Metrologia

LA METROLOGIA.

(del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia y técnica que tiene por objetivo el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la determinación de las magnitudes físicas.

La Metrología tiene dos características muy importantes reflejadas en el instrumento de medida que se use, que son la apreciación y la sensibilidad.

Los físicos y la industria utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros, hasta potentes microscópios, medidores de láser e incluso aceleradores de partículas.

A continuación se exponen un muestrario de los instrumentos de medición más utilizados en las industrias metalúrgicas de fabricación de componentes, equipos y maquinaria.

Instrumentos de medición usados en procesos de mecanizado

Calibre Pie de rey

Pie de rey o Calibrador Vernier Universal: El calibre o pie de rey es insustituible para medir con precisión elementos pequeños (tornillos, orificios, pequeños objetos, etc). La precisión de esta herramienta llega a la décima, a la media décima de milímetro e incluso llega a apreciar centésimas de dos en dos (cuando el nonio está dividido en cincuenta partes iguales). Para medir exteriores se utilizan las dos patas largas, para medir interiores (p.e. diámetros de orificios) las dos patas pequeñas, y para medir profundidades un vástago que va saliendo por la parte trasera, llamdo sonda de profundidad. Para efectuar una medición, ajustaremos el calibre al objeto a medir y lo fijaremos. La pata móvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisión).
La medición con este aparato se hará de la siguiente manera: Primero se deslizará la parte móvil de forma que el objeto a medir quede entre las dos patillas si es una medida de exteriores. La patilla móvil indicará los milímetros enteros que contiene la medición. Los decimales deberán averiguarse con la ayuda del nonio. Para ello observaremos qué división del nonio coincide con una división (cualquiera) de las presentes en la regla fija. Esa división de la regla móvil coincidirá con los valores decimales de nuestra medición.
Pie de rey de Tornero: Muy parecido al anteriormente descrito, pero con las uñas adaptadas a las mediciones de piezas en un torno. Este tipo de calibres no dispone de patillas de interiores pues con las de exteriores pueden realizarse medidas de interiores, pero deberá tenerse en cuenta que el valor del diámetro interno deberá decrementarse en 10 mm debido al espesor de las patillas del instrumento (5 mm de cada una).
Calibre de profundidad: es un instrumento de medición de igual parecido a los anteriores, pero tiene unos apoyos que permiten la medición de profundidades, entalladuras y agujeros. Tienen distintas longitudes de bases y además son intercambiables.

Micrómetro de exteriores

Micrómetro: (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento que sirve para medir con alta precisión (del orden de una micra, equivalente a 10 ^{− 6} metros) 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 es su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento. El Micrómetro se clasifica de la siguiente manera:

• Micrómetro de exteriores: son instrumentos de medida capaces de medir el exterior de piezas en centésimas. Poseen contactos de metal duro rectificados y lapeados. Ejercen sobre la pieza a medir una presión media entre 5 y 10 N, poseen un freno para no dañar la pieza y el medidor si apretamos demasiado al medir.

• Micrómetro digital con precisión de 1 milésima: son exactamente iguales a los anteriores, pero tienen la particularidad de realizar mediciones de hasta 1 milésima de precisión y son digitales, a diferencia de los anteriores que son analógicos.

• Micrómetro exterior con contacto de platillos: de igual aspecto que los anteriores, pero posee unos platillos en sus contactos para mejor agarre y para la medición de dientes de coronas u hojas de sierra circulares.

• Micrómetro de exteriores de arco profundo: tiene la particularidad de que tiene su arco de mayor longitud que los anteriores, para poder realizar mediciones en placas o sitios de difícil acceso.

• Micrómetro de profundidades: éste tipo de micrómetros se parece mucho al calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de realizar mediciones en centésimas.

• Micrómetro de interiores HOLTEST: tipo de micrómetro que mide interiores basándose en tres puntos de apoyo. En el estuche se contienen galgas para comprobar la exactitud de las mediciones.

Reloj comparador

Un reloj comparador o comparador de cuadrante es un instrumento de medición de dimensiones que se utiliza para comparar cotas mediante la medición indirecta del desplazamiento de una punta de contacto esférica cuando el aparato está fijo en un soporte. Constan de un mecanismo de engranajes o palancas que amplifica el movimiento del vástago en un movimiento circular de las agujas sobre escalas graduadas circulares que permiten obtener medidas con una precisión de centésimas o milésimas demilímetro (micras).¹ Además existen comparadores electrónicos que usan sensores de desplazamiento angular de los engranajes y representan el valor del desplazamiento del vástago en un visualizador.

La esfera del reloj que contiene la escala graduada puede girarse de manera que puede ponerse el cero del cuadrante coincidiendo con la aguja y realizar las siguientes medidas por comparación. El reloj comparador debe estar fijado a un soporte, cuya base puede ser magnética o fijada mecánicamente a un bastidor.

Es un instrumento que permite realizar controles dimensionales en la fabricación de manera rápida y precisa, por lo que es muy utilizado en la inspección de la fabricación de productos en series grandes.

Calibre fijo

Se llama galga o calibre fijo a los elementos que se utilizan en el mecanizado de piezas para la verificación de las cotas con tolerancias estrechas cuando se trata de la verificación de piezasen serie.

La galga también es una unidad de medida, ésta es utilizada para indicar el grosor (espesor) de materiales muy delgados o extremadamente finos; la galga se define como el grosor de un objeto expresado en micras multiplicado por 4. Así, por ejemplo, una lámina de polietileno que tenga 25 micras (0,025 mm) de grosor será de 100 galgas; por tanto, la galga equivale a un cuarto de millonésima de metro (2,5 × 10^-7 m).¹ En el mundo anglosajón las medidas en los calibres fijos también se pueden encontrar indicadas en milésimas de pulgada.

Las galgas que son calibres fijos no siempre indican su medición y pueden ser meras réplicas de la pieza modelo, lo cual las abarata, así algunas sirven sólo para establecer un patrón, con el que se compara la pieza para establecer su validez; están formadas por un mango de sujeción y dos elementos de medida, donde una medida corresponde al valor máximo de la cota a medir, y se llama «NO PASA» (en inglés «NOT GO»), y la otra medida corresponde al valor mínimo de la cota a medir, y se llama «PASA» («GO»).²

Las galgas son de acero, templado y rectificado, o de carburos, con una gran precisión de ejecución, también se hacen galgas cerámicas de zirconia.² Las dimensiones, dureza y título de las galgas están estandarizados en la norma DIN 2275.

Para mas claridad miren el vídeo que les aydara

VER VIDEO DE INDUCCION

http://www.alpemetrologia.com/consultas-frecuentes/

https://electromagnetismo2012a.wikispaces.com/file/view/metrologia-basica.pdf

http://html.rincondelvago.com/la-metrologia.html

Ciclo del diésel

El ciclo del motor diésel lento (en contraposición al ciclo rápido, más aproximado a la realidad) ideal de cuatro tiempos es una idealización del diagrama del indicador de un motor Diesel, en el que se omiten las fases de renovación de la carga., y se asume que el fluido termodinámico que evoluciona es un gas perfecto, en general aire. Además, se acepta que todos los procesos son ideales y reversibles, y que se realizan sobre el mismo fluido. Aunque todo ello lleva a un modelo muy aproximado del comportamiento real del motor, permite al menos extraer una serie de conclusiones cualitativas con respecto a este tipo de motores. No hay que olvidar que los grandes motores marinos y de tracción ferroviaria son del ciclo de 2 tiempos.


VER VÍDEO CICLO DIÉSEL COMPLETO 

Consta de las siguientes fases:

