INTRODUCCIÓN

Las señales que se obtienen de las máquinas industriales con una

indicación directa del buen estado de estas. Cuando se piensa en el monitoreo y el

diagnostico de la maquinaria, deben tenerse en cuenta los factores de seguridad,

calidad, puntualidad y costo correspondientes a cada parte de la maquinaria. De

manera más específica, los objetivos incluyen:

Aumento de la seguridad de la planta al minimizar las probabilidades de

que se presenten situaciones peligrosas o catastróficas.

Mejoramiento de la calidad del producto al minimizar variaciones de

proceso que puedan imputarse al mal funcionamiento de la maquinaria.

Maximizar la puntualidad o disponibilidad de la planta al dar servicio las

máquinas que lo necesiten y realizar rondas de servicio más eficientes.

Reducción de costos de operación de la planta la minimizar los paros

imprevistos y al dar un uso mas eficaz a los "recursos de

mantenimiento".

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DIRECTA

Los instrumentos de medida directa son aquellos que miden

directamente la altura del líquido en base a una línea de referencia. Los

principales instrumentos de medida directa son el medidor de sonda, nivel de

cristal e instrumentos de flotador.

La medida o medición diremos que es directa, cuando disponemos de un

instrumento de medida que la obtiene, así si deseamos medir la distancia de un

punto (a) a un punto (b), y disponemos del instrumento que nos permite realizar la

medición, esta es directa.

La mayoría de los instrumentos básicos de medición lineal o de propósitos

generales. Están representados por la regla de acero, vernier, o el micrómetro.

Las reglas de acero se usan efectivamente como mecanismo de medición

lineal; para medir una dimensión la regla se alinea con las graduaciones de la

escala orientadas en la dirección de medida y la longitud se lee directamente. Las

reglas de acero se pueden encontrar en reglas de profundidad, para medir

profundidades de ranuras, hoyos, etc. También se incorporan a los calibradores

deslizables, adaptados para operaciones de mediciones lineales, a menudo más

precisos y fáciles de aplicar que una regla de medición. Un tipo especial de regla

de acero es el vernier o calibrador.

CALIBRADOR VENIER

El calibrador vernier fue elaborado para satisfacer la necesidad de un

instrumento de lectura y medición directa que pudiera brindar una medida

fácilmente, en una sola operación. El calibrador típico puede tomar 3 tipos de

mediciones: exteriores, interiores y profundidades, pero algunos además pueden

realizar mediciones de peldaño y ángulos.

El vernier consiste en una escala base graduada en milímetros y un

dispositivo que puede deslizarse sobre la escala base, llamado nonio, que sirve

para aumentar la precisión de la escala base.

El vernier es una escala auxiliar o secundaria que se desliza a lo largo de

una escala principal para permitir en ésta lecturas exactas de la mínima división.

Una escala vernier esta graduada en un numero n de divisiones iguales en la

misma longitud en que n- l de la escala principal, ambas escalas están marcadas

en la misma dirección.

También se incorporan a los calibradores deslizables, adaptados para

operaciones de mediciones lineales, a menudo más precisos y fáciles de aplicar

que una regla de medición. Un tipo especial de regla de acero es el vernier o

calibrador. CALIBRADOR O VERNIER (pie de metro).

El calibrador es un instrumento de precisión usado para medir pequeñas

longitudes (décimas de milímetros), de diámetros externos, internos y

profundidades, en una sola operación.

PROCESO DE MEDICIÓN.

El objeto a medir se coloca de tal forma que las puntas de medición

del instrumento toquen los extremos del objeto.

La longitud del objeto es igual a y más una pequeña longitud

diferencial, que por ser menor que la división de la escala base no se puede

determinar con exactitud, sin el uso del nonio. Si L es la longitud del cuerpo se

tiene que: Como x es menor que y, se encontrara una división en el nonio que

coincida (o esté muy cerca de) con una división de la escala base.

