CONALEP METROLOGIA

SECRETARÍA

DE

EDUCACIÓN PÚBLICA

Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica

PROFESIONAL TÉCNICO EN ELECTROMECÁNICA

Manual Teórico Práctico del Curso-Módulo Ocupacional APLICACIONES DE LA METROLOGÍA 1er. Semestre

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Metrología

PARTICIPANTES Coordinadores D irector irector G eneral: eneral:

Joaquín Ruiz Nando Suplente del Director General

S ecretario ecretario A cadémico:

Marco Antonio Norzagaray

D irector irector de D iseño iseño C urricular urricular de la F ormación ormación O cupacional: cupacional:

Gustavo Flores Fernández

Revisor:

A sociación M exicana exicana de I ngenieros ngenieros M ecánicos ecánicos y E lectricistas. lectricistas. S ección ección M etropolitana etropolitana P residente residente de la AMIME S ección ección M etropolitana: etropolitana:

Dr. Miguel Toledo Velázquez

A utores:

Instalación y Mantenimiento Electromecánica Manual del curso – módulo autocontenido Aplicaciones de la Metrología D.R. ©2004 CONALEP Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería intelectual perseguido por la ley Penal. E-CBNC Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México .

Mantenimiento e Instalación

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ÍNDICE Participantes I. Mensaje al alumno II. Como utilizar este manual III. Propósito del curso módulo autocontenido IV. Normas de competencia laboral V. Especificaciones de evaluación VI. Mapa curricular del curso módulo autocontenido CAPÍTULO 1 . INTRODUCCIÓN A LA MEDICIÓN. Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Sumario 1.1 Aplicar los instrumentos de medición dimensional: vernier y micrómetro 1.2 Emplear el goniómetro e indicador de carátula y bloque patrón en mediciones mecánicas Prácticas y listas de cotejo Autoevaluación Autoevaluación de conocimientos conocimientos CAPÍTULO 2 . MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Sumario

2.1 Emplear los instrumentos para medición de presión 2.2 Aplicar los instrumentos para medir temperatura 2.3 Manejar los instrumentos para medir flujo y velocidad Prácticas y listas de cotejo Autoevaluación Autoevaluación de conocimientos conocimientos CAPÍTULO 3 MANTENIMIENTO Y CALIBRACIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN

Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Sumario

3.1 Aplicar los instrumentos para medir corriente eléctrica 3.2 Emplear los instrumentos para medir tensión eléctrica 3.3 Manejar el óhmetro 3.4 Emplear el osciloscopio Prácticas y listas de cotejo Autoevaluación Autoevaluación de conocimientos conocimientos RESPUESTAS A LAS AUTOEVALUACIONES DE CONOCIMIENTOS POR CAPÍTULO GLOSARIO GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC BIBLIOGRAFIA Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología

I.

MENSAJE AL ALUMNO

El Conalep a partir de la Reforma Académica 2003, diseña y actualiza sus carreras, innovando sus perfiles, planes y programas de estudio, manuales teórico prácticos, con los avances educativos, científicos, tecnológicos y humanísticos predominantes en el mundo globalizado acordes también a las necesidades del país para conferir una mayor competitividad a sus egresados, por lo que se crea la modalidad de Educación y Capacitación Basada en Competencias Contextualizadas, que considera las tendencias internacionales y nacionales de la educación tecnológica, lo que implica un reto permanente en la conjugación de esfuerzos. ¡CONA LEP TE DA L A B IENVENIDA AL CURSO - MÓDUL O AUTO CONTENIDO APL ICACIONES DE LA METROLO GÍA!

Este manual teórico práctico que apoya al módulo autocontenido, ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Competencia Contextualizadas, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de conocimientos, habilidades y actitudes que contribuyan a elevar tu potencial productivo, y a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral, te formen de manera integral y tengas la oportunidad de realizar estudios a nivel superior. Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para promover un aprendizaje integral y significativo, a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de competencias laboral y complementarias requeridas. El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño laboral y social, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral.


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II.

COMO UTILIZAR ESTE MANUAL

Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico. ¾

Redacta cuales serían tus objetivos personales al estudiar este curso -módulo autocontenido.

¾

Analiza el Propósito del curso del módulo autocontenido que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al docente que te lo explique.

¾

Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el curso - módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del curso -módulo ocupacional para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad.

¾

Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, competencia central, competencia básica, competencia clave, unidad de competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo autocontenido, módulo integrador, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual.

¾

Analiza el apartado «Normas Técnicas de Competencia Laboral, Norma Técnica de Institución Educativa».

¾

Revisa el Mapa Curricular del curso – módulo autocontenido. Esta diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando.

¾

Revisa la Matriz de Competencias del curso -módulo autocontenido. Describe las competencias laborales, básicas y claves que se contextualizan como parte de la metodología que refuerza el aprendiza lo integra y lo hace significativo


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¾

Analiza la Matriz de contextualización del curso-módulo autocontenido. Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social

¾

Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular.

¾

Analiza la Matriz de contextualización del curso-módulo autocontenido. Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social

¾

En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.


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Imágenes de referencia

Estudio individual

Investigación documental

Consulta con el docente

Redacción de trabajo

Comparación de resultados con otros compañeros

Trabajo en equipo

Realización del ejercicio

Observación

Investigación de campo


Repetición del ejercicio

Sugerencias o notas

Resumen

Consideraciones sobre seguridad e higiene

Portafolios de evidencias

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III.

PROPÓSITO DEL CURSO-MÓDULO AUTOCONTENIDO

Al finalizar el módulo, el alumno manejará los instrumentos empleados de mediciones mecánicas de sólidos y fluidos, así como los utilizados en mediciones eléctricas y electrónicas, para la realización de lecturas de las variables mecánicas se sistemas mecánicos, eléctricos y electrónicos como son: longitud, angulos, presión, temperatura, flujo, tensión eléctrica, corriente eléctrica, resistencia, entre otras que permitan garantizar el funcionamiento de los equipos y sistemas electromecánicos y de telecomunicaciones, siguiendo los procedimientos y especificaciones establecidos por el fabricante.


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IV.

NORMAS TÉCNICAS DE COMPETENCIA LABORAL O NORMA DE INSTITUCIÓN EDUCATIVA

Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del programa del curso – módulo autocontenido de la carrera que cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones: ¾

Acércate con el docente para que te permita revisar su programa de estudio del curso - módulo autocontenido de la carrera que cursas, para que consultes el apartado de la norma requerida.

¾

Visita la página WEB del CONOCER en www.conocer.org.mx en caso de que el programa de estudio del curso - módulo ocupacional esta diseñado con una NTCL.

¾

Consulta la página de Intranet del CONALEP http://intranet/ en caso de que el programa de estudio del curso - módulo autocontenido está diseñado con una NIE.


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V.

ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN

Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento. Al término del curso - módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1, el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del curso - módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral. Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación.

1

El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra l os registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica ( CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180).


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MAPA CURRICULAR DEL CURSO – MÓDULO OCUPACIONAL Aplicaciones de la Metrología.

Módulo

108 Horas

Unidad de Aprendizaje

1. Introducción a la medición.

16 hrs.

Resultados d e Aprendizaje

2. Manejo de instrumentos de medición

70 hrs.

3. Mantenimiento y calibración del equipo de medición.

22 hrs.

1.1. Identificar los tipos de metrología para aplicarlos en la medición de parámetros físicos. 1.2. Realizar operaciones con números para aplicarlos en la medición de parámetros físicos. 2.1. Manejar los instrumentos de medición dimensional para la medición de piezas en la industria. 2.2. Manejar los instrumentos de medición eléctrica para la verificación de variables eléctricas en la industria. 2.3. Manejar instrumentos de medición para la verificación de variables hidráulicas, neumáticas, térmicas y mecánicas en la industria. 3.1. Realizar el mantenimiento preventivo a los diversos aparatos de medición para asegurar el perfecto funcionamiento en la medición de los parámetros físicos. 3.2. Calibrar instrumentos de medición de acuerdo a las técnicas establecidas y equipo especificado.


4 hrs. 12 hrs. 30 hrs. 30 hrs. 10 hrs.

4 hrs. 18 hrs.

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología CAPÍTULO 1 . INTRODUCCIÓN A LA MEDICIÓN

MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Aplicaciones de la Metrología.

Módulo

II. 108 Horas


1. Introducción a la medición.

.

16 hrs.


1.1. Identificar los tipos de metrología para aplicarlos en la medición de parámetros físicos. 1.2. Realizar operaciones con números para aplicarlos en la medición de parámetros físicos.


4 hrs. 12 hrs.

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1.1

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DIMENSIONAL

La metrología es la ciencia que trata de la medidas de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Abarca varios campos, tales como la metrología térmica, eléctrica, acústica, dimensional, en otras. La metrología dimensional dentro de la industria (sobre todo en la industria metal – mecánica) es una de las más utilizadas. La metrología dimensional se puede clasificar según su campo de aplicación en: •

•

•

•

Longitud: interiores, exteriores y profundidades Ángulos: ángulo cualesquiera Superficies: Rugosidad Formas: rectitud, planitud, paralelismo, perpendicularidad, concentricidad, etc.

Los instrumentos para mediciones de longitud pueden ser de medida directa, cuando el valor de la medida se obtiene directamente de los trazos y divisiones de los instrumentos (como son el metro, regla graduada, calibradores vernier, micrómetros, etc.) o bien puede ser indirecta, donde para obtener el valor de la medida se necesita compararla con alguna referencia (todos los comparadores). La Tabla 1.1 muestra una relación de las medidas y los instrumentos.


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Tabla 1.1 Tipos de Medición e Instrumentos en metrología dimensional

Al realizar una medición las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetibilidad); si las mediciones las hacen diferentes personas con distintos instrumentos o métodos o en ambientes diferentes, entonces las variaciones en las lecturas son mayores (reproducibilidad). Esta variación puede ser relativamente grande o pequeña, pero siempre existirá. Los errores pueden ser diversos y dependen de varios factores. En la Tabla 1.2 se muestran los diferentes errores que pueden existir en una medición:


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Tabla 1.2 Errores en una Medición

1.2

VERNIER

El calibrador vernier es un instrumento de medición directa, con el cual se pueden hacer mediciones con cierto grado de exactitud, de acuerdo a la legibilidad del mismo. Este instrumento está compuesto de una regla rígida graduada en cuyo extremo lleva un palpador fijo (Figura 1.1), sobre esta regla se desliza un cursor al que se le da el nombre de Vernier o Nonio, cuyas graduaciones difieren de la regla principal; y son las que determinan la legibilidad del instrumento. Este cursor va unido otro tope al que se denomina palpador móvil.


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Figura 1.1 Partes Principales de un Calibrador Vernier

El principio de funcionamiento del Vernier es el siguiente: Si la magnitud que se mide está dada por un número entero, el origen del vernier (la regla nonio) indica exactamente este valor sobre la regla (en la escala principal). Si en cambio fuera un número decimal, el origen del vernier caerá dentro dos trazos de la regla y el trazo del vernier que coincida frente a un trazo de la regla representa la fracción. El calibrador Vernier tiene una gran flexibilidad para poder medir ya que este puede medir longitud, profundidad e interiores. Por lo que por su sencillez y flexibilidad es uno de los principales instrumentos de medición en la industria. Clasif icac ión de Calibrad or es por tam añ o y tip o

Hay calibradores disponibles en diversos tamaños, con alcances de medición de 100 mm a 3 m (4 a 120 pulg). Generalmente los tipos de calibrador vernier estándar son los siguientes: •

Calibrador Tipo M: La figura 1.2 muestra un calibrador vernier tipo M (llamado

calibrador con barra de profundidades). Este calibrador tiene un cursor abierto y puntas para medición de interiores. Mantenimiento e Instalación

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Figura 1.2 Medición de Interiores, Exteriores y Profundidades con el Calibrador Vernier

•

Calibrador Tipo CM: En la figura 1.3 se observa el calibrador vernier tipo CM,

tienen un cursor abierto y está diseñado en forma tal que las puntas de medición de exteriores puedan utilizarse en la medición de interiores. Este tipo por lo general cuenta con un dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor. A diferencia del tipo M, las puntas de medición no están achaflanada, por lo que tienen una mayor resistencia al desgaste y daño, además de carecer de barra de profundidades.

Figura 1.3 Calibrador Vernier tipo CM


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología •

Calibrador con Puntas desiguales : Este tipo de calibrador permite ajustar

verticalmente, aflojando un tornillo de fijación, la punta de medición sobre la cabeza del brazo principal (Figura 1.4), lo que posibilita medir dimensiones en piezas escalonadas que no puedan medirse con calibradores estándar.

Figura 1.4 Calibrador Vernier con Puntas Desiguales

•

Calibrador con Punta de medición abatible: El calibrador de este tipo tiene la

punta de medición dispuesta de tal modo que puede girar ± 90º alrededor de un eje paralelo a la línea de medición (Figura 1.5), por tanto, puede medir piezas escalonadas y ejes con secciones descentradas que no pueden medirse con calibradores estándar.

Figura 1.5 Calibrador Vernier con Punta Abatible


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Calibrador con puntas largas: Este calibrador es un diseño modificado de los

calibradores tipo C y CM; tiene un brazo principal y unas puntas de medición mas largas que los tipos normales y puede medir diámetros exteriores grandes que no pueden medirse con los calibradores estándar. Este calibrador se muestra en la Figura 1.6.

Figura 1.6 Calibrador con Puntas Largas

•

Calibrador con punta desigual para medir la distancia entre centros de agujeros:

Este calibrador tiene puntas de medición cónicas (ángulos de cono 40º) para medir las distancias entre centros de agujeros cuyos diámetros sean iguales o diferentes, entre agujeros sobre superficies diferentes – sobre una pieza escalonada – y la distancia desde una superficie al centro de un agujero. La Figura 1.7 muestra un calibrador de este tipo.

Figura 1.7 Calibrador con Punta Desigual para Medir entre Centros


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Calibrador para mediciones con profundidad (tipo puntas paralelas y puntas cónicas) : Este calibrador sirve para mediciones de profundidad hasta de 32 mm

y se muestra en la Figura 1.8.

Figura 1.8 Calibrador con Puntas Paralelas para Mediciones de Profundidad

•

Calibrador

con puntas en cuchilla: para mediciones de ranuras estrechas,

cuenta con barra de profundidad y un recubrimiento de carburo de tungsteno en las caras de medición exteriores.


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Figura 1.9 Calibrador con Puntas de Cuchilla

•

Calibrador para tubos: Consta de una punta fija tipo cilindro para mediciones de

tubería con diámetro interior mayor de 3 mm. `

Figura 1.10 Calibrador para Tubos

•

Calibrador con puntas en gancho: para medir el ancho de ranuras en

perforaciones de más de 30 mm. (Figura 1.11).


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Figura 1.11 Calibrador con Puntas de Gancho

•

Calibrador para Ranuras: útil en la medición del ancho de la ranura dentro de

perforaciones de más de 30 mm de diámetro. (Figura 1.12).

Figura 1.12 Calibrador para Ranuras

1.3 MICRÓMETRO Los micrómetros se clasifican principalmente en: •

•

Micrómetros para exteriores. Los micrómetros para exteriores son todos aquellos que tienen cuerpo de herradura ó cuerpo en forma de “C”, como el que se muestra en la Figura 1.13. Micrómetros para interiores. Son todos aquellos que sirven para medir interiores, principalmente son de barra simple y de tres puntos de contacto.


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Micrómetros de profundidades. Los micrómetros de profundidades son útiles para medir las profundidades de agujeros, ranuras y escalonamiento.

Micrómetro para Exteriores

El micrómetro es un instrumento de medición más preciso que el Vernier. El cuerpo principal del micrómetro es en forma de herr adura o en “C”, con un palpador fijo en uno de sus extremos. Por el otro extremo avanza un tornillo (tornillo milimétrico) cuya punta es otro palpador móvil. Este tornillo lleva en su cabeza un mango que desliza, girando, sobre un cilindro interior, el cual está graduado longitudinalmente. El mango en su extremo cercano al marco, tiene marcada una marca circular, llamada limbo, que puede estar dividida hasta en cien partes. Cuando el mango gira una vuelta completa, el tornillo avanza la longitud de su paso, que es de 1 mm en los micrómetros decimales. Cada fracción de vuelta del mango, igual a una división del limbo, hace avanzar un centésimo de milímetro (0,01 mm). Las partes principales que constituyen al micrómetro de herradura mostrado en la figura 1.13 son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Cuerpo principal en forma de “C” o herradura Palpador fijo Palpador móvil Escala fija Limbo o tambor (Escala cilíndrica graduada) Trinquete Botón de fricción o freno Palanca o tuerca de fijación


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Figura 1.13 Partes Principales de un Micrómetro

Al estar en contacto los palpadores que ajustan los extremos de la pieza por medir, coinciden los ceros de la escala longitudinal y del limbo. Cuando la pieza que se mide esta ajustada entre los topes, está visible una parte de la escala entre el marco y el mango; esta es la medida del espesor de la pieza en mm, su aproximación en centésimas de mm se aprecia en la división del limbo que se encuentre en coincidencia con la línea central de la escala. Micrómetros para Interiores de Barra Simple

En los micrómetros de barra simple el posicionamiento exacto es la clave para obtener mediciones exactas de diámetros interiores. Con el objeto de asegurar un posicionamiento exacto, se mueve el extremo de la cabeza de medición de izquierda a derecha, en dirección lateral, hasta determinar el punto más alto en el plano perpendicular al eje. Entonces se mueve, como se muestra en la Figura 1.14, hacia delante y hacia atrás en dirección axial para determinar la distancia más corta. Este procedimiento es necesario aunque el micrómetro cuente con un dispositivo de fuerza constante.


