Manual de instrumentación

MANUAL DE PRÁCTICAS DE INSTRUMENTACIÓN 2012
2012
Instituto Tecnológico de Mérida
Emiliano Alberto Canto Quintal
[MANUAL DE PRÁCTICAS DE
INSTRUMENTACIÓN]
El contenido del manual es la descripción de las prácticas de laboratorio que deben de realizarse
durante el semestre escolar en la materia de instrumentación de ingeniería mecánica.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA.
DEPARTAMENTO DE METAL-MECÁNICA.
INGENIERÍA MECÁNICA.
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
INSTRUMENTACIÓN.
Semestre enero- junio del 2012
Objetivo del Manual de Prácticas de Instrumentación.
El objetivo de este trabajo es ofrecer a los alumnos de ingeniería mecánica, el
instructivo de las prácticas del laboratorio de la asignatura de instrumentación, con
tal que se realicen estas durante el semestre; cubriendo las cuatro horas semanales
de prácticas que indica el programa de la asignatura; integrándose este manual al
material para el uso intensivo del laboratorio de Ingeniería Mecánica.
Las prácticas presentadas en este manual, están diseñadas para realizarse en el
transcurso del semestre, así el alumno tendrá la oportunidad de complementar los
objetivos generales del curso; desarrollando habilidades en aplicar los
conocimientos teóricos adquiridos en las asignaturas cursadas de la carrera para:
diseñar, construir, calibrar y aplicar en usos industriales los instrumentos de
medición y control automático. También la realización cabal de las prácticas y de las
sugerencias didácticas, el alumno adoptará actitudes, y adquirirá habilidades que
fortalecerán la formación profesional del estudiante y consolidará los conocimientos
y criterios para la selección con su debida aplicación de los instrumentos de
medición y control automático en procesos industriales y en la experimentación
científica.
El estudiante, a través de un método sencillo aprenderá a diseñar y preparar
experimentos, y llevarlos a cabo con éxito, como analizar además los resultados
obtenidos y elaborar un correcto reporte técnico de la práctica realizada.
Para el estudiante el valor académico del presente manual de prácticas de
instrumentación, es la agilización del proceso de aprendizaje y refuerza los
conocimientos que la asignatura de Instrumentación aporta al perfil del egresado de
acuerdo al programa vigente de la carrera de Ingeniería Mecánica, para que el
estudiante logre ser un mejor ingeniero en su vida profesional.
El presente manual de prácticas coadyuva a lograr la excelencia académica que
exige la misión del Nuevo Modelo Educativo de la Enseñanza Superior de nuestro
Sistema Nacional de Institutos Tecnológicos.

Reporte de prácticas
Es obligatorio elaborar el reporte técnico de cada una de las prácticas realizadas.
Los objetivos del reporte son de evaluar en sí el aprovechamiento académico del
estudiante, de practicar la redacción y realización de los reportes técnicos, por ser
una actividad importante y necesaria de dominio; es cotidiana en la vida profesional
del ingeniero; la elaboración y redacción de informes técnicos especificando y
describiendo su actividad en el trabajo profesional del ingeniero mecánico, juega un
papel importante en la actividad industrial y de trabajos de investigación aplicada o
científica.
El formato del reporte es el de tamaño carta, el contenido del mismo, no debe ser
copia del texto que tiene el manual, en forma general, debe incluir los incisos que se
explican a continuación, y los estudiantes deben enriquecer y aportar sus análisis y
experiencias en el desarrollo de la práctica.
1.-Número y nombre de la práctica.
2.-Objetivo de la práctica.
Se debe explicar claramente cual es el objetivo principal y los objetivos específicos
por los cuales se realiza la práctica, explicar específicamente que conocimientos o
habilidades se pretenden adquirir o reforzar con el desarrollo de la práctica.
3.-Principios teóricos aplicados.
Aquí se expondrá el marco teórico de los temas y conocimientos que se reforzarán y
consolidarán al realizar la práctica, los utilizados para obtener y analizar los
resultados; incluirá los principios físicos y su expresión matemática
correspondiente.
4.-Material, herramientas y equipo utilizado.
Enlistar el material utilizado, las herramientas empleadas y el equipo necesario para
realizar la práctica, en este inciso se incluirá el software que se empleará, con las
especificaciones de cada elemento; se deben incluir todos y con mayor énfasis si
alguno es muy especializado o extraño a los comúnmente usados.
5.-Desarrollo o metodología de la práctica.
En este inciso deberá explicarse cómo se fue realizando la práctica paso a paso,
desde el inicio hasta culminar con los resultados finales; también las dificultades o
fallas que se hayan presentado, y como se resolvieron, para continuar con la
práctica, no es como se va hacer, si no como se realizo, no se trata de copiar y pegar
lo que dice en el manual de las prácticas.

6.-Diseño y construcción.
En el caso de que los objetivos de la práctica indiquen el diseño y construcción de
algún instrumento o dispositivo, se incluirá este inciso en el reporte, donde se
explicará como se realizó el diseño con su justificación matemática, análisis del
diseño y también el proceso de construcción. En este inciso es importante los
criterios considerados para apoyar el diseño y la construcción del instrumento con
sus discusiones.
7.-Presentación de resultados.
Aquí se presentarán los valores obtenidos de las mediciones y/o datos calculados
durante el desarrollo de la práctica, pueden ser presentados en tablas o gráficas o
ambas; si se utilizaron o fueron requeridos elaborar diagramas, incluirlos en este
inciso.
8.-Cálculos y análisis de los resultados obtenidos.
Aquí se presentará el manejo y la interpretación matemática de los datos obtenidos
para determinar los resultados finales de la práctica, como también se incluirá el
análisis de los mismos, en forma clara y concreta.
9.-Análisis de costos.
Si para la realización de la práctica se incurre algún gasto para la adquisición de
material, herramienta o maquinar piezas requeridas para la construcción o rentar un
equipo; incluir el costo de la práctica, sino se conoce el costo dar un valor estimado
con especificaciones.
10.-Observaciones y conclusiones.
En este inciso el estudiante expresará las observaciones que considere sobre la
realización de la práctica, pueden ser cuestiones de seguridad, de metodología, de
propuestas para mejorar la práctica, etc. y concluirá determinando si la practica
cumplió con los objetivos trazados, los conocimientos reforzados y nuevos que
aprendió en la práctica y por último los beneficios que brinda la realización de la
práctica.
11.-Relación de figuras y fotografías del reporte.
Se enlistarán de acuerdo a su orden de aparición las figuras, fotografías, dibujos,
diagramas, Etc. Con su nombre y número de página donde estén ubicadas.
12.-Bibliografía.
Se enlistarán los textos, revistas, manuales que se hayan consultado para la
realización de la práctica y la elaboración del reporte.
Se pondrá los nombres del texto, autor, editorial y fecha de edición.

Índice; después de la portada puede incluirse un breve índice con el contenido y
paginación de los incisos del reporte.
13.-Portada del reporte de las prácticas.
La portada de incluir los siguientes datos:
Logotipos de la SEP, Dirección General de Enseñanza Superior Tecnológica y del
Tecnológico de Mérida.
Departamento de metal-mecánica.
Laboratorio de ingeniería mecánica.
Materia: instrumentación.
Número y nombre de la práctica.
Nombres de los integrantes del equipo.
Nombre del profesor de la materia.
Fecha en que se realizó la práctica.
NOTA IMPORTANTE
Los reportes se entregaran cada 8 días. Los alumnos
tienen la libertad de mejorar el contenido del reporte,
como también el orden, esta forma de reporte no es
rígida, es una sugerencia general de presentarlo y que los
alumnos decidan qué es lo importante para reportar.
Luego que el profesor revise los reportes y en caso de
indicar correcciones, los alumnos deberán corregir y al
final del semestre, se entregarán todos los reportes
técnicos de las prácticas debidamente digitalizado en un
CD.

Sección primera: conocimiento de instrumentos.
Práctica 1
“Conocer los instrumentos de medición utilizados en la
industrias, Identificación de elementos funcionales de
instrumentos de medición”
Objetivos de la práctica
El alumno deberá identificar los elementos funcionales y las variables que
intervienen en la medición e varios instrumentos previamente seleccionados, como:
manómetros de tubo de Bourdon, de tubos en “U”, termómetro de vidrio,
bimetálicos, venturímetros, rotámetros, balanzas, etc.
Revisar las páginas de internet de las componías que fabrican y/o venden
instrumentos de medición para las industrias y conocer los que se ofertan en las
diferentes ramas industriales y los tipos de instrumentos que se encuentran en el
mercado.
El alumno deberá conocer físicamente los instrumentos de medición y de control
que se encuentran instalados en los diferentes equipos del laboratorio. Deberá de
clasificarlos, elaborar y levantar un inventario describiendo las características
principales, los principios físicos de funcionamiento, la función que desempeña en
el equipo, etc.
Introducción a la primera parte de la práctica.
Los instrumentos de medición están integrados en tres etapas principales que lo
conforman y son:
I.-Etapa de detector-transductor: percibe la variable a medir, es la parte sensor que
tiene contacto con el medio a medir y detecta la variable física; realizando una
transformación del efecto físico de la energía (mecánica, eléctrica, neumática, etc.),
para obtener una señal más práctica que la original. En sentido general, un
transductor es un dispositivo que transforma un efecto físico en otro diferente.
II.- Etapa intermedia: esta segunda etapa, recibe la señal del sensor en una forma de
energía modificándola directamente por amplificación, filtrado u otro medio de modo
que esta señal disponible, sea una salida deseable para transmitirla a la siguiente
etapa.
III.-Etapa de terminación: en esta etapa va de acuerdo a la función Terminal del
instrumento, que indica, registra o controla la intensidad de la variable que se mide.
A su vez estas tres etapas de los instrumentos están formadas por elementos
funcionales que realizan una acción específica y que juntos integran el instrumento
para hacer posible su operación para la cual fueron diseñados y construidos. Los
elementos de funciones básicas de un instrumento se muestran en un diagrama de

bloques, esquema que describe los elementos activos de un sistema de
instrumentos, que nos ayuda ha comprender la operación de cualquier instrumento
con que se tenga contacto, o también para planificar o diseñar un instrumento nuevo
o que no se tenga.
En la siguiente página se muestran los elementos funcionales:
Elemento sensor primario o principal; es el primero en recibir la energía del medio
medido, produciendo una salida que de algún modo depende de la cantidad de la
variable medida.
Elemento de conversión de variable; este elemento convierte la cantidad de la señal
física de la variable medida a otra variable más adecuada o conveniente, sin dejar de
conservar el contenido de información de la señal original.
Elemento de manipulación de variable; un instrumento al realizar sus funciones para
el cual fue diseñado, puede requerir que alguna variable física se manipule de una u
otra manera. Por manipulación, se entiende específicamente, un cambio de valor
numérico, de acuerdo con una regla definida, pero conservando la naturaleza física
de la variable manipulada.
Elemento transmisor de datos; cuando los elementos funcionales de un instrumento
están materialmente separados, es necesario transmitir los datos de un elemento a
otro, el que realiza esta función se le llama elemento transmisor de datos. Puede ser
un elemento muy simple o uno muy complicado o de tecnología avanzada de punta.
Elemento de presentación de datos; los datos obtenidos de la cantidad de la variable
medida por el instrumento, se tiene que comunicar al observador interesado en
conocer el comportamiento del medio que se mide a través de los valores de la
variable a medir. Puede ser muy simple como una aguja indicadora sobre una
escala, un lápiz moviéndose sobre un papel, una memoria registrando los valores
con el tiempo hasta un proceso controlado por computadora.
Sensor-
transmisor
Transmisión Indicador
Registrador
Controlador
Medio que
se mide
Ia ETAPA IIa ETAPA IIIa ETAPA
Variable a
medir
Efecto físico
Figura 1.1.-Etapas de un instrumento
forma
distinta
de
energía