Fue inventado en 1631 por Pierre Vernier para interpretar con mayor

aproximación las fracciones decimales (de longitudes o ángulos) gracias a

subdivisiones lineales o fracciones de arco. Al vernier suele llamársele también

"nonio" en honor del científico Portugués Pedro Nunes (1492?1577), quien inventó

un sistema de lecturas a base de círculos concéntricos que dividen la

circunferencia en n partes iguales, es decir, 89, 88, 87, etc., con las

que lograba mayor aproximación en las lecturas de ángulos; a ambos dispositivos,

suele llamárseles indistintamente "nonio" o "vernier", a pesar de ser tan distintos

entre sí.

Los calibradores vernier en milímetros tienen 20 divisiones que ocupan 19

divisiones de la escala principal graduada cada 1mm, o 25 divisiones que ocupan

24 divisiones sobre la escala principal graduada cada 0.5 mm, por lo que dan

legibilidad de 0.05 mm y 0.02 mm, respectivamente.

TIPOS DE VERNIER.

Los vernier se clasifican en dos tipos: el estándar y el largo Vernier.

Estándar: Este tipo de vernier es el más comúnmente utilizado, tienen visiones

iguales que ocupan la misma longitud que n-1 divisiones sobre la escala principal.

Vernier largo: El vernier largo está diseñado para que las

graduaciones adyacentes sean más fáciles de distinguir. Este vernier tiene 20

divisiones que ocupan 39 mm sobre la escala principal.

Calibradores grandes y pequeños: Hay calibradores disponibles en

diversos tamaños, con rangos de medición de 100 mm a 3 m (4 a 120 pulg). Los

que tienen rango de 300

mm (12 pulg) o menos son clasificados como pequeños, los de rango mayor como

grandes.

Vernier Tipo M: Llamado calibrador con barra de profundidades:

Tiene un cursor abierto y puntas para medición de interiores. Está graduado con

20 divisiones en 39 mm para el tipo con legibilidad de 0.05 mm, o en 50 divisiones

en 49 mm para el tipo con legibilidad de 0.02 mm. Están diseñados para facilitar la

medición de peldaño, ya que tienen el borde del cursor al ras con la cabeza del

brazo principal cuando las puntas de medición están completamente cerradas.

Vernier Tipo CM: Tiene un cursor abierto, está diseñado en forma tal

que las puntas de medición de exteriores puedan utilizarse en la medición de

interiores, cuenta con un dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor.

Tienen una mayor resistencia al desgaste y daño.

Vernier circular (goniómetro): Es una modificación del vernier

lineal, que mide ángulos, se utiliza montado en un teodolito.

MICROMETRO.

El micrómetro también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de

medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve

para medir con alta precisión del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y

de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra)las dimensiones de un objeto.

Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un

tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La

escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del

micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer

de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar.

El vernier y micrómetro son los instrumentos más utilizados en la

industria metalmecánica.

APLICACIÓN DEL MICROMETRO.

El micrómetro es utilizado en diferentes ramas de la tecnología para realizar

mediciones de precisión, pero es en la rama de la mecánica donde es utilizado

con más frecuencia para la medición de piezas de gran precisión. Existen

micrómetros de diferentes tipos según sea la medición que realice.

Las partes principales que constituyen un micrómetro

son las siguientes:

1. Cuerpo principal en forma de C (bastidor). Sobre él están montadas todas las

demás partes.

2. Palpador fijo o yunque. Es el tope fijo con el que se hacen las mediciones.

3. Palpador móvil o husillol. Es el tope móvil con el que se hacen las mediciones.

Sobre éste está la escala graduada en milímetros, correspondientes a la abertura

entre los dos palpadores.

4. Tambor graduado. Corresponde a la lectura en submúltiplos de 1/n de

milímetros, donde n es el número de divisiones del tambor.

5. Escala cilíndrica graduada o escala vernier. Corresponde a la lectura de vernier,

para milésimas de milímetros. La escala cilíndrica (vernier) divide cada parte de la

escala del tambor en partes iguales.

6. Botón de fricción (matraca o trinquete). Dispositivo regulador de presión

constante entre los palpadores, a fin de asegurar la mejor medición y evitar daños

al instrumento.

7. Palanca o tuerca de fijación. Tornillo de acople de las piezas del instrumento.

TIPOS DE MICROMETROS.

Medición de exterior

con contactos

hemisféricos

fabricados en metal

duro rectificados y

lapeados, para la

medición de

superficies curvas,

espesor de paredes

de tubo, anillos,

cojinetes etc.

Medición de exterior

con tope en forma de

V con contacto en

ángulo prismático para

la medición de

herramientas de corte

de 3 y 5.

Medición de exterior

con patas de medidas,

contactos de medida

abombados fabricados

en metal duro, de

utilización muy similar

a la de un calibre pie

de rey.

Medición de

profundidad utiliza

varillas con

diferentes

longitudes para

medir. La

capacidad de

medición es de 0

a 300 mm.

El micrómetro para medidas exteriores es un aparato formado por un eje móvil ( c

) con una parte roscada (e), al extremo de la cual va montado un tambor graduado

(f); haciendo girar el tambor graduado se obtiene el movimiento del tornillo

micrométrico (e) y por consiguiente el eje móvil (c), que va a apretar la pieza

contra el punto plano (b). Sobre la parte fija (d), que está solidaria al

arco (a), va marcada la escala lineal graduada en milímetros o

pulgadas. A diferencia del vernier hay un micrómetro para cada

sistema de unidades.

El micrómetro para interiores sirve para medir el diámetro del agujero y

otras cotas internas superiores a 50 mm. Está formado por una cabeza

micrométrica sobre la que pueden ser montados uno o más ejes

combinables de prolongamiento.

El micrómetro de profundidad sirve para com probar la medida de la

profundidad del agujero, acanaladuras, etc. Se diferencia del

micrómetro para medidas externas en que se sustituye el arco por un

puente aplicado a la cabeza del micrómetro.

LECTURAS DE LOS MICROMETROS.

Existen en el mercado micrómetros (palmer) de tres tipos, los de

lectura grabada directa analógica, los de lectura con reloj analógico y los de

lectura digital.

Lectura analógica Lectura reloj analógico Lectura digital

El micrómetro (palmer) está por lo general fabricado en material de acero

cromado en mate y esmaltado, el cual le da una calidad especial, también son

fabricados en plástico y otros materiales. En las últimas generaciones de calibres

interviene el plástico, sobre todo en los de reloj analógico y digitales.

MICROMETROS PARA APLICACIÓN ESPECIAL.

Micrómetros para tubo: este tipo de micrómetro esta diseñado para

medir el espesor de la Pare 3 de partes tubulares, tales como cilindros o collares.

Existen tres tipos los cuales son:

1.- Tope fijo esférico

2.- Tope fijo y del husillo esférico

3.- Tope flujo tipo cilíndrico

MICROMETRO PARA RANURAS: En este micrómetro ambos topes tiene un

pequeño diámetro con el objeto de medir pernos ranurados, cuñeros, ranuras, etc.,

el tamaño estándar de la porción de medición es de 3 mm de diámetro y 10 mm de

longitud.

MICROMETRO DE PUNTAS: Estos micrómetros tienen ambos topes

en forma de punta. Se utiliza para medir el espesor del alma de brocas, el

diámetro de raíz de roscas externas, ranuras pequeñas y otras porciones difíciles

de alcanzar. El ángulo de los puntos puede ser de 15 ,30, 45, o 60 grados . Las

puntas de medición normalmente tiene un radio de curvatura de 0, 3 mm, ya que

ambas puntas pueden no tocarse ; un bloque patrón se utiliza para ajustar el punto

cero. Con el objeto de `proteger las puntas , la fuerza de medición en el trinquete

es menor que la del micrómetro estándar de un tornillo, lo que convierte el

movimiento giratorio del tambor en movimiento lineal del husillo. Un pequeño

desplazamiento lineal del husillo corresponde a un significativo desplazamiento

angular del tamor; las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor del

orden de micras permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo.

Cuando el husillo se desplaza una distancia igual al paso de los hilos del tornillo,

las graduaciones sobre el tambor marcan una vuelta completa.

La lectura del micrómetro debe hacerse utilizando fuerza constante

en la calibración a cero y en las lecturas de mediciones, para lograr esto, la mayor

parte de los micrómetros tienen adaptado un dispositivo de fuerza constante

(matraca), concéntrico al tambor, que transmite una fuerza regulada constante al

tambor-husillo.

MICROMETRO PARA CEJA DE LATAS: Este micrómetro esta

especialmente diseñado para medir los anchos y alturas de cejas de latas.

MICROMETRO INDICATIVO: Este micrómetro cuenta con un

indicador de carátula. El tope del arco puede moverse una pequeña distancia en

dirección axial en su desplazamiento lo muestra el indicador. Este mecanismo

permite aplicar una fuerza de medición uniforme a las piezas.

MICROMETRO DE EXTERIORES CON HUSILLO NO GIRATORIO:

En los micrómetros normales el husillo gira con el tambor cuando este se desplaza

en dirección axial. A su vez, en este micrómetro el husillo no gira cuando es

desplazado. Debido a que el husillo no giratorio no produce torsión radial sobre las

caras de medición, el desgaste de las mismas se reduce notablemente. Este

micrómetro es adecuado para medir superficies con recubrimiento, piezas frágiles

y características de partes que requieren

una posición angular específica de la cara de medición del husillo.

MICROMETRO CON DOBLE TAMBOR: Una de las características

del tipo no giratorio con doble tambor, es que la superficie graduada del tambor

esta al ras con la superficie del cilindro en que están grabadas la línea índice y la

escala vernier, lo cual permite lecturas libres de error de paralaje.

MICROMETRO TIPO DISCOS PARA ESPESOR DE PAPEL: Este

tipo es similar al micrómetro tipo discos de diente de engrane, pero utiliza un

husillo no giratorio con el objeto de eliminar torsión sobre la superficie de la pieza,

lo que hace adecuado para medir papel o `piezas delgadas.

MICROMETRO DE CUCHILLAS: En este tipo los topes son cuchillas

por lo que ranuras angostas cuñeros, y otras porciones difíciles de alcanzar

pueden medirse.

MICROMETROS PARA ESPESOR DE LÁMINAS: Este tipo de

micrómetros tiene un arco alargado capaz de medir espesores de láminas en

porciones alejadas del borde de estas. La profundidad del arco va de 100 a 600

mm.

MICROMETRO PARA DIENTES DE ENGRANE: El engrane es uno

de los elementos mas importantes de una maquina , por lo que su medición con

frecuencia requerida para asegurar las características deseadas de una maquina.

Para que los engranes ensamblados funcionen correctamente, sus dientes devén

engranar adecuadamente entre ellos sin cambiar su distancia entre los dos

centros de rotación.

MICROMETROS PARA DIMENSIONES MAYORES A 25 MM: Para

medir dimensiones exteriores mayores a 25 mm ( 1 plg ) se tienen 2 opciones. La

primera consiste en utilizar una serie de micrómetros para mediciones de 25 a 50

mm ( de 1 a 2 plg. ) , 50 a 75 mm ( 2 a 3 plg. ), etc. La segunda consiste en utilizar

un micrómetro con rango de medición de 25 mm y arco grande con tope de

medición intercambiable.

MICROMETROS DE INTERIORES: Al igual que los micrómetros de

exteriores los de interiores están diversificados en muchos tipos para aplicaciones

especificas y pueden clasificarse en los siguientes tipos:

Tubular

calibrador

3 puntos de contacto.

CALIBRADOR DE ALTURA O MEDIDOR DE ALTURA.

El medidor de altura es un dispositivo para medir la altura de piezas o las

diferencias de altura entre planos a diferentes niveles.

El calibrador de altura también se utiliza como herramienta de trazo, para lo

cual se incluye un buril. El medidor de altura, creado por medio de la combinación

de una escala principal con un vernier para realizar mediciones rápidas y exactas,

cuenta con un solo palpador y la superficie sobre la cual descansa, actúa como

plano de referencia para realizar las mediciones.

El calibrador de altura tiene una exactitud de 0.001 de pulgada, o su equivalente

en cm. se leen de la misma manera que los calibradores de vernier y están

equipados con escalas vernier de 25 o 50 divisiones y con una punta de buril que

puede hacer marcas sobre metal.

PRECAUCIONES CUANDO USE EL MEDIDOR DE ALTURA.

1. Seleccione el medidor de altura que mejor se ajuste a su aplicación.

2. Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación u otras

especificaciones. Son apropiadas para la aplicación deseada.

3. No aplique fuerza excesiva al medidor de altura.

4. Tenga cuidado de no dañar la punta para trazar.

5. Elimine cualquier suciedad o polvo antes de usar su medidor.

6. Verifique el movimiento del cursor. No debe sentirse suelto o tener juego.

7. Corrija cualquier problema que encuentre, ajustando el tornillo de presión y el

de fijación.

MEDIDOR DE ALTURA CON CARATULA.

El medidor incorpora el mecanismo de amplificación del indicador de

carátula.

Las lecturas se toman sumando las lecturas de la graduación de la

escala principal y la de la carátula, la cual indica la fracción de la escala principal

con una aguja, lo que minimiza errores de paralaje y permite mediciones rápidas y

exactas.

MEDIDOR DE ALTURA CON CARATULA Y CONTADOR.

El mecanismo es el mismo que el medidor de altura con carátula. El

mecanismo de amplificación del indicador consiste del piñón, engrane amplificador

y del piñón central. El contador indica lecturas de 1mm. y las fracciones las indica

la carátula; debido a que hay lecturas en 2 direcciones, podrían ser confusas

cuando el cursor se mueva hacia arriba o hacia abajo cerca del punto 0.

MEDIDOR DE ALTURA ELECTRODIGITALES.

Se clasifican en 2 tipos: uno de estos utiliza un codificador rotatorio

para detectar el desplazamiento y tiene doble columna. El otro utiliza el detector

de desplazamiento tipo capacitancia y cuenta con una sola columna de sección

rectangular. El mecanismo de detección de desplazamiento es un codificador

rotatorio que convierte el desplazamiento lineal del cursor en un movimiento

rotatorio de disco ranurado. El sistema de este medidor este basado en una escala

de circuitos integrados de gran precisión.

MEDIDOR DE SONDA.

El medidor de sonda consiste en una varilla o regla graduada de una

longitud apropiada al depósito y que se introduce en líquido el que debe estar

abierto a la atmósfera; (Figura 1.a). La marca dejada por el líquido en la varilla,

corresponde al nivel y se lee directamente. Este medidor se utiliza generalmente

para determinar el nivel de gasolina en automóviles.

La medición del nivel de ciertos líquidos empleando este instrumento puede

presentar inconvenientes y es muy frecuente que la varilla se acondicione para su

uso. Para medir líquidos que se encuentran a presión atmosférica (Figura 1.b)

generalmente a la varilla se le añade en su extremo inferior un gancho.

NIVEL DE CRISTAL.

El nivel de cristal consiste en un tubo de material transparente y

rígido con sus extremos conectados a bloques metálicos y cerrados por

prensaestopas, que están unidos al tanque, generalmente, mediante tres válvulas,

dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo, para impedir el escape del

líquido en caso de rotura del cristal, y una de purga. (Figura 2.)

Dentro de los medidores de nivel de cristal se encuentran el medidor

de nivel de cristal normal y el medidor de nivel de cristal con armadura. El primero,

se emplea para presiones de hasta 7 bar (Figura 2.a) y el segundo para presiones

superiores.

La determinación del nivel del líquido por este tipo de medidor se

puede realizar por intermedio de un cristal a reflexión o bien por transparencia. En

el primer caso, tal como lo muestra la Figura 2.c, el vidrio en contacto con el

líquido está provisto de ranuras longitudinales que actúan como prismas de

reflexión, indicando la zona de líquido con un color oscuro casi negro, y la zona

superior en contacto con el vapor, de color claro.

