lunes, 23 de mayo de 2011

Metrología dimensional, características y funcionamiento

¿Que es metrología y para que sirve ?

Fundamentos de Metrología
Características de la metrología
Unidades de longitud

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La metrología dimensional
es fundamental e indispensable para la producción de su empresa.

METROLOGÍA Es la ciencia que trata de las mediciones, de los sistemas de unidades adaptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas

MEDICIÓN Determinación de tamaño, cantidad, peso o extensión de algo, que describe a un objeto mediante números.

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La metrología dimensional es básica para la producción en serie y la intercambiabilidad de partes. Con tal propósito esta División tiene a su cargo los patrones nacionales de longitud y ángulo plano.

La unidad de longitud se disemina mediante la calibración interferométrica de bloques patrón de alto grado de exactitud. Estos, a su vez, calibran otros de menor exactitud, estableciéndose la cadena de trazabilidad que llega hasta las mediciones de los instrumentos de uso industrial común.

De esta manera, se les da trazabilidad a partir del patrón nacional a instrumentos y patrones dimensionales de gran importancia industrial, como anillos y tampones patrón, patrones de roscas, galgas de espesores, patrones de forma y posición, artefactos para la calibración de máquinas de medición por coordenadas, mesas de planitud, así como a la verificación de máquinas herramientas entre otros.

El patrón primario de pequeños ángulos es utilizado para calibrar niveles y autocolimadores principalmente. Para ángulos mayores de 15 minutos de arco se utilizan mesas divisoras de alta exactitud. Con estos instrumentos se calibran las mesas de menor exactitud, polígonos de precisión, galgas angulares, goniómetros, etc.

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El termómetro y su funcionamiento

Qué es un termómetro ?

Uso y funcionamiento del termómetro

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El termómetro es un instrumento que se usa para medir la temperatura. Su presentación más común es de vidrio, el cual contiene un tubo interior con mercurio, que se expande o dilata debidos a los cambios de temperatura. Para determinar la temperatura, el termómetro cuenta con una escala debidamente graduada que la relaciona con el volumen que ocupa el mercurio en el tubo. Las presentaciones más modernas son de tipo digital, aunque el mecanismo interno suele ser el mismo.

Este aparato es comúnmente empleado para tomar la temperatura, de una persona. Asimismo, el termómetro, se utiliza de igual manera, para medir la temperatura, en los animales, por parte de los veterinarios. En la actualidad, es la manera más práctica, para saber o conocer, qué temperatura corporal posee una persona.

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El termómetro (del griego θερμός (termo) el cuál significa "caliente" y metro, "medir") es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros electrónicos digitales.

Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada.

El creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; éste podría considerarse el predecesor del termómetro. Consistía en un tubo de vidrio terminado en una esfera cerrada; el extremo abierto se sumergía boca abajo dentro de una mezcla de alcohol y agua, mientras la esfera quedaba en la parte superior. Al calentar el líquido, éste subía por el tubo.

La incorporación, entre 1611 y 1613, de una escala numérica al instrumento de Galileo se atribuye tanto a Francesco Sagredo1 como a Santorio Santorio,2 aunque es aceptada la autoría de éste último en la aparición del termómetro.

En España se prohibió la fabricación de termómetros de mercurio en julio de 2007, por su efecto contaminante.

En Argentina los termómetros de mercurio siguen siendo ampliamente utilizados por la población. No así en hospitales y centros de salud donde por regla general se utilizan termómetros digitales.


Calibración de termómetros


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La humedad

EL AGUA EN LA ATMÓSFERA

El aire de la atmósfera se considera normalmente como una mezcla de dos componentes: aire seco y agua. El agua es la única sustancia de la atmósfera que puede condensar (pasar de vapor a líquido) o evarporarse (pasar de líquido a vapor) en las condiciones ambientales que conocemos en la Tierra. Este hecho justifica la división del aire atmosférico es aire seco y agua, y además provocan una gran cantidad de fenómenos meteorlógicos como la lluvia, el rocío, las nubes etcétera. Además de todo esto, el estudio del agua en el aire atmosférico es esencial para la sensación de bienestar.

La temperatura ambiente es uno de los factores que más condicionan la comodidad humana en un recinto pero no el único. ¿Cuántas veces asociamos la sensación de calor a la temperatura medida en el termómetro?

