Medición de temperatura, velocidad, volumen, caudal y presión

MEDICION DEL TIEMPO

Cuando hablamos del tiempo, hablamos de la magnitud física que se ocupa de la medición de la

duración de todas las cosas que siempre están sujetas a distintos cambios. Por la razón

mencionada previamente, el tiempo se ocupa de medir el período que transcurre entre dos

situaciones producidas de forma consecutiva, es decir, siempre partiendo de un pasado con vistas

hacia el futuro, pasando por el presente de la acción.

De esta forma, el tiempo se constituye en un concepto análogo al de magnitud, puesto que

colabora en la parametrización del cambio y en el hecho de ordenar todos los sucesos en

determinadas secuencias. Así es como la determinación del pasado, presente y futuro quedará

completamente esclarecida, así como se le da un espacio al Principio de la Causalidad, que es ni

más ni menos que uno de los axiomas puntuales pertenecientes al método científico. En lo que

respecta a la unidad elemental o básica de medición del tiempo, la misma es el método o sistema

Internacional conocido mundialmente como el segundo. En cuanto al símbolo, al mismo se lo

representa con la letra “s”. Cabe aclararse que se trata de un símbolo y no de una abreviatura,

razón por la cual es incorrecto escribirlo con mayúscula o como “seg” con punto posterior, una

equivocación que comúnmente se comete.

El tiempo en la física

El concepto es abordado de manera particular según las disciplinas. En el caso de la mecánica

clásica, el tiempo es concebido como si se tratase de una magnitud de carácter absoluto, por lo

tanto, se trata de un escalar que posee una medida idéntica para absolutamente todos los

observadores.

Esto se opone al concepto de magnitud relativa, la cual siempre va a depender de la subjetividad

del sujeto que percibe. Esto se equipara con los estudios filosóficos de Kant, quien establece que

tanto el tiempo como el espacio son absolutamente necesarios para las experiencias cotidianas de

los hombres. El término tiempo, por otra parte, presenta una variación en el ámbito de la

mecánica relativista, porque ésta lo hace depender del sistema de referencia en el cual el

observador se encuentra situado y considera también su estado de movimiento.

En la mecánica cuántica, a su vez, se debe hacer una distinción entre la opinión de ésta y la

concepción que aborda la mecánica cuántica de corte más convencional, donde se da espacio al

trabajo con el concepto de la medición del tiempo absoluto. En la relativista, por otro lado, sucede

algo similar a lo que se presenta en la teoría de la relatividad, ya que el tiempo absoluto es un

concepto considerado como inadmisible.

Medicion del tiempo a traves de la historia

Con el correr de los años la evolución en la medición del tiempo ha sido notable y muchos

conceptos relacionados merecen ser destacados en cuanto al tema que nos ocupa. La cronología,

por ejemplo, es aquella que permite ubicar todos esos momentos puntuales en los cuales se

producen ciertos hechos determinados, que son los lapsos breves; pero también nos permite

ubicar los procesos que se suscitan, es decir, los lapsos de duración mucho mayor. Esto se grafica

en una línea de tiempo, justamente, donde se resaltan los momentos históricos relevantes

mediante puntos y los procesos en una cadena de segmentos definidos.

Asimismo, podemos encontrarnos con numerosas formas y con una amplia gama de instrumentos

de medición del tiempo. Las más antiguas, por ejemplo, estaban basadas en la medición que se

hace del movimiento, como también de los cambios materiales que sufren los objetos con el paso

de los años. Lo que se hacía en un principio era una medición de todos los movimientos que

presentaban los astros, como el caso específico del Sol, que siempre daba lugar al tiempo solar

definido como “aparente”. Lo que produjo un notorio cambio en la medición del tiempo fue el

desarrollo de la astronomía que se produjo de manera paulatina pero con paso firme. Lo que

ocurrió fue una permanente creación de instrumentos innovadores, como el caso de los relojes de

arena, los relojes de sol y también las clepsidras. De manera posterior, se afianzó enormemente la

determinación por agudizar las mediciones, hasta la actualidad, donde podemos encontrar el reloj

atómico.

