INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

paleotermómetro es un artilugio metodológico para determinar Tº del pasado usando proxy (símil), encontrados en registros naturales tales como sedimentos o muestras de hielo, o anillos de árboles(dendroclimatología).

Paleotermómetros[editar]

δ¹⁸O[editar]

Se analiza la relación δ¹⁸O a δ¹⁶O, usualmente de pruebas foram o de muestras de hielo. El hallazgo de valores altos significan bajas Tº. Confundido en el propio volumen de hielo —más hielo significa mayores valores de δ¹⁸O—.

El agua del mar tiene mayormente ${\displaystyle {H_{2}}^{16}O}$, y hay pequeñas cantidades de ${\displaystyle HD^{16}O}$ y de ${\displaystyle {H_{2}}^{18}O}$. En el estándar medio de agua de mar (acrónimo en inglés: SMOW) la relación de D y de H es ${\displaystyle 155,8*10^{-6}}$ y el de O-18 a O-16 es ${\displaystyle 2005*10^{-6}}$.

El fraccionamiento ocurre durante los cambios entre las fases condensada y de vapor: la presión de vapor de los isótopos más pesados es más baja, por lo tanto el vapor contiene relativamente más de isótopos más ligeros, y cuando el vapor condensa en precipitación preferencialmente contiene isótopos más pesados. La diferencia de SMOW se expresa como δ¹⁸${\displaystyle O=1000*((^{18}O/^{16}O)/(^{18}O/^{16}O)_{SMOW}-1)}$; y una fórmula similar es para δD.

Los valores δ de precipitación son siempre negativos. La mayor influencia sobre δ es la diferencia entre las temperaturas oceánicas donde se produce la humedad evaporada y el lugar donde finalmente precipita; mientras las Tº oceánicas son relativamente estables, el valor δ mayormente refleja la temperatura donde cae la precipitación. Teniendo en cuenta que la precipitación se forma arriba de la capa de inversión, aparece la siguiente relación lineal:

δ¹⁸O = aT + b

que es empíricamente calibrada de mediciones de Tº y de δ y es = 0,67 ‰/^oC para Groenlandia y de 0,76 ‰/^oC para el este de Antártida. La calibración inicialmente se hacía sobre la base de las variaciones espaciales en temperatura y se asumía que esta correspondía a las variaciones temporales (Jouzel & Merlivat, 1984). Más recientemente, la termometría ha mostrado que en las variaciones glacial-interglacial, un = 0,33 ‰/^oC (Cuffey et al., 1995), implican que los cambios de Tº glacial-interglacial fueron el doble de grandes de las previamente especuladas.

Mg/Ca[editar]

El magnesio (Mg) puede ser incorporado en los tests de Foraminíferos; con Tº más altas se hace más fácil de incorporar. Así una relación Mg/Ca alta implica una alta Tº, aunque algunos factores ecológicos pueden hacer confundir la señal.

Alkenones[editar]

Las distribuciones de moléculas orgánicas en los sedimentos marinos reflejan paleotemperaturas.

Ver: índice de insaturación de alkenones, TEX-86

Distribución de polen[editar]

Ciertas plantas prefieren ciertas Tº; si su polen es hallado puede deducirse su Tº aproximada.

Esquema funcional de torno copiador.

Un palpador es un vástago que mediante el contacto con una pieza se utiliza como detector, un instrumento de medición. Consta de una punta esférica o un rodillo que sobresale ligeramente de un vástago hueco y es empujado contra la boquilla del vástago por un muelle elástico o por aire comprimido. Se utiliza frecuentemente en combinación con un sensor de posición o desplazamiento, como un potenciómetro, un sensor de efecto Hall o un transformador diferencial de variación lineal (LVDT, por sus siglas en inglés).¹​

No debe confundirse con un empujador, que es un elemento de contacto que pisa una leva y permite transformar el movimiento giratorio de la leva en un movimiento rectilíneo oscilatorio, como los usados en motores de combustión interna.

Aplicaciones de los palpadores[editar]

Máquina copiadora de llaves.

Verificación de excentricidad.

• Tornos y fresadoras copiadoras. En este caso el palpador recorre el perfil de la plantilla de la pieza que se quiere copiar reproduciendo una pieza mecanizada de acuerdo con el perfil de la plantilla que el palpador recorre.
• Fabricación de llaves duplicadas. Las máquinas copiadoras de llavestienen instalado un palpador que recorre el perfil de una llave original y permite copiar tantas llaves nuevas como se necesiten exactamente igual que la original
• Máquinas de medición electrónica. El palpador es un elemento clave de la máquina de medición y el resultado de las mediciones que se toman dependen en gran parte de las características metrológicas del tipo de palpador que se utiliza.
• Máquinas de control numérico. En las máquinas de control numérico se utilizan a menudo palpadores para establecer las cotas de referencias.

péndulo de torsión consiste en un hilo o alambre de sección recta circular suspendido verticalmente, con su extremo superior fijo y de cuyo extremo inferior se cuelga un cuerpo de momento de inercia I conocido o fácil de calcular (disco o cilindro). