápsula de vidrio o cuarzo
en forma de varilla. La sensibilidad que se logra depende de las
dimensiones del depósito y del diámetro del
capilar, y en los casos más favorables es de
centésimas de grado.

El rango de temperaturas en que es más fiable
depende de la naturaleza del
líquido empleado. Por ejemplo, con alcohol se
logra buena sensibilidad y fiabilidad entre -100 ºC y 100
ºC, mientras que el termómetro de mercurio es
indicado entre -30º y 600 ºC.

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

Termómetro de vidrio:

Es un tubo de vidrio sellado que contiene un
líquido, generalmente mercurio, Tempoyertizador y
platinium alcohol, cuyo volumen cambia con la temperatura de
manera uniforme. Este cambio de volumen se visualiza en una
escala graduada
que por lo general está dada en grados Celsius. El
termómetro de mercurio fue inventado por Fahrenheit en
el año 1714.

Termómetro de resistencia:

Consiste en un alambre de platino cuya resistencia
eléctrica cambia cuando cambia la
temperatura.

Los termómetros de resistencia o
termómetros a resistencia son transductores de
temperatura, los cuales se basan en la dependencia de la
resistencia eléctrica de un material con la temperatura,
es decir, son capaces de transformar una variación de
temperatura en una variación de resistencia
eléctrica.

Termopar:

Un termopar es un dispositivo capaz de convertir la
energía calorífica en energía
eléctrica su funcionamiento se basa en los descubrimientos
hechos por Seebeck en 1821 cuando hizo circular corriente
eléctrica en un circuito, formado por dos metales
diferentes cuyas uniones se mantienen a diferentes temperaturas,
esta circulación de corriente obedece a dos efectos
termoeléctricos combinados, el efecto Peltier que provoca
la liberación o absorción de calor en la
unión de dos metales diferentes cuando una corriente
circula a través de la unión y el efecto Thompson
que consiste en la liberación o absorción de calor
cuando una corriente circula a través de un metal
homogéneo en el que existe un gradiente de
temperaturas.

Es decir la fuerza electromotriz es proporcional a la
temperatura alcanzada por la unión térmica a si
mismo si se resta el calentamiento ohmico, que es proporcional al
cuadrado de la corriente, queda un remanente de temperatura que
en un sentido de circulación de la corriente es positivo y
negativo en el sentido contrario. El efecto depende de los
metales que forman la unión.

Pirómetro:

Un pirómetro óptico es un instrumento
utilizado para medir la temperatura de un cuerpo. Funciona
comparando el brillo de la luz emitida por
la fuente de calor con la de una fuente
estándar.

El pirómetro consta de dos partes: un telescopio
y una caja de control. El telescopio contiene un filtro para
color rojo y una
lámpara con un filamento calibrado, sobre el cual la lente
del objetivo
enfoca una imagen del cuerpo
cuya temperatura se va a medir. También contiene un
interruptor para cerrar el circuito eléctrico de la
lámpara y una pantalla de absorción para cambiar el
intervalo del pirómetro.

Este tipo de pirómetro óptico mide una
temperatura que alcanza los 2.400 ºF, pero existen otros
más complejos que pueden alcanzar los 10.000 ºF
(5.538 ºC) o más.

También existe otro tipo de pirómetro,
llamado termoeléctrico, que funciona de forma
satisfactoria hasta los 3.000 ºF (1.649 ºC).

Termómetro de lámina
bimetálica

Formado por dos láminas de metales de
coeficientes de dilatación muy distintos y arrollados
dejando el coeficiente más alto en el interior. Se utiliza
sobre todo como sensor de temperatura en el
termohigrógrafo.

Digitales

Incorporan un microchip que actúa en un circuito
electrónico y es sensible a los cambios de temperatura
ofreciendo lectura
directa de la misma.

Termómetros
especiales

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

El termómetro de globo, para medir la
temperatura radiante. Consiste en un termómetro de
mercurio que tiene el bulbo dentro de una esfera de metal
hueca, pintada de negro de humo. La esfera absorbe radiación de los objetos del entorno
más calientes que el aire y emite radiación hacia
los más fríos, dando como resultado una
medición que tiene en cuenta la radiación. Se
utiliza para comprobar las condiciones de comodidad de las
personas.
El termómetro de bulbo húmedo, para
medir el influjo de la humedad en la sensación
térmica. Junto con un termómetro ordinario forma
un psicrómetro, que sirve para medir humedad relativa,
tensión de vapor y punto de rocío. Se llama de
bulbo húmedo porque de su bulbo o depósito parte
una muselina de algodón que lo comunica con un
depósito de agua. Este depósito se coloca al lado
y más bajo que el bulbo, de forma que por capilaridad
está continuamente mojado.

Mediciones con
fotométrica e interferómetro principios de
funcionamiento y aplicación

Fotometría
Medición del brillo, o magnitud aparente, de
un objeto, por medio de un instrumento que cuenta el
número de fotones detectados en un período de
tiempo.
Interferómetro
Esquema de un interferómetro
de Jamin.
El interferómetro es un instrumento que
emplea la interferencia de las ondas de
luz para medir con gran precisión longitudes de onda
de la luz misma.
Hay muchos tipos de interferómetros, en todos
ellos se utilizan dos haces de luz que recorren dos
trayectorias ópticas distintas, determinadas por un
sistema de espejos y placas que, finalmente, convergen para
formar un patrón de interferencia.
1. Aplicaciones
Principios de funcionamiento

Medición de la longitud de onda de la
luz

Para medir la longitud de onda de un rayo de luz
monocromática se utiliza un interferómetro
dispuesto de tal forma que un espejo situado en la trayectoria
de uno de los haces de luz puede desplazarse una distancia
pequeña, que puede medirse con precisión, con lo
que es posible modificar la trayectoria óptica del haz. Cuando se desplaza el
espejo una distancia igual a la mitad de la longitud de onda de
la luz, se produce un ciclo completo de cambios en las franjas
de interferencia. La longitud de onda se calcula midiendo el
número de ciclos que tienen lugar cuando se mueve el
espejo una distancia determinada.

Medición de distancias

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, por ejemplo, para
medir el contorno de la superficie de los espejos de los
telescopios.

Medición de índices de
refracción

Los índices de refracción de una
sustancia también pueden medirse con un
interferómetro, y se calculan a partir del
desplazamiento en las franjas de interferencia causado por el
retraso del haz.

El interferómetro en
Astronomía

En astronomía 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.
Recientemente ha sido posible, incluso, detectar la presencia
de planetas
fuera del Sistema
Solar a través de la medición de
pequeñas variaciones en la trayectoria de las estrellas.
El principio del interferómetro se ha extendido a otras
longitudes de onda y en la actualidad está generalizado
su uso en radioastronomía.