1. Compresión, proceso 1-2: es un proceso de compresión adiabática reversible (isentrópica), es decir sin intercambio de calor con el exterior. Viene a simbolizar el proceso de compresión de la masa fresca en el motor real, en el que en el pistón, estando en el punto muerto inferior (PMI), empieza su carrera de ascenso, comprimiendo el aire contenido en el cilindro. Ello eleva el estado termodinámico del fluido, aumentando su presión, su temperatura y disminuyendo su volumen específico, en virtud del efecto adiabático. En la idealización, el proceso viene gobernado por la ecuación de la isoentrópica , con k índice de politropicidad isoentrópico = Cp/Cv.
2. Combustión, proceso 2-3: en esta idealización, el aporte de calor Qp se simplifica por un proceso isóbaro (a presión constante). Sin embargo, la combustión Diesel es mucho más compleja: en el entorno del punto muerto superior (PMS) (en general un poco antes de alcanzarlo debido a problemas relacionados con la inercia térmica de los fluidos, es decir el retraso que hay entre la inyección y la inflamación espontánea), se inicia la inyección del combustible (en motores de automóviles, gasóleo, aunque basta con que el combustible sea lo suficientemente autoinflamable y poco volátil). El inyector pulveriza y perliza "atomiza" el combustible, que, en contacto con la atmósfera interior del cilindro, comienza a evaporarse. Como quiera que el combustible de un motor Diesel tiene que ser muy autoinflamable (gran poder detonante, indice de Cetano alto), ocurre que, mucho antes de que haya terminado la inyección de todo el combustible, las primeras gotas de combustible inyectado se autoinflaman y dan comienzo a una primera combustión caracterizada por ser muy turbulenta e imperfecta, al no haber tenido la mezcla de aire y combustible tiempo suficiente como para homogeneizarse. Esta etapa es muy rápida, y en el presente ciclo se obvia, pero no así en el llamado ciclo Diesel rápido, en el que se simboliza como una compresión isócora al final de la compresión. Posteriormente, se da, sobre la masa fresca que no ha sido quemada, una segunda combustión, llamada combustión por difusión, mucho más pausada y perfecta, que es la que aquí se simplifica por un proceso isóbaro. En esta combustión por difusión se suele quemar en torno al 80% de la masa fresca, de ahí que la etapa anterior se suela obviar. Sin embargo, también es cierto que la inmensa mayoría del trabajo de presión y de las pérdidas e irreversibilidades del ciclo se dan en la combustión inicial, por lo que omitirla sin más sólo conducirá a un modelo imperfecto del ciclo Diesel. Consecuencia de la combustión es el elevamiento súbito del estado termodinámico del fluido, en realidad debido a la energía química liberada en la combustión, y que en este modelo ha de interpretarse como un calor que el fluido termodinámico recibe, y a consecuencia del cual se expande en un proceso isóbaro reversible.
3. Explosión/Expansión, proceso 3-4: se simplifica por una expansión isentrópica (adiabática) del fluido termodinámico, hasta el volumen específico que se tenía al inicio de la compresión. En la realidad, la expansión se produce a consecuencia del elevado estado termodinámico de los gases tras la combustión, que empujan al pistón desde el PMS hacia el PMI, produciendo un trabajo. Nótese como, como en todo ciclo de motor de cuatro tiempos o dos tiempos, sólo en esta carrera, en la de expansión, se produce un trabajo.
4. Última etapa, proceso 4-1: esta etapa es un proceso isocórico (escape) es decir a volumen constante. Desde la presión final de expansión hasta la presión inicial de compresión. En rigor, carece de cualquier significado físico, y simplemente se emplea ad hoc, para poder cerrar el ciclo ideal. Sin embargo, hay autores que no satisfechos con todas las idealizaciones realizadas, insisten en dar un siginificado físico a esta etapa, y la asocian a la renovación de la carga. , pues, razonan, es esto lo que se produce en las dos carreras que preceden a la compresión y siguen a la expansión: el escape de masa quemada y la admisión de masa fresca. No obstante, el escape es un proceso que requiere mucho más trabajo que el que implica este proceso (ninguno), y además ninguno de los dos procesos se da, ni por asomo, a volumen específico constante.

para un mejor entendimiento puedes consultar...

http://laplace.us.es/wiki/index.php/Ciclo_Diesel

http://www.dcb.unam.mx/cerafin/bancorec/ejenlinea/C_Diesel_MBE.pdf

http://www.rooutek.com/iuti/pdf/ciclo_teorico.pdf

Ciclo Otto

Ciclo Otto

El ciclo Otto es el ciclo termodinámico que se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado (motores de gasolina). Se caracteriza porque en una primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a volumen constante. 

El ciclo consta de seis procesos, dos de los cuales no participan en el ciclo termodinámico del fluido operante pero son fundamentales para larenovación de la carga del mismo:

• E-A: admisión a presión constante (renovación de la carga)
• A-B: compresión isoentrópica
• B-C: combustión, aporte de calor a volumen constante. La presión se eleva rápidamente antes de comenzar el tiempo útil
• C-D: fuerza, expansión isoentrópica o parte del ciclo que entrega trabajo
• D-A: Escape, cesión del calor residual al ambiente a volumen constante
• A-E: Escape, vaciado de la cámara a presión constante (renovación de la carga)

Hay dos tipos de motores que se rigen por el ciclo de Otto, los motores de dos tiempos y los motores de cuatro tiempos. Este último, junto con elmotor diésel, es el más utilizado en los automóviles ya que tiene un buen rendimiento y contamina mucho menos que el motor de dos tiempos. 

 Muchas de las máquinas térmicas que se construyen en la actualidad (motores de camiones, coches, maquinaria, etc) están provistas de un motor denominado motor de cuatro tiempos. El ciclo que describe el fluido de trabajo de dichas máquinas se denomina ciclo de Otto, inventado a finales del siglo XIX por el ingeniero alemán del mismo nombre.