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Figura 1.14 Micrómetro para Interiores de Barra Simple

Micrómetros para Interiores con Tres Puntos de Contacto

El micrómetro anteriormente descrito miden con sólo dos puntos de contacto. Este método, sin embargo requiere una considerable experiencia porque el micrómetro debe estar exactamente alineado con la línea diametral del agujero que esté siendo medido. El uso del micrómetro de interiores del tipo de tres puntos de contacto es el más simple debido a que se alinea a sí mismo con el eje del agujero a través de los tres puntos (palpadores) de contacto, los cuales están igualmente espaciados. Esto permite realizar mediciones exactas fácilmente, sin que sea necesaria alguna habilidad especial. Este micrómetro utiliza una parte cónica (cono liso o rosca cónica) para convertir el desplazamiento axial del husillo en desplazamiento radial de los puntos en contacto. En la figura 1.15 se presenta la estructura externa de un micrómetro del tipo de cono liso. Cuando el husillo es desplazado hacia de lante, en dirección axial, la “esfera contacto” del husillo empuja el cono hacia delante. Conforme este avanza, su superficie cónica empuja las tres puntas del contacto hacia fuera, en dirección radial. La medición Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología se lee en el cilindro y el tambor cuando las puntas de contacto tocan la superficie interior del agujero con una fuerza de medición específica.

Figura 1.15 Micrómetro de Interiores con Tres Puntos de Contacto

Micrómetros d e Profun didades

Los micrómetros de profundidades se clasifican como sigue: •

Tipo varilla simple: Como puede apreciarse en la Figura 1.16, este micrómetro consiste en una cabeza micrométrica, un husillo y una base. La construcción del cilindro y el tambor es la misma que la del micrómetro normal de exteriores, pero las graduaciones están dadas en la dirección inversa. La superficie externa del husillo sirve como cara de medición. La base está hecha de acero endurecido. Debido a que la superficie inferior de la base se utiliza como superficie de referencia, está lapeada con exactitud a un alto grado de planitud (aproximadamente 1.5 μ m).

Figura 1.16 Micrómetro para Profundidades Tipo Varilla Simple


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Tipo varilla intercambiable: La Figura 1.17 muestra la vista externa y la estructura de un micrómetro típico de este tipo, el cual utiliza un husillo hueco sin superficie de medición. En su lugar, una varilla intercambiable que pasa a través del husillo y la base tiene una superficie de medición finamente lapeada en un extremo. El otro extremo de la varilla está sujeto al husillo. El método de fijación depende del fabricante (por ejemplo, puede ser un collar en la varilla y un tornillo de fijación o la presión del tornillo de fijación del trinquete contra el extremo de la varilla). A. B. C.

D.

E.

Trinquete Tapa del Tambor

Dos tuercas soporte, la longitud total del husillo es precalibrada y fijada mediante estas tuercas Tambor, los números están en orden inverso al de los micrómetros de exteriores. Cilindro, los números empiezan de arriba y van hacia la base

F.

Base

G.

Varilla intercambiable

Figura 1.17 Micrómetro de Profundidades Tipo Varilla Intercambiable

•

Tipo varilla seccionada: Este tipo de micrómetro está diseñado para superar las desventajas del tipo de varilla simple (su limitado alcance de medición) y del tipo de varilla intercambiable (el cual requiere de varias longitudes de varilla que deben cambiarse para diferentes longitudes de medición). El tipo de varilla seccionada permite seleccionar la longitud efectiva de la varilla con una varilla larga que tiene ranuras V alrededor de su circunferencia a intervalos de 25 mm a lo largo del eje. Este micrómetro se muestra en la figura 1.18.


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Figura 1.18 Micrómetro para Profundidades Tipo Varilla Seccionada

1.4

GONIÓMETRO

Dos rectas que se cruzan en un punto forman un ángulo que por lo general se indica con letras griegas y en dibujos de ingeniería directamente con el valor numérico. La unidad de medición angular en el Sistema Internacional de Unidades es el radian, pero se permite usar la unidad llamada grado, la cual más comúnmente se utiliza en la industria. Uno de los medios más sencillos de medir el ángulo entre dos caras de un componente es utilizar un goniómetro (transportador), que es un instrumento que tiene dos brazos que pueden colocarse a lo largo de las dos caras, y que contiene una escala circular que indica el ángulo entre ellas. La figura 1.19 muestra un goniómetro que consta de una pieza en forma de escuadra (1) unida a un limbo o círculo graduado y un disco (2) que gira concéntricamente al limbo llevando consigo el brazo (3) en el que se fija una regla deslizante (4). El limbo está dividido en grados y numerado cuatro veces, de cero a 90º. 1. 2. 3. 4.

Escuadra y limbo Disco Brazo Regla deslizante


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Figura 1.19 Procedimeinto de utilización del Goniómetro

La medición con estos goniómetros se realiza situando el ángulo a medir de tal forma que sus lados coincidan: uno con un lado de la regla y otro con un lado de la escuadra, deslizando la regla a uno y/o otro lado empleando el lado más cómodo para la medición. Es importante tener presente que el goniómetro mide los ángulos entre sus propias partes, por lo que la exactitud de la medición dependerá de qué tan adecuado sea el contacto de las superficies del ángulo con las partes del goniómetro.

1.5 COMPARADOR DE CARÁTULA Y BLOQUE PATRÓN 1.5.1 Comparador de Carátula Estrictamente hablando, todos los instrumentos de medición son comparadores, variando desde la simple escala hasta el instrumento complejo que tiene incorporado su propia escala patrón. El proposito general de los comparadores es señalar las Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología diferencias de tamaño entre el patrón y el trabajo que esta siendo medido por medio de alguna forma de palpador sobre una escala y con una magnitud que es suficiente para leer con la exactitud requerida. La longitud que se mide será entonces igual a la longitud del patrón, más o menos la diferencia medida, según ésta sea por exceso o por defecto, respectivamente. Es frecuente el empleo de los comparadores en la verificación de las formas geométricas, tales como los planos, planos paralelos y perpendiculares, superficies cilíndricas exteriores e interiores, etcétera. Los comparadores son de tipos muy diversos, y se clasifican según el sistema de amplificación utilizado en: •

•

•

•

Comparadores de amplificación mecánica Comparadores de amplificación óptica Comparadores de amplificación neumática Comparadores de amplificación eléctrica y electrónica

También se podría citar entre estos los proyectores de perfiles, que permiten comparar un perfil con respecto a una plantilla o perfil tipo. La comparación o verificación por medio de un indicador de carátula da las diferencias que pueden existir entre dos o más piezas debidas a exceso de material o defecto de fabricación; se aplica tanto a dimensiones lineales como a formas geométricas. La medición por comparación se utiliza para magnitudes con exactitud de 0.01 mm cuando esta exactitud es exigida. También es frecuente el empleo de los mismos aparatos en la verificación del ovalamiento, conicidad, excentricidad y formas geométricas. Las partes principales que constituyen a un comparador son las siguientes y se muestran en la Figura 1.20: 1. 2. 3. 4.

Cañón en el cual se desplaza el vástago que soporta al palpador. Cuerpo conteniendo al cuadrante y el mecanismo de funcionamiento. Aguja que indica los desplazamientos longitudinales del palpador Aguja totalizadora de los desplazamientos del palpador cuando son mayores a 1 mm. 5. Vástago (con punta esférica) 6. Cuadrante 7. Graduaciones 8. Graduaciones del cuadrante totalizador 9. Palpador 10. Cabeza del vástago


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Figura 1.20 Partes Principales de un Comparador de Carátula

El principio en el cual se fundamenta el comparador es el siguiente: El vástago (1) que soporta el palpador (9) forma una cremallera que engrana con el piñón (2) que, a su vez, transmite su movimiento a través de un tren de engranajes (3,4 y 5), que amplifica al piñón (6) que está unido al vástago con palpador esférico. Para un comparador con una legibilidad de 0,01 mm, los engranajes están calculados de tal manera que al desplazarse un milímetro el palpador, la guja da una vuelta completa al cuadrante dividido en 100 partes. Una rueda dentada (7) engrana también con el piñón (6) y está provista de un resorte espiral (8) que hace girar la rueda de modo que empuje siempre hacia abajo al vástago del palpador, con lo cual se logra el contacto con la pieza a verificar. Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Para la calibración del aparato se utiliza un juego de bloques patrón, en los cuales dos de sus caras son finamente rectificadas, lo que permite una gran adherencia al juntarlas para conseguir una medida exacta, la cual se toma como patrón.

1.5.2 Bloque Patrón Los patrones de caras paralelas, mas corrientemente conocidos con los nombres de bloques patrón fueron perfeccionadas e introducidas en la industria por el ingeniero sueco Johansson. Estos patrones están constituidos por pequeños bloques paralelepípedos de acero templado y estabilizado de gran dureza. Todas las caras de estos bloques están finamente rectificadas, siendo perfectamente planas y paralelas, distanciando entre sí la longitud nominal grabada sobre el patrón a la temperatura de referencia de 20 ºC y 50 % de humedad relativa. La particularidad más importante de estos patrones es la que se puedan agrupar por superposición de modo que la longitud del grupo formado queda dentro de los límites de precisión requeridos para su empleo como patrón. Esta cualidad hace que con un número relativamente pequeño de patrones se puedan formar un número de combinaciones tal, que satisfaga todas las necesidades del taller en cuanto a patrones para la comprobación de instrumentos y aparatos de verificación y medida. Las galgas patrón se presentan y utilizan como juegos o colecciones de un número determinado de bloques de dimensiones escalonadas en tal forma que, combinando un número muy reducido de ellas puede formarse cualquier medida comprendida entre sus límites de empleo. Existen diferentes maneras de obtener un tamaño específico adhiriendo varios bloques patrón. Los siguientes puntos deben tenerse presentes cuando se adhieran bloques patrón: 1. Utilice el mínimo número de bloques patrón para formar la medida deseada. 2. Seleccione bloques gruesos siempre que sea posible. 3. Seleccione bloques patrón empezando con uno que tenga el mínimo digito significante requerido y entonces seleccione secuencialmente dígitos más significantes. 4. Evite utilizar bloques patrón de 5 mm y sus múltiplos, siempre que sea posible.


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PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Portafolios de evidencias

Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 1 Nombre: Uso adecuado del laboratorio y los instrumentos Propósito: Al finalizar la práctica el alumno conocerá las reglas de seguridad e higiene del laboratorio, así como las reglas de uso adecuado de los instrumentos de trabajo. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas

Materiales •

Mesa de Trabajo

Maquinaria y Equipo •

•

•

•

•

•


Herramienta

Vernier Micrómetro Goniómetro Indicador de Carátula Bloques Patrón Otros instrumentos

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Procedimiento 1. •

•

2. •

•

•

•

Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. El PSA explicará a los alumnos las siguientes reglas y las pondrá en práctica: Dará la bienvenida al laboratorio Indicará las áreas de trabajo del laboratorio Indicará los suministros eléctricos, aire, agua, etc. Comentará las medidas de seguridad e higiene.

El buen uso y el cuidado de los instrumentos para medir, garantizan mediciones y trazos correctos. En primer lugar y de máxima importancia, los instrumentos no deben utilizarse para otra cosa que no sea para lo que están hechos; sobre todo no debe golpearse con ellos o sobre ellos. Sin embargo, no sólo con lo anterior se logra buenos resultados; también es necesario seguir una serie de reglas para conservarlos y para su uso correcto. Entre las reglas principales son: •

•

•

•

•

•

•

•

Después de utilizarse, deben limpiarse perfectamente hasta dejarlos libres de suciedad. Esta limpieza debe hacerse con una franela suave. Los instrumentos más finos, después de limpiarlos es conveniente ponerles vaselina pura. Todos los instrumentos deben guardarse en lugares seguros y separados de otras herramientas que los puedan dañar. Los instrumentos finos que tienen estuche, deben meterse en él. Cuando los instrumentos están sucios o un poco oxidados, no debe usarse lija aunque sea fina para limpiarlos, empléese aserrín de madera, lo más fino posible con un poco de aceite. Durante el trabajo de trazo o medición, se debe contar con suficiente luz y colocada adecuadamente. Cuando se estén utilizando los instrumentos, tómese las debidas precauciones para que haya la menor posibilidad de que se caigan al suelo y se estropeen. Nunca debe medirse piezas en movimiento. En instrumentos que tengan superficies de apoyo, cuídese que esta superficie haga un contacto correcto con el borde o superficie de referencia.


34


3. 4. 5. 6. 7.

Cuando los instrumentos tienen elementos de fijación o tornillos para aproximar las medidas, debe tenerse buen contacto para no apretar más de lo necesario, porque además de no ser ciertas las medidas en este último caso, se pueden dañar los instrumentos. El PSA mostrará al alumno los diferentes errores que se pueden tener al efectuar una medición. El PSA dará al alumno un instrumento el cual debe anotar las características de medición de acuerdo a la tabla 1.1. El alumno anotará también los errores más comunes que podría tener al usar un instrumento de medición de acuerdo a la tabla 1.2. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica y guardar el instrumento de trabajo como anteriormente se mencionó ( +). Elaborar un reporte de la práctica.


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Lista de cotejo de la práctica número: 1 Manejo y uso adecuado del laboratorio y los instrumentos Fecha:

Nombre del alumno: Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno durante el desarrollo de la práctica. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño.

Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Puso atención a las instrucciones del PSA 3. Anotó en una libreta las recomendaciones para el uso de los instrumentos del laboratorio 4. Utilizó y guardó el instrumento de trabajo de acuerdo a las reglas anteriormente mencionadas 5. Anotó las características y errores que puede tener el instrumento de medición 6. Limpio el área de trabajo 7. Limpió el equipo utilizado. ( +). 8. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 9. Elaboró un reporte de la práctica.


36


Observaciones:

Docente: Hora de inicio: Hora de término: Evaluación:


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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 2 Nombre: Manejo y medición de piezas mecánicas con el Vernier Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Vernier en la medición de diversas piezas mecánicas Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas

Materiales •

Piezas mecánicas



Herramienta

Calibrador Vernier

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Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. •

•

2. Seleccione el calibrador que mejor se ajuste a sus necesidades. Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del calibrador son las apropiadas para la medición. 3. Para tomar lectura de la medición con el calibrador vernier y con cualquier otro tipo de instrumento se debe conocer las características del instrumento sobre todo las de legibilidad, alcance y aplicación. Calculo de la Legibilidad

Se tiene un calibrador vernier en el cual la distancia de trazos en la regla es de un milímetro y el vernier tiene 20 divisiones. La lectura medida en el vernier se muestra en la figura 1.21.

Figura 1.21 Ejemplo de Medición con el Vernier

Primeramente se procede a obtener la legibilidad del instrumento: Legibilidad =

valor mínimo de la regla (división mínima) número de divisiones del vernier.

Legibilidad =

1mm 20

= 0,05 mm

Esto es las marcas que tienen número en el vernier equivalen a 0,10 mm, mientras que las marcas que no tienen número equivalen a 0,05 mm. La primera lectura a tomar está en la escala principal para este caso es 3mm, después se procede a observar detenidamente el lugar donde las marcas del vernier coinciden con alguna de las marcas de la escala principal, la marca que tiene el numero 2 (la cuarta marca) del vernier Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología coincide con la marca de 10.1 mm de la escala principal, se procede a tomar la lectura: Lectura = Lectura medida en la escla principal + número de marcas del vernier × legibilidad 3 mm + 4 × 0,05 ó 3 mm + 0,20mm + 0,05mm

=

3,20 mm

A continuación se darán otros dos ejemplos en el sistema inglés

Figura 1.22 Ejemplo de Medición con el Vernier (Fracciones de Pulgada)

Legibilidad =

1 " 16

1 " = 128 8

1" 1 " Lectura = + 7 × 8 128

23 " = 128

Figura 1.23 Ejemplo de Medición con el Vernier (Fracciones decimales de pulgada)

Legibilidad =

0,025" 25

= 0,001"

Lectura = 0,800" +0,050" +6 × 0,001" = 0,856" 4. Antes de tomar mediciones elimine rebabas, polvo y rayones de la pieza Mantenimiento e Instalación

40

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 5. Cuando mida, mueva lentamente el cursor mientras presiona con suavidad el muelle. Algunos calibradores tienen un rodill o “moleteado”, para utilizar este tipo de mecanismo se debe presionar suavemente el rodillo de tal manera que este gire y mueva los palapadores. 6. No use fuerza excesiva cuando mida con los calibradores. Una fuerza excesiva podría dañar el calibrador, además de que la lectura de medición será errónea. 7. Medición de exteriores: Mantenga y mida la pieza de trabajo en una posición tan cercana a la superficie de referencia como sea posible Asegúrese de que las caras de medición exterior hagan contacto adecuado con la pieza por medir. •

•

Figura 1.24 Medición de Exteriores

8. Medición de Interiores, tome la medida cuando las puntas de medición de interiores estén tan adentro de la pieza como sea posible. Cuando mida un diámetro interior lea la escala mientras el valor indicado esté en su máximo. Cuando mida el ancho de una ranura, lea la escala mientras el valor indicado esté en su mínimo. •

•


41


Figura 1.25 Medición de Interiores

9. Medición de profundidad: tome la medida cuando la cara interior del cuerpo principal esté en contacto uniforme con la pieza de trabajo.