Esta práctica es correspondiente a la unidad I: “Variables de interés y
errores de medición”.
Fotografía 1.-Balanza con escalas
en gramos, libras y onzas para
alimentos.
Fotografía 2.-
TerrmómetrosBimetalicos
Medio
que se
mide
Elemento
Sensor
Primario
Elemento de
conversión de
variable
Variable a
medir
Forma
de
energía
Elemento de
manipulación
de variable
Elemento
transmisor de datos
Elemento de
presentación de
datos
Energía
transmitida
Observador
Figura 1.2.- Diagrama de bloques de funciones básicas de los elementos de un
instrumento
Forma distinta de
energía

Material y equipo necesario
Se utilizará el material y equipo
didáctico que se encuentra en el
laboratorio de ingeniería mecánica
para la materia de instrumentación,
a continuación:
 Manómetro de tubo de
Bourdon
 Manómetro de tubo de “U”.
 Termómetro de vástago de
vidrio.
 Termómetro bimetálico.
 Balanza o báscula.
 Dinamómetros.
Rotámetro de acrílico.
Presostatos.
 Termostatos.
Fotografías 3 y 4.-Manómetro de tubo de Bourdon.
Fotografía 5.- Multímetro de gancho y termopares
tipo K.
Metodología.
Definiendo los instrumentos con que se van a trabajar, el estudiante deberá
inspeccionarlo detenidamente, con cuidado para identificar y conocer el detalle
físico de sus partes y determinar cuales son sus funciones y su características,
trazará un esquema de cada uno de ellos identificando las funciones que realizan en
su trabajo de medición, estableciendo la correlación con las tres etapas del
instrumento y elaborar el correspondiente diagrama de bloques de los elementos
funcionales, como también indicar las variables involucradas o su efecto físico en su
proceso de medición.
Se trabaja con un instrumento y luego de terminar de realizar el diagrama de
bloques y definir las 3 etapas, se determina otro instrumento, y se realiza el análisis
y se procesa de la misma forma, hasta terminar con todos los instrumentos.

Figura 1.3.-Diagrama de secuencia para realizar la práctica
Sugerencias didácticas
Como sugerencias didácticas complementaria a la presente práctica, se propone a
los estudiantes realizar las siguientes actividades:
 Visitar el laboratorio de ingeniería mecánica y el de química, inspeccionar los
equipos y conocer los diferentes instrumentos con que están provistos los
sistemas: los equipos de refrigeración, hidráulicos, eléctricos, caldera,
columna de destilación etc.
 En las visitas a las plantas termoeléctricas o de las industrias del sector
productivo, como las embotelladoras de refrescos, cementeras y caleras, o a
centros de investigación científica, observen los instrumentos que se utilizan
en los procesos industriales y en los laboratorios de investigación.
 Utilizando el Internet, en las páginas de instrumentación industrial, el alumno
tendrá la oportunidad de conocer la gran cantidad y variedad de instrumentos
que se utilizan en la industria y el nivel de tecnología que se clasifican y
como se aplican en la medición, registro y control de las variables físicas que
intervienen en un proceso de producción.
I.-Selección de
instrumentos
II.-Inspección total de
cada instrumento
III.-Definir funciones
de sus partes
IV.-Establecerlas
tres etapas
principales
V.-Trazar el diagrama
de bloques de
elementos funcionales
VI.-Elaborar el
reporte de la
práctica

Reporte de alumnos.
Los alumnos reportarán de acuerdo al formato general de reporte de práctica que se
dio en la sección anterior; en este caso se deberá incluir en su contenido, para cada
instrumento lo siguiente:
 La importancia del instrumento en las plantas industriales.
 Las diferentes variables que intervienen en el proceso de medición.
 Las tres etapas principales de que constan cada instrumento.
 Esquema del instrumento con su correspondencia a sus elementos
funcionales básicos.
 Diagrama de bloques de las funciones básicas de cada uno de los
instrumentos establecidos.
 Establecer el diagrama de las funciones básicas de los instrumentos que
conozcan a través de las páginas de las empresas comerciales de
instrumentos.
Práctica 2
“Clasificación, tipos y características de instrumentos de
medición”
Introducción a la segunda parte de la práctica.
En las plantas industriales del sector productivo se utilizan diferentes tipos de
instrumentos para la medición y control de las variables que intervienen en los
procesos de la producción, como también en el funcionamiento de las máquinas y
su operación.
Los instrumentos de medición como los de
control se pueden clasificar de acuerdo al fluido
de trabajo o por el mecanismo de funcionamiento,
como por ejemplo: neumáticos, eléctricos,
hidráulicos, electromecánicos, mecatronicos, etc.
también de acuerdo a la función final de la
variable medida, pueden ser de diferentes tipos:
ciegos, indicadores, registradores, transmisores,
transductores, receptores y controladores.
Por esto es importante que el estudiante conozca
los diferentes tipos de instrumentos, con facilidad
logre identificar y clasificar los utilizados en la
industria.
TERMO ANEMOMETRO

Se utilizaran los equipos instalados en el laboratorio
de ingeniería mecánica, aunque podrían incluirse los
siguientes del laboratorio de ingeniería química:
 Grupo Hidráulico Ansaldo.
 Sistema de Aire Acondicionado y
Refrigeración.
 Grupo Turbogenerador (mediante vapor)
Coppus.
 Laboratorio de pruebas destructivas.
 Tablero de mediciones eléctricas.
 Máquinas de Control Numérico.
 Banco de pruebas de medición de fluidos.
 Equipo de circuitos Lógicos Festo Didatic
(hidráulico-neumático).
 Motor diesel marino.
 Manuales existentes en el archivo del
laboratorio.
 Instrumentos resguardados en los anaqueles.
Fotografía 11.-Gabinete de mediciones eléctricas del grupo hidráulico.
Fotografía 12.- Grupo Hidráulico Ansaldo.

Metodología
I.-Seleccionar uno de los equipos del laboratorio, definir el objetivo del equipo, si se
considera necesario solicitar el manual o recurrir al maestro o a los encargados del
laboratorio.
II.-Revisar el equipo y determinar los instrumentos de medición, registro y control
con que cuenta el equipo, definir cuál es la función de cada uno de ellos y su
principio físico de funcionamiento.
III.- Seleccionar e identificar un instrumento del equipo, registrar las características
posibles de determinar: marca, diámetro de la carátula, longitud de la escala, cuenta
mínima, variable que se mide, medio a medir, tipo de instrumento, clasificación del
instrumento, sensibilidad, etc.
Fotografía 13.- Bomba hidráulica centrífuga con manómetro.
IV.-Seleccionar e identificar otro instrumento del mismo equipo y registrar las
características de este instrumento, como se realizó para el anterior; y luego
seleccionar e identificar nuevamente otro instrumento del mismo equipo, así hasta
tener registrados todos los instrumentos, incluyendo los de control y registro, del
equipo correspondiente.
V.-Elaborar las tabla que se requieran con los datos recabados de los instrumentos
del equipo que se trabajo, donde se especifiquen sus características, su
clasificación, tipo, etc.
VI.-Seleccionar otro equipo de los que se tienen asignados y realizar de nuevo los
pasos II, III, IV, y V; así hasta tener listos los equipos que se les tengan designados.
VII.-Elaborar el reporte técnico del inciso correspondiente de la práctica

.
Fotografía 13.- Bomba hidráulica centrífuga con manómetro.
Fotografía 14.-Termostatos y
presostatos de refrigeración
Fotografía 15.-Manómetro inclinado
de presión diferencial

Fotografía 16.- Equipo didáctico de refrigeración con su instrumentación.
Reporte de alumnos.
El alumno reportara en tablas el inventario de los instrumentos de cada uno de los
equipos que se hayan designado, en las que estarán las características de los
mismos.
Ilustrará con fotografías, dibujos o esquemas el repote.
Bibliografía preliminar.
 Methods Experimentales Para Ingenieros.
Jack P. Holman.
Mc Graw-Hill
 Fundamentals of Temperature, Presurre, and
Flow Measurements.
Robert P. Benedict.
John Willey & Sons inc.
 Manuales de los equipos de laboratorio.
Catálogos comerciales de Instrumentación Industrial.
 Páginas por internet de instrumentos que se encuentren en el mercado.
 Apuntes de Instrumentación
Ing. Iván Oliva Arias
Instituto Tecnológico de Mérida.
Fotografía 17.-Decibelímetro, para
medir el nivel de ruido.

Inventario de instrumentos de los equipos de laboratorio de
ingeniería mecánica.
Nombre del equipo ___________________fecha ____________responsable__
instrumento marca función fluido Var q
que
mide
Log de
escala
Rango
unidades
Cuenta
mínima
Diámetro
carátula
sensibilidad
Objetivo o función del equipo____________________________________
Nombre y número de la tabla para cada equipo.

Sección segunda: calibración de instrumentos por métodos
estadísticos.
Algunos parámetros estadísticos: estudiar el ANEXO A del presente manual.
En esta sección se aprenderá a utilizar los métodos estadísticos de mediciones
múltiples para obtener el comportamiento de las variables que miden los
instrumentos y establecer las características que identifican la calidad de la lectura
de los instrumentos y dan la confiabilidad para las mediciones realizadas en los
procesos donde se aplican.
Práctica 3
“CALIBRACION DE INSTRUMENTOS”
DINAMOMETRO Y BÁSCULA
Objetivos
o Aprender a hacer mediciones con el dinamómetro y con la báscula.
o Aprender a calibrar la báscula y el dinamómetro.
o Aplicar los conocimientos adquiridos en clase acerca de la calibración de
instrumentos como son: exactitud, error, desviación máxima, desviación
mínima, etc.
o Practicar el método estadístico en la báscula y el dinamómetro.
PRINCIPOS TEORICOS DINAMÓMETRO
Se denomina dinamómetro al instrumento que sirve para medir fuerzas. Fue
inventado por Isaac Newton. Normalmente, un dinamómetro basa su funcionamiento
en un resorte que sigue la Ley de Hooke, siendo las deformaciones proporcionales a
la fuerza aplicada.
 Ley de Hooke. Establece que la deformación ε de un material elástico es
directamente proporcional a la fuerza aplicada F. La ley se aplica a materiales
elásticos hasta un límite denominado límite de elasticidad.
La forma más común de representar matemáticamente la ley de Hooke es mediante
la ecuación del resorte, donde se relaciona la fuerza F ejercida por el resorte con la
distancia adicional x producida por alargamiento del siguiente modo:
F = k x ΔL,
Donde:
k = constante del resorte.
ΔL = longitud final menos longitud inicial = L – Lo
F = Fuerza aplicada

Para los resortes reales, esta ley es válida por debajo de un cierto valor del cociente
de la tensión F/A < ζE, tras superar ese límite el material sufre internamente
transformaciones termodinámicas irreversibles y pierde la capacidad de recuperar
su longitud original al retirar la fuerza aplicada, persistiendo un remanente de
deformación denominada deformación plástica.
BASCULA
Instrumento para medir masas.
Aparato para pesar. Existen diferentes tipos que varían en escala y precisión
atendiendo al uso que se les vaya a dar.
Las básculas miden la masa e indirectamente la fuerza ejercida por un objeto sujeto
a la fuerza de gravedad. Gracias a la relación F=ma, siendo a=la gravedad, es posible
calcular la masa. Las básculas se tienen que "calibrar" en donde se vayan a utilizar,
debido a las diferencias en la fuerza de gravedad en diferentes partes del planeta. El
método utilizado para calibrar es por comparación a estándares o patrones
internacionales definidos de masa (el kilogramo, la libra, etc.) La división se hace
automáticamente por comparación, ya que se toma teóricamente una fuerza de
gravedad constante... si la fuerza de gravedad es constante, entonces la masa es
directamente proporcional a la fuerza.
Comercialmente existen dos tipos de básculas: mecánicas o electrónicas. Las
básculas mecánicas actúan por medio de relación de palancas. Las básculas
electrónicas utilizan un sensor (mejor conocido como celda de carga) que varía su
resistencia conforme aumenta o disminuye el peso.
¿Qué materiales, herramientas o equipo se utilizara?
o Dinamómetro
o Bascula
o pesas de 10gr, 20gr, 30gr , 40gr, 50gr, 100gr y 200gr,400 y 500
Metodología para la báscula:
1. Se colocan los pesos en la bascula, se van poniendo 10 veces y se miden.
2. Se realizan 10 mediciones diferentes para cada uno de los pesos.
Para el dinamómetro:
1. Se coloca el dinamómetro en la posición vertical, para ellos se escoge un
lugar conveniente.
2. Una vez puesto en la posición adecuada, se procede a colocar el peso.
3. Una vez colocado el peso, se espera a que el resorte se quede fijo.
4. Se toma la lectura que indica la escala del dinamómetro.
5. Se repite el mismo procedimiento para diferentes pesos.
6. Se realizan 10 mediciones diferentes para cada uno de los pesos.

PRESENTACION DE RESULTADOS Para la báscula:
N° DE
LECTURA
VALOR
REAL
(GR)
ix
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10
PROMEDIO
y
MODA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
N°
LECTURA
MEDIANA
DESVIA-
CIÓN
ESTÁNDAR

ERROR
MÁXIMO
ixL max
ERROR
MÍNIMO
minLxi 
SESGO
xx 
INCERTIDUM-
BRE
ESTANDAR
x
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Práctica 4
“Calibración de manómetros de tubo de Bourdon utilizando la
Balanza de Pesos Muertos”
Objetivo de la práctica
El alumno deberá ser capaz de calibrar los manómetros de tubo de Bourdon “tipo C
“, mediante la utilización del calibrador estático de la balanza de pesos muertos,
aplicando los métodos estadísticos para determinar las características del
manómetro: exactitud, incertidumbre, precisión y obtener la recta óptima de las
dispersiones de las lecturas para el definir el comportamiento del instrumento,
mediante el método de aproximaciones de Mínimo cuadrado
.
Fotografías 18 y 19.- Manómetro de
tubo de Bourdon “tipo C”
Figura 4.1.- Tubo de Bourdon con sus elementos
que lo integran.
Introducción
El manómetro de Bourdon “tipo C”, tiene en la
práctica un uso generalizado y es de los más
utilizados en las plantas industriales en
recipientes sujetos a presión: hidroneumáticos,
depósitos de gas y de aire comprimido, depósitos
de agua caliente, calderas y líneas de vapor, en
sistemas de refrigeración, en sistemas de bombeo
de fluidos, en muchos procesos de intercambio de
calor, de filtración y muchos más, se utilizan desde uno o varios manómetros de
este tipo. Esta es la razón más importante, por la cual el estudiante de ingeniería
mecánica, requiere conocer y practicar este método sencillo de calibrar los
manómetros con el calibrador de la Balanza de Pesos Muertos.

La balanza de pesos muertos es un dispositivo de acero inoxidable que tiene sus
extremos libres unidos por un conducto único, que esta lleno con aceite hidráulico;
por un lado tiene un émbolo con un plato metálico, donde se colocan los pesos
patrón para generar la presión real o de referencia y en el otro extremo se instalará
el manómetro a calibrar, como indica la fotografía.
Fotografía 20.-Balanza de Pesos Muertos con manómetro y pesas
El principio físico que aplica para el funcionamiento de la balanza de pesos muertos
es el establecido por el físico-matemático francés, Blas Pascal (1623-1662).
“La presión que se aplica en cualquier punto de un líquido, se
transmite en la misma magnitud a todos los puntos del líquido”.
Material y equipo necesario.
 Tres manómetros de tubo de Bourdon
“tipo C”.
 Calibrador de balanza de pesos
muertos.
 Micrómetro y/o vernier.
 Herramientas, juego de llaves
españolas.
 Estopa y franela.
 Báscula analítica o electrónica.
 Juego de pesas patrón.
 Mesa de granito nivelada.
 Nivel de albañil.
 Un litro de aceite automotriz.
Balanza de pesos muertos

Metodología:
Se deben de calibrar cuando menos tres manómetros.
I.- Estudiar o repasar el principio de funcionamiento del calibrador de la balanza de
pesos muertos; el principio físico en que se basa su operación es el principio de
Pascal.
II.-Instalar la balanza de pesos muertos en la mesa de granito para realizar las
mediciones, cerciorarse que este perfectamente nivelada, auxiliándose con el nivel
de albañil, verificar que contenga en su interior las cantidad adecuada de aceite;
seleccionar tres manómetros de diferentes rangos de escala y de las pesas patrón
que se requerirán de acuerdo a las capacidades de los manómetros.
III.- Tomar las dimensiones del émbolo, como también su peso; para determinar el
área transversal, para calcular la presión inicial; medir el diámetro del orificio del
conducto que aloja al émbolo; también es necesario registrar las características
visibles de cada uno de los manómetros y sus datos de placa, si las tuviera.
IV.-Instalar un manómetro en el extremo correspondiente de la balanza e insertar el
émbolo en su conducto; ya estabilizado, leer la presión indicada en la escala del
manómetro que es la presión medida por el instrumento; luego calcular la presión
conocida o real, dividiendo el peso del émbolo entre el área transversal del mismo;
registrarlos en las tablas de lecturas de las mediciones.
V.-Colocar una pesa en el plato del émbolo, esperar que se estabilice y leer en la
escala del manómetro la presión indicada o medida, calcular la presión real o
conocida con el nuevo peso, el del émbolo más el peso agregado entre el área
transversal del émbolo; registrándolas ambas en la tablas de lecturas de las
mediciones.
VI.-Realizar las mediciones, agregando gradualmente pesas al plato del émbolo,
hasta alcanzar el valor máximo de la escala del manómetro, registrando las
presiones indicadas en la carátula del instrumento como las presiones medidas y las
reales o conocidas las determinadas con el peso entre el área transversal del
émbolo en la tabla de lecturas de las mediciones. Cuando se realicen las lecturas de
la presión esperar que la aguja indicadora del manómetro se estabilice
completamente.
VII.-Luego de cubrir todo el rango de la escala del manómetro y registrar en la tabla
de lecturas los valores de las presiones; iniciar de nuevo otras lecturas con las
mismas presiones reales o conocidas, hasta cubrir el rango total de la escala del
manómetro; se repetirán varias veces este procedimiento de mediciones para
obtener una muestra significativa desde el punto de vista estadístico, cuando menos
10 veces que deben registrarse en la tabla de lecturas de mediciones.

VIII.-Elaborada la tabla de lecturas con los valores de las presiones medidas, aplicar
los conceptos estadísticos, para determinar su comportamiento en cuanto sus
mediciones: la moda, el promedio, desviaciones, medianas, errores, incertidumbre,
exactitud, precisión, también establecer los parámetros para obtener la recta óptima
con las dispersiones de las lecturas, que describa el comportamiento ideal del
instrumento.
IX.-Determinar si el instrumento exhibe histéresis, realizando las mediciones en todo
el rango de la escala “de bajada” es decir: comenzar con el valor máximo de la
escala, e ir reduciéndolo gradualmente, retirando pesas al plato del émbolo, hasta
dejar solo el peso del émbolo; para las presiones conocidas, sus correspondientes
presiones medidas , difieren de las lecturas de subida, quiere decir que el
instrumento calibrado “exhibe histéresis”; si las presiones leídas concuerdan
entonces se dice que el instrumento “no exhibe histéresis”.
X.-Elaborar el reporte técnico de la práctica de acuerdo al formato general que indica
la sección correspondiente al reporte de la práctica y lo que señala el inciso 9 de
esta práctica.
Tabla de valores medidos de la presión en la balanza de pesos muertos
Manómetro___________ Fecha______________ Responsable____________
No. De
lectura
pes
o
Presió
n
real
Lectur
a
1a
Lectur
a
2a
Lectur
a
3a
Lectura
4a
Lectur
a
5a
Lectur
a
6a
Lectur
a
7a
Lectur
a
8a
Lect
ura
9a
Lect
ura
10a
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Tabla de resultados obtenidos de los valores medidos en la balanza de pesos
muertos
Manómetro___________ Fecha________________ Responsable___________
No de
lectura
media mediana moda Desviación
máxima
Desviación
mínima
error exactitud Incertidumbre precisión
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Nombre y número de las tablas de cada manómetro.
Determinar los valores máximos y los valores promedios, analizar estos resultados.
Sugerencias didácticas.
 Estudiar el fundamento físico del funcionamiento de la balanza de pesos
muertos y el del manómetro de Bourdon “tipo C”: el principio de Pascal y la
ley de Hooke.
 Investigar acerca de otros métodos que son utilizados para calibrar
manómetros.
 Al visitar las plantas industriales, preguntar al ingeniero o técnico, encargado
del área, si sus manómetros son calibrados y de que forman los calibran.
 Visitar los laboratorios de metrología del CRODE-Mérida y el del CICY.
 Por Internet en páginas de sitios de instrumentación industrial, encontrar los
manómetros y tipos de calibradores existentes en el mercado.
 Leer las normas de metrología para la calibración de manómetros.
 Estudiar y analizar los conceptos estadísticos de la calibración de los
instrumentos.
 Construir y calibrar manómetros de tubos en U.
 Revisar en los laboratorios del Tecnológico y determinar cuantos
manómetros y que tipos son los que tienen.

Reporte del alumno.
El reporte de la práctica deberá efectuarse de acuerdo al formato general presentado
en la sección de “reporte de la práctica” y deberá incluir lo siguiente:
Las características del manómetro del tubo de Bourdon:
 Rango de la escala o escalas, unidades.
 Diámetro de la carátula.
 Marca del instrumento.
 Fecha de construcción.
 Sensibilidad, facilidad de lectura y cuenta mínima.
 Exactitud, precisión e incertidumbre, y otros.
 Características de la balanza de pesos muertos, dimensiones, peso del
émbolo dibujos y fotografías de la balanza.
 La tabla de registros de las lecturas de las mediciones realizadas durante el
proceso de calibración.
 Una tabla con los resultados de los cálculos estadísticos obtenidos de las
lecturas de las mediciones.
 Una gráfica indicando los valores de las dispersiones de cada valor de la
muestra.
 Obtener la ecuación de la recta óptima para el comportamiento de las
mediciones del instrumento por el método de los mínimos cuadrados.
 Estudiar el ANEXO A.
 Incluir las sugerencias didácticas.
 Métodos Experimentales para Ingenieros.
Jack P. Holman.
Mc Graw-Hill
 Fundamentals of temperature, pressure, and flow measurements.
Robert P. Benedict.
John Willey & Sons Inc.
 Estadística para ciencias e ingeniería.
John B. Kennedy.
Harla
 Instrumentación
Andrés Iván Oliva

Práctica 5
“Calibración de rotámetro”
Objetivo
El estudiante conocerá y pondrá en práctica el procedimiento de calibración de un
rotámetro, también conocerá su funcionamiento físico y la importancia que tiene en
la medición de flujo de fluidos en la industria.
También aprenderá a determinar el gasto en la forma primaria mediante el uso del
banco de pruebas para la medición del flujo.
El alumno caracterizará el rotámetro, trazando el diagrama relacionando el % de la
escala con el gasto del fluido, también relacionará el flujo del fluido y el área anular
existente entre el flotador y el tubo cónico.
Introducción
La medición de flujo es una herramienta muy importante en el campo de la
investigación, en las plantas del sector industrial, en el comercio y en la producción
energética, etc. esta importancia es por la necesidad de medir o controlar la cantidad
de fluido en los procesos ya sean de intercambio de calor, de mezcla de masas o
solamente conocer la cantidad de fluido manejado.
A continuación se hará mención de los medidores de flujo más usados y conocidos
en la industria y se hará una breve descripción de su funcionamiento, así como de
sus principales aplicaciones.
Empezaremos por los medidores de flujo que se van a utilizar en las practicas del
laboratorio y después se mencionarán otros medidores que igualmente se
encuentran en la industria.
ROTÁMETRO
Estos medidores operan sobre el principio de
área variable, donde el fluido que está en
movimiento cambia la posición de un flotador,
pistón o de la paleta para abrirse en un área
más grande para la travesía del fluido.
La posición del flotador es usada para dar una
indicación visual directa del gasto como se
ve en la figura.
Área anular variable
Figura 5.1.-Rotámetro clásico.

Como se observa en la figura 5.1 se aprecia a simple vista el área variable que
distingue a este medidor, así como también el flotador que se mueve hacia abajo y
hacia arriba en tubo graduado. La distancia de éste es proporcional al gasto del
líquido y al área anular entre el flotador y la pared del tubo. Cuando se está midiendo
el gasto de un líquido, el flotador es elevado por una combinación de la flotabilidad
del líquido y la energía de velocidad del flujo. Cuando el flujo es de gas, la
flotabilidad es despreciable, y el flotador responde a la energía de la velocidad
solamente.
Cuando el flotador alcanza una posición estable quiere decir que la fuerza hacia
arriba ejercida por el fluido en movimiento es igual a la fuerza gravitatoria hacia
abajo ejercida por el peso del flotador. Un cambio en el gasto trastorna este balance
de fuerzas. Entonces el flotador se mueve hacia abajo o hacia arriba, cambiando el
área anular hasta alcanzar de nuevo una posición donde las fuerzas estén en
equilibrio. Cabe hacer notar que, debido a que la posición del flotador es
dependiente de la gravedad, el rotámetro tiene que ser orientado y montado
verticalmente.
El rotámetro es popular porque tiene una escala lineal, un rango de medición
relativamente largo y caída de presión baja. Es simple de instalar y mantener. Puede
ser manufacturado en una variedad de materiales de construcción y para un rango
amplio de presiones y temperaturas de trabajo.
Rotámetros de tubo de vidrio.
El tubo es formado con vidrio de boro silicato, y el flotador es cuidadosamente
maquinado en metal (de acero inoxidable generalmente), vidrio o plástico. El flotador
tiene una orilla indicadora de la medición y la lectura es observada por medio de una
escala montada a un costado y a lo largo del tubo.
Los fluidos que no pueden ser medidos con este tipo de rotámetro son aquellos que
atacan el tubo de vidrio, como el agua a 90 ºC con un alto PH, ya que suaviza el
vidrio; el vapor húmedo, el cual tiene el mismo efecto; la sosa cáustica que disuelve
el vidrio; y el ácido fluorhídrico, el cual desgasta el vidrio.
Otra de las limitaciones son la presión y la temperatura. Los tubos pequeños de 6
mm de diámetro son adecuados para trabajar a presiones de hasta 34 kg/cm2
, pero la
presión de operación de tubos grandes de 5 cm de diámetro es menor a 7 kg/cm2
. El
límite práctico de temperatura para rotámetros de tubo de vidrio es de 100 ºC.
Rotámetro de tubo metálico.
Para presiones y temperaturas mas allá del rango práctico de los tubos de vidrio, se
utilizan los tubos de metal. Estos son manufacturados con acero inoxidable y con
flotadores de acero inoxidable. La posición del flotador es determinada por medio
de seguidores magnéticos o mecánicos que pueden hacer lecturas desde fuera del
tubo de acero. Como en los rotámetros de tubo de vidrio, el tubo y el flotador,
determinan la cantidad de flujo, y los ajustes y materiales de construcción son
necesarios para satisfacer las necesidades de aplicación.
En la figura 5.2 se observa un rotámetro de tubo metálico dotado de convertidor
magnético. Este dispositivo convierte el movimiento lineal del flotador del aparato
en un movimiento de giro que permite realizar funciones indicadora, transmisora,
integradora o de señalización de alarma.

El convertidor consta de una lámina de hierro magnético en forma de hélice y
encapsulada en una varilla no magnética de aluminio apoyada en un pivote de zafiro
que se sostiene en un diminuto cojinete de bolas. El conjunto en el que se integra la
hélice se sitúa paralelo al rotámetro. El vástago del flotador del rotámetro tiene
embebido un imán que se mueve con el flotador. El borde de la hélice es atraído por
el imán, convirtiéndose así el movimiento lineal en rotativo.
Estos rotámetros robustos son utilizados para servicios donde las altas presiones
de operación o temperaturas, golpe de ariete u otras fuerzas, pueden dañar los
tubos de medición de vidrio. Como los de propósito general, los rotámetros con
armadura pueden ser utilizados para la mayoría de los fluidos, incluyendo líquidos
corrosivos y gases. Ellos son adecuados para utilizar aplicaciones con vapor donde
el tubo de vidrio es inaceptable.
Figura 5.2.- Rotámetro magnético
Fotografía 23.- Rotámetro de acrílico

Rotámetro de tubo de acrílico
Los tubos de plástico son también utilizados en algunos diseños de rotámetros,
debido a su bajo costo y alta fuerza de impacto. Estos son típicamente construidos
de poli carbonato con algunos metales o plásticos de ajuste en los extremos. En los
casos que tengan plástico para su conexión, debe tenerse mucho cuidado durante
su instalación para no lastimar los filos de la rosca. Los rotámetros construidos
completamente de plástico se utilizan donde no se toleran las partes de metales
húmedos tales como el agua desionizada o alguna sustancia corrosiva.
Fotografía 24.- Diferentes tipos de rotámetros

 Banco de pruebas hidráulico
H1.
 Bomba de agua.
 Rotámetro No. 1 de vidrio de
boro silicato.
 Agua destilada, de 60 a 80
litros.
 Mangueras, abrazaderas y
válvulas,
 Cronómetro.
Fotografía 25. -Banco de pruebas hidráulico H1
Metodología
La dividiremos en dos partes:
I.- Descripción y utilización del banco de pruebas
hidráulico H1.
El banco de pruebas hidráulico H1, es el equipo
que proporciona el flujo de agua al instrumento,
mediante una bomba de 127 volts, también consta
de un tanque de pesar (bascula) y con las
mangueras instaladas, retorna el agua al banco;
depositándola en el tanque de pesar, para que de
esta manera logre equilibrarse con el peso
determinado proporcionado por unas pesas patrón
y así hacer una evaluación gravimétrica y con la
utilización del cronómetro, se determina el gasto
del flujo de agua.
Figura 5.3.- Tanque para pesar y su secuencia de
pesado
Técnica para pesar.
El mecanismo de precisión de pesar del Banco
Hidráulico, que tiene una proporción de 3: l en el
brazo, está diseñada para la medida exacta de
cantidades relativamente grandes de agua hasta
un máximo de 36 kg.

Antes de empezar cualquier experimento, los alumnos deberán familiarizarse con el
siguiente procedimiento.
a) Cierre la válvula de suministro del banco y dirija la manguera de suministro al
tanque de pesar a través del hoyo que está en el centro de la tapa
b) Quite el seguro que detiene el brazo de la balanza y levante éste último para
asegurarse de que el tanque esté vacío.
c) El brazo debe estar en su posición más baja con sólo el peso del tanque de
pesar (figura 5.3a). Ponga el seguro nuevamente por encima del brazo de la
balanza.
d) Encienda la bomba.
e) Abra la válvula de suministro del banco.
f) Empiece a cronometrar el tiempo en el que el brazo se coloca en posición
horizontal y en seguida coloque el peso seleccionado en el soporte de las
pesas. (véase figuras 5.3b y 5.3d)
g) Cuando la cantidad de agua suministrada equilibre el peso colocado, la balanza
se pondrá de nuevo en posición horizontal (figura 5.3e). En este momento,
detenga el cronómetro y apunte el tiempo cronometrado.
NOTA: La cantidad de masa de agua suministrada es 3 veces el peso de las
pesas colocadas, esto debido a las dimensiones del brazo de la balanza.
h) Cierre la válvula de suministro, o apague la bomba.
i) Para drenar el tanque de pesar, retire el seguro y levante el lado del brazo
donde están las pesas por encima del tanque de pesar. Gentilmente deje que
el brazo se levante hasta que se detenga con el fondo del tanque. Quite las
pesas y el tanque continuará drenándose. Mientras la balanza retorna a la
posición horizontal, levante el brazo durante 15 segundos para drenar lo que
queda en el tanque de pesar.
OBSERVACIONES: El procedimiento anterior también puede realizarse sin la tapa
del H1 puesta. De esta manera es más fácil el procedimiento de drenaje y se puede
manipular la descarga a voluntad del usuario de una manera más accesible, ya
sea al dirigirla al tanque de pesar o al depósito del Banco.
Procedimiento para la calibración.
1. Conectar la manguera de salida del H1 con la entrada del Rotámetro 1.
2. Conectar la salida del Rotámetro 1 y dirigirla al tanque almacenamiento del
H1.
3. Abrir completamente la válvula del Rotámetro 1 y del H1
4. Prender la bomba del H1
5. Cerrar la válvula del Rotámetro 1 hasta que el flotador marque 10 %.
6. Dirigir la salida del Rotámetro 1 al tanque de pesar al mismo tiempo que se
comienza a medir el tiempo.
7. Cuando la balanza se pone en posición horizontal se detiene el cronómetro.
8. Se vacía el tanque de pesar.
9. Se repite desde el paso 5, pero esta vez con otro porcentaje, así hasta
terminar con la escala del Rotámetro 1.

Fotografías 26 y 27.-Entrada y salida de agua al rotámetro
Forma primaria de medir el gasto
Objetivo.
Mediante la técnica para pesar del Banco Hidráulico, H1 determinar el gasto de la
bomba de la forma más sencilla mediante el uso del tanque para pesar del H1;
mediante la medición del peso del flujo en un tiempo determinado.
Entrada
Salida

Equipo necesario.
 Banco Hidráulico H1
 Pesas de 6 a 10 kg
 Cronómetro
 Agua destilada
Procedimiento.
1. Verifique que el nivel de agua del Banco Hidráulico sobrepase
suficientemente la bomba. De no ser así introduzca el agua destilada hasta
que la bomba esté completamente cubierta.
2. Seleccione un peso de entre 6 y 10 kg
3. Mida el tiempo de llenado del tanque de pesar con diferentes aperturas en la
válvula de suministro de la bomba del H1 cómo indica en la sección anterior.
4. Apunte los resultados en la tabla 5.1.
5. En base a los resultados elaborar el reporte correspondiente, incluir una
gráfica de % de abertura de la válvula contra gasto determinado.
Calibración del rotámetro 1 del LIM.
Procedimiento.
1. Verifique que el nivel de agua del Banco Hidráulico sobrepase
suficientemente la bomba. De no ser así introduzca el agua destilada hasta
que la bomba este completamente cubierta.
2. Conectar el Rotámetro 1 como se indica en tema anterior.
3. Tomar las diferentes lecturas de los manómetros piezométricos y el tiempo
en equilibrar la bascula con el agua que circula.
4. Anotar los resultados en la tabla 5.2
5. En base a los resultados elaborar el reporte según el formato establecido.
Incluir en el reporte: Incertidumbre Combinada del instrumento, gráfica de la
Recta Característica y Optimizada.

Pesas en
Kg: Peso del Agua:
Apertura
de
Lecturas, tiempo en segundos,
gasto en kg/s Tiempo Gasto
la válvula t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 promedio promedio

[Escribir texto] Página 72
Pesas en Kg:
Peso del
Agua: Tiempo Gasto Datos Estadísticos
Escala del
Lecturas, tiempo en
segundos.
promedio promedio
Rotámetro t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 (s) (kg/s) Moda Mediana Media Dmáx Dmín
20%
40
60
80
100

 En las visitas a las plantas realizadas durante el curso, identificar y clasificar
los diferentes rotámetros que encuentre en las fábricas visitadas.
 Buscar en las páginas de Internet sitio en instrumentación industrial y la de
rotámetros, los tipos y usos de estos instrumentos en el área industrial, los
que se encuentren en el mercado.
 Identificar en los laboratorios de ingeniería mecánica y de química, los
diferentes rotámetros que se utilicen en los equipos didácticos.
 Contestar el siguiente cuestionario:
1. ¿Cuál es la función del rotámetro?
2. ¿Cuáles son los elementos principales de un rotámetro?
3. ¿En que industrias se utilizan los rotámetros?
4. Explica el principio de Arquímedes y la fuerza de arrastre en un fluido.
5. ¿Cómo diseñarías y construirías un rotámetro?
Reporte de los alumnos.
El reporte de esta práctica deberá estar de acuerdo al formato general que se presenta
en la sección inicial del manual, pero debe de incluir los siguientes resultados
obtenidos de los cálculos que se realizan con la información de la práctica realizada:
 Incertidumbre estándar
 Precisión
 Exactitud del rotámetro
 Determinación de la recta óptima de las dispersiones de las lecturas de las
mediciones en la escala del rotámetro y el pesado de la báscula, mediante el
método de los mínimos cuadrados.
 Y otros que pueda determinar.
 Manual de prácticas para los medidores de flujo del laboratorio de
Ing. Emiliano A. Canto Quintal y Br. Manuel Nájera Sánchez
Instituto Tecnológico De Mérida.
 Fundamentals of temperature, pressure, and floor measurements.
Robert P. Benedict
John Willey & Sons INC.
 Instrumentación
Ivan Olive Arias

Z1
Línea de referencia
Práctica 6
“Calibración de venturis y orificios” (estudiar el manual para medición de
fluidos)
Objetivo de la práctica
El estudiante relacionará la ecuación de continuidad y el teorema de Bernoulli con la
aplicación en medidores de flujo mediante el diferencial de presiones, cómo son: los
venturis, las toberas y la placa orificio. Caracterizar los instrumentos utilizando el
banco de pruebas hidráulico H1, para medir el gasto real y con la presión diferencial de
los instrumentos, calcular el gasto medido. Se utilizará el equipo didáctico de
medidores de flujo H10 del laboratorio de ingeniería mecánica.
Comprobar de manera experimental la cantidad de flujo que pasa a través de una
tubería el cual es medido por cuatro diferentes métodos de medición, los cuales son:
mediante un cronómetro y un tanque de pesar, mediante un medidor de venturi, un
medidor de placa con orificio y con un rotámetro.
De esta manera se comprenderá el funcionamiento de cada tipo de medidores así
como sus ventajas y desventajas.
Introducción
Los medidores de flujo de presión diferencial cómo los venturis, toberas y placa
orificio, son muy utilizados en las plantas industriales por la sencillez en su
funcionamiento y lo relativamente económicos.
A medida que un fluido esta en movimiento a través de un conducto de sección
transversal y elevación variables, la presión, velocidad y energía potencial de éste
cambian a lo largo del conducto (ver Figura 7.2). En 1738, el físico Daniel Bernoulli
(1700–1782) fue el primero en deducir una expresión fundamental que relaciona la
presión con la velocidad del fluido y la elevación. Como se verá, este resultado es una
consecuencia de la conservación de la energía, aplicada al fluido ideal.
P1
P2 A2 v2
A1
ρ2
ρ1 z2
FÍgura 6.1.-Fluido que circula por una tubería
Donde:
P1: presión que ejerce el fluido sobre el conducto en el punto 1

P2: presión que ejerce el fluido sobre el conducto en el punto 2
v1: velocidad del fluido en el punto 1
v2: velocidad del fluido en el punto 2
z1: altura con respecto a una línea de referencia en el punto 1
z2: altura con respecto a una línea de referencia en el punto 2
A1: área de la sección transversal del conducto en el punto 1
A2: área de la sección transversal del conducto en el punto 2
ρ: densidad del fluido
Entonces se puede decir que la suma total de las energías que posee una
partícula de un fluido en movimiento debe permanecer constate a lo largo del
conducto. Entonces la ecuación de Bernoulli es de la siguiente manera:
Energía Potencial + Energía de Presión + Energía Cinética = Constante
Y como la energía potencial se define como el peso de cierta cantidad de fluido
localizada en una altura determinada. Siendo el peso igual a la masa del fluido
por el valor de la gravedad y siendo la altura z. La energía
potencial queda cómo:
mgzEPot 
Y definiendo la energía de presión como la energía necesaria para desplazar un
fluido a una distancia determinada. Se sabe también que la fuerza es igual a la
presión por el área en la cual es aplicada dicha presión, y multiplicando lo
anterior por la distancia que se desplaza (l) obtenemos la llamada energía de
presión.
PVPAlEPres 
Y como sabemos que m =ρV, la ecuación anterior nos queda como:

Pm
EPres 
Y definiendo la energía cinética como la energía que posee un fluido debido a
su velocidad y masa en movimiento:
2
2
mv
EC 

2m
1m
Figura 6.2.-esquema del principio de conservación de la masa
- masa de entrada igual a masa de salida-
2
2
22
1
2
11
22
z
g
v
g
P
z
g
v
g
P


212
2
22
1
2
11
22
 Hz
g
v
g
P
z
g
v
g
P

Ya definidas cada una de las energías, y considerando los dos puntos del
conducto, la ecuación de Bernoulli queda:
22
2
22
2
2
11
1
mvmP
mgz
mvmP
mgz 

Dividiendo ambos lados de la igualdad entre mg:
Pero en un sistema real existen pérdidas de energía debido a la fricción que hay
entre el fluido y las paredes del conducto, entre otros más; entonces se deben
considerar estas pérdidas en la ecuación de Bernoulli quedando de la siguiente
manera:
Donde ΔH1-2 es la suma de las pérdidas de energía que sufre el fluido del punto
1 al punto 2.
Ecuación de continuidad
La ecuación de continuidad o conservación de masa es una herramienta muy
útil para el análisis de fluidos que fluyen a través de tubos o ductos con
diámetro variable. En estos casos, la velocidad del flujo cambia debido a que el
área transversal varía de una sección del ducto a otra.
Si se considera un fluido con un flujo estable a través de un conducto con una
entrada y una salida como se muestra en la figura 6.2. La razón con la cual el
fluido entra en el ducto debe ser igual a la razón con la que el fluido sale del
volumen para que se cumpla el principio fundamental de conservación de masa.


 VLVL

ViscosasFuerzas
InercialesFuerzas
Re
El flujo de masa m que sale del ducto esta dado por Qm  , donde ρ, es la
densidad del fluido y Q el caudal.
Pero como sabemos que el caudal es igual a la velocidad del fluido v
multiplicada por el área de la sección transversal del ducto. Entonces la
expresión de flujo de masa queda:
Avm 
Ahora, si definimos A1 como el área de la sección transversal a la entrada del
fluido y A2 como el área de la sección transversal a la salida y, v1 y v2 como las
velocidades del fluido en la entrada y en la salida respectivamente, se puede
establecer la siguiente relación:
2211 vAvA  
Esta expresión es muy útil en el análisis de los flujos en movimiento a través de
ductos y se suele sustituir en la ecuación de Bernoulli para facilitar la obtención
del valor de alguna variable que deseamos conocer.
NÚMERO DE REYNOLDS
El número de Reynolds es una cantidad adimensional muy utilizada en
mecánica de fluidos. Como todo número adimensional es un cociente, una
comparación. En este caso nos permite predecir el carácter del flujo, es decir, si
es laminar o turbulento.
Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las
propiedades del líquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el
flujo másico aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son
contrarrestadas por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye.
Cuando estas fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se
producen cambios en las características del flujo. En base a los experimentos
realizados por Reynolds en 1874 se concluyó que las fuerzas del momento son
función de la densidad, del diámetro de la tubería y de la velocidad media.
Además, la fricción o fuerza viscosa depende de la viscosidad del líquido.
Entonces, el Número de Reynolds se definió como la relación existente entre
las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas (o de rozamiento).

Donde:
ρ: densidad del fluido
V: velocidad media del fluido
L: longitud característica
μ: viscosidad dinámica del fluido
Ѵ: viscosidad cinemática del fluido
El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de
energía causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando
las fuerzas viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el
número de Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar.
Si el Número de Reynolds es 2100 o menor el flujo será laminar. Un
número de Reynolds mayor de 10 000 indican que las fuerzas viscosas influyen
poco en la pérdida de energía y el flujo es turbulento.
Y en su construcción, como también en su costo; su uso es muy generalizado
en las instalaciones hidráulicas de procesos industriales y de flujo de gases,
para medición y control de flujo.
Medidor de venturi.
Este medidor fue inventado por Clemens Herschel en 1881 y lleva el nombre de
Vénturi por el científico italiano que fue el primero en experimentar en tubos
divergentes. El medidor de Vénturi o Venturímetro es usado para medir la tasa
de flujo en una tubería.
Por lo general es una pieza fundida formada por una entrada del mismo tamaño
que la tubería, forrada de bronce y provista de un anillo piezométrico; una
región cónica convergente, una garganta cilíndrica forrada de bronce y provista
de otro anillo piezométrico, y una sección cónica gradualmente divergente
forrada de bronce, a la cual le sigue una sección cilíndrica del tamaño de la
tubería. Un manómetro diferencial está conectado a los dos anillos
piezométricos. El venturímetro puede observarse en la figura 6.3.
El tamaño del medidor Vénturi se da con el diámetro de la tubería y la garganta;
si un medidor de Vénturi es de 6 x 4 pulgadas tiene una entrada y salida de 6
pulgadas y puede ser instalado en una tubería de este mismo diámetro, y su
garganta tiene una medida de 4 pulgadas.

Figura 6.3.- Medidor de flujo por vénturi
Para obtener resultados más exactos el medidor Venturi debe ser precedido por
tubería recta con una longitud de al menos 10 veces el tamaño del diámetro de
la tubería. En el flujo del fluido por el venturímetro la velocidad va
incrementándose de manera considerable conforme se acerca a la garganta, así
mismo su presión va disminuyendo de manera proporcional.
Medidor de placa con orificio
Son dispositivos que consisten en una reducción en la sección de flujo de una
tubería, de modo que se produzca una caída de presión a consecuencia del
aumento de velocidad.
Usualmente el diámetro del orificio está entre 50 y 76% del diámetro de la
tubería. La toma corriente arriba debe quedar a una distancia correspondiente a
un diámetro de la tubería de la cara del orificio y la de corriente abajo a una
distancia de 0.5 del mismo diámetro, D2.
En los medidores instalados la manera más simple de obtener la caída de
presión consiste en el empleo de un manómetro diferencial en “U” como se
muestra en la figura 6.4.

Figura 6.4.- Medidor de placa orifício.
Algunos tipos de placas orificios son los siguientes:
Figura 6.5.- Tipos de placas orificios
La restricción del diámetro de la tubería, debe hacerse de acuerdo a ciertas
limitaciones para que la presión diferencial resultante, esté dentro del rango del
registrador.
La placa de orificio es el dispositivo más usado para efectuar la restricción del
flujo por su sencillez, bajo costo de operación y facilidad para instalarse. Este
elemento es una placa delgada de metal a la que se hace un orificio (abertura),
generalmente redondo y concéntrico, con bisel en el borde del lado corriente
abajo (baja presión).
Es indudable que la exactitud en la medición depende en gran parte de la
correcta instalación, operación y mantenimiento del registrador y demás
dispositivos. Por tal motivo, se tratan separadamente estas actividades.