En la lectura de nivel por transparencia, el líquido está contenido

entre dos placas de vidrio planas y paralelas que permiten ver directamente el

nivel de líquido, su color, características o interfase del líquido, al acoplar una

lámpara de iluminación al sistema.

La principal ventaja de los medidores de nivel de cristal es que

ofrecen una mayor seguridad en la lectura del nivel del líquido. Sin embargo son

muy susceptibles a ensuciarse por el líquido que miden, dificultando la lectura del

nivel. Además no resisten impactos, altas presiones, ni altas temperaturas

INSTRUMENTOS DE FLOTADOR.

Estos medidores funcionan a través de una actuador mecánico el

que cuenta con un flotador pendiente de un cable, un juego de poleas, y un

contrapeso exterior. Se emplean frecuentemente en el tratamiento de aguas y

desechos.

El flotador, que puede estar formado por diversos materiales y tener

formas muy variadas según sea el tipo de fluido, puede estar conectado directa,

magnética o hidráulicamente al estanque que contiene el líquido.

FLOTADOR DE CONEXIÓN DIRECTA (MODELO DE REGLETA).

Este modelo de flotador es, generalmente, una pieza metálica hueca

de forma circular, con alambres de guía que van de la parte superior a la inferior

del tanque, para limitar su movimiento.

Constituye el modelo más antiguo y el más utilizado en tanques de

almacenamiento de gran capacidad como los de fuel-oil y gas-oil.

El flotador de conexión directa está unido por una cadena o cinta

flexible que desliza en un juego de poleas a un indicador de nivel exterior que

señala sobre una escala graduada. Este indicador está provisto de un contrapeso

de tal manera que la cinta o cadena se mantenga tensa (Figura 3.a).

Una de sus desventajas es que las partes móviles quedan expuestas

al fluido y pueden romperse. Además, el tanque no puede estar sometido a

presión y es esencial que el flotador se mantenga limpio.

FLOTADOR ACOPLADO MAGNÉTICAMENTE.

En este caso el movimiento de flotador es transmitido por medio de

un acoplamiento magnético. El instrumento consta de un flotador que se desliza

exteriormente a lo largo de un tubo de guía sellado, situado verticalmente en el

interior del tanque (Figura 3.b). Dentro del tubo, una pieza magnética o imán,

suspendida por medio de una cinta o cable, sigue al flotador en su movimiento y

mediante el cable y un juego de poleas arrastra el índice de un instrumento

situado en la parte superior del tanque. El instrumento puede ser un trasmisor

neumático o eléctrico.

En tanques pequeños, el flotador puede adaptarse para actuar

magnéticamente sobre un transmisor neumático o eléctrico (Figura 3.c) dispuesto

en el exterior del tanque que capta la variable de proceso, nivel, y la transmite a

distancia hacia el instrumento indicador, permitiendo así un control de nivel. Una

aplicación típica la constituye el control de nivel de una caldera de pequeña

capacidad de producción de vapor.

FLOTADOR ACOPLADO HIDRÁULICAMENTE.

El flotador acoplado hidráulicamente (Figura 3.d) actúa en su

movimiento sobre un fuelle de tal modo, que varía la presión de un circuito

hidráulico y señala, en el receptor, el nivel correspondiente. Permite distancias de

transmisión de hasta 75 metros y puede emplearse en tanques cerrados. Sin

embargo, requiere una instalación y calibración complicadas, y posee partes

móviles en el interior del tanque.

En general, los instrumentos de flotador tienen una precisión de ± 0.5

%. Además son adecuados en la medida de niveles en tanques abiertos y

cerrados a presión o al vacío, y son independientes del peso específico del

líquido.

Uno de los inconvenientes más frecuentes es que el flotador puede

agarrotarse en el tubo guía por un eventual depósito de los sólidos o cristales que

el líquido pueda contener y además, si el tubo guía es muy largo puede dañarse

ante olas bruscas en la superficie del líquido o ante la caída violenta del líquido en

el tanque.