Figura 1.26 Medición de Profundidad


42


10. Nunca trate de medir una pieza que este en movimiento. 11. Evite el error de paralaje. Para poder ver la lectura del Vernier o cualquier otro instrumento es válido utilizar una lupa.

Figura 1.27 Error de Paralaje

12. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+). 13. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. ( +). 14. Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.


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Lista de cotejo de la práctica número: 2 Manejo y medición de piezas mecánicas con el Vernier Fecha:

Nombre del alumno: Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño.

Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Utilizó el Vernier de modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el Vernier corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.


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Observaciones:



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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 3 Nombre: Manejo y medición de piezas mecánicas con el micrómetro Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Micrómetro en la medición de diversas piezas mecánicas Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas

Materiales •

Piezas mecánicas



Micrómetro exteriores

Herramienta

para

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Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. •

•

2. Seleccione el micrómetro que mejor se ajuste a la aplicación.

Figura 1.28 Selección del micrómetro adecuado

3. Antes de medir con el micrómetro y con cualquier otro tipo de instrumento de medición es importante conocer el tipo de dimensión que se va a medir (profundidad, longitud o interior) y conocer las características del instrumento sobre todo las de legibilidad y alcance. Para entender esto se dará el siguiente ejemplo: Calculo de la Legibilidad

En la figura 1.29 se encuentran visibles 8 mm de la escala principal y la división 4 del tambor se encuentra frente a la línea de la escala, el limbo tiene 100 divisiones.


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Figura 1.29 Ejemplo de Medición con el Micrómetros

Legibilidad =

Valor mínimo de la escla cilíndrica Numero de divisiones del tambor

Legibilidad =

1mm 100

= 0,01mm

Lectura = 8 mm + 4 × 0,01mm = 8,04 mm 4. Elimine completamente el polvo y aceite de las superficies de medición, determine si existen rayaduras o rebabas sobre las superficies de medición, ya que es frecuente encontrar éstas cerca de los bordes. También limpie los palpadores , use un trapo sin pelusa. 5. Verifique: Primero, que el tambor gire suavemente Segundo, que el tambor no se pegue al cilindro cuando gire Tercero, que el trinquete gire suavemente Finalmente, que el freno sea efectivo. 6. Hay que recordar que el micrómetro antes de ser usado se debe observar si esta en ceros, si no es así, en el estuche del micrómetro hay una llave que sirve para ajustar el micrómetro. Cierre totalmente el micrómetro con el trinquete hasta que suene la “matraca” procurando que el t ornillo junto con el palpador no lleven mucha velocidad (porque la inercia puede hacer que el tornillo haga un mal ajuste). Una vez realizado esto mueva el botón de fricción, para que el tornillo milimétrico no se pueda mover. Ajuste con la llave hasta que el tambor junto con la escala principal marquen ceros. Habiendo hecho esto se libera el botón de fricción. Algunos micrómetros tienen un bloque patrón el cual sirve para comprobar si el micrómetro esta en realidad ajustado. •

•

•

•


48


Figura 1.30 Ajuste en ceros del micrómetro

7. Para medir con el micrómetro basta con mover el mango del limbo, una vez que casi se acerquen los palpadores a la pieza a medir, se empieza a mover el trinquete hasta que se escuche la “matrac a”, proceda a ajustar el botón de fricción y tome lectura de la medida. Una vez hecho esto libere el botón de fricción.

Figura 1.31 Medición de una pieza mecánica con el micrómetro


49

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 8. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+). 9. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 10. Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.


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Lista de cotejo de la práctica número: 3 Manejo y medición de piezas mecánicas con el Micrómetro Fecha:


Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Utilizó el micrómetro de modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el micrómetro corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.


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Observaciones:



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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 4 Nombre: Manejo y medición de ángulos con el goniómetro Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Goniómetro en la medición de ángulos de diversas piezas mecánicas Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas

Materiales •

Piezas mecánicas


Goniómetro

Herramienta •

•


Mesa de Mármol Nivel

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Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Antes de medir con el goniómetro es importante conocer el tipo de ángulo que se va a medir y conocer las características del goniómetro sobre todo las de legibilidad y alcance. •

•

Calculo de la Legibilidad Ejemplo: Se tiene el siguiente goniómetro el cual está marcando la escala que se

muestra en la figura 1.32.

Figura 1.32. Ejemplo de Medición con el Goniómetro

Legibilidad =

Valor Mínimo de la Escala Principal Valor del Vernier Goniométrico

Legibilidad =

1º 12

=

60' 12

= 5'

Lectura = 12º +8 × 5' = 12º 40' 3. Seleccionar la pieza mecánica y limpiarla Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 4. Para medir con el goniómetro es recomendable recargar tanto el goniómetro como la pieza en una superficie como la del la mármol, y proceder a medir. Se puede mover la regla, pero no se debe olvidar de volver a apretar el tornillo que la sujeta. 5. Hay que medir en el Vernier Goniométrico de acuerdo al sentido del ángulo. 6. De acuerdo el tipo de ángulo en el cual se va a medir son distintas las formas de medir el ángulo. Las más recomendables son las que se muestraron en la figura 1.19. 7. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+). 8. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 9. Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.


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Lista de cotejo de la práctica número: 4 Manejo y medición de ángulos con el goniómetro Fecha:


Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Utilizó el micrómetro de modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el goniómetro corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.


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Observaciones:



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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 5 Nombre: Manejo de los bloques patrón y comparador de carátula Propósito: Al finalizar la práctica el alumno podrá comparar una pieza mecánica y un patrón fijado por los bloques patrón. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas

Materiales •

Piezas Mecánicas


•

Indicador de Carátula Bloques Patrón

Herramienta •

•

•


Soporte para Indicador Bloques en V Mármol – Banco entre puntos

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Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Antes de medir con el comparador es importante conocer el tipo de verificación (rugosidad, planicidad, excentricidad, etc.) que se va a medir y conocer las características del comparador de carátula. 3. Coloque el comparador en el soporte. Use un soporte rígido para montar el indicador y ajústelo en tal forma que el centro de gravedad quede en la base: Coloque el indicador de modo que la distancia entre éste y la columna sea mínima Use un contrapeso si es necesario para que el centro de gravedad quede en la base. Cuando monte el indicador sobre un soporte o dispositivo, posesiónelo de modo que el ángulo θ de inclinación sea mínimo. •

•

•

•

•

Figura 1.33 Montaje del Indicador de Carátula


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4. Use la mejor punta que mejor sirva o se ajuste a su aplicación. Reemplace las puntas de contacto gastadas.

Figura 1.34 Utilización de las puntas del comparador

5. Limpie la pieza sometida a verificación. 6. Coloque la pieza de acuerdo a la verificación a efectuar: Si la verificación se va hacer por comparación, colocar la pieza sobre un mármol o placa rectificada. Para verificar excentricidad, colocar la pieza entre puntos. 7. Ajuste el comparador mediante bloques patrón, si se va a verificar una magnitud por comparación, usando un plano de referencia, ajuste el cero del cuadrante en coincidencia con la aguja. Trate de utilizar un desplazamiento intermedio del palpador para que la fuerza que ejerce este sobre la pieza siempre sea la misma. •

•


61


Figura 1.35 Ajuste del palpador mediante bloques patrón

8. Los bloques patrón deben manejarse con cuidado, porque estos sirven de base a toda la fabricación, que como patrones garantizan la calidad de exactitud de la piezas a verificar. Es necesario e indispensable tratarlas adecuadamente para que no pierdan el pulido de sus caras de medida ni su adherencia, y para evitar cualquier desgaste anormal y prematuro. A continuación se indican algunas recomendaciones a seguir para la conservación de los bloques: •

•

•

•

•

•

•

•

•

Evitar dejar los bloques en atmósfera húmeda, ácida o con polvo abrasivo No utilizar los bloques con las manos sucias o húmedas Antes de utilizarlas, limpiarlas cuidadosamente con gamuza sin utilizar disolventes para desengrasarlas, tales como gasolina, etcétera. Después de limpiarlas debe quedar una ligerísima película lubricante que, como se ha dicho, facilita la adherencia evitando pegarse. Limpiar cuidadosamente las piezas a verificar que tendrán en contacto con los bloques. No forzar nunca una combinación de galgas al entrar en los alojamientos a verificar. La cota precisa ha de estimarse por frotamiento suave sin esfuerzo. Evitar choques, caídas y cualquier otro maltrato. Las mediciones deben hacerse a una temperatura lo mas próxima posible a la temperatura de referencia 20 ºC y 50 % de humedad relativa. Después de su uso limpiar cuidadosamente las galgas con una gamuza, de manera que no queden huellas de los dedos.


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Engrasarlas cuidadosa y perfectamente con un lubricante neutro (Existen en el mercado grasas especiales para este tipo de uso) 9. Para hacer el patrón de medida siga los pasos que se mencionaron en el tema 1.5.2. 10. Sustituya el patrón de medida por la pieza a verificar; la indicación de la aguja en el cuadrante será ahora a la correspondiente al desplazamiento del palpador, o se la diferencia entre la medida patrón y la de la pieza. 11. En la verificación de excentricidad coloque el palpador sobre la pieza en el punto de menor dimensión desplazándolo para obtener las diferencias de cota. 12. En trabajos de verificación en los que el comparador se utiliza para medir diferencias de una misma cota o dimensión, se procede como se muestra en la siguiente figura. •

Figura 1.36 Procedimiento para verificar por comparador de carátula

13. Anotar la desviación mas significativa y marcar donde esta. 14. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+). Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 15. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. ( +). 16. Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.


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Lista de cotejo de la práctica número: 5 Manejo de los bloques patrón y comparador de carátula Fecha:


Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Utilizó los bloques patrón y el comparador de carátula de un modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el comparador de carátula corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.


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Observaciones:



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AUTOEVALUACION DE CONOCIMIENTOS 1. ¿Qué es la metrología?

2. Defina “Error Absoluto”:

3. En un calibrador Tipo M, que tipo de mediciones se pueden hacer

4. En un calibrador en el Sistema Internacional de Unidades, tiene en su nonio 20 divisiones, ¿cual es su legibilidad?

5. Mencione por el tipo de medición, las tres clasificaciones de los micrómetros.

6. En un micrómetro milimétrico se le dan 5 avanzó el palapador móvil?


1 2

vueltas al tornillo, ¿qué distancia

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7. ¿Cuál es la unidad en el Sistema Internacional para la medición de ángulos?

8. ¿Puede un goniómetro medir segundos?

9. ¿Cuál es el propósito general de un comparador de carátula?

10. ¿Cual es la temperatura y humedad relativa de referencia para el uso adecuado de los bloque patrón?

11. Mencione 5 reglas para el uso adecuado de un bloque patrón


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología CAPÍTULO 2 . MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Aplicaciones de la Metrología.

Módulo

108 Horas


2. Manejo de instrumentos de medición

70 hrs.


2.1. Manejar los instrumentos de medición dimensional para la medición de piezas en la industria. 2.2. Manejar los instrumentos de medición eléctrica para la verificación de variables eléctricas en la industria. 2.3. Manejar instrumentos de medición para la verificación de variables hidráulicas, neumáticas, térmicas y mecánicas en la industria.


30 hrs. 30 hrs. 10 hrs.

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2.1 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN DE PRESIÓN. La medición de presión constituye un requerimiento muy común en la mayor parte de los sistemas de procesos industriales, y existen muchos tipos de sistemas de registro de presión y de medición de presión. Esta cantidad puede expresarse como presión absoluta, presión manométrica o presión diferencial. La presión absoluta de un fluido define la diferencia entre la presión de este mismo y el cero absoluto de presión, en tanto que la presión manométrica representa la diferencia entre la presión de un fluido y la atmosférica. En consecuencia, la presión absoluta y la manométrica se relacionan por medio de la expresión: presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica El término presión diferencial se emplea para describir la diferencia entre dos valores de presión, tales como las presiones en dos puntos diferentes dentro del mismo fluido, por ejemplo, a cualquier lado de un medidor de flujo en un sistema de medición de velocidad de flujo de volumen. El intervalo de presiones para el cual se requieren comúnmente las mediciones va de 1.013 a 7000 bar (1 - 6910 atmósferas).

2.1.1 Manómetro Bourdon El tubo de Bourdon es un instrumento de medición industrial muy común que se emplea para medir la presión de fluidos tanto gaseosos como líquidos.. Está compuesto por un tubo flexible de forma especial y sección oval que está fijo en un extremo y que tiene libertad de movimiento en el otro. Cuando se aplica la presión en el extremo fijo y abierto del tubo, la sección transversal oval se vuelve más circular. Cuando la sección transversal del tubo tiende a una forma circular, se provoca la flexión del extremo libre y cerrado del tubo. Este desplazamiento se mide mediante alguna forma de transductor de desplazamiento, que suele ser un potenciómetro o un transformador lineal diferencial variable (TLDV o LVDT, por sus siglas en inglés) o con menor frecuencia a partir de un sensor capacitivo. En su forma más común como un tubo de Bourdon tipo C, la forma del tubo se asemeja a la letra "C" como se indica en la Figura 2.1.

Figura 2.1. Tubo de Bourdon.


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología También existen tubos de Bourdon espiral y helicoidal. Éstos proporcionan una flexión mucho mayor del extremo libre para una presión aplicada determinada y, en consecuencia, logran una sensibilidad y resolución de la medición superiores. Se pueden conseguir tubos tipo C para medir presiones de hasta 6,000 bar, con exactitudes de medición nominales de ± 1% de la deflexión a máxima escala. Se obtiene una exactitud similar con los tipos helicoidal y espiral, no obstante la resolución de la medición es alta, la máxima presión medible corresponde únicamente a 700 bar. Este instrumento cubre intervalos de 0 a 100 000 Ib/plg 2, así como vacíos de 0 a 30 pulgadas de mercurio. Este manómetro (Figura 2.2) fue inventado por Eugéne Bourdon en 1847.

Figura 2.2. Manómetro tipo Bourdon.

Funcionamiento Antes de llegar al tubo de Bourdon (2), la presión, que puede ser de aire, vapor, agua, aceite o cualquier otro líquido o gas, entra a la conexión (1). El tubo de Bourdon es un tubo ovalado, sellado en uno de sus extremos (3). Cualquier presión superior a la externa o atmosférica provoca que cambie su figura ovalada a una más circular, esto es, sus lados planos se separan, en tanto se expande el material en la circunferencia interior del tubo y se contrae en su circunferencia exterior. Los esfuerzos resultantes en éste tienden a estirar el extremo libre, con lo que la punta se mueve hacia arriba. El efecto contrario ocurre en condiciones de vacío, cuando la presión en el tubo es menor que la externa o atmosférica. El movimiento del tubo en su extremo libre se llama viaje de punta.


71

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Una palanca (4) conecta la punta del tubo de Bourdon al movimiento de una tuerca deslizante. La punta de esta palanca viaja en línea recta, mientras que el movimiento del sector de engrane viaja en un arco alrededor del pivote. La posición de la tuerca deslizante que une la palanca (4) con el movimiento de sector (5) es ajustable y se usa para calibrar la medición (ajuste de multiplicación o alcance) . Es necesario aumentar o acortar la distancia de la tuerca deslizante desde el pivote para llegar a la relación exacta requerida y convertir el viaje de la punta en un arco de 270° del puntero. Si se mueve la tuerca deslizante hacia afuera disminuye la rotación del puntero, si se mueve hacia el eje, la rotación aumenta. El sector de engrane que ocasiona el movimiento convierte el viaje de la punta en un movimiento rotacional de la flecha del puntero; un viaje en la punta de 3/16" se multiplica a una longitud de escala de 10" en una carátula de 41/2" de diámetro. Generalmente esto se logra por medio de un mecanismo de engranes. Un resorte fino en espiral sostiene la superficie del fondo del surco del piñón (6) en contacto continuo con la superficie del sector.

2.1.2 Balanza de Pesos Muertos En la Figura 2.3 se muestra una balanza de pesos muertos que se basa en el principio de Pascal; este método es fundamental para producir presiones cuando se quiere probar manómetros. En este aparato un émbolo cuya área se conoce y sobre la cual actúa un peso conocido, produce una presión conocida en el cilindro que puede comunicarse con un manómetro. El émbolo es movido por un maneral para introducir líquido dentro del cilindro vertical, de modo que levante el émbolo y la plataforma que soporta el peso. Para evitar los efectos del rozamiento se hacen las mediciones con la plataforma que soporta el peso, girando lentamente.

Figura 2.3. Balanza de pesos muertos.


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2.2 INSTRUMENTOS PARA MEDIR TEMPERATURA La medición de temperatura es muy importante en el ser humano y especialmente en las industrias de procesos. Se pueden dividir los principales instrumentos que se utilizan para medir temperatura en cuatro clases de acuerdo con los principios físicos que rigen su operación. Dichos principios son: 1. 2. 3. 4.

Expansión térmica. Efecto termoeléctrico. Cambio de resistencia. Emisión de calor radiante.

Esta lista excluye algunos otros dispositivos especializados que son mas costosos pero que proporcionan una exactitud de las mediciones particularmente elevada en ciertas aplicaciones. Entre estos dispositivos se incluye el termómetro de cuarzo, el termómetro acústico y los dispositivos de fibra óptica.