Medidor de tobera
Es una contracción gradual de la corriente de flujo seguida de una sección
cilíndrica recta y corta. Debido a la contracción pareja y gradual, existe una
pérdida muy pequeña. A grandes valores de Reynolds C es superior a 0.99.
La tobera de flujo, es un instrumento de medición que permite medir diferencial
de presiones cuando la relación de ß, es demasiado alta para la placa orificio,
esto es, cuando la velocidad del flujo es mucho mayor y las pérdidas empiezan
a hacerse notorias. Luego, al instalar un medidor de este tipo se logran
mediciones mucho más exactas. Además este tipo de medidor es útil para
fluidos con muchas partículas en suspensión o sedimentos, su forma
hidrodinámica evita que sedimentos transportados por el fluido queden
adheridos a la tobera.
Figura 6.6.- Boquilla o Tobera de Flujo
La instalación de este medidor requiere que la tubería donde se vaya a medir
caudal, este en línea recta sin importar la orientación que esta tenga.
Recuperación de la presión. La caída de presión es proporcional a la pérdida
de energía. La cuidadosa alineación del tubo Venturi y a expansión gradual
larga después de la garganta provoca un muy pequeño exceso de
turbulencia en la corriente de flujo. Por lo tanto, la pérdida de energía es baja
y la recuperación de presión es alta. La falta de una expansión gradual
provoca que la boquilla tenga una recuperación de presión más baja,
mientras que la correspondiente al orificio es aún más baja. La mejor
recuperación de presión se obtiene en el tubo de flujo

Válvula de purga de aire
Escala vertical manométrica
Adaptador
Bomba manual
Manómetros
Rotámetr o
Entradas Manométricas
Collar
Válvula de
control
Alimentación
Figura 6.7.-Esquema del medidor de flujo H10
 Banco de pruebas hidráulico H1.
 Equipo didáctico: medidores de flujo H10.
 Pesas de 6 a 10 Kgs.
 Cronómetro.
 Agua destilada entre 60 y 80 litros.
 Mangueras, abrazaderas y válvulas.
 Herramientas.
 Bomba manual de aire.

Metodología
Verifique el que el nivel de agua cubra completamente la bomba.
Una vez se ha preparado como se muestra en la sección de la práctica 5 se
pueden tomar las lecturas de la siguiente manera:
Abra la válvula de admisión del H10 hasta que el flotador del rotámetro se
mantenga estable marcando una lectura de aproximadamente 10 mm. Cuando
esto ocurra mida el caudal con el Banco Hidráulico (H1) como se indicó en
sección correspondiente.
Durante este período apunte las lecturas de los tubos manométricos en la
Tabla 4.4.1.
Repita este procedimiento con valores equidistantes en la escala del
rotámetro hasta una presión tal, que se pueda leer en las escalas de los
manómetros.
Fotografía 26.- Banco de pruebas H1 y medidores de flujo H10

Fotografía 27.-Tubos piezométricos.
Interpretación de los resultados.
Una vez que se realizaron todas las mediciones, se procede a llenar las
últimas dos secciones de la tabla 4.4.1 que corresponden al caudal medido
por cada uno de los instrumentos y a la relación entre las pérdidas de energía
y la energía cinética de entrada en cada instrumento.
Cálculo de la descarga, Venturímetro.
Ya que ΔH12 es despreciablemente pequeño entre los extremos del Venturi,
junto con los valores de Z, éstos se pueden omitir de la ecuación entre los
puntos A y B y apoyándonos en la ecuación de continuidad podemos calcular
el caudal de la siguiente manera:
2
1
2
1
2











































g
p
g
p
A
A
g
AVAQ BA
A
B
BBB


  skghhm BA /962.0 2
1








g
p
g
p
K
g
V
g
V FEEF

2
22
22
Con los datos que nos proporciona el fabricante sabemos que los diámetros del
venturimetro en A y B son 26 mm y 16 mm respectivamente, entonces:
38.0
A
B
A
A
Y
Y como g = 9.81 m.s-2
y
g
p
g
p BA

, son las respectivas lecturas tomadas en los
manómetros en A y B (hA y hB) expresadas en metros, entonces nos queda la
ecuación:
smhhQ BA /)(1062.9 32
1
4
 
Tomando la densidad del agua como 1000 kg/m3
, el flujo de masa queda:
Placa con orificio.
Entre los puntos E y F las pérdidas de energía no son despreciables, entonces
la ecuación se puede escribir de la siguiente manera:
Donde el coeficiente de descarga C en dado por previa experiencia en BS1042
2
1
2
1
2











































g
p
g
p
A
A
g
CAVAQ FE
E
F
FFF

24
1001.2 mAB



skghhm FE /)(846.0 2
1

(1981) para la forma particular de esta placa con orificio tiene un valor de C =
0.601. Reduciendo la ecuación exactamente de la misma manera que con el
venturímetro:
Sabemos por el fabricante que los diámetros en E y en F son 20 mm y 51.9 mm,
respectivamente, entonces el flujo másico se puede calcular de la siguiente
manera
Rotámetro.
La observación en las lecturas de la caída de presión a través del rotámetro (H)
– (I) muestra que esta diferencia es grande y casi independiente de la descarga.
Hay un término que se levanta debido a esfuerzos cortantes en paredes y el cual
es por lo tanto dependiente de la velocidad, puesto que el Rotámetro es de
diámetro interno grande este término es pequeño. La mayoría de la diferencia
de presión observada es requerida para mantener el flotador en equilibrio y
como el flotador es de peso constante, esta diferencia de presión es
independiente de la descarga.
La causa de esta diferencia de presión es la pérdida de energía asociada con la
alta velocidad del agua alrededor de la periferia del flotador. Puesto que esta
pérdida de energía es constante la velocidad periférica es constante. Para
mantener un flujo constante con una velocidad de descarga variante, el área
seccional a través de la cuál la alta velocidad ocurre, debe variar. Esta variación
de área seccional se incrementará como los movimientos de arriba y abajo del
flotador en el tubo del Rotámetro graduado
De la figura 6.9, si el radio del flotador es Rf y el diámetro interno local del tubo
del Rotámetro es 2Rt entonces:
Ahora Rt = l δ, donde l es la distancia del nivel de comparación a la sección en el
que el diámetro interno local es Rt y δ es el semi-ángulo del tubo adelgazado.
Por lo tanto 1es proporcional a la descarga.
ConstantePeriféricaVelocidad
Descarga
seccionalÁreaRRR fft   222
2)(

Una característica de calibración
aproximadamente lineal se anticiparía
para el Rotámetro como se muestra en
la figura. De la figura nos apoyaremos
para determinar la descarga marcada
en el rotámetro y poder registrarla en la
tabla 4.4.1
Figura 6.8.-Flotador de rotámetro.
FLUJO MÁSICO DE AGUA – kg/s
FIGURA 6.9.-Curva de calibración del rotámetro del H10
LECTURAENLAESCALADELROTÁMETRO–cm

ACCA Hhh 
Cálculo de las pérdidas de energía, del venturímetro:
Aplicando la ecuación entre A y C:
AC
CA
H
g
p
g
p

 Entonces
Esto puede ser expresado de manera adimensional dividiéndolo entre la energía
cinética de entrada g
V A
2
2
Ahora:















g
p
g
p
A
A
g
V CA
A
B
B

1
2
Entonces:

















































g
p
g
p
A
AA
A
V BA
A
BA
B
A
2
2
1
1
2
22







A
B
BA
A
A
VV

)(167.0
2
2
BA
A
hh
g
V

mmhhH FEEF )(83.0 







16
1
22
22
g
V
g
V AE
entradadecinéticaEnergía
H
energíadePérdida EF

Con los datos que el fabricante nos proporciona, el valor de la energía cinética
de entrada queda:
Por ejemplo si:
hA = 375 mm, hB = 110 mm y hC = 350 mm
entonces
PLACA CON ORIFICIO
Por medio de la experimentación BS1042 (sección 1.1 1981) nos da una
expresión aproximada para calcular las pérdidas de energía entre una placa con
orificio:
Debido a que el diámetro de la placa con orificio (51.9 mm) es aproximadamente
el doble que el diámetro de entrada del Venturi (26 mm), entonces la energía
cinética a la entrada del orificio es aproximadamente 1/16 que la del
venturímetro, entonces:
entradadecinéticasenergías0.565energíadePérdidas
mm
g
V
mmhhH
A
CAAC



26.44
25
26.44
2
25
2

HIIH Hhh 
  CD
DC
DC H
g
V
g
V
hh 








22
22
Por ejemplo si:
hE = 372 mm
hF = 40 mm
entradadecinéticasenergías
2.76
275
energíadePérdidas
g
V
mmH
2
E
EF
6.99
76.2
16
26.44
2
275)40372(83.0



Rotámetro.
Para este caso, la ecuación queda:
HII
I
H
H
Hz
g
p
z
g
p














Y como se puede observar de la figura 6.1:
Si se observa la tabla de los resultados experimentales se puede ver que esta
pérdida de energía es independiente de la descarga y tiene un valor constante
de aproximadamente 100 mm de agua. Como ya se ha mencionado, esta es una
característica propia del rotámetro.
Difusor.
La entrada del difusor se puede considerar en C y la salida en D. Aplicando la
ecuación:
Debido a que la relación de áreas entre la entrada y la salida del difusor es 1:4,
la energía cinética de salida es 1/16 de la energía cinética de entrada.
Esto es debido a que las pérdidas son despreciables entre A y C (ver
cálculo de pérdidas de energía en el venturímetro).

entradadecinéticaEnergía
H
energíadePérdidas CD

Por ejemplo si:
hA = 375 mm hB = 110 mm hC = 350 mm hD = 360 mm
Entonces la energía cinética de entrada seria igual que en A ya que las pérdidas
son despreciablemente pequeñas en ese tramo, esto es:
mm
g
V
mm
g
V
D
C
76.2
16
26.44
2
26.44
2
2
2


Y
    aguademmHCD 5.3176.226.44360350 
Entonces:
44.26
31.5
energíadeérdidasP 71.0









g
V
g
V AC
22
22















g
V
g
V CD
216
1
2
22

  GH
HG
HG H
g
V
g
V
hh 








22
22
CODO.
La entrada en el codo es en G donde el diámetro del conducto es 51.9 mm y la
salida es en H donde el diámetro es 40 mm. Aplicando la ecuación
En este caso, la energía cinética de salida es 2.8 veces la energía cinética de
entrada. Por ejemplo si:
hA = 375 mm hB = 110 mm
hG = 98 mm hH = 88 mm
Entonces:
mm
g
V
mm
g
V
G
G
73.7)76.2(8.2
2
76.2
2
2
2


Y:
aguademm5.03HGH  )73.776.2()8898(
Entonces:
2.76
5.03
energíadePérdida 82.1
CONCLUSIONES.
El método más directo de medir el caudal de un flujo, mediante el principio del
tanque de pesar. En instalaciones donde esto no es posible alguno de los tres
métodos de medición descritos podrían usarse en su lugar.
El Venturímetro ofrece un mejor control del fluido. Su coeficiente de descarga
es casi igual a la unidad y las pérdidas de energía que ofrece son mínimas. Pero
es relativamente costoso de manufacturar y puede ser difícil de instalar en un
sistema de tuberías existente.