En el ciclo de Otto, el fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina que experimenta una serie de transformaciones (seis etapas, aunque el trabajo realizado en dos de ellas se cancela) en el interior de un cilindro provisto de un pistón.

Para que entiendas como funciona este siclo mira el siguiente enlace y vídeo.

MIARA VÍDEO

http://dcb.fi-c.unam.mx/users/rigelgl/Web_PTE/Recursos%20multimedia_archivos/Ciclos%20de%20O,%20D%20y%20B.pdf

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/otto.html

Historia DIESEL

Bomba inyectora en línea.

Bomba inyectora rotativa.

El motor diesel fue inventado en el año 1883, por el ingeniero Rudolf Diesel. De origen francés, aunque de familia alemana, fue empleado de la firma MAN, que por aquellos años ya estaba en la producción de motores y vehículos de carga.

estudiaba los motores de alto rendimiento térmico, con el uso de combustibles alternativos en los motores de combustión interna. Su invento fue muy caro con su vida, ya que estuvo a punto de perderla cuando uno de sus motores experimentales exploto, provocando lesiones a sus colaboradores y a él mismo.

Durante años, Diesel, trabajo para poder utilizar otros combustibles diferentes a la gasolina, basados en principios de los motores de compresión sin ignición por chispa, cuyos orígenes se remontan a la máquina de vapor y que poseen una mayor prestación. Así fue como a finales del siglo XIX, en el año 1897, MAN, produjo el primer motor conforme los estudios de Rudolf Diesel, encontrando para su funcionamiento, un combustible poco volátil, que por aquellos años era muy utilizado, el aceite liviano, mas conocido como Fuel Oil que se utilizaba para alumbrar las lámparas de la calle.

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Rudolf Christian Karl Diesel (París, 18 de marzo de 1858¹ – Canal de la Mancha, 30 de septiembre de 1913) fue un ingeniero alemáninventor del motor de combustión de alto rendimiento que lleva su nombre, el motor diésel.

VER HISTORIA. (DOCUMENTAL)

¿Cómo funciona un motor de 4 tiempos? 

Un motor de combustión interna es básicamente una máquina que mezcla oxígeno con combustible gasificado. Una vez mezclados íntimamente y confinados en un espacio denominado cámara de combustión, los gases son encendidos para quemarse (combustión). 
Debido a su diseño, el motor, utiliza el calor generado por la combustión, como energía para producir el movimiento giratorio que conocemos. 

En la figura animada que aparece más abajo se puede apreciar el funcionamiento del motor de 4 tiempos. 
1er tiempo: Carrera de admisión. Se abre la vávula de admisión, el pistón baja y el cilindro se llena de aire mezclado con combustible. 
2do tiempo: Carrera de compresión. Se cierra la válvula de admisión, el pistón sube y comprime la mezcla de aire/gasolina. 
3er tiempo: Carrera de expansión. Se enciende la mezcla comprimida y el calor generado por la combustión expande los gases que ejercen presión sobre el pistón. 
4to tiempo: Carrera de escape. Se abre la vávula de escape, el pistón se desplaza hacia el punto muerto superior, expulsando los gases quemados. 

Los cuatro tiempos del ciclo son: Entrada, Compresión, Explosión, y Escape. Cada uno corresponde a un recorrido de pistón (ida o regreso) por lo que el ciclo completo se lleva a cabo en dos vueltas completas del cigüeñal (eje donde convierte el movimiento del pistón en movimiento circular). 

1. Entrada: 
Durante el clico de entrada, el pistón se mueve hacia abajo, succionando una nueva carga de mezcla vaporizada de aire/combustible. En el cilindro izquierdo de la ilustración se puede ver la válvula de admisión abierta, por la acción del mecanismo leva/levantador. La válvula de escape se mantiene cerrada por la acción de un resorte. 


2. Compresión: 
A medida que el pistón sube comprime la mezcla ya que la válvula de entrada ya esta cerrada. La inercia del volante (rueda pesada que esta conectada al cigüeñal), empuja el pistón hacia arriba, comprimiendo la mezcla aire/combustible. 

3. Explosión: 
En el punto máximo del ciclo de compresión la bujía lanza la chispa, iniciando la combustión del combustible comprimido. Al quemarse el combustible este se expande, empujando el pistón hacia abajo. 

4. Escape: 
En el punto mas bajo del ciclo de escape la válvula de escape se abre por acción del mecanismo leva/levantador. El movimiento hacia arriba del pistón saca el combustible quemado (humo) fuera del cilindro. 

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