2.1.1 Termómetros de Expansión Térmica Esta clase de termómetros aprovechan el hecho de que las dimensiones de todas las sustancias, ya sean sólidas, líquidas o gaseosas, cambian con la temperatura. Los instrumentos que operan con base en este principio físico incluyen el termómetro de líquido en vidrio, el termómetro bimetálico y el termómetro de presión. El termómetro de líquido en vidrio es el instrumento de medición de temperatura más conocido y se emplea en una amplia gama de aplicaciones. El termómetro de vidrio (figura 2.4) consta de un depósito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al calentarse se expande y sube por el tubo capilar. El fluido que se utiliza suele ser mercurio o alcohol coloreado, y éste se encuentra contenido dentro de un bulbo y un tubo capilar. Cuando la temperatura aumenta, el fluido se expande a lo largo del tubo capilar y el nivel del menisco se lee contra una escala calibrada que se graba sobre el tubo. El proceso de estimar la posición del menisco curvo del fluido respecto de la escala introduce cierto error en el proceso de medición y resulta difícil de lograr una inexactitud de la medición menor a ± 1% de la lectura de máxima escala. Las versiones industriales del termómetro de líquido en vidrio se emplean normalmente para medir temperatura en el intervalo entre -200 y 1,000 °C, aunque existen instrumentos especiales que pueden medir temperaturas hasta de 1,500°C. Los márgenes de trabajo de los fluidos empleados son: Mercurio Mercurio (tubo capilar lleno de gas) Pentano Mantenimiento e Instalación

- 35 a 280 °C - 35 a 450 °C - 200 a 20 °C 73

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Alcohol Tolueno

- 110 a 50 °C - 70 a 100 °C

Figura 2.4. Termómetro de líquido en vidrio.

El principio bimetálico se emplea comúnmente en los termostatos. Se basa en el hecho de que si se unen dos tiras de metales diferentes, cualquier cambio de temperatura provocará que la tira se doble, ya que ésta es la única manera en la cual se ajustan las diferentes razones de cambio de longitud de cada metal en la tira unida. El termostato bimetálico se utiliza como un interruptor en aplicaciones de control. Si se mide la magnitud de la flexión, el dispositivo se convierte en un termómetro bimetálico. La tira se arregla con frecuencia en una configuración de espiral o helicoidal, pues esto produce un desplazamiento relativamente grande del extremo libre para cualquier cambio de temperatura. La sensibilidad de la medición aumenta aún si se selecciona con cuidado el par de materiales de manera que el grado de deformación se maximice, empleándose comúnmente “invar.” (una aleación de níquel-acero) y latón. Los termómetros bimetálicos se utilizan para medir temperaturas entre -75 y 1500 °C. La exactitud de los mejores instrumentos puede ser tan baja como ±0.5%, aunque los dispositivos de esta calidad son bastante costosos. Muchas aplicaciones de instrumentos no requieren este grado de exactitud en las mediciones de temperatura y en tales casos se recurre a termómetros bimetálicos mucho más económicos con especificaciones de exactitud bastante inferiores. El elemento de sensado en un termómetro de presión consiste en un bulbo que contiene gas. Si el gas no estuviera confinado, los aumentos de temperatura provocarían el aumento de su volumen. Sin embargo, puesto que está restringido a permanecer en el bulbo y no se puede expandir, en vez de eso su presión aumenta. Por consiguiente, el termómetro de presión no pertenece estrictamente a la clase de instrumentos de expansión térmica, aunque se incluye debido a la relación entre el volumen (V), la presión (P) y la temperatura (T) de acuerdo con ley de los gases de Boyle: PV = KT, donde K es una constante. El cambio en la presión del gas se mide por medio de un transductor de presión adecuado como el tubo de Bourdon. Los Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología termómetros de presión se utilizan para medir temperaturas en el intervalo -250 y 2000 °C. Su exactitud típica es de ±0.5% de la lectura de máxima escala.

2.3 INSTRUMENTOS PARA MEDIR FLUJO En la industria moderna, es indispensable la medición del flujo de fluidos para el control de los procesos, en la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medición de flujo de líquidos o de gases. La mecánica de fluidos es la parte de la mecánica que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos y sus propiedades. Los fluidos tanto gaseosos como líquidos no tienen volumen propio, por lo que adoptan la forma del recipiente que los contiene. Por otro lado, los gases son sumamente compresibles, mientras que los líquidos son prácticamente incompresibles (los fluidos se clasifican en fluidos líquidos y fluidos gaseosos) y según el tipo de flujo se pueden clasificar en: 1. Flujo Laminar: en este tipo de fluidos, el fluido se mueve a velocidad baja y en forma ordenada.

Figura 2.5 Flujo Laminar

2. Flujo Turbulento: Es el más común en la industria y se caracteriza porque las partículas que están fluyendo difieren en sus trayectorias y estas trayectorias no son paralelas al eje del conducto del flujo. Existen tres tipos de flujo turbulento: o Flujo normalmente turbulento: Es el que se presenta en tuberías largas y que no tienen vueltas, restricciones, ensanchamientos, ni conexiones; este tipo de flujo es el adecuado para la medición de caudal. o Flujo turbulento irregular: Cuando en la tubería se tienen restricciones, ensanchamientos, codos o vueltas, el flujo normalmente turbulento se puede convertir en flujo turbulento irregular. Se le llama también flujo turbulento perturbado y ocasionará problemas para la medición, a menos que se utilice un enderezador de flujo o que se deje suficiente tramo de tubería recta antes del instrumento de medición. Mantenimiento e Instalación

75

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Metrología o

Flujo turbulento pulsante. Se genera cuando se utilizan dispositivos que producen un flujo en el que no se tiene continuidad, sino que es intermitente; tales dispositivos son bombas de émbolo, recíprocantes, compresores reciporcantes, etc. Este flujo es pulsante y provoca ondas cíclicas con frecuencias altas que los sistemas de medición no pueden compensar debido a la inercia de los sensores del elemento secundario. Se deben reducir las pulsaciones para no perder exactitud, pues de otra manera la presión diferencial promedio no será representativa del promedio del flujo verdadero. Se puede reducir las pulsaciones utilizando enderezadores de flujo, como las que se muestran en la figura 2.6.

Figura 2.6 Flujo turbulento y enderezadores de flujo (tipo tubular y radial)

2.3.1 Medidores de Flujo Los medidores flujo determinan la cantidad de flujo que pasa por un ducto a través de un determinado tiempo. Básicamente las determinaciones de flujo se pueden hacer de dos maneras: •

•

Directa: medidores de desplazamiento positivo, medidores magnéticos, tipo turbina, remolino, vórtice, entre otros, en fin todos aquellos instrumentos que miden de manera directa el flujo y no necesita de algún otro parámetro para ser medido. Indirecta: La determinación indirecta del flujo implica la definición o establecimiento de condiciones conocidas de flujo y la medida de uno o más parámetros, tales como el área del ducto, la presión o su variación, la energía cinética y la elevaciones de la superficie del agua.


76


Placa de Orificio La placa de orificio es el elemento primario de medición más sencillo que se ha diseñado. Es un disco circular, se fabrica generalmente de de acero inoxidable o bronce con un orificio circular de diámetro d que puede ser concéntrico, excéntrico o segmental (Figura 2.7) y se instala entre dos bridas provistas de juntas. Por su sencillez de construcción son muy usadas para medir caudales tanto en líquidos como gases. Resultan aún más económicos de instalación que las toberas o tubos Venturi; pero tienen más pérdidas.

Figura 2.7 Diferentes Tipos de Placas de Orificio Concéntrico, Excéntrico Excéntrico y Segmental

Una placa de orificio (Figura 2.8) esta instalada entre dos bridas con dos tomas de presión conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, las cuales captan la presión diferencial ( por ejemplo: hacia un manómetro U).


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Figura 2.8 Esquema de la Placa de Orificio

Su funcionamiento está en virtud de la ecuación de continuidad y Bernoulli. Para medir el caudal con la placa de orificio solamente es necesario tomar la diferencia de presiones que existe entre las dos tomas de presión y sustituirlas en la siguiente siguiente ecuación: 2 g

Q = ca

γ

Δ p

Donde: c a g

γ Δ p

constanteo coeficiente de descarga área del orifico valor de la aceleración de la gravedad (9.81 sm2 ) peso específico del fluido (para el agua γ = 9810 mN3 ) diferencia de presiones (presión toma corriente arriba – presión toma corriente

abajo) El valor de c se determina por calibración. Los medidores de orificio de tipo comercial se suministran con una cartilla de calibración. El intervalo del coeficiente c es generalmente de 0.6 a 0.7. Las principales ventajas que tiene la placa de orificio son: Mantenimiento e Instalación

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•

•

•

•

No tiene partes móviles Puede ser encontrado en muchos diámetros y radios de apertura Su uso puede ser para gases y líquidos El precio no incrementa con el incremento del diámetro Generalmente es conocida y aceptada en la industria

Las principales desventajas que tiene la placa de orificio son: •

•

•

Las fluctuaciones densidad y presión afectan la exactitud de medición La exactitud depende en mucho del cuidado del fabricante La exactitud es afectada por la erosión que este tenga.

2.3.2 Tubo de Pitot El tubo Pitot (Figura 2.9) mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, o sea, la presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad. La ecuación correspondiente es: p2 ρ

=

p1 ρ

+

2 v 1

2


79

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Figura 2.9. Tubo de Pitot.

En la que: p2 Presión de impacto o total en el punto donde la velocidad del fluido es 0. p1 Presión estática en el fluido. ρ Densidad del fluido. v1 Velocidad del fluido en el eje del impacto. De aquí se deduce: v 1

=

2( p2 − p1 ) ρ

O bien introduciendo un coeficiente de calibración del tubo Pitot v 1

= C

2( p2 − p1 ) ρ

Donde C es aproximadamente igual a 1 El tubo Pitot es sensible a las variaciones en la distribución de velocidades en la sección de la tubería, de aquí que en su empleo es esencial que el flujo encuentre en un tramo recto de tubería (flujo desarrollado). La máxima exactitud en la medida se consigue efectuando varias medidas en puntos determinados y promediando las raíces cuadradas de las presiones dinámicas medidas. Su precisión es baja, del orden de 1.5 a 4%, y se emplea normalmente de fluidos limpios con una baja pérdida de presión.


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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 1 Nombre: Calibración de manómetros tipo Bourdón. Propósito: Al finalizar la práctica el alumno calibrará un manómetro tipo Bourdón empleando una balanza de pesos muertos. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas

Materiales


•


Herramienta

Balanza de pesos muertos. Manómetro Bourdón.

81


Procedimiento


82

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Abrir la válvula de alimentación colocada sobre el recipiente de aceite. 3. Conectar el motor de circulación de aceite y ponerlo en funcionamiento. 4. Extraer el pistón de empuje con la manivela. 5. Cerrar la válvula de alimentación. 6. Retirar el tapón. 7. Empujar lentamente el pistón con la manivela hasta que sea expulsado el aire, y coloque el manómetro con su adaptador. 8. Colocar la pesa correspondiente a la presión que se desea medir. 9. Empujar el pistón con la manivela hasta que la pesa se mantenga flotando en el aceite. El manómetro debe indicar la presión grabada en la pesa más la del pistón. 10. Repetir los puntos 7 y 8 para cada valor que se desee conocer. 11. Al terminar de efectuar las lecturas, extraiga el pistón con la manivela, libere la presión excedente abriendo la válvula de venteo, pare el motor y quite el manómetro. 12. Con la válvula de alimentación abierta, ponga otra vez el tapón y empuje hasta el fondo el pistón con la manivela, permitiendo que el aceite pase al depósito de reserva. No cierre la válvula. 13. Apagar el motor. ( +). 14. Limpiar el equipo utilizado. (+). 15. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. ( +). 16. Elaborar un reporte de la práctica. •

•

Lista de cotejo de la práctica número: 1 Mantenimiento e Instalación

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Calibración de manómetros tipo Bourdón Fecha:

Nombre del alumno: Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos cumplidas por el alumno durante su desempeño.

Desarrollo

Sí

No

No aplica

Sí

No

No

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Abrió la válvula de alimentación colocada sobre el recipiente de aceite. 3. Conectó el motor de circulación de aceite y ponerlo en funcionamiento. 4. Extrajo el pistón de empuje con la manivela. 5. Cerró la válvula de alimentación. 6. Retiró el tapón. 7. Empujó lentamente el pistón con la manivela hasta que sea expulsado el aire, y coloque el manómetro con su adaptador. 8. Colocó la pesa correspondiente a la presión que se desea medir. 9. Empujó el pistón con la manivela hasta que la pesa se mantenga flotando en el aceite. El manómetro debe indicar la presión grabada en la pesa más la del pistón. 10. Repetió los puntos 7 y 8 para cada valor que se desee conocer.

Desarrollo Mantenimiento e Instalación

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aplica 11. Extrajo el pistón con la manivela, liberando la presión excedente abriendo la válvula de venteo, pare el motor y quite el manómetro. 12. Con la válvula de alimentación abierta, puso otra vez el tapón y empujó hasta el fondo el pistón con la manivela, permitiendo que el aceite pase al depósito de reserva. No cerró la válvula. 13. Apagó el motor. (+). 14. Limpió el equipo utilizado. (+). 15. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 16. Elaboró un reporte de la práctica.

Observaciones:


PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Mantenimiento e Instalación

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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 2 Nombre: Medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio. Propósito: Al finalizar la práctica, el alumno comparará la medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio en condiciones de inmersión total, parcial y completa. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas Materiales

Maquinaria y Equipo

•

•

Herramienta

Pozo de temperatura estable. Termómetros de líquido en vidrio con diferentes condiciones de inmersión.

Procedimiento Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Mantener el pozo de temperatura estable, con agua a temperatura ambiente. 3. Tomar correctamente el termómetro de líquido en vidrio de inmersión total e introducirlo en el pozo. 4. Dejar el tiempo correspondiente y anotar la lectura de temperatura. 5. Retirar el termómetro. 6. Repetir los puntos 2, 3 y 4 para los termómetros de inmersión parcial y completa. 7. Comparar las tres mediciones de temperatura. 8. Levantar el equipo. 9. Limpiar el equipo utilizado. (+). 10. Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. (+). 11. Elaborar un reporte de la práctica. •

•


87


Medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio Fecha:


Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Mantuvo el pozo de temperatura estable, con agua a temperatura ambiente. 3. Tomó correctamente el termómetro de líquido en vidrio de inmersión total y lo introdujo en el pozo. 4. Dejó el tiempo correspondiente y anotó la lectura de temperatura. 5. Retiró el termómetro. 6. Repitió los puntos 2, 3 y 4 para los termómetros de inmersión parcial y completa. 7. Comparó las tres mediciones de temperatura. 8. Levantó el equipo. 9. Limpió el equipo utilizado. (+). 10. Limpió el área de trabajo al término de la práctica. (+). 11. Elaboró un reporte de la práctica.

Observaciones: Mantenimiento e Instalación

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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 3 Nombre: Medición de velocidad de flujo de aire. Propósito: Al finalizar la práctica, el alumno medirá la velocidad de flujo de aire empleando un instrumento de diferencia de presiones, como es el tubo pitot. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas Materiales •

•

Maquinaria y Equipo

Líquido manométrico.

•

Mangueras.

•

•

Herramienta

Ventilador con ducto. Tubo Pitot. Manómetros en U.


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) Como es el uso de bata, lentes de p rotección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Arrancar el ventilador y mantener un flujo constante. 3. Introducir el tubo de Pitot en el ducto del ventilador. 4. Conectar la toma de presión estática del tubo Pitot a un manómetro en U. 5. Conectar la toma de presión total del tubo Pitot a un manómetro en U. 6. Anotar los valores de presión atmosférica, temperatura ambiente y humedad relativa. 7. Anotar los valores de presión de cada manómetro. 8. Apagar el ventilador y desconectar los manómetros. 9. Obtener la presión dinámica, de la presión total y estática. 10. Calcular la densidad del aire manejado por el ventilador. 11. Calcular la velocidad puntual del flujo de aire. 12. Limpiar el equipo utilizado. (+). 13. Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. ( +). 14. Elaborar un reporte de la práctica. •

•


91


Medición de velocidad de flujo de aire Fecha:

Nombre del alumno: Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Arrancó el ventilador y mantener un flujo constante. 3. Introdujo el tubo de Pitot en el ducto del ventilador. 4. Conectó la toma de presión estática del tubo Pitot a un manómetro en U. 5. Conectó la toma de presión total del tubo Pitot a un manómetro en U. 6. Anotó los valores de presión atmosférica, temperatura ambiente y humedad relativa. 7. Anotó los valores de presión de cada manómetro. 8. Apagó el ventilador y desconectar los manómetros. 9. Obtuvo la presión dinámica, de la presión total y estática. 10. Calculó la densidad del aire. 11. Calculó la velocidad puntual del flujo de aire. 12. Limpió el equipo utilizado. (+). 13. Limpió el área de trabajo. (+). 14. Elaboró un reporte de la práctica.

