La importancia de los instrumentos de medición en la Termodinámica e Ingeniería

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

INVESTIGACIÓN

Unidad de aprendizaje: Termodinámica

Grupo: 3SM1

Profesor: Torres Pérez Luis

Integrantes:

Carmona Ocegueda Andrés Emilio

González Alemán Rodrigo

Sánchez Godoy Erick Francisco

Luna Martínez Eric Kevin

Objetivos:

• Adquirir las bases de lo que es la medición de las propiedades termodinámicas e identificar la importancia de éstas como variables de control en los procesos industriales.

• Definir ¿Qué es la medición? ¿Qué es el control? ¿Qué es un instrumento de medición y de control? ¿Qué es la medición y el control de un proceso industrial de Manufactura, Generador de Energía, Metalúrgico, Químico, Petroquímico, Alimenticio, ¿etc.?
• Conocer los aspectos históricos de los instrumentos de las propiedades termodinámicas.
• Reconocer los aspectos básicos termodinámicos, la terminología técnica del campo de las propiedades termodinámicas fundamentales como variables de proceso.
• Identificar la relación: Tipo de variable (propiedad medida) con el tipo de señal de medición para cada instrumento de medición solicitado.
• Obtener un conocimiento preliminar de forma general de los componentes y aspectos que forman y constituyen un Sistema de Instrumentación y Control Industrial.

En termodinámica y en la mayor parte de las materias o ciencias que conforman una ingeniería se utilizan aparatos de medición para poder tomar en cuenta parámetros que ayudarán o facilitarán el análisis para la resolución de problemas. La naturaleza de cada problema y del tipo de análisis para la resolución del mismo es lo que determina qué tipo de medición se debe hacer y, por lo tanto, qué tipo de instrumento o aparata de medición se deben utilizar.

En este trabajo veremos los tipos aparatos de medición que se presentan durante cada problema, las características de estos instrumentos así como su calibración y la importancia de esta durante cada medición, también abordaremos en este trabajo la descripción de los términos principales y complementarios  utilizados en la instrumentación, y por último, tocaremos y ahondaremos en la simbología utilizada para la identificación de aparatos de medición y las circunstancias bajo las que se utilizarán.

Capítulo I: Los instrumentos de las propiedades básicas de la Termodinámica

• 1.1.- Medidores de temperatura.

1) Descripción conceptual y aspectos históricos de su invención

Los Medidores de Temperatura son dispositivos que se encargan de proporcionar una lectura de la magnitud física Temperatura.

Los medidores de Temperatura se van a utilizar dependiendo de las Temperaturas que se vayan a medir, y dependiendo de los medios en los que se vaya a trabajar.

Historia

Las primeras mediciones de la temperatura dadas a través del tacto son simples y poco matizadas. De una sustancia sólo podemos decir que está caliente, tibia, fría y muy fría.

Con el diseño de aparatos se pudieron dar escalas para una medición más precisa de la temperatura.

Termómetro de Galileo        

El primer se le atribuye a Galileo que diseñó uno en 1592 con un bulbo de vidrio del tamaño de un puño y abierto a la atmósfera a través de un tubo delgado.[pic 3]

Para evaluar la temperatura ambiente, calentaba con la mano el bulbo e introducía parte del tubo (boca abajo) en un recipiente con agua con alguna especie de colorante. El aire en circulación, más frío que la mano, enfriaba el aire encerrado en el bulbo y el agua ascendía por el tubo.

La distancia entre el nivel del líquido en el tubo y en el recipiente se relacionaba con la diferencia entre la temperatura del cuerpo humano y la del aire.

Si se enfriaba la habitación el aire se contraía y el nivel del agua ascendía en el tubo. Si se calentaba el aire en el tubo, se dilataba y empujaba el agua hacia abajo.

Termómetro actual

El termómetro en su forma actual fue inventado en 1612 por Santorio Santorio en Italia. Santorio selló el líquido en un tubo de vidrio y notó que el líquido se mueve hacia arriba a medida que se expande. La escala del tubo facilitaba la observación de los cambios, pero el sistema no tenía unidades de temperatura precisas.

En colaboración con Roemer, Daniel Gabriel Fahrenheit comenzó a fabricar termómetros que utilizaban tanto alcohol como mercurio como líquidos

El sensor de temperatura bimetálico

fue inventado a finales del siglo XIX. El sensor utiliza la diferencia de expansión de las dos placas metálicas conectadas. Los cambios de temperatura forman una curva que puede ser utilizada para activar un termostato o un dispositivo de medición similar a una parrilla de gas. La precisión es baja, alrededor de 2 grados, pero estos sensores de temperatura son baratos y por lo tanto tienen muchas aplicaciones.

2) Tipos y clasificación

Termómetro de vidrio o de líquidos

Hechos con vidrio sellado, muestra la temperatura por medio del nivel al que llega el mercurio o alcohol en una escala graduada. Estos líquidos se dilatan y contraen debido a los cambios de temperatura.

Pirómetros o termómetros sin contacto:

Estos miden la temperatura a partir de la radiación de calor emanada por los objetos. Estos termómetros permiten utilizarse si tener que tocar los objetos, lo que permite medirlos cuando están en movimiento o alejados, así como también cuando sus temperaturas son muy elevadas.

Termómetros con lámina bimetálica:

Están compuestos por dos láminas de metálicas cuyos coeficientes de dilatación son diferentes. Cuando se produce un cambio de temperatura, una de las láminas se curva primero y este movimiento se traduce en una aguja que señala la temperatura.    

Termómetros de gas:

Esta clase de termómetros puede funcionar tanto a volumen como a presión constante. Al poseer un sistema de medición muy preciso, suelen ser utilizados para ajustar otros termómetros. 

Termómetros de resistencia:

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