Medición de Temperatura

Es el grado relativo de calor o frío que tiene un cuerpo

Diferentes efectos producidos por la temperatura

1. Aumento de las dimensiones (Dilatación).

2. Aumento de presión o volumen constante.

3. Cambio de fem. inducida.

4. Aumento de la resistencia.

5. Aumento en radiación superficial.

6. Cambio de temperatura.

7. Cambio de estado sólido a liquido.

8. Cambio de calor

Observando cada una de las propiedades en los materiales podemos medir la temperatura

observando los efectos de los cuerpos.

Todos los instrumentos de medición de temperatura cualquiera que fuese su naturaleza dan la

misma lectura en cero por ciento (0%) y 100%, si se calibra adecuadamente, pero en otros puntos

generalmente la lectura no corresponderá porque las propiedades de expansión de los líquidos

varían, en este caso se hace una elección arbitraria y, para muchos fines será totalmente

satisfactoria, sin embargo es posible definir una escala de temperatura de un gas ideal como base

suprema de todo trabajo científico.

Las unidades de temperatura son °C, °F, °K, °Rankine, °Reamur, la conversión mas común es de °C

a °F.

t(°C)=t(°F)-32/1.8

°F=1.8 t°C +32

Relación entre escalas de temperatura

Unidades de Temperatura

Escala Cero Absoluto Fusión del Hielo Evaporación

Kelvin

Rankine

Reamur

Centígrada

Fahrenheit

0°K

0°R

-218.5°Re

-273.2°C

-459.7°F

273.2°K

491.7°R

0°Re

0°C

32°F

373.2°K

671.7°R

80.0°Re

100.0°C

212.0°F

Los elementos primarios de medición y temperatura, son transductores que convierten la energía

térmica en otra o en un movimiento.

La diferencia ente el calor y temperatura, es que el calor es una forma de energía y la temperatura

es el nivel o valor de esa energía.

Se han dividido los elementos primarios de medición de temperatura en 3 tipos:

a. TERMOMETROS.- Transductores que convierten la temperatura en movimiento.

b. SISTEMAS TERMALES.- Transductores que convierten la temperatura en presión (y

después en movimiento).

c. TERMOELECTRICOS.- Transductores que convierten la temperatura en energía eléctrica (y

mediante un circuito en movimiento)

Termómetros a. De Alcohol

b. De Mercurio

c. Bimetálico

Elementos Primarios de

medición de temperatura

Sistemas Termales a. Liquido (Clase I)

b. Vapor (Clase II)

c. Gas (Clase III)

d. Mercurio (Clase IV)

Termoeléctricos a. Termopar

b. Resistencia

c. Radiación

d. Optico

Termómetros

Son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura de los cuerpos, su funcionamiento se

basa en la propiedad que tienen algunas sustancias de variar su volumen con la temperatura,

pueden usarse en ellos sustancias sólidas, liquidas o gaseosas como termométricas, con la única

exigencia que la variación de volumen sea en el mismo sentido de la temperatura.

El termómetro de liquido en vidrio es uno de los tipos mas comunes de dispositivos de medición

de temperatura y sus detalles de construcción , se muestra en la figura siguiente.

Su bulbo relativamente grande en la parte mas baja del termómetro contiene la mayor cantidad

del liquido el cual se expande cuando se caliente y sube por el tubo capilar en el cual esta grabada

una escala apropiada con marcas, en la parte superior del tubo capilar se coloca en case de que el

margen de temperatura del termómetro se exceda de manera inadvertida. los líquidos mas

usados son el alcohol y el mercurio. El alcohol tiene la ventaja de poseer un coeficiente de

expansión mas alto que el del mercurio pero esta limitado a mediciones de baja temperatura

debido a que tiende a hervir a temperaturas altas. El mercurio no puede usarse debajo de su

punto de congelación de -38.78°F (-37.8°C). El tamaño del capilar depende del tamaño del bulbo

sensor, el liquido y los márgenes de temperatura deseados para el termómetros.

Por lo general, los termómetros de mercurio en vidrio se aplican hasta 600°F (315°C); pero su

alcance puede extenderse a 1000°F (338°C) llenando el espacio sobre el mercurio común gas

como el nitrógeno. Esto aumenta la presión en el mercurio, eleva su punto de ebullición y

permite; por lo tanto, el uso de termómetro a temperaturas mas altas.