Observaciones: Mantenimiento e Instalación

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Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 4 Nombre: Medición de Flujo de Agua. Propósito: Al finalizar la práctica el alumno deducirá el caudal que pasa por una tubería, por medio de una placa de orificio. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas

Materiales


•

Mercurio

•

Herramienta

Placa de Orificio Manómetro diferencial tipo U


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Cerrar totalmente la válvula de cierre 3. Abrir y cerrar totalmente la válvula contando las vueltas. 4. Encender el motor de la bomba 5. Esperar por lo menos 1 minuto para que el flujo se estabilice 6. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U. 7. Cerrar la válvula un 15 %, de acuerdo al número vueltas que antes se contaron. 8. Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo 9. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U 10. Cerrar la válvula otro 15 %, para un total de 30% 11. Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo 12. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U 13. Cerrar la válvula otro 15 %, para un total de 45% 14. Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo 15. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U 16. Abrir totalmente la válvula y esperar un minuto. 17. Apagar el motor. 18. Llenar la siguiente tabla de datos. •

•

Tabla 2.1 Datos de Presión con la Placa de Orificio

Posición de la Válvula Totalmente Abierta 15% 30% 45%

Diferencia de Presiones

Flujo

19. Limpiar el equipo utilizado. (+). 20. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. ( +). 21. Elaborar un reporte de la práctica. Mantenimiento e Instalación

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Lista de cotejo de la práctica número: 4 Medición de caudal volumétrico Fecha:


Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Cerro totalmente la válvula de cierre 3. Abrió totalmente la válvula de cierre y contó las vueltas de la válvula de cierre 4. Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 5. Tomo las medidas de la diferencia de presiones en le tubo U 6. Cerro un 15% la la válvula 7. Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 8. Tomo las medidas de la diferencia de presiones en el tubo U. 9. Cerro otro 15% la la válvula 10. Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 11. Tomo las medidas de la diferencia de presión en el tubo U. 12. Cerro otro 15% la válvula 13. Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 14. Tomo las medidas de la diferencia de presión Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Metrología en el tubo U. 15. Abrió totalmente la válvula y espero 1 minuto 16. Apago el motor 17. Llenó la tabla 2.1 18. Limpió el equipo utilizado 19. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica 20. Elaboró un reporte de la práctica

Observaciones:


AUTOEVALUACIÓN AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS CONOCIMIENTOS Mantenimiento e Instalación

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1. Describa el principio de funcionamiento de un tubo Bourdon

2. Mencione los tipos de tubo Bourdon que existen.

3. Bajo que principio trabaja una balanza de pesos muertos y ¿para que sirve?

4. ¿Cuál es la principal clasificación de los termómetros por su principio físico de funcionamiento?

5. Mencione los tipos de flujo que hay dentro de un ducto y, ¿cuál es el ideal para efectuar mediciones?

6. ¿Qué presiones mide un tubo de Pitot? Mantenimiento e Instalación

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7. ¿Cuáles son los tres tipos de placa de orificio que hay?

8. En las placas de orificio ¿cuál es el intervalo de valor de c ? y ¿cómo se determina este valor?


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología CAPÍTULO 3 MANTENIMIENTO Y CALIBRACIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN

MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Aplicaciones de la Metrología.

Módulo

108 Horas


.

3. Mantenimiento y calibración del equipo de medición.

22 hrs.


3.1. Realizar el mantenimiento preventivo a los diversos aparatos de medición para asegurar el perfecto funcionamiento en la medición de los parámetros físicos. 3.2. Calibrar instrumentos de medición de acuerdo a las técnicas establecidas y equipo especificado.


4 hrs. 18 hrs.

100


3.1 EQUIPOS DE MEDICIÓN ELÉCTRICA En la industria hay una gran diversidad de aparatos eléctricos y electrónicos que sirven para medir diferentes variables eléctricas (ya sea que se diseñe, instale, opere o repare equipo eléctrico, debe conocerse la forma en que se miden diversas variables como: frecuencia, potencia, impedancia, distorsión, sensibilidad, corriente, tensión y resistencia), sin embargo por su versatilidad y sencillez de uso el mas común es el múltimetro, ya que como su nombre lo indica este puede medir diferentes variables como son: tensión, intensidad de corriente y resistencia eléctrica principalmente, no siendo estas variables las únicas que pueda medir pero si las mas utilizadas. Los diseños de los multímetros son diversos, sin embargo los multímetros se pueden clasificar en dos grandes ramas: 1. Multímetros Análogos 2. Multímetros Digitales

3.1.1 Multimetros Análogos (Galvanómetro) Los multímetros analógicos son instrumentos de laboratorio y de campo muy útiles y versátiles, capaces de medir tensión en corriente alterna (C.A.) y corriente directa (C.D.), corriente, resistencia, ganancia de transistor, caída de tensión eléctrica en los diodos, capacitancia e impedancia. Este tipo de medidores emplea mecanismos electromecánicos para mostrar la cantidad que se está midiendo en una escala continua. Es decir, el proceso que realizan es analógico y la salida es analógica (agujas). Un ejemplo de este mecanismo (un galvanómetro) se muestra en la Figura 3.1. El galvanómetro es la base para la medición de la corriente y la tensión en la forma de amperímetro y voltímetro, respectivamente. El galvanómetro es un instrumento que detecta pequeñas corrientes. En este dispositivo, cualquier corriente pequeña que pase por una bobina apoyada en el centro (la cual se encuentra entre las caras de polos magnéticos permanentes) produce un momento de fuerza. Esto hace que la bobina gire (lo cual se denomina movimiento de D’ Arsonval), y la aguja indicadora se desvía. Un

resorte regresa la aguja a su posición cero cuando no hay corriente en la bobina. Los multímetros digitales han tomado el lugar de la mayoría de los multímetros con movimientos de D' Arsonval por dos razones principales: mejor exactitud y eliminación de errores de lectura. Por otro lado, todavía se emplean los medidores analógicos que incorporan movimientos de D' Arsonval, ya que se emplean todavía para aplicaciones en las que se deben observar las indicaciones de muchos medidores de un vistazo.


101


Figura 3.1 Galvanómetro (Cortesía de Simpson Electric Co)

3.1.2 Multímetros Digitales Están diseñados para medir cantidades como tensión en CD, tensión de CA, corriente directa y alterna, temperatura, capacitancia, resistencia, inductancia, conductancia, caída de voltaje en un diodo, conductancia y accesorios para medir temperatura, presión y corrientes mayores a 500 amperes. La mayoría de los multímetros digitales se fabrican tomando como base ya sea un convertidor A/D de doble rampa o de tensión a frecuencia. Muchos multímetros digitales son instrumentos portátiles de baterías. El medidor electrónico digital indica la cantidad que se está midiendo en una pantalla numérica en lugar de la aguja y la escala que se emplea en los medidores analógicos. La lectura numérica le da a los medidores electrónicos digitales las siguientes ventajas sobre los instrumentos analógicos en muchas aplicaciones: •

•

•

•

Las exactitudes de los multímetros digitales son mucho mayores que las de los medidores analógicos. Por ejemplo, la mejor exactitud de los medidores analógicos en de aproximadamente 0.5% mientras que las exactitudes de los voltímetros digitales pueden ser de 0.005% o mejor. Aún los multímetros digitales más sencillos tiene exactitudes de al menos ± 0.1%. Para cada lectura hecha con el multímetro digital se proporciona un número definido. Esto significa que dos observadores cualquiera siempre verán el mismo valor. Como resultado de ello, se eliminan errores humanos como el paralaje o equivocaciones en la lectura. La lectura numérica aumenta la velocidad de captación del resultado y hace menos tediosa la tarea de tomar las mediciones. Esto puede ser una consideración importante en situaciones donde se deben hacer un gran número de lecturas. La repetibilidad (repetición) de los multímetros digitales es mayor cuando se aumenta el número de dígitos desplegados. El multímetro digital también


102


•

puede contener un control de alcance automático y polaridad automáticos que los protejan contra sobrecargas o de polaridad invertida. La salida del multímetro digital se puede alimentar directamente a registradores donde se haga un registro permanente de las lecturas. Estos datos registrados están en forma adecuada para ser procesados mediante computadoras digitales. Con la llegada de los circuitos integrados (CI), se ha reducido el control de los voltímetros digitales hasta el punto en que algunos modelos sencillos tienen hoy precios competitivos con los medidores electrónicos analógicos convencionales.

La parte primordial del multímetro digital es el circuito que convierte las señales analógicas medidas en la forma digital (Figura 3.2). Estos circuitos de conversión se llaman convertidores analógicos a digitales (A/D).

Fuente de Corriente de Precisión Rx

Ω

Vx CD

Vx CA

VCD

Amplificador de Voltaje de Alta Resistencia de Entrada

Convertidor de Analógico a Digital

Convertidor de CA a CD

Microprocesador

Vx CD Resistencia de Precisión

Excitador de Pantalla

Pantalla

1.325 V

Figura 3.2 Diagrama de bloques del funcionamiento de un multímetro digital


103


3.2 MEDICIÓN DE CORRIENTE ELÉCTRICA Los medidores de corriente siempre deben conectarse en serie con la fuente de potencia y la carga, nunca en paralelo con ellas (figura 3.3). Un medidor de corriente es un dispositivo de muy baja resistencia y se puede dañar muy fácilmente. La mayor parte de los componentes del circuito tienen una resistencia mucho más elevada que el medidor de corriente. Si se conecta un medidor de corriente en paralelo con uno de estos componentes se podría dar un corto circuito, por lo que pasaría un flujo de corriente muy elevado a través del medidor, pudiendo dañar el instrumento. Si se usa un medidor de corriente de rango múltiple, el medidor podría dañarse por el exceso de corriente. Por lo tanto, debe tenerse presente que siempre debe conectarse un medidor de corriente en serie con la fuente de potencia.

Figura 3.3 Conexión de un Voltímetro a un Circuito Eléctrico

El segundo punto más importante es que se debe considerar la polaridad cuando se mide corriente, en el caso de corriente continua. En otras palabras, debe conectarse la terminal negativa del medidor a la terminal negativa o de potencial más bajo del circuito y conectar la terminal positiva del medidor al punto de potencial alto, o positivo, en el circuito. La corriente debe fluir a través del medidor de (-) a (+). Si se conecta el medidor de manera que las polaridades estén opuestas, la bobina del medidor se moverá en la dirección opuesta y la aguja golpeará al perno izquierdo de retención: No se obtendrá una lectura correcta y, en algunos casos, hasta puede doblarse la aguja (Figura 3.4).


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Figura 3.4 Conexión de la Polaridad de un Amperímetro

No es necesario considerar la polaridad cuando se utiliza medidores de corriente que tienen la posición cero en el centro de la escala. Cuando se mide corriente alterna, no hay necesidad de considerar la polaridad ya que está cambia continuamente a través de los ciclos. Por lo tanto, los medidores diseñados para usarlos solamente en CA no tienen signos más y menos marcados en sus terminales. Un tercer punto importante que debe tenerse presente es que no debe conectarse un medidor a un circuito salvo que se conozca aproximadamente el valor máximo de la corriente que fluye en el circuito. Los medidores frecuentemente se dañan o destruyen debido a que se deben medir corrientes superiores a su sensibilidad nominal. Si no se tiene la seguridad de cuanta corriente fluye, hay que comprobar los diagramas del circuito y, aún así, comenzar por conectar el medidor con un alcance más alto que el necesario. Si se usa un instrumento de alcance múltiple, se ajusta en su escala más alta disminuyendo el rango hasta que se lleva al que proporciona la oscilación media. Si se comienza con el rango más bajo, el multímetro podría dañarse o la guja podría golpear el perno de retención derecho en el extremo de la escala que indica los valores mas altos. Lectura de la Escala

Para leer la escala en un medidor de corriente de alcance único, se muestra la Figura 3.5. Puesto que el medidor solo mide un alcance de corriente, sólo se requiere un conjunto de valores en la escala. Sin embargo, algunos medidores de corriente de alcance múltiple tiene también un solo grupo de valores en la escala aunque miden varios rangos de corriente. Cuando éste sea el caso, hay que multiplicar la lectura de la escala. En valores de 0 a 1 miliampere, la corriente se leerá directamente. Sin embargo, si el interruptor de rango está en la posición de 0-100 miliamperes, se Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología multiplicará la lectura de la escala por 100 para determinar la cantidad de corriente que fluye en el circuito (Figura 3.5).

Figura 3.5 Lectura de la Escala de un Amperímetro

Otros medidores de corriente tienen un conjunto de valores separados en la escala para cada posición del interruptor de rango. En este caso, hay que asegurarse que se lee el conjunto de valores que corresponde al ajuste del interruptor de rango (Figura 3.6).

Figura 3.6 Lectura de la Escala de un Amperimetro


106


3.5 AMPERÍMETRO DE GANCHO El amperímetro de gancho consiste básicamente en un núcleo de hierro con una bobina devanada alrededor de él y un medidor de corriente (Figura 3.7). Un dispositivo de gatillo permite abrir el núcleo de manera que uno de los conductores del circuito se pueda colocar en medio del núcleo. Esto da origen a un transformador, donde el conductor se comporta como devando primario y la bobina en el núcleo actúa como devanado secundario. La corriente en el conductor produce un campo magnético que, a su vez, induce una corriente en el devanado secundario. La corriente fluye a través del medidor, el cual se conecta al devanado secundario para indicar la corriente que fluye en el circuito que se mide. En la mayor parte de los amperímetros de gancho como se requiere un campo magnético fluctuante (acción transformadora)solo se puede medir corriente alterna.

Campo Magnético Conductor

Corriente Inducida

Bobina del Amperímetro (Gancho) Rectificador y Procesador de Señales

20. 00 A

Corriente Eléctrica

Figura 3.7 Principio de Funcionamiento de un Amperímetro de Gancho

La intensidad del campo magnético alrededor del conductor es proporcional al número de espiras que haya en éste y la intensidad de la corriente que lo atraviesa. Como en este caso el conductor solo tiene una espira, la corriente dentro de él debe ser alta para producir un campo magnético suficientemente elevado, para poner a funcionar el medidor. Por lo tanto, normalmente se usan amperímetros de abrazadera para medir corrientes en amperes. Son especialmente útiles par medir corrientes muy elevadas. Por ejemplo, cientos de amperes, debido a que estas corrientes no fluyen a través del Mantenimiento e Instalación

107

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Metrología medidor o derivadores del mismo. Para usar el amperímetro de gancho gancho solo basta con abrir el gancho y poner el cable conductor con corriente eléctrica en medio del gancho. Hay que tratar de poner el alambre conductor en medio del gancho y lejos de otro cable para que ningún campo electromagnético afecte la medición del amperímetro (Figura 3.8).

Figura 3.8 Uso y aplicación de un multímetro de gancho

3.3 MEDICIÓN DE TENSIÓN ELÉCTRICA Los voltímetros deben usarse en paralelo con la componente del circuito que se mide. A diferencia del medidor de corriente, el voltímetro está menos expuesto a ser dañado si se conecta incorrectamente. En los rangos más altos, la corriente que fluye a través del medidor se reduce considerablemente debido a su alta resistencia total inherente. Si embargo, la lectura resultará errónea si se conecta un voltímetro en serie con una componente de circuito en lugar de en paralelo (Figura 3.9).


108


3.9 Conexión de un Voltímetro a un Circuito Eléctrico

Cuando se conecta un voltímetro a corriente continua siempre debe observarse que se establezca la polaridad correcta. La terminal negativa del instrumento debe conectarse a la punta negativa o de potencial bajo del componente y la terminal positiva a la junta positiva o de alta tensión del componente. Igual que en el caso del medidor de corriente, si se conecta el voltímetro al componente con polaridad opuesta, la bobina del medidor se moverá hacia la izquierda y la aguja puede doblarse al golpear el perno de retención izquierdo. Tampoco en este caso los efectos tienen lugar en medidores con cero central. En un circuito de CA, la tensión continuamente invierte su polaridad. Por lo tanto, no hay necesidad de considerar la polaridad cuando se conecta un voltímetro a un componente en un circuito de CA. Lectura d e escala

Algunos voltímetros multirango sólo tienen un intervalo de valores marcados en la escala y la lectura debe multiplicarse por la indicación de ajuste del interruptor de rango para obtener la tensión correcta. Otros voltímetros tienen alcances separados en la escala para cada posición del interruptor de alcance. Cuando estos instrumentos se usan, hay que asegurarse de que se lea el conjunto de valores que corresponde a la graduación del interruptor de alcance, (Figura 3.10). Mantenimiento e Instalación

109


Figura 3.10 Lectura de la Escala de un Voltímetro

3.4 MEDICIÓN DE RESISTENCIA ELÉCTRICA Un óhmetro es un dispositivo que mide la resistencia de un circuito o de una componente. También sirve para localizar circuitos abiertos o cortos circuitos. Básicamente, un óhmetro consta de un medidor de corriente continua, una fuente de baja tensión y baja potencia de CC y resistores limitadores de corriente, todos ellos conectados en serie. El medidor de bobina móvil es el único aparato de medición de corriente que se usa en los óhmetros. Como fuente de energía se usa una batería de baja tensión. Existen dos tipos de óhmetro: el óhmetro en serie y el óhmetro con derivador. En el óhmetro en serie, la resistencia por medir se conecta internamente en serie con el medidor (Figura 3.11). En el óhmetro con derivador, la resistencia por medir se conecta internamente en paralelo con el medidor (Figura 3.12). Sin embargo externamente la resistencia siempre se mide en paralelo. En las figuras 3.11 y 3.12 el circuito en negro corresponde al circuito interno del óhmetro y la resistencia en color es la resistencia por medir. Mantenimiento e Instalación

110


Figura 3.11 Conexión de un Ohmetro en Serie

Figura 3.12 Conexión de un Ohmetro en Paralelo

Lectura de la Escala de un Ohm etro

Principalmente la diferencia entre estos dos óhmetros para ser identificados visualmente es por lectura de escala. Un óhmetro en serie la escala de valor de la resistencia aumenta de derecha a izquierda y el extremo de baja resistencia generalmente esta muy aglomerado. Mientras en un óhmetro en derivación el valor de la resistencia aumenta de izquierda a derecha, además de que las lecturas nunca se aglomeran. Por lo que la lectura de bajas resistencias es mucho mejor, (Figura 3.13) Mantenimiento e Instalación

111


Figura 3.13 Lecturas de Medición en Ohmetro

Medición de Resisten cia

Un óhmetro no solo puede medir la resistencia de varias partes de un circuito, sino que puede usarse para comprobar partes abiertas o en corto circuito y para establecer la continuidad de un circuito. En todo caso, para evitar dañar el óhmetro, hay que asegurarse que no se conecta la fuente de tensión a las puntas del óhmetro cuando se hace una medición. Las lecturas de resistencia sólo se hacen en circuitos desenergizados. Si el circuito estuviese energizado, su tensión podría favorecer el paso de una corriente que dañará al medidor. El simple cambio de un interruptor a la posición de abierto no siempre evita que el óhmetro quede conectado a una fuente de tensión. Algunas veces, el interruptor mismo puede estar defectuoso y habrá tensión en el equipo. O bien, si se debe comprobar el estado del propio interruptor, se puede aplicar una tensión a las puntas del óhmetro aún con el interruptor abierto (Figura 3.14).

Figura 3.14 Conexión segura de un Ohmetro


112

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Por lo tanto, la forma más segura de proteger un óhmetro es desconectar el equipo de la fuente de potencia siempre que sea posible. Aun con el equipo desconectado de la fuente de potencia, el óhmetro no está completamente protegido de las tensiones del circuito. Esto sólo evita la posibilidad de conectar el óhmetro una tensión producida por una fuente de potencia, batería u otra fuente ordinaria de tensión. No obstante, todavía podría estar conectado a un capacitor cargado, que proporcionaría suficiente corriente para dañar gravemente al óhmetro. Por lo tanto, para proteger el óhmetro no debe desconectarse el equipo de la fuente de potencia, sino que también deben descargarse el equipo de la fuente de potencia, sino que también deben descargarse cualesquiera de los capacitores, especialmente de los tipos electrolíticos, que haya en el circuito que se mide.

3.2 OSCILOSCOPIO El osciloscopio de rayos catódicos debido a su especial mecanismo de despliegue puede mostrar señales con frecuencias mayores de 1 GHz. De hecho, frecuencias aún mayores se pueden desplegar empleando el osciloscopio de muestreo. El dispositivo de despliegue que permite observar variaciones de tan alta velocidad es el tubo de rayos catódicos. El tubo genera un haz delgado de electrones (el rayo catódico) dentro de sí mismo. Este rayo está dirigido de tal modo que choca con una pantalla fluorescente que cubre un extremo del tubo. Siempre que el rayo choca con la pantalla, se emite un punto de luz visible. Cuando el haz se mueve a través de la pantalla, "pinta" un trazo de su trayectoria. Los campos que provocan las deflexiones del haz de electrones se crean a lo largo de su trayecto mediante placas deflectoras. La pantalla del osciloscopio depende de la tensión aplicada a las placas del tubo. También se sigue de esta conclusión que el osciloscopio en realidad es un vóltmetro, esto es, un vóltmetro con mecanismo de despliegue de velocidad super alta. La tensión no es la única cantidad que se puede medir. Interpretando correctamente las características del despliegue, se puede usar el osciloscopio para indicar corriente, tiempo, frecuencia y diferencia de fase. En efecto, el osciloscopio probablemente sea el instrumento más versátil y útil inventado para trabajos de mediciones eléctricas. El osciloscopio es un instrumento capaz de medir o desplegar una amplia variedad de señales. Los subsistemas que constituyen por lo general un osciloscopio son: 1. Subsistema de despliegue (tubo de rayos catódicos). 2. Subsistema de deflexión vertical. 3. Subsistema de deflexión horizontal. 4. Fuente de poder. Mantenimiento e Instalación

113

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 5. 6.

Sondas (puntas de prueba). Circuitos de Calibración.

Dentro del tubo, se crea un haz de electrones mediante un cañón de electrones. El haz de electrones se enfoca y, se dirige para que choque con la pantalla fluorescente, creando un punto de luz en el lugar del impacto con la pantalla. El haz se deflexiona en forma vertical en proporción a la amplitud del voltaje aplicado a las placas de deflexión vertical del tubo. La señal amplificada de entrada también está monitoreada por el subsistema de deflexión horizontal. El subsistema tiene la tarea de barrer horizontalmente el haz de electrones a través de la pantalla a una velocidad uniforme. Subsistema de desp liegue (tubo d e rayos catódicos)

El tubo en sí es un recipiente sellado de vidrio con un cañón de electrones y un sistema de deflexión montado dentro del tubo en un extremo y una pantalla fluorescente en el otro (Figura 3.15). Se evacúa el aire del tubo, que queda al alto vacío. La función del cañón es producir el haz de electrones. Algunos de esos electrones pasan a través de un pequeño agujero en la rejilla de control de intensidad que rodea al cátodo. La intensidad del punto de luz que se produce donde el haz de electrones choca con la pantalla fluorescente depende del número de electrones en dicho haz. Pantalla fluorescente

Cátodo

Placas de enfoque

Placas de deflexión

Figura 3.15 Tubo de Rayos Catódicos

Después de dejar el cañón de electrones, el haz enfocado y acelerado pasa entre dos placas deflectoras. Si no hay diferencia de voltaje entre las placas, el haz continúa directamente y llega a la pantalla fluorescente en su centro. Si hay una diferencia de potencial entre uno o ambos conjuntos de placas, el haz se desviará de su trayectoria recta (Figura 3.16).


114


+

_

_

+

_

A)

_

+

+

B)

_

C)

D)

_

+

+

+ _ +

E)

_ _

_

+

E)

+

F)

Figura 3.16 Deflexión del haz de electrones en el tubo de rayos catódicos; a) ambas placas deflectoras a voltaje cero; b) voltaje positivo en la placa deflectora derecha; c) voltaje positivo en la placa deflectora superior; d)-g) voltajes positivos iguales en placas deflectoras adyacentes.

Se colocan los dos conjuntos de placas deflectoras perpendiculares entre sí de modo que puedan controlar en forma independiente el haz tanto en la dirección horizontal como en la vertical. La pantalla fluorescente del tubo de rayos catódicos está cubierta de fósforo, en el punto donde el haz de electrones llega a la pantalla, este material emite un punto de luz visible. El tiempo que tarda la intensidad del punto para disminuir al 10 % su brillantez original se llama la persistencia del fósforo. Cuando un haz de electrones llega a la pantalla se genera tanto calor como luz. El efecto, 90 % de la energía del haz se convierte en calor y sólo 10 % en luz visible. La retícula es el conjunto de líneas horizontales y verticales inscritas en forma permanente en la cara del tubo de rayos catódicos. Esas líneas permiten que se mida visualmente la onda mostrada contra un conjunto de escalas verticales y horizontales. Subsistema de d eflexión vertical

Se deben aplicar aproximadamente 10 a 20 V a las placas deflectoras del tubo de rayos catódicos para desviar al haz de electrones 1 cm. El osciloscopio debe tener un subsistema que tenga la capacidad de amplificar o de atenuar las señales de entrada Mantenimiento e Instalación

115

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología para que se produzca una figura correcta cuando se apliquen las señales de interés a las placas deflectoras del tubo de rayos catódicos. El sistema de deflexión vertical esta compuesto de los siguientes elementos: 1. Selector de acoplamiento de entrada 2. Atenuador de entrada 3. Preamplificador 4. Amplificador vertical principal 5. Línea de retardo. El subsistema de deflexión vertical comienza con un repaso de la operación combinada del atenuador, el preamplificador y el amplificador vertical principal. Todos ellos constituyen la parte amplificadora del subsistema. La función del atenuador es reducir la amplitud de las señales de entrada en un factor seleccionado F antes de que se apliquen esas señales a la sección de preamplificador y amplificador (Figura 3.17).

Figura 3.17. Subsistema de deflexión vertical.

Subsistema d e deflexión de ho rizontal

Consiste del amplificador de deflexión horizontal y los circuitos de base de tiempo (Figura 3.18). Se emplea el amplificador de horizontal de dos maneras. La primera es en la amplificación directa de señales externas de entrada (que se alimenta a continuación a las placas de deflexión horizontal del tubo de rayos catódicos). Como lo que muestra el osciloscopio al operar en este modo consiste en la variación de alguna señal (mostrada en la dirección Y o vertical) contra de otra (que se muestra a lo largo del eje X u horizontal), se dice que el osciloscopio está trabajando en el modo X-Y de despliegue. El segundo uso del amplificador horizontal se utiliza para amplificar las ondas de barrido generadas por los circuitos de base de tiempo. Mantenimiento e Instalación

116

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Interruptor de selección de modo X – Y

Terminales de entrada horizontal

Amplificador Horizontal

Amplificador Vertical

Terminales de Entrada Horizontal

Figura 3.18. Modo X-Y de operación

Puntas de prueba del oscilosc opio

Efectúan la importante tarea de detectar las señales en su fuente y transferirlas hasta las entradas del osciloscopio. La cabeza de la punta contiene los circuitos sensores de la señal (Figura 3.19). Casi siempre se emplea un cable coaxial para transmitir la señal desde la cabeza de la punta hasta los circuitos de terminación (o directamente a las terminales de entrada del osciloscopio, si no hay circuito de terminación). Si se emplea un circuito de terminación, su función es terminar el cable coaxial en la impedancia característica del cable y presenta así la impedancia del cable a las entradas del osciloscopio.

Punta de la Sonda

Cabeza de la Sonda

Cable Coaxial

Terminación

A la entrada del tubo de rayos

Figura 3.19. Diagrama general de bloques de una sonda (puntas de prueba) de un osciloscopio


117

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Circuitos de calibración

Para asegurar que el amplificador vertical de un osciloscopio esté amplificando con exactitud las magnitudes de las señales medidas, se deben efectuar pruebas de calibración periódicamente. Esto es, se debe alimentar una señal que tenga una amplitud conocida con exactitud a las terminales de entrada del osciloscopio y observar la señal en la pantalla. Si la pantalla da un valor medido distinto del valor conocido de referencia, indica que el amplificador vertical no se encuentra calibrado en forma correcta. Se deben hacer entonces los ajustes correctos del instrumento para restaurar la exactitud adecuada en la pantalla. De igual manera, se deben efectuar periódicamente pruebas de calibración para asegurar la exactitud de la base de tiempo.


118



Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 3 Práctica número: 1 Nombre: Medición de Resistencia Eléctrica Propósito: Al finalizar la práctica el alumno empleará correctamente los multímetros analógicos y digitales, principalmente con la medición de resistencia eléctrica. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas

•

•

Materiales Resistencias de carbón de los siguientes ohms 18Ω, 82Ω, 180Ω, 820Ω, 18kΩ, 82 kΩ, 1.8 MΩ y 82 MΩ, 5 % de tolerancia 1 W Interruptor



Herramienta

Multímetro analógico y digital

119


Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial y guantes de electricista. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo •

•

2. Determinar las resistencias proporcionales de acuerdo con el código de colores y anotarlos en la tabla. 3. Medición con el Multímetro Analógico •

•

•

•

4.

Antes de hacer cualquier medición, verifique que la aguja indique 0 en la escala de resistencia de corriente directa, marcada DC., cuando el interruptor de potencia este en la posic ión “OFF” (fuera). Si la aguja está fuera de 0, haga la conexión necesaria girando el tornillo del ajustador mecánico. Lleve el interruptor de potencia a la posición “ON” (dentro). Verifique que la lámpara señalizadora de “servicio” este destellando. Si la lámpara no enciende, se debe reemplazar la batería. Nota: Si cuando se encienda el multímetro la aguja está fuera de 0, haga la conexión necesaria girando el tornillo del ajustador mecánico. Conecte la terminal de prueba negra en el enchufe marcado COM, y la terminal de la prueba roja en el enchufe marcado V. Ω. A. Lleve el interruptor selector de alcances a la posición deseada para la medición de resistencia eléctrica. Cuando dude de cual alcance se debe usar siempre empiece con el alcance más alto, como protección para el aparato.

Medición con el Multímetro Digital •

•

•

•

Conecte la terminal de prueba en el enchufe marcado COM y la terminal de prueba roja marcado V. Ω. A. Lleve el interruptor rotatorio a la selección de resistencia eléctrica Ω. Conecte las terminales de prueba al dispositivo o circuito bajo medición. Operación con AUTO: El valor de la medición aparecerá en la pantalla con la polaridad de la variable a medir


120


Lea el valor de la variable eléctrica a medir en la pantalla. Tabla 3.1 Valor de la Resistencia de acuerdo a su Color

COLOR NEGRO CAFÉ ROJO ANARANJADO AMARILLO VERDE AZUL VIOLETA GRIS BLANCO DORADO PLATEADO SIN BANDA

PRIMERA BANDA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -

SEGUNDA BANDA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -

TERCERA BANDA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 × 0.1 × 0.01 -

CUARTA BANDA ± 5% ± 10% ± 20 %

.

5. Anotar el valor de las resistencias en la tabla 3.2 Tabla 3.2 Valores de las resistencias

CARACTERISTICAS COLOR DE LA PRIMERA BANDA COLOR DE LA SEGUNDA BANDA COLOR DE LA TERCERA BANDA COLOR DE LA CUARTA BANDA VALOR CODIFICADO TOLERANCIA VALOR MEDIDO MULT. ANALÓGICO MULT. DIGITAL

R1

R2

R3

RESISTOR R4 R5

R6

R7

R8

6. Limpiar el equipo utilizado. (+). 7. Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. ( +). 8. Elaborar un reporte de la práctica.


121


Lista de cotejo de la práctica número: 1 Medición de Resistencia Eléctrica Fecha:


Sí

No

No aplica

15. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 16. Determinó las resistencias de acuerdo con el código de colores y los anotó en la tabla. 17. Verificó (y si es necesario calibró) la aguja del multímetro analógico marcara “0” 18. Llevó el interruptor de potencia a la posición “ON” y verifico la lámpara señalizadora. 19. Llevo el interruptor selector de alcances a la posición deseada de resistencia eléctrica. 20. Conectó la terminal de prueba negra en el enchufe COM y la terminal de prueba roja en el enchufe marcado V.Ω.A. 21. Verificó las resistencias eléctricas con el multímetro análogico y las apunto en la tabla. 22. Conectó la terminal de prueba en el enchufe marcado COM y la terminal de prueba roja marcado V.Ω.A. en el multímetro digital 23. Llevó el interruptor rotatorio a la selección de resistencia eléctrica. 24. Verificó las resistencias eléctricas con el multímetro digital y las apunto en la tabla 25. Limpió el equipo utilizado. (+). 26. Limpió el área de trabajo. (+). Mantenimiento e Instalación

122

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 27. Elaboró un reporte de la práctica.

Observaciones:



123



Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 3 Práctica número: 2 Nombre: Manejo del Amperímetro y Voltímetro Propósito: Al finalizar la práctica el alumno empleará correctamente los multímetros analógicos y digitales, principalmente con la medición de corriente y tensión eléctrica. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas

•

•

Materiales Resistencias de carbón de los siguientes ohms 18Ω, 82Ω, 180Ω, 820Ω, 18kΩ, 82 kΩ, 1.8 MΩ y 82 MΩ, 5 % de tolerancia 1 W Interruptor



Herramienta

Multímetro analógico y digital

124


Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial y guantes de electricista. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo •

•

2. Medición con el Multímetro Analógico •

•

•

•

•

•

3.

Antes de hacer cualquier medición, verifique que la aguja indique 0 en la escala de amperaje o voltaje (según sea el caso) de corriente directa, marcada DC., cuando el interruptor de potencia este en la posición “OFF” (fuera). Si la aguja está fuera de 0, haga la conexión necesaria girando el tornillo del ajustador mecánico. Lleve el interruptor de potencia a la posición “ON” (dentro). Verifique que la lámpara señalizadora de en servicio este destellando. Si la lámpara no enciende, se debe reemplazar la batería. Nota: Si cuando se encienda el multímetro la aguja está fuera de 0, haga la conexión necesaria girando el tornillo del ajustador mecánico. Conecte la terminal de prueba negra en el enchufe marcado COM, y la terminal de la prueba roja en el enchufe marcado V. Ω. A. Lleve el interruptor selector de alcances a la posición deseada para la medición de tensiones de corriente directa. Cuando dude de cual alcance se debe usar siempre empiece con el alcance más alto, como protección para el aparato. Conecte la terminal de prueba negra al lado negativo del circuito bajo medición y la terminal de prueba roja al lado positivo del circuito. Verifique que el interruptor inversor de polaridad este en la posición marcada “+”, sino es así, llévelo a esa posición. Energi ce el circuito bajo prueba. Si la aguja deflexiona a la izquierda del cero, la polaridad real del circuito es inversa a la que se supuso. En este caso, desernergice el circuito bajo prueba, lleve el interruptor inversor de polaridad a la posición marcada “-“, y energice nuevamente el circuito.