 Estudiar el teorema de Bernuolli, la ecuación de continuidad y el número
de Reynolds y relacionarlos con la medición de fluidos hidráulicos y
gases ideales.
 Buscar en las páginas de Internet, de instrumentación industrial y de
medidores de flujo, clasificar los tipos de medidores y los de medición
por presión diferencial que se encuentran en el mercado industrial.
 Diseñar y construir algún medidor de flujo por diferencial de presión;
caracterizarlo y calibrarlo.
 Consultar y estudiar el manual de prácticas de medidores de flujo que se
tiene en el laboratorio de estos equipos.
Reporte del alumno.
El reporte de la práctica se realizara de acuerdo al formato general del
reporte de la práctica deberá incluir lo siguiente:
La aplicación de la información obtenida para la determinación de los datos
estadísticos de las mediciones múltiples de los instrumentos.
 Precisión.
 Incertidumbre estandart.
 Exactitud.
 Recta óptima de las dispersiones de las mediciones por el método de
los mínimos cuadrados.
 Manual de prácticas para los medidores de flujo del laboratorio de
Emiliano A. Canto Quintal y Manuel Nájera Sánchez.
Instituto Tecnológico de Mérida
 Métodos Experimentales para ingenieros.
Jack P. Holman.
Mc Graw Hill
 Instrumentación.
Iván Oliva Arias

70
TABLA 4.4.1
Número de
prueba
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A
B
C
Niveles
Manométricos
D
(mm) E
F
G
H
I
Rotámetro (cm)
Agua W (kg)
Tiempo t (segundos)
Vénturi
Flujo Másico Orificio
m (kg/s) Rotámetro
Tanque de pesar
Venturi
Orificio
Rotámetro
Difusor
Codo
Entradade
CinéticaEnergíaH /

Instituto Tecnológico de Mérida Página 71

MANUAL DE PRÁCTICAS DE INSTRUMENTACIÓN
72
Sección tercera: medición de diferentes variables.
Práctica 7
“Mediciones de niveles de la intensidad del ruido”
OBJETIVOS:
El alumno deberá conocer físicamente el Decibelímetro, entender su
funcionamiento y utilizarlo para hacer mediciones de los niveles de ruido
correspondientes a diferentes fuentes de ruido.
Conocer la importancia que tiene el nivel de ruido al cual se exponen a una gran
intensidad de decibeles durante tiempos muy prolongado, relacionándolos con los
daños de audición que producen a las personas...
Estudiar y analizar los Reglamentos, Normas y Leyes vigentes en la Republica
Mexicana que establecen los niveles de ruido permitidos en los centros de trabajo y
en las estancias públicas.
Introducción:
La contaminación acústica es generada por diferentes fuentes de sonido en el
ambiente: máquinas, motores, calderas, compresores, ventiladores, generadores
de electricidad, fugas de aire o vapor a alta presión, equipos de audio electrónicos,
etc. La mayoría de los mencionados son equipos que se encuentran en los centros
de trabajo, en los cuartos de máquinas, en los centros de producción, en
discotecas, etc.
Definiciones
Audiómetro: es un generador electro-acústico de sonidos, utilizado para determinar
el umbral de audición de la persona bajo evaluación
Diagnóstico etiológico: es el diagnóstico médico que establece las causas de una
enfermedad.
Exposición a ruido: es la interrelación del agente físico ruido y el trabajador en el
ambiente laboral.
Nivel: es el logaritmo de la razón de dos cantidades del mismo tipo, siendo la del
denominador usada como referencia. Se expresa en dB (decibeles)
Sonido: es una vibración acústica capaz de producir una sensación audible
Obligaciones del trabajador: Colaborar en los procedimientos de evaluación y
observar las medidas del Programa de Conservación de la Audición
Someterse a los exámenes médicos necesarios de acuerdo al Programa de
Conservación de la Audición
El sonómetro no mide el sonido al 100%. Hasta la fecha (2008), no se ha logrado
diseñar un instrumento que mida de forma eficaz el sonido tal y como es percibido
por el oído humano. Por lo que este instrumento de medida sirve exclusivamente
para medir niveles de presión sonora, de los que depende la amplitud y, por lo
tanto, la intensidad acústica y su percepción, la sonoridad.
En concreto, el sonómetro mide el nivel de ruido que hay en determinado lugar y en
un momento dado. La unidad con la que trabaja el sonómetro es el decibelio. Si no
se usan curvas ponderadas (sonómetro integrador), se entiende que son
(decibeliosSPL).

Cuando el sonómetro se utiliza para medir lo que se conoce como contaminación
acústica (ruido molesto de un determinado paisaje sonoro) hay que tener en cuenta
qué es lo que se va a medir, pues el ruido puede tener multitud de causas y
proceder de fuentes muy diferentes. Para hacer frente a esta gran variedad de ruido
ambiental (continuo, impulsivo, etc.) se han creado sonómetros específicos que
permitan hacer las mediciones de ruido pertinentes.
Limites máximos permisibles de exposición a ruido; NOM-011-STPS
Cálculo para el tiempo de exposición. Cuando el NER en los centros de trabajo, esté
entre dos de las magnitudes consignadas en la Tabla A.1, (90 y 105 dB “A”
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE EXPOSICION
Este Apéndice establece los límites máximos
permisibles de exposición de los trabajadores a
ruido estable, inestable o impulsivo durante el
ejercicio de sus labores, en una jornada laboral
de 8 horas, según se enuncia
En la Tabla A.1.
TABLA A.1
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE
EXPOSICION
90 dB(A) 8 HORAS
93 dB(A) 4 HORAS
96 dB(A) 2 HORAS
99 dB(A) 1 HORA
102 dB(A) 30 MINUTOS
105 dB(A) 15 MINUTOS
Vigilancia
La vigilancia del cumplimiento de esta Norma
Oficial Mexicana, corresponde a la Secretaría
del Trabajo y Previsión Social
Fotografía Sonómetro o Decibelímetro
En los sonómetros la medición puede ser manual, o bien, estar programada de
antemano.
En cuanto al tiempo entre las tomas de nivel cuando el sonómetro está
programado, depende del propio modelo. Algunos sonómetros permiten un
almacenamiento automático, que va desde un segundo, o menos, hasta las 24
horas. Además, hay sonómetros que permiten programar el inicio y el final de las
mediciones con antelación.
La norma CEI 60651 (en España, UNE-EN 60651) y la norma CEI 60804 (en España,
UNE-EN 60804), emitidas por el CEI (Comisión Electrotécnica Internacional),
establecen, para el ámbito europeo, las normas que han de seguir los fabricantes

de sonómetros. Se intenta que todas las marcas y modelos
ofrezcan una misma medición ante un sonido dado. La CEI
también se conoce por sus siglas en inglés: IEC
(International Electrotechnical Commission), por lo que las
normas aducidas también se conocen con esta
nomenclatura: IEC 60651 (1979) y la IEC 60804 (1985).
ANALIZADOR DE OCTAVOS: Micrófono 1/2” Micrófono
condensador Eléctrico
Efectividad +/- 1.5dB (ref. 94dB @ 1KHz)
Rango de Medición 30dB to 130dB
Función de Medición Lp, Leq, LE, Max, Lmin
Rango de Frecuencia 25Hz ~ 10KHz
Pesaje de Frecuencia AC, Plano
Además, en todos los países, normas nacionales e
internacionales clasifican los sonómetros en función de su
grado de precisión. En España y otros países europeos se sigue
la norma CEI 60651, donde se establecen 4 tipos en función de
su grado de precisión. De más a menos:
Sonómetro de clase 0: se utiliza en laboratorios para obtener
niveles de referencia.
Sonómetro de clase 1: permite el trabajo de campo con
precisión.
Sonómetro de clase 2: permite realizar mediciones generales
en los trabajos de campo.
Sonómetro de clase 3: es el menos preciso y sólo permite
realizar mediciones aproximadas, por lo que sólo se utiliza
para realizar reconocimientos.
MEDIDOR DE DOSIS DE RUIDO
Niveles de Criterios 80, 84, 85, 90dB, Nivel Máximo 70 a 90dB,
paso 1dB
Tarifa de intercambio 3dB, 4dB, 5dB o 6dB, Detector de Nivel
mas alto 115dBA
Marca de valor más alto 140dB, Rango de medición 70-140dBA
Sea del tipo que sea, básicamente, el sonómetro siempre está formado por:
Un micrófono con una respuesta en frecuencia similar a la de las audiofrecuencias,
generalmente, entre 8 Hz y 22 kHz
Un circuito que procesa electrónicamente la señal.
Una unidad de lectura (vúmetro, led, pantalla digital, etc.).
Muchos sonómetros cuentan con una salida (un Jack, por lo general, situado en el
lateral), que permite conectarlo con un osciloscopio, con lo que la medición de la
presión sonora se complementa con la visualización de la forma de la onda.
La circuitería electrónica permite al sonómetro realizar diversas funciones.
Por ejemplo:

Los sonómetros suelen disponer de un interruptor etiquetado como Range (rango)
que permite elegir un rango dinámico de amplitudes específico, para conseguir una
buena relación señal-ruido en la lectura. Por ejemplo, puede haber tres posiciones:
20-80 dB, 50-110 dB o 80-140 dB. De estos intervalos, el más usado es el segundo
que va desde el nivel de confort acústico hasta el umbral de dolor. El tercer tipo es
el que se utiliza para medir situaciones de contaminación acústica muy degradada.
Los sonómetros más modernos y de mejor calidad tienen rangos tan elevados, por
ejemplo, 20-140 dB, que se asegura una medida correcta en la mayoría de las
ocasiones.
MEDIDOR DE NIVEL DE SONIDO
Niveles del Rango Bajo = 30 ~ 100 dB
Alto = 60 ~ 130 dB
Precisión ± 1.5 dB (ref. 94dB @1 Khz)
Rango de Frecuencia 31.5Hz ~ 8 Khz
Pesaje de Frecuencia A, C
En los llamados sonómetros integradores, el
interruptor etiquetado como Weighting
permite seleccionar la curva de ponderación que va a ser usada:
Curva A (dBA). Mide la respuesta del oído, ante un sonido de intensidad baja. Es la
más semejante a la percepción logarítmica del oído humano, aunque los estudios
de psico-acústica modernos, cuestionan esta afirmación. Se utiliza para establecer
el nivel de contaminación acústica y el riesgo que sufre el hombre al ser expuesto a
la misma.
Por ello, es la curva que se utiliza a la hora de legislar y establecer si cumple con la
norma.
Curva B (dBB). Su función era medir la respuesta del oído ante intensidades para
intensidades medias. Como no tiene demasiadas aplicaciones prácticas es una de
las menos utilizadas. Muchos sonómetros no la contemplan
Curva C (dBC). Mide la respuesta del oído ante sonidos de gran intensidad. Es tanto,
o más empleada que la curva A la hora de medir los niveles de contaminación
acústica. También se utiliza para medir los sonidos más graves
Curva D (dBD). Se utiliza, casi exclusivamente, para estudiar el nivel de ruido
generado por los aviones
Curva U (dBU). Es la curva de más reciente creación y se utiliza para medir
ultrasonidos, no audibles por los seres humanos.
De igual modo que se permite realizar ponderación en frecuencia, la circuitería
electrónica también permite hacer una ponderación en el tiempo (velocidad con que
son tomadas las muestras). Existen cuatro posiciones normalizadas:
Lento (slow, S): valor (promedio) eficaz de aproximadamente un segundo.
Rápido (fast, F): valor (promedio) eficaz por 125 milisegundos. Son más efectivos ante
las fluctuaciones.
Por Impulso (impulse, I): valor (promedio) eficaz 35 milisegundos. Mide la respuesta
del oído humano ante sonidos de corta duración.