Medición del caudal

De Wikipedia, la enciclopedia libre

El presente artículo trata de los diversos métodos para la medición del caudal líquido. Existe una

primera clasificación de los métodos de medición según se trate de la medición del caudal en un

flujo a la presión atmosférica, o de un flujo a presiones superiores a la presión atmosférica, es

decir en tuberías.

Medición del caudal en corrientes libres

La medición del caudal en ríos, arroyos y canales se pueden hacer con base en los siguientes

procedimientos:

Procedimientos basados en la geometría de la sección y en la velocidad media del flujo

Para aplicar este procedimiento se debe conocer exactamente la geometría de la sección en la

cual se efectuará la medición, lo cual permite conocer el área A (h) que corresponde a la altura h, y

se debe determinar en la forma más precisa posible:

El nivel del agua en la sección, h

La velocidad media del fluido en la sección, Vmedia

Como consecuencia, el caudal Q será igual a: Vmedia * A (h)

Una vez conocidas varias parejas de datos [h - Vmedia], se dice que la sección ha sido calibrada, y se

puede determinar una fórmula empírica de transformación de nivel en caudal. A partir de este

momento, y mientras la sección no se modifique, se puede estimar el caudal midiendo el nivel del

agua en la sección, y utilizando la ecuación de transformación. Las ecuaciones de transformación

son más precisas para secciones regulares, cuya geometría sea próxima a la de un rectángulo, un

triángulo o un trapecio. Por esa razón, cuando es compatible con los costos, se introducen en los

canales, secciones específicas para la medición del caudal.

Medición del caudal en tuberías

En el caso de tuberías, la sección transversal es conocida con la suficiente precisión. Para la

medición de la velocidad se utilizan, entre otros los siguientes procedimientos:

Mediante el uso de correntómetro;

Mediante el uso de instrumentos basados en el efecto Doppler;

Mediciones mediante el tubo de Pitot;

Introduciendo un estrangulamiento del tubo, el que puede ser gradual, mediante una

pieza especial denominada Tubo de Venturi; o abrupta, mediante la inserción de un

diafragma

Presión

El control de la presión en los procesos industriales da condiciones de operación seguras.

Cualquier recipiente o tubería posee cierta presión máxima de operación y de seguridad variando

este, de acuerdo con el material y la construcción. Las presiones excesivas no solo pueden

provocar la destrucción del equipo, si no también puede provocar la destrucción del equipo

adyacente y ponen al personal en situaciones peligrosas, particularmente cuando están implícitas,

fluidos inflamables o corrosivos. Para tales aplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisión

con frecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema.

Por otro lado, la presión puede llegar a tener efectos directos o indirectos en el valor de las

variables del proceso (como la composición de una mezcla en el proceso de destilación). En tales

casos, su valor absoluto medio o controlado con precisión de gran importancia ya que afectaría la

pureza de los productos poniéndolos fuera de especificación.

La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la

mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio directamente con otra fuerza,

conocidas que puede ser la de una columna liquida un resorte, un embolo cargado con un peso o

un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación

cualitativa cuando se le aplica la presión.

Tenemos que:

La relación de los diferentes tipos de presión se expresa en la figura siguiente:

Presión Absoluta

Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión

absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la

proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Ester

termino se creo debido a que la presión atmosférica varia con la altitud y muchas veces los diseños

se hacen en otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un termino

absoluto unifica criterios.

Presión Atmosférica

El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuando

sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión (atmosférica), la presión

ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barómetro

(presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a este, el valor de la presión es

cercano a 14.7 lb/plg2 (760 mmHg), disminuyendo estos valores con la altitud.

Presión Manométrica

Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por medio de un

elemento que se define la diferencia entre la presión que es desconocida y la presión atmosférica

que existe, si el valor absoluto de la presión es constante y la presión atmosférica aumenta, la

presión manométrica disminuye; esta diferencia generalmente es pequeña mientras que en las

mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor

absoluto de la presión puede abstenerse adicionando el valor real de la presión atmosférica a la

lectura del manómetro.