Sin embargo la sensación de calor, de acaloramiento, no sólo depende de la temperatura sino de la capacidad de cuerpo humano para transpirar. Esencialmente el proceso de transpiración es la evaporación de agua a través de la piel humana. Al evaporarse el agua, el cuerpo humano necesita suministrarle una cierta cantidad de calor (llamada calor latente). Esa pérdida de calor nos hace sentir un cierto frescor.

Este fenómeno se denomina enfriamiento evaporativo y se presenta muchas veces en la naturaleza. Por ejemplo sustancias como el alcohol, la colonia o la acetona se evaporan fácilmente; por eso cuando las tocamos con las manos nos parecen frías aunque realmente estén a la temperatura ambiente

También está muy relacionado este fenómeno con la realidad sociológica de Andalucía puesto que nuestros veranos se caracterizan por ser calurosos y secos (al menos fuera de las zonas costeras). Utensilios tan cotidianos como el popular botijo se basan en este fenónemos. Los botijos se hacen con materiales arcillosos que son muy porosos y permiten el paso de aire atmosférico. Al pasar el aire atmosférico evapora parte del agua del recinto y al evaporarla absobe calor de recinto y lo enfría.

También se usa este fenómeno en los jardines de Andalucía que se basan en una adecuada combinación de agua y sombra. La evaporación del agua en un ambiente seco reduce la temperatura del ambiente y aumentar la sensación de confort y frescor en nuestros cálidos veranos.

El hecho es que para poder transpirar es necesario que la atmósfera admita el vapor de agua que soltamos. Realmente la atmósfera no puede contener todo el vapor de agua que queramos sino que a partir de un cierto punto lo rechaza. Si esto llega a ocurrir el cuerpo humano no puede transpirar más y la sensación de calor aumenta.

La capacidad de la atmósfera para recibir vapor de agua se relaciona con los conceptos de humedad absoluta y humedad relativa:

    humedad absoluta

    es la cantidad de agua presente en el aire por unidad de masa de aire seco. Es un concepto que no influye en la comodidad humana.
    humedad relativa

    es el cociente en la humedad absoluta y la cantidad máxima de agua que admite el aire por unidad de volumen. Se mide en tantos por ciento y está normalizada de forma que la humedad relativa máxima posible es el 100%.

Una humedad relativa del 100% significa un ambiente en el que no cabe más agua. El cuerpo humano no puede transpirar y la sensación de calor puede llegar a ser asfixiante. Corresponde a un ambiente húmedo. Una humedad del 0% corresponde a un ambiente seco. Se transpira con facilidad.

Cuando la humedad alcanza el valor del 100% se produce fenómenos de condensación que observamos en la vida diaria. El fenómeno del rocío en las mañanas de invierno se debe a que la humedad relativa del aire ha alcanzado el 100% y el aire no admite ya más agua. Entonces el agua condensa en forma líquida en superficie metálicas, hojas, flores etc. También se alcanza el 100% de humedad cuando usamos agua muy caliente en un reciento cerrado como por ejemplo un cuarto de baño. El agua caliente se evapora fácilmente y el aire de la habitación alcanza con rapidez el 100% de humedad. El resultado es de todos conocidos... se empañan (se humedecen) los espejos del lavabo.

Estos dos fenómenos son diferentes pero ilustran las dos formas en que puede aumentar la humedad de un recinto:

  •     Por disminución de la tempertura ambiental
  •     Por aumento de la cantidad de agua en el ambiente

El primero de los fenómenos se relaciona con el concepto de temperatura de rocío. Si se mantiene la cantidad de agua del ambiente constante y se disminuye la temperatura llega un momento en que se alcanza una humedad relativa del 100%. Es momento es el punto de rocío y su temperatura la temperatura de rocío. Esto es justamente lo que ocurre en las madrugadas de invierno. La temperatura desciende tanto que llega al punto de rocío, en ese momento la humedad relativa del 100% hace que el agua se condense en las superficies.

Cualquier objeto de una habitación que tenga una temperatura menor que la temperatura de rocío presenta condensación en sus paredes por este fenómeno. Así ocurre por ejemplo cuando sacamos una lata de refresco de un frigorífico y la situamos en una mesa. Su temperatura es, seguramente, menor que la de rocío y observamos como la lata se empaña de humedad.

Los que usan gafas conocen perfectamente qué ocurre cuando, en una fría mañana de invierno, se introducen súbitamente en un recinto cerrado y caliente (por ejemplo en un autobús). La temperatura de los cristales de las gafas es muy baja y menor que la temperatura de rocío del recinto. Los cristales se empañan rápidamente hasta que se calientan y se sitúan a la temperatura del recinto.
Cómo se mide la humedad relativa
Medir la humedad relativa y la temperatura de rocío de un recinto no es tarea fácil. La forma más sencilla es medir lo que se conoce como temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo.