Por Pico (Peak, P): valor de pico. Muy similar al anterior, pero el intervalo es mucho
más corto entre los 50 y los 100 microsegundos. Este valor sirve para evaluar el riesgo
de daños en el oído, ante un impulso muy corto pero muy intenso.
Como cualquier otro instrumento, el sonómetro cuenta con una gran gama de
accesorios (además de los que les posibilita su propia electrónica):
Calibradores acústicos portátiles. Para ajustar los sonómetros se utilizan los
calibradores acústicos, aparato que genera un sonido estable a una determinada
frecuencia. Se sabe el nivel que debe producir el sonómetro tras la medición, por lo
que para ajustar el sonómetro se hace la medición y, si todo está correcto, el nivel
ofrecido por el sonómetro será el mismo que se tenía de antemano.
Trípodes
Pantallas anti viento
Extensores
Fuentes de alimentación
Maletas de transporte
Filtros: deben cumplir con la norma EN 61260/ IEC 1260 (1995)
Otro instrumento de medida del sonido, derivado del sonómetro, es el dosímetro que
ofrece el nivel de presión acústica (tarea que realiza el sonómetro), en función del
tiempo de exposición. El dosímetro se utiliza para evaluar los riegos de exposición a
sonidos intensos expresados, como porcentajes de tiempos máximos permitidas en las
8 horas de jornada laboral en los centros de trabajo y cuartos de máquinas.
Decibelímetros
El decibelímetro es un instrumento que permite medir el nivel de presión acústica,
expresado en dB. Está diseñado para responder al sonido casi de la misma forma que
le oído humano y proporcionar mediciones objetivas y reproducibles del nivel de
presión acústica. El funcionamiento de un decibelímetro consiste en un micrófono de
medición que convierte la señal acústica en una señal eléctrica equivalente, la cual se
procesa a través de amplificadores que adecuan la sensibilidad de la señal dentro del
sistema de medición. Posteriormente la señal entra en un detector, cuya función es
obtener los valores representativos de la señal. Seguidamente la señal es enviada a un
convertidor lineal- logarítmico que permite la conversión de una escala lineal (presión
en Pa) a una escala logarítmica (nivel de presión acústica, en dB), de modo que la
tensión eléctrica de esta etapa es proporcional al nivel de presión considerado.
Cuando se requiere información más detallada de una señal compleja, puede dividirse
el intervalo de frecuencia audible en bandas de frecuencia. Esto se realiza con filtros
electrónicos para banda, los cuales rechazan señales que contengan frecuencias fuera
de la banda seleccionada. Al proceso de dividir de esta manera la señal compleja se
llama análisis de frecuencia. A los decibelímetros convencionales se les pueden adosar
analizadores de bandas de octavas para obtener dicho propósito.
Dentro de los decibelímetros integradores encontramos el dosímetro de ruido y el
monitor de nivel sonoro. El primero es un instrumento de evaluación personal, el cual
integra y proporciona una medida de la fracción de dosis diaria de ruido permisible.

Es un equipo que integra una función de presión acústica en un período, o bien, mide
el porcentaje de dosis de ruido para un tiempo de exposición dado. Este equipo se usa
sobre todo en ambientes laborales en donde existe ruido inestable, o en casos en los
que el trabajador expuesto está sujeto a desplazamientos continuos durante su
jornada laboral, como los supervisores o el personal de mantenimiento.
Básicamente el dosímetro es un instrumento constituido por un micrófono, un circuito
de ponderación en frecuencia tipo A, un amplificador, un circuito controlador de
rango, un circuito que integra el valor hallado con respecto al tiempo y un indicador.
El decibelímetro integrador (monitor de nivel sonoro) es un instrumento diseñado
para medir el nivel sonoro continuo equivalente en un intervalo de tiempo
seleccionado. Funciona casi igual que un dosímetro de ruido. La diferencia entre este
instrumento y el anterior es que uno reconoce y evalúa el ruido en un punto y el otro
lo hace en forma personal.
DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN DECIBELÍMETRO
En esencia, consta de un micrófono, un preamplificador, un amplificador una
sección de procesamiento de señal y una unidad de lectura. El micrófono convierte la
señal acústica en una señal eléctrica equivalente, la cual se procesa a través de
amplificadores que adecuan la sensibilidad de la señal dentro del sistema de medición.
Por ser el sensor del sistema es importante su sensibilidad (no podría ser reemplazado
por cualquier otro sí se daña).
Sensibilidad del micrófono: Su valor viene dado en mV/Pa o en dB (Ref:
1V/Pa) para una frecuencia de 1000Hz. Por ejemplo un micrófono de condensador
que tiene 10mV para una presión incidente de 1Pa tendrá una sensibilidad de:
10mV/Pa. (*) Esta relación debe ser lo mayor posible para que su relación
señal/ruido lo sea también. Si la sensibilidad viene expresada en dB, entonces
podemos utilizar la siguiente relación para obtener la sensibilidad en V/pa.
S (dB ) = 20*log S (V/pa)/ (1V/pa)

Ejemplo: Si un micrófono tiene una sensibilidad de -47dB, y aclara
0dB=1V/pa 1KHz, entonces para una presión incidente de 1Pa tendrá una
sensibilidad de 4,46mV/p
GENERALIDADES
Cuando se requiere información más detallada de una señal compleja, puede
dividirse el intervalo de frecuencia audible en bandas de frecuencia. Esto se realiza
con filtros electrónicos para banda, los cuales rechazan señales que contengan
frecuencias fuera de la banda seleccionada. Al proceso de dividir de esta manera la
señal compleja se llama análisis de frecuencia.
A los decibelímetros convencionales de alta gama se les puede adosar
analizadores de bandas de octavas, para obtener dicho propósito.
Ámbito de aplicación: Los decibelímetros se utilizan sobre todo en
ambientes laborales en donde existe ruido inestable, o en casos en los que el
trabajador expuesto está sujeto a ruidos continuos durante su jornada laboral,
como los supervisores o el personal de mantenimiento, para la valoración de daño
auditivo e inteligibilidad de la palabra.
Metodología:
 Estudiar y analizar los Reglamentos, Normas y leyes vigentes en
México sobre los niveles de ruido en los centros de trabajo.
 Estudiar el manual del sonómetro para realizar las mediciones de
niveles de diferentes fuentes generadoras de ruido.
 Seleccionar cuando menos diez fuentes generadoras de ruido de
diferentes niveles acústicos, de preferencia de máquinas o equipos
utilizados en las industrias, en lugares públicos y en calles muy
transitadas.
 Medir los niveles de ruido de las fuentes seleccionadas, registrarlos
en tablas.
 Relacionar las mediciones con las leyes, normas y reglamentos
vigentes sobre el ruido en México.
 Revisar las páginas WEB de las casas comerciales que ofrezcan los
decibelímetros, dosímetros y equipos de medición de niveles de ruido.
 Investigar y estudiar sobre los conceptos físicos de acústica, de
medición del ruido y de contaminación ambiental por ruido.
 Estudiar el comportamiento físico del oído humano para escuchar e
interpretar el sonido.
Reporte de la práctica:
 Se realizará de acuerdo a los incisos establecidos en la sección de
“reporte de prácticas” de este manual.
 Elaborar una tabla de las fuentes seleccionadas para medir los
diferentes niveles de ruido con los valores indicados y las
observaciones correspondientes.
 Trazar una gráfica con los niveles máximos indicados de las fuentes
medidas.
 Análisis y relación de los resultados obtenidos con lo establecido por
los Reglamentos, Leyes y Normas vigentes en México.
 Instrumentos comerciales e industriales sobre la medición de niveles
de ruido y dosímetros de sonido, también analizadores.

 Referencias Bibliográficas utilizadas para realizar la práctica.
Práctica 8
“Comparación de mediciones de temperaturas con diferentes tipos de
termómetros”
Objetivos
Conocer físicamente los diferentes tipos de termómetros: los bimetálicos, pirómetros,
termómetros de vástago de vidrio, termopares y otros tipos.
Comparar las lecturas obtenidas con los diferentes tipos de termómetros, de fuentes de
temperaturas fijas constantes: el hielo con agua, el hielo con salmuera y el punto de
ebullición del agua a presión atmosférica, como también puede obtenerse una fuente
controlada de temperatura variable y realizar las mediciones y compararlas.
Introducción
La temperatura es una de las propiedades termodinámicas principales de las sustancias
para determinar su condición de estado y muy importantes en los procesos de intercambio
de calor en las plantas industriales, en laboratorios de investigación y en procesos de
enfriamiento y calefacción etc., su medición y su control determinan la calidad de los
procesos.
Ejemplos en donde la medición de temperaturas es muy importante:
 En los procesos industriales de transmisión de calor, para determinar la calidad del
producto final de acuerdo a las temperaturas de las sustancias.
 En la generación de energía eléctrica por una planta termoeléctrica, o de turbina de gas o
de ciclo combinado, para mantener el ciclo termodinámico funcionando correctamente y
obtener una alta eficiencia.
 En el desarrollo de tecnologías para el aprovechamiento de la energía solar, ya sea en
forma térmica o fotovoltaica.
 En hornos de fundición o de cocimiento, para regular la intensidad de la combustión o del
accionar de las resistencias eléctricas, para obtener las temperaturas óptimas del proceso.
 En el estudio del clima para analizar el comportamiento de los fenómenos naturales
climatológicos como: huracanes, corrientes marinas, tornados, calentamiento global,
contaminación del ambiente, etc.
 En los trabajos de investigación científica, para determinar los efectos de la temperatura en
los experimentos realizados para estudiar los fenómenos físicos.
Galileo Galilei es considerado el inventor del primer termómetro, por el año 1592. En un
contenedor abierto y coloreado, colgó un tubo de vidrio muy largo y de garganta muy
angosta, teniendo en el extremo superior, una esfera hueca. Al calentarse el alcohol, el aire

de la esfera se expande y burbujea dentro del líquido. Enfriando la esfera causa que el
líquido suba por el tubo. Las fluctuaciones de la temperatura podían ser observadas
notando la posición del alcohol dentro del tubo.
La temperatura es una propiedad termodinámica de las sustancias y la definimos de
la siguiente manera:
“La temperatura es un índice de medición de la energía cinética de las
partículas de la sustancia y es una propiedad de la misma”
Los termómetros son dispositivos utilizados para definir y medir la temperatura de una
sustancia o de un sistema; su funcionamiento esta basado en la medición u observación en
el cambio de alguna propiedad física de la sustancia con el cambio de su temperatura, a
continuación se enlista los siguientes ejemplos:
 Cambio en el volumen de un líquido; termómetro de vástago de vidrio de mercurio o de
alcohol.
 Cambio en la longitud de un sólido; termómetro bimetálico.
 Cambio en la presión de un gas a volumen constante, termómetro de bulbo de gas ideal a
volumen constante.
 Cambio en el volumen de un gas a presión constante, termómetro de bulbo de gas ideal a
presión constante.
 Cambio en la resistencia eléctrica en un conductor o semiconductor, termo resistencia
(RTD) y termistor, respectivamente.
 Cambio en el color de cuerpos o sustancias muy calientes, pirómetros.
 Generación de una fuerza electromotriz por diferencia de temperaturas, termopares o
termocouples.
Fotografía 28.-Termómetro bimetálico

Fotografía 29.-Termopar y multímetro Fotografía30. –Bimetálico en espiral, decorativo
ambiental
Figura 31.- Termómetro de carátula
1. Nevera de hielo seco.
2. Hielo, agua y sal.
3. Termómetros de vástago de vidrio de mercurio y
de alcohol.
4. Termómetros bimetálicos.
5. Termopares tipo K.
6. Multímetro.
7. Matraz refractario.
8. Resistencia eléctrica con reóstato.
Fotografías 32 Y 33.- Termómetros de mercurio de vástago de vidrio

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