Medición con el Multímetro Digital


125


•

•

•

•

•

•

Conecte la terminal de prueba en el enchufe marcado COM y la terminal de prueba roja marcado V. Ω. A. Lleve el interruptor rotatorio a la selección de amperaje o voltaje (según sea el caso). Obsérvese que en la pantalla aparezca la indicación DC (Corriente Directa). Si no es así, presione momentáneamente el interruptor pulsador de modo AC/DC para que se active el indicador DC en los LCD. Conecte las terminales de prueba al dispositivo o circuito bajo medición. Operación con AUTO: El valor de la medición aparecerá en la pantalla con la polaridad de la variable a medir Operación con alcance manual: Cuando el interruptor pulsador de modo “Range” (alcan ce o rango) se presiona una vez, el indicador “AUTO” en el LCD desaparece rá. Si el valor de la tensión no se conoce, seleccione el alcance más alto y después redúzcalo hasta que se obtenga una lectura satisfactoria, esto es con el mayor número de dígitos posible. En cada cambio del alcance se deben desconectar las terminales de prueba en el punto bajo medición Lea el valor de la variable eléctrica a medir en la pantalla.

6. Conectar las resistencias de acuerdo a la tabla 3.2 de la practica Nº 1 y a los siguientes diagramas:


126


Figura 3.20 Circuitos Eléctricos

7. Anotar el voltaje y amperaje de cada circuito medidos con el multímetro analógico en la siguiente tabla Tabla 3.3 Mediciones con el multímeto analógico

PUNTO 1 2 3 4 5 6 7 8 Mantenimiento e Instalación

TENSI N EL CTRICA

CORRIENTE ELECTRICA

127

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 9 20

8. Anotar el voltaje y amperaje de cada circuito medidos con el multímetro digital en la siguiente tabla Tabla 3.4 Mediciones con el multímeto digital

PUNTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20

TENSIÓN ELECTRICA

CORRIENTE ELECTRICA

9. Limpiar el equipo utilizado. ( +). 10. Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. (+). 11. Elaborar un reporte de la práctica.


128


Lista de cotejo de la práctica número: 2 Amperímetro y Voltímetro Fecha:


Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Verificó (y si es necesario calibró) la aguja del multímetro analógico marcara “0”

3. Llevó el interruptor de potencia a la posición “ON” y verifico la lámpara señalizadora. 4. Llevo el interruptor selector de alcances a la posición deseada de tensión o intensidad de corriente según sea el caso. 5. Conectó la terminal de prueba negra en el enchufe COM y la terminal de prueba roja en el enchufe marcado V.Ω.A. 6. Formó los 3 circuitos y anotó los valores de corriente y tensión en la tabla. 7. Conectó la terminal de prueba en el enchufe marcado COM y la terminal de prueba roja marcado V.Ω.A. 8. Llevó el interruptor rotatorio a la selección de intensidad y tensión. 9. Formó los 3 circuitos y anotó los valores de corriente y tensión en la tabla. 10. Limpió el equipo utilizado. (+). 11. Limpió el área de trabajo. (+). Mantenimiento e Instalación

129

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 12. Elaboró un reporte de la práctica.

Observaciones:



130



Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 3 Práctica número: 3 Nombre: Manejo del Amperímetro de Gancho Propósito: Al finalizar la práctica el alumno empleará correctamente el amperímetro de gancho para la medición de corriente eléctrica. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas

•

Materiales Motor eléctrico trifásico de Corriente Alterna



Herramienta

Multímetro de gancho

131


Procedimiento 3. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial y guantes de electricista. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo 4. Determinar las intensidades y tensiones eléctricas de un motor eléctrico trifásico y su desequilibrio eléctrico del siguiente modo. •

•

.

5. Medición con el Amperímetro de Gancho Lleve el interruptor rotatorio a la selección de intensidad de corriente A. Abra el gancho de prueba y ponga el cable conductor del circuito bajo medición. Operación con AUTO: El valor de la medición aparecerá en la pantalla con la polaridad de la variable a medir Lea el valor de la variable eléctrica a medir en la pantalla. 6. Para medir el voltaje es necesario poner el multímetro en su opción de Voltaje de Corriente Alterna. 7. Conectar el amperímetro de gancho en el sistema trifásico eléctrico del motor en conexión delta o estrella según sea el caso. •

•

•

•

A1 V3 A2 V1

V2

Figura 3.21 Medición Eléctrica de un Motor Eléctrico


132

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Metrología 8. Medir los voltajes y amperajes indicados en la figura 3.11 9. Calcular la media de tensión con la siguiente ecuación: V1 + V2 + V3 3

=

VMEDIA

10. Calcular la desviación máxima entre tensiones V1 − VMEDIA = VDESVIACIÓN V2 − VMEDIA = VDESVIACION V3 − VMEDIA = VDESVIACION Mayor desviación = VDESVIACION MAYOR 11. Calcular el desequilibrio de tensión VDESVIACION MAYOR × 100% = VMEDIA

%

12. Calcular la potencia poten cia aparente eléctrica e léctrica del motor. POTENCIA APARENTE CONSUMIDA POR EL MOTOR = 3V1 A 1 + 3V 2 A 2 13. Limpiar el equipo utilizado. (+). 14. Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. (+). 12. Elaborar un reporte de la práctica


133


Lista de cotejo de la práctica número: 2 Amperímetro de Gancho Fecha:


Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Llevó el interruptor rotatorio a la selección de intensidad eléctrica. 3. Abrió el gancho de prueba y puso el alambre conductor en el circuito bajo medición. 4. Midió el voltaje voltaje y amperaje de acuerdo al diagrama de la figura 3.21. 5. Calculo la media de tensión 6. Calculo la desviación de sviación máxima entre tensiones. 7. Calculo el desequilibrio de tensión 8. Calculo la potencia eléctrica del motor eléctrico. 9. Limpió el equipo utilizado. ( +). 10. Limpió el área de trabajo. (+). 11. Elaboró un reporte de la práctica.


134


Observaciones:



135



Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 3 Práctica número: 4 Nombre: Manejo del Osciloscopio Propósito: Al finalizar la práctica el alumno empleará correctamente el osciloscopio. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas

•

•

Materiales Capacitor de 1 no μ F, electrolítico Resistor de carbón de 1.8 kΩ nominales, 5% de tolerancia, 1 W



•

Herramienta

Osciloscopio de 2 canales Generador de onda cuadrada de frecuencia variable, capaz de suministrar 10 V pico a pico

136


Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial y guantes de electricista. No portar accesorios metálicos, ni cabello largo 2. Formar un circuito como en el mostrado en la figura 3.22. •

•

1

2

0

Figura 3.22 Diagrama eléctrico de prueba con un capacitor

3. Antes de energizar el osciloscopio llevar los controles y ajustes enlistados enseguida a las posiciones especificadas. Tabla 3.5 Posiciones Iniciales en el Osciloscopio

Componente POWER Interruptor de la alimentación INTEN Control de intensidad FOCUS Control de Enfoque AC/GND/DC Interruptores de acoplamiento VOLTS/DIV Selectores del factor de deflexión VARIABLE Controles de variable vertical POSITION Controles de posición vertical Mantenimiento e Instalación

Posición OFF Completamente en sentido contrario a las manecillas del reloj Media rotación DC 20 m V/D CAL. Media rotación y el canal 2 activado 137

Electromecánica Aplicaciones de la Metrología VERTICAL MODE Interruptor vertical de modo TIME/DIV Interruptor de Barrido VARIABLE Control de variable horizontal POSITION (X) Control de posición horizontal TRIGGER MODE Interruptor de modo de disparo TRIGGER SOURCE Interruptor de Fuente de Disparo HOLDOFF Control de tiempo de espera TRIGGER LEVEL Control de Nivel de Disparo

CH1 0.5 ms/D CAL. Media rotación AUTO CH1 NORM. Media Rotación

4. Conectar el cable de alimentación de corriente alterna al conector de alimentación, después conectar el cable a una toma de corriente apropiada. 5. Energizar el osciloscopio presionando el interruptor de POWER. La lámpara de energizado debe brillar inmediatamente. Permitir alrededor de 30 segundos al osciloscopio para que se caliente, girar el control de intensidad INTEN en sentido de las manecillas del reloj hasta que aparezca el trazo en la pantalla del tubo de rayos catódicos. Se debe ver una línea horizontal a través de la pantalla. Ajustar la intensidad (brillantez) del trazo de manera que esta sea fácilmente visible. Es un buen hábito mantener la intensidad justamente en el punto en el que el trazo sea visible. Un nivel alto de brillantez puede dañar la pantalla. 6. Girar el control enfoque, FOCUS del osciloscopio, para obtener una imagen bien definida. 7. Girar el control de posición vertical CH1 POSITION, de tal manera que el trazo se localice exactamente bajo la línea horizontal del centro de la retícula. El trazo debe ser paralelo a la línea de rotación del trazo, TRACE ROTATION, con un destornillador de cruz. 8. Girar el control de la posición, POSITION X, de tal manera que el principio del trazo empiece en el lado izquierdo de la gratícula. 9. Colocar una de las ondas suministradas para una atenuación de X10. Enseguida unir el conector BNC al conector marcado CH1 y su punta del calibrador, PROBE ADJUST. Se visualizará una onda cuadrada, de una amplitud de dos y media divisiones en la pantalla del tubo de rayos catódicos. Si las partes superiores e inferiores de las ondas cuadradas exhibidas están inclinadas o picudas se debe compensar la sonda, igualando la capacitancia Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología de entrada. Ajustar el corrector compensador de la sonda con un destornillador pequeño. 10. Colocar el interruptor vertical de modo, VERTICAL MODE, en la posición CH2 y siga el procedimiento dado en el punto 9. 11. Antes de energizar el generador de funciones llevar los controles y ajustes enlistados enseguida a las posiciones especificadas. Las posiciones de los controles que no se mencionan específicamente son irrevelantes por el momento. Tabla 3.6 Tabla de Posiciones Iniciales para el Generador de Funciones

CONTROL POWER Interruptor de la Alimentacióm FREQ RANGE Selector de campo de frecuencia FREQ/STOP FREQ Control de la salida de frecuencia MODE Interruptor de Modo FUNCTION Selector de funciones OUTPUT DC FOCET Control de desplazamiento de CD. ATT (dB) CONTROL VARIABLE COUNT Contador

POSICION OFF (liberado) X10 10 CW Onda Cuadrada Activado 0 Completamente en sentido contrario a las manecillas del reloj INT Interno

12. En el generador de funciones, conecte el cable de corriente alterna al conector de alimentación, después conecte el cable a una toma de corriente alterna apropiada. 13. Energice el generador de funciones, presionando el interruptor POWER. El exhibidor del contador se iluminará. 14. Por medio del control de salida de frecuencia , ajuste la indicación del exhibidor a 100 Hz 15. En el osciloscopio, lleve el interruptor vertical de modo, VERTICAL MODE a la posición DUAL. 16. Lleve la posición de los selectores AC-GND-DC de los canales 1 y 2, a ala posición GND. Esta pone a tierra las entradas de los amplificadores verticales, de tal manera que se puede establecer el nivel de referencia a tierra en la pantalla. Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 17. Ajuste la perilla del control de posición, POSITION, vertical del canal 1, de tal manera que el trazo se coloque en la línea horizontal central de la retícula. 18. Considerando que el valor de la tensión pico a pico que se suministrará el generador de funciones es de 12.00 V y de onda cuadrada, con una frecuencia de 100 Hz, cambie las posiciones de los selectores CH1 VOLTS/DIV y CH2 VOLTS/DIV a 0.2 V/DIV, y la posición del interruptor de barrido, TIME/DIV a 2ms/DIV. 19. Conecte la punta de la sonda que está en la salida del canal 1 al punto 1, mostrado en la figura del circuito, y su clip de tierra al punto 0 de la misma figura. 20. Lleve la posición del selector AC-GND-DC del canal 1, a la posición DC. 21. Por medio del control variable del generador de funciones, ajuste la tensión de salida a 12.00 V pico a pico, la cual se puede observar en el canal 1 del osciloscopio. 22. Por medio de la perilla del control de posición, POSITION, vertical del canal 1, lleve la parte baja de la onda cuadrada que coincida con la línea punteada de la retícula que está en la parte baja de la pantalla. 23. Ajuste la perilla del control de posición, POSITION, vertical del canal 2 de tal manera que el trazo se centre con la relación a la onda cuadrada mostrada en la pantalla del osciloscopio. 24. Conecte la punta de la sonda que está a la salida del canal 2 al punto 2, mostrado en el circuito y su clip de tierra al punto 0 de la figura 3.11. 25. Lleve la posición del selector AC-GND-DC del canal 2, ala posición DC. 26. Observe la pantalla del osciloscopio y dibuje la figura mostrada. 27. Con el objeto de mejorar la apreciación del comportamiento del capacitor, cambie la posición del interruptor de barrido a 0.5 ms/DIV. Observe la pantalla del osciloscopio, dibuje la figura mostrada. 28. Por medio de la perilla de control de posición horizontal mueva las ondas hacia la derecha, de tal manera que su principio se coloque en el primer punto que se encuentra localizado a la izquierda del eje vertical central. Tome el tiempo correspondiente a ese punto como 0.2 divisiones y mida en el eje vertical la tensión en divisiones. Anote los valores obtenidos en la siguiente tabla Tabla 3.7 Divisiones de la Tensión en Función del Tiempo

Tiempo t Divisiones 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 Mantenimiento e Instalación

Tensión Divisiones CH2

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 1.6 1.8 2.0 29. Mueva nuevamente las ondas hacia la izquierda hasta el punto siguiente, con lo cual se incrementa en 0.2 de división , tome la tensión correspondiente a este punto en el eje vertical. Anote los valores obtenidos en la siguiente tabla. Tabla 3.8 Divisiones de la Tensión en Función del Tiempo

Tiempo t Divisiones 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Tensión Divisiones CH2

30. Repita el paso 29, hasta obtener un tiempo igual con 2 divisiones. 31. Por medio de la perilla del control de posición horizontal, POSITION, mueva hacia la izquierda la curva mostrada en la pantalla del osciloscopio, hasta que el punto de descarga del capacitor se encuentre localizado en la parte central de la pantalla. 32. Por medio de las perillas del control de posición vertical, VERTICAL MODE, de los canales 1 y 2, lleve la parte alta de las ondas para que coincidan con la línea horizontal punteada que esta en la parte alta de la pantalla del osciloscopio. 33. Repita los pasos 28, 29 y 30. Anote los valores obtenidos en la siguiente tabla.


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Tabla 3.9 Divisiones de la Tensión en Función del Tiempo en el Canal 1 y 2

TIEMPO t DIVISIONES


TENSIÓN, DIVISIONES CH2 CH1

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Lista de cotejo de la práctica número: 4 Osiciloscopio Fecha: Nombre del alumno: Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo

Sí

No

No aplica

1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. ( +) 2. Formo el circuito como el que se mostró en la figura 3.22. 3. Antes de energizar el osciloscopio llevó los controles y ajustes anterior mente enlistados en el punto 3. 4. Conectó correctamente el cable de alimentación de corriente alterna 5. Energizo y permitió que se calentara el osciloscopio. 6. Giro el control INTEN hasta que apareció un trazo en la pantalla y ajusto la brillantez de un modo correcto. 7. Obtuvo una imagen bien definida con el control de FOCUS. 8. Giró el control de posición vertical CH1 POSITION y TRACE como se explicó en el punto 7. 9. Giró de manera correcta el control de posición Como se explicó en el punto 8. 10. Colocó una de las sondas suministradas para una atenuación X10, y enseguida unió el conector BNC al conector marcado CH1 y su punta del calibrador. 11. Coloco el interruptor vertical en la posición Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología CH2 y repitió el procedimiento dado en el punto 9. 12. Llevo los controles y ajustes especificadas en el generador de funciones. 13. Energizó de manera correcta el generador de funciones 14. Ajusto a 100 Hz el generador de funciones 15. Llevó el interruptor VERTICAL MODE, a la posición DUAL, en el osciloscopio 16. Llevó a la posición AC-GND-DC de los canales 1 y 2 a la posición GND. 17. Ajusto de manera correcta la perilla de control de posición vertical del canal 1 18. Cambió la posición de los selectores CH1 y CH2 a 0.2V/DIV y el barrido a 2ms/DIV 19. Conecto la punta de la sonda del canal 1 al punto 1 y su clip a tierra al punto 0 20. Llevó la posición del selector AC-GND-DC del canal 1, ala posición DC. 21. Ajusto el generador de funciones a la tensión de salida a 20.00 V pico a pico. 22. Por medio de la perilla del control de posición vertical llevó a la parte baja de la onda cuadrada para que coincida con la línea punteada de la retícula que está en la parte baja de la pantalla. 23. Ajusto la perilla de control de posición del canal 2 de tal manera que el trazo se centre con la relación de la onda cuadrada mostrada en la pantalla del osciloscopio 24. Conectó la punta de la sonda que está a la salida del canal 2 de tal manera que el trazo se centre con la relación a la onda cuadrada mostrada en la pantalla del osicloscopio. 25. Conectó la punta de la sonda que está a Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología la salida del canal 2 al punto 2 mostrado en el circuito y su clip de tierra al punto 0. 26. Llevó la posición del selector AC-GND-DC del canal 2, a la posicón DC. 27. Dibujo la figura mostrada en la pantalla del osciloscopio. 28. Movió por medio de la perilla horizontal movió las ondas en el prmer punto que se encuentra localizado a la izquierda del eje vertical central. 29. Anotó los valores obtenidos en la tabla 3.7 30. Movió nuevamente las ondas hacia la izquierda hasta el punto siguiente. 31. Anotó los valores obtenidos en la tabla 3.8 32. Repitió el paso 29, hasta obtener un tiempo igual con 2 divisiones. 33. Por medio de las perillas VERTICAL MODE, lleve la parte alta de las ondas para que coincidan con la línea horizontal punteda que está en la parte alta de la pantalla del osciloscopio. 34. Repitió los pasos 28, 29 y 30, y anotó los valores obtenidos en la tabla 3.9. 35. Limpió el equipo utilizado 36. Limpió el área de trabajo al término de la práctica 37. Elaboró un reporte de la práctica


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Observaciones:



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AUTOEVALUACION 1. Mencione los dos tipos principales de multímetros

2. Mencione el principio de funcionamiento de un galvanómetro

3. Mencione 3 ventajas que presenta un mutímetro digital con respecto un analógico

4. ¿Cuál es la ventaja de utilizar un multímetro de gancho?


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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 5. ¿Cuáles son principalmente las variables que se pueden medir en un osciloscopio?

6. ¿Cual es el elemento principal del sistema de despliegue?

7. ¿Cuáles son los subsistemas que constituyen a un osciloscopio?


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RESPUESTAS A LAS AUTOEVALUACIONES DE CONOCIMIENTOS POR CAPITULO CAPITULO 1 1. Metrología es la ciencia que trata de la medidas de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. 2. El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero. Error absoluto = valor leído - valor convencionalmente verdadero 3. Exteriores, Interiores y Profundidades 4. 0.05 mm 5. Micrómetros para Exteriores, Micrómetros para Interiores, Micrómetros para Profundidades. 6. 5.5 mm 7. El radián 8. No 9. El propósito general de los comparadores es señalar las diferencias de tamaño entre el patrón y el trabajo que esta siendo medido por medio de alguna forma de palpador sobre una escala y con una magnitud que es suficiente para leer con la exactitud requerida. 10. 20 ºC y 50 % de humedad relativa 11. Si se mencionaron 5 cualesquiera de las siguientes Evitar dejar los bloques en atmósfera húmeda, ácida o con polvo abrasivo No utilizar los bloques con las manos sucias o húmedas Antes de utilizarlas, limpiarlas cuidadosamente con gamuza sin utilizar disolventes para desengrasarlas, tales como gasolina, etcétera. Después de limpiarlas debe quedar una ligerísima película lubricante que, como se ha dicho, facilita la adherencia evitando pegarse. •

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Limpiar cuidadosamente las piezas a verificar que tendrán en contacto con los bloques. No forzar nunca una combinación de galgas al entrar en los alojamientos a verificar. La cota precisa ha de estimarse por frotamiento suave sin esfuerzo. Evitar choques, caídas y cualquier otro maltrato. Las mediciones deben hacerse a una temperatura lo mas próxima posible a la temperatura de referencia 20 ºC y 50 % de humedad relativa. Después de su uso limpiar cuidadosamente las galgas con una gamuza, de manera que no queden huellas de los dedos. Engrasarlas cuidadosa y perfectamente con un lubricante neutro (Existen en el mercado grasas especiales para este tipo de uso)

CAPITULO II 1. Cualquier presión superior a la externa o atmosférica provoca que cambie su figura ovalada a una más circular, esto es, sus lados planos se separan, en tanto se expande el material en la circunferencia interior del tubo y se contrae en su circunferencia exterior. Los esfuerzos resultantes en éste tienden a estirar el extremo libre, con lo que la punta se mueve hacia arriba. El efecto contrario ocurre en condiciones de vacío, cuando la presión en el tubo es menor que la externa o atmosférica. 2. Tipo C, Espiral y Helicoidal 3. Se basa en el principio de Pascal y sirve para calibrar manómetros 4. •

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5. •

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Flujo Laminar Flujo Turbulento: Normal, Irregular y Pulsante El flujo turbulento normal es el ideal para hacer mediciones

6. Presión Total y Estática Mantenimiento e Instalación

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Electromecánica Aplicaciones de la Metrología 7. Concéntrica, Excéntrica y Segmental 8. El intervalo del coeficiente c es generalmente de 0.6 a 0.7, y se determina el valor de c mediante calibración en un laboratorio.

CAPITULO III 1. Cualquier presión superior a la externa o atmosférica provoca que cambie su figura ovalada a una más circular, esto es, sus lados planos se separan, en tanto se expande el material en la circunferencia interior del tubo y se contrae en su circunferencia exterior. Los esfuerzos resultantes en éste tienden a estirar el extremo libre, con lo que la punta se mueve hacia arriba. El efecto contrario ocurre en condiciones de vacío, cuando la presión en el tubo es menor que la externa o atmosférica. 2. Tipo C, Espiral y Helicoidal 3. Se basa en el principio de Pascal y sirve para calibrar manómetros 4. •

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Flujo Laminar Flujo Turbulento: Normal, Irregular y Pulsante El flujo turbulento normal es el ideal para hacer mediciones

6. Presión Total y Estática 7. Concéntrica, Excéntrica y Segmental 8. El intervalo del coeficiente c es generalmente de 0.6 a 0.7, y se determina el valor de c mediante calibración en un laboratorio.


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GLOSARIO Ajuste: Operación destinada a llevar a un instrumento de medición a un estado de funcionamiento conveniente para su uso. Ajuste del Usuario: Ajuste utilizado únicamente los medios de los que dispone el usuario. Alcance: Conjunto de valores del mensurado para los cuales se supone que el error de un instrumento de medición se encuentra entre límites especificados. Alcance Nominal: Alcance de las indicaciones que se obtienen para una posición dada de los controles de un instrumento de medición. Aparato de Medición: Dispositivo destinado a realizar una medición, solo o en conjunto con otros equipos. Aparato de Medición Analógico: Aparato de medición en el cual la señal de salida o indicación, es una función continua del valor de la magnitud medida. Aparato de Medición Digital: Aparato de medición que proporciona una señal de salida o indicación en forma numérica. Aparato Registrador: Aparato de medición que proporciona un registro del indicador. Calibración: Conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de las magnitudes indicadas por un instrumento de medición o un sistema de medición, o los valores representados por una medida materializada o un material de referencia, y los valores correspondientes de la magnitud realizada por lo patrones. . Constante: Coeficiente por el cual la indicación directa de un instrumento de medición debe ser multiplicada para obtener el valor indicado del mensurado o de una magnitud que se usa en el cálculo del valor mensurado. Corriente Eléctrica: Una corriente eléctrica es la carga eléctrica neta que pasa por un área transversal de un conductor por unidad de tiempo. Cuadrante: Parte fija o móvil de un dispositivo indicador que porta la o las escalas. Desviación: Un valor menos su valor de referencia. División de la Escala: Parte de una escala comprendida entre dos marcas sucesivas cualquiera. Mantenimiento e Instalación

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Graduación: Posicionamiento material de cada marca (eventualmente de ciertas marcas principales solamente) de un instrumento de medición en función del valor correspondiente del mensurado. Error: Resultado de una medición menos un valor verdadero del mensurado. Error Aleatorio: Resultado de una medición menos la medida de un número infinito de mediciones del mismo mensurado, efectuadas estas en condiciones de repetibilidad. Error de Indicación de un Instrumento de Medición: Indicación de un instrumento de medición menos el valor (convencionalmente) verdadero de una magnitud medida. Para una medida materializada (como los bloques patrón), la indicación es su valor nominal o su valor marcado. Error Sistemático: Medida que resultaría de un número infinito de mediciones del mismo mensurado, efectuadas bajo condiciones de repetibilidad, menos un valor verdadero del mensurado. Error Relativo: Es el error de medición dividido entre un valor verdadero del mensurado. Error del Aparato: Este tipo de errores se debe a las imperfecciones de maquinado y construcción del aparato de medición, ya que es imposible hacer piezas exactamente iguales a las que se indican en el plano de fabricación, pero si se busca que estas piezas estén dentro de un rango dimensional permisible. Error del Operador: Son todos aquellos errores que están en función de la habilidad, capacitación y experiencia del operador. Errores por el Medio Ambiente: factores que afecten ya sea el aparato o la pieza directamente (sobre todo deformándolos), permitiendo una mala medición. Los mas importantes son: temperatura, humedad y polvo. Escala: Conjunto ordenado de marcas con toda numeración asociada, formando parte de un dispositivo indicador de un instrumento de medición. Escala Lineal: Escala en la cual la longitud y el valor de cada división están relacionados por medio de un coeficiente de proporcionalidad constante sobre toda la escala. Escala no Lineal: Escala en la cual la longitud y el valor de cada división están relacionados por medio de un coeficiente de proporcionalidad no constante sobre la escala. Mantenimiento e Instalación

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Escala sin Cero: Escala que no incluye el valor cero. Estabilidad: Aptitud de un instrumento de medición para conservar sus características metrológicas durante el transcurso del tiempo. Exactitud de Medición: Proximidad de la concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del mensurado. Exactitud de un Instrumento de Medición: Aptitud de un instrumento de medición de dar respuestas próximas a un valor verdadero. Flujo: Es la cantidad en volumen que pasa por una sección transversal en determinado tiempo. Incertidumbre: Parámetro asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían razonablemente, ser atribuidos al mensurado. Indicación: valor de una magnitud proporcionada por un instrumento. Indice: Parte fija o móvil de un dispositivo indicador cuya posición con respecto a las marcas de la escala permite determinar un valor indicado. Instrumentos de Medición: Dispositivo destinado a ser utilizado para hacer mediciones, sólo o asociado a uno o varios dispositivos anexos. Instrumento de Medición Analógico: Instrumento de indicación analógica cuya señal de salida o indicación es una función continua del mensurado de la señal de entrada. Instrumento de Medición con Indicación Digital: Instrumento de medición digital, que proporciona una señal de salida o una indicación en forma digital. Instrumento Indicador: Instrumento de medición que muestra una indicación. Intervalo de Medición: Módulo de la diferencia entre los dos límites de un alcance nominal. Longitud de la Escala: Para una escala dada, la longitud de la línea llana comprendida entre la primera y la última marca de la escala que pasa por el centro de todas las marcas más cortas de la escala. Longitud de una División: Distancia entre dos marcas sucesivas de la escala medidas a lo largo de la misma línea de la longitud de escala. Mantenimiento e Instalación

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Magnitud: Atributo de un fenómeno, cuerpo o substancia que es susceptible de ser diferenciado cualitativamente y determinado cuantitativamente. Medición: Conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar el valor de una magnitud. Medida: es la evaluación de una magnitud hecha según su relación con otra magnitud de la misma especie adoptada como unidad. Mensurado: Magnitud particular sujeta a medición. Método de Medición: Secuencia lógica de las operaciones descritas de manera genérica, utilizada en la ejecución de las mediciones. Metrología: Es la ciencia de las mediciones. La metrología juega un papel esencial en la actividad humana de un país. La igualdad en las transacciones de una nación industrializada necesita de una infraestructura metrológica sólida. Que establezca y mantenga los patrones de las magnitudes físicas con un grada razonable de exactitud y confiabilidad de las mediciones. Que estás sean consistentes con mediciones similares nacional e internacional. Patrón: Medida materializada, instrumento de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o varios valores de una magnitud para servir de referencia. Patrón Internacional: Patrón reconocido por un acuerdo internacional para servir internacionalmente como la base para la asignación de valores a los otros patrones de la magnitud de interés. Patrón Primario: Patrón que es designado o ampliamente reconocido, que presenta las más altas cualidades metrológicas y cuyo valor es establecido sin referirse a otros patrones de la misma magnitud. Patrón de Referencia: Patrón, en general, de la mas alta calidad metrológica disponible en un lugar dado o en una organización dada, de donde derivan las mediciones que ahí son realizadas. Patrón Secundario: Patrón cuyo valor es establecido por comparación con un patrón primario de la misma magnitud. Patrón de Trabajo: Patrón utilizado comúnmente apara calibrar o controlar medidas materializadas, de los instrumentos de medición o de los materiales de referencia.


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Patrón Viajero: Patrón, algunas veces de construcción especial destinado al transporte a diferentes lugares. Presión: Es la energía que tiene determinado fluido por unidad de volumen. Es la fuerza que tiene un fluido por unidad de área. Presión Dinámica: Es la energía cinética que tiene determinado fluido por unidad de volumen. Es la presión que tiene determinado fluido debido a su velocidad. Presión Estática: Es la energía potencial que tiene determinado fluido por unidad de volumen. Es la presión que tiene determinado fluido debido a su grado de compresión. Presión Total: Es la energía total que tiene determinado fluido por unidad de volumen. Es la suma de la presión estática y la dinámica. Procedimiento de Medición: Conjunto de operaciones, descrito específicamente, para realizar mediciones particulares de acuerdo a un método dado. Radián: Es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un círculo y que se interceptan sobre la circunferencia de este círculo, un arco de longitud igual a la del radio. Repetibilidad: Proximidad de la concordancia entre los resultados de las mediciones sucesivas del mismo mensurado, con las mediciones realizadas aplicando la totalidad de las mismas condiciones de medida. Reproducibilidad: Proximidad de la concordancia entre los resultados de las mediciones del mismo mensurado, con lasa mediciones realizadas haciendo variar las condiciones de medición. Resistencia Eléctrica: Es la resistencia que se opone al flujo de electrones de cualquier material. Resolución: La mínima diferencia de indicación de un dispositivo indicador, que puede ser percibida de manera significativa. Resultado: Valor atribuido a un mensurado, obtenido por medición. Sensibilidad: Cociente del incremento de la respuesta de un instrumento de medición entre el incremento. Sensor: Elemento de un instrumento de medición o de cadena de medición que está directamente afectado por el mensurado. Mantenimiento e Instalación

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Sistema Coherente de Unidades: Sistema de unidades de medida en el cual todas las unidades de medida derivadas son coherentes. Sistema de Medición: Conjunto completo de instrumentos de medición y otros equipos ensamblados para ejecutar mediciones específicas. Símbolo de una Unidad: Símbolo que por convención se le asigna a una medida. Sistema de Unidades: Conjunto de unidades de base y de unidades derivadas, que se definen de acuerdo con las reglas determinadas, para un sistema dado de magnitudes. Sistema Internacional de Unidades (SI): Sistema coherente de unidades adoptado y recomendado por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM), el cual está integrado por unidades de base, unidades suplementarias y unidades derivadas que forman parte de este sistema de unidades. Trazabilidad: Propiedad del resultado de una medición o de un patrón, tal que esta puede ser relacionada con referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas incertidumbres determinadas. Tensión Eléctrica: voltaje se define como la energía potencial mutua entre dos cargas por unidad de carga y este tiene unidades de Joule/Coulomb (J C) . Temperatura: Es el promedio de la energía cinética (debido a su calor) que tienen las moléculas de determinado cuerpo. Tiempo de Respuesta: Intervalo de tiempo comprendido entre el momento donde la señal de entrada experimenta un cambio brusco especificado, y el momento donde la señal de salida alcanza, dentro de los límites especificados, su valor final estable, manteniéndose éste. Unidad: magnitud particular, definida y adoptada por convención, con la cual se comparan las otras magnitudes de la misma naturaleza para expresar cuantitativamente su relación con esta magnitud. Unidad de Base: Unidad de medida de una magnitud de base en un sistema de magnitudes dado. Valor: expresión cuantitativa de una magnitud particular, expresada generalmente en la forma de una unidad de medida multiplicada por un número. Valor de una División de la Escala: Diferencia entre los valores correspondientes a dos marcas sucesivas de la escala. Mantenimiento e Instalación

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Valor Nominal: valor redondeado o aproximado de una característica del instrumento de medición que sirve de guía para su uso. Valor Verdadero: Una cantidad que nunca puede ser conocida. El valor verdadero se basa sobre una medición, todas las mediciones tienen errores, por lo tanto el valor verdadero debe tener un valor asociado. Es el valor obtenido si una variable es medida con un método que esté de acuerdo con la exactitud de un propósito en particular. 9,70 ms ± 5 ms . Zona Muerta: Intervalo máximo en el interior del cual se puede hacer variar la señal de entrada en los dos sentidos sin provocar variación de respuesta de un instrumento de medición.


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BIBLIOGRAFÍA METROLOGIA Carlos González González Mc Graw Hill, Segunda Edición 1998 Metrologia Dimensional Ramón Zeleny Vázquez Mc Graw Hill, Primera Edición 1999 Metrologia Geométrica Dimensional H. Roberto Galicia Sánchez AGT Editor, S.A., Segunda Edición 2003 Hidráulica Básica Andrew L. Simon LIMUSA, Primera Edición 1983 MEDICION DE FLUJO Placas de Orificio, Toberas de flujo y Tubos Venturi Gustavo Villalobos Ordaz LIMUSA, Primera Edición 1999 Flow HandBook U. Endress FLOWTEC, First Edition 1989 Principios de Mediciones e Instrumentación Alan S. Morris Pretince Hall, Primera Edición 2002 Instrumentación Electrónica Moderna y Técnicas de Medición William D. Cooper Pretince Hall, Primera Edición 1991 Instrumentación y Control I Alfa Omega Grupo Editor, 1995 OSCILLOSCOPE OS9000SRS Operation Manual GoldStr Precision Co., Ltd Electricidad Harry Mileaf LIMUSA, Primera Edición 1979 ELECTRICIDAD, Manual de Experimentación Omar Peña Hernández Aparatos S.A. Practicas del Laboratorio de Electrotécnia Benjamín Cedeño Aguilar Instituto Politécnico Nacional, Primera Edición 2002


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CONALEP METROLOGIA

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