La temperatura de bulbo seco se corresponde con la temperatura ambiental tal y como se mide normalmente. Es decir en un lugar sombrío y al abrigo de corrientes de aire y con un termómetro de mercurio o alcohol. El bulbo del termómetro se mantiene directamente al aire.

Para medir la temperatura de bulbo húmedo se usa el mismo tipo de termómetro pero se reliza la siguiente operación. Se llena en un pequeño vaso con agua. Se introduce en el agua una sustancia porosa como una buena cantidad de algodón y un trozo de tela natural pero siempre de forma que parte esté sumergida en el agua y otra parte quede fuera del agua. El bulbo del termómetro se colocará rodeado de la tela o el algodón que sobresalga del agua.

El principio de funcionamiento es similar al de un mechero de alcohol como los que viene en los juegos de Química elemental o los que se tiene en un laboratorio. En un mechero de alcohol la mecha se introduce en alcohol y parte queda al aire. Al acercar una llama la mecha arde porque se mantiene impregnada por el alcohol que sube por capilaridad desde la parte de la mecha introduciza en el alcohol. Mientras haya mecha sumergida en el alcohol la mecha sobrante permanecerá impreganada de alcohol y arderá.

En el caso del termómetro de bulbo húmedo el algodón o la tela que lo sustituye hace las veces de mecha y el agua hace las veces de alcohol. Cuando rodeamos el bulbo del termométro con el algodón o tela lo estamos rodeando de una sustancia que esta humedecida. El aire circulante en la atmósfera 'choca' con el algodón humedecido y evapora parte del agua (de la misma forma que la llama 'evapora' parte del alcohol en un mechero). Al evaporar el agua debe absorber el calor latente y lo hace robado calor al bulbo del termométro. Entonces la temperatura del termómetro desciende.

La temperatura del termometro desciende continuamente hasta que el aire de los alrededores se satura, es decir, no admite más agua. Entonces la temperatura permanece en un valor fijo que se denomina temperatura del bulbo húmedo.


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Humedad

Humedad

La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua existente en el aire. Depende de la temperatura, de forma que resulta mucho más elevada en las masas de aire caliente que en las de aire frío. Se mide mediante un aparato denominado higrómetro, y se expresa mediante los conceptos de humedad absoluta, específica, o relativa del aire.

La humedad absoluta es la masa total de agua existente en el aire por unidad de volumen, y se expresa en gramos por metro cúbico de aire. La humedad atmosférica terrestre presenta grandes fluctuaciones temporales y espaciales.

La humedad específica mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo de aire húmedo, y se expresa en gramos por kilogramo de aire.

La humedad relativa del aire es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que existe en la atmósfera y la máxima que podría contener a idéntica temperatura.

La fuente principal de la humedad del aire es la superficie de los océanos, de donde se evapora el agua de forma constante. Pero también contribuyen a su formación los lagos, glaciares, ríos, superficies nevadas, la evapotranspiración del suelo, las plantas y los animales.

La humedad absoluta y la específica aumentan paralelamente a la temperatura, mientras que la variación de la humedad relativa es inversamente proporcional a la temperatura, al menos en las capas bajas de la atmósfera, donde su valor mínimo corresponde a las horas de mayor calor, y el máximo a las madrugadas.


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¿Que es la humedad?

Humedad

Conceptos de Humedad


La humedad es un elemento del clima, al igual que la temperatura y la presión atmosférica, y se define como la cantidad de vapor de agua contenida en la atmósfera. La rama de las Ciencias físicas que tiene por objeto estudiar la proporción de humedad en la atmósfera es la Higrometría, y el aparato que mide la humedad se llama higrómetro.

Puede considerase la humedad como absoluta o relativa. La absoluta, que se expresa en gramos por metro cúbico de aire, es la cantidad de vapor de agua que contiene la atmósfera; y la relativa es una proporción entre la que realmente tiene el aire, y la total que podría contener para que se saturara a igual temperatura. La humedad absoluta es directamente proporcional a la temperatura, cuanto más calor, más humedad. En cambio, la humedad relativa es inversamente proporcional a la temperatura en las capas atmosféricas bajas. Con una humedad relativa de 100 % o cercana a ese valor, es muy incómodo vivir, y se siente que falta el aire.

Todo lugar donde hay agua con posibilidad de calentarse y evaporarse, es fuente de humedad. Por eso los Océanos, que reciben el calor del sol, que evapora el agua, por su gran masa de líquida, son la fuente principal de humedad, aunque también contribuyen a formarla los ríos, arroyos y lagos.


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¿Que es la presión?

Presión

Conceptos de presión

Para definir la presión se debe recurrir a la noción (más elemental) de fuerza:

La presión es la magnitud que indica cómo se distribuye la fuerza sobre la superficie a la cual está aplicada.

La presión es la acción de apretar o comprimir.
Por ejemplo presionamos una herida para detener la hemorragia, significa que la apretamos. La presión en Física es una magnitud que mide la fuerza que se aplica en una superficie. Es la fuerza que se ejerce en forma perpendicular por unidad de área.

La presión de un punto se obtiene del cociente entre la fuerza normal aplicada sobre la superficie que contiene ese punto y el valor de la superficie, siendo ésta muy pequeña, con tendencia a ser nula.

La presión media se obtiene de dividir la fuerza total por el área de aquella. La unidad es el Pascal (Pa).

La presión relativa es cuando la consideramos suponiendo que sobre la superficie no se ejerce ninguna presión atmosférica, que es la fuerza de atracción que ejerce la atmósfera sobre los cuerpos que contiene. Esta presión se debe al peso de la atmósfera, que normalmente es de 101.000 pascales.

Los manómetros son los aparatos que miden presiones. Los barómetros son los que miden la presión atmosférica.

En Biología se llama presión arterial a la fuerza que ejerce la sangre sobre las paredes arteriales. Gracias a ella la sangre circula y el organismo obtiene nutrientes y oxígeno. Es variable, de acuerdo a la actividad, la edad, la alimentación, el stress, o por acción de ciertos medicamentos. La hipertensión arterial es un factor de riesgo de enfermedades cardiovasculares.

Actuar bajo presión significa que las acciones que realizamos las hacemos constreñidos por una fuerza externa, que nos obliga a ello, por ejemplo, si trabajamos más pues nuestro jefe nos controla en forma constante.


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¿Que es la densidad?

Densidad como magnitud 

La densidad es una magnitud que relaciona la cantidad de masa con la cantidad de volumen de un determinado cuerpo. Su ecuación es:

¿Qué pesa más, un kilo de paja o kilo de hierro? Esta pregunta nos la han hecho cuando éramos niños muchísimas veces, y siempre picábamos respondiendo que un kilo de hierro, cuando es evidente que, si las dos pesan un kilo, ambas pesan un kilo, es decir, lo mismo. En realidad, sin que lo supiéramos, estábamos teniendo en cuenta la densidad, ya que un kilo de paja ocupa muchísimo más volumen que uno de hierro. Por lo tanto, la densidad del hierro es mayor que la de la paja.

La densidad es llamada a menudo también masa específica, y su inverso, volumen específico. La densidad no es otra cosa que la masa por cantidad de volumen, para poder comparar la masa de los materiales sobre un volumen específico, constante para todos los materiales, y así poder saber cuál tiene más masa que cuál.

Sus unidades, en el Sistema Internacional, son kilógramos / metro cúbico, aunque también es habitual verlo en gramos / centímetro cúbico. Para pasar de una a otra basta con dividir entre 1000. Así pues, la densidad del agua es de 1000 Kg /m^3, o 1 g/cm^3.

La densidad es la causante de que el aceite se quede arriba cuando lo mezclamos con agua, ya que su densidad (920 kilógramos / metro cúbico) es menor que la del agua. Lo mismo sucede para otros materiales como el caucho, la gasolina, la madera o el mismo cuerpo humano.

Después tenemos materiales muchísimo más densos que el agua, como el oro, el acero, el hierro, el uranio, la plata o el cobre.

Habitualmente nos referimos a la densidad como densidad relativa, que es una magnitud adimensional que relaciona la densidad de un material respecto a la del agua. Así, es común ver que la densidad relativa del mercurio es de 13.6, ya que donde cabe un gramo de agua, cabe 13.6 gramos de mercurio.

También se pueden definir otros muchos tipos de densidad, como por ejemplo cuando hablamos de densidad de población, que no es otra cosa que el número de habitantes por kilómetro cuadrado. La aplicación es sencilla, dividimos el número de habitantes de un país entre el número de kilómetros cuadrados que tiene su superficie y obtenemos la densidad de población. También se utiliza para ciudades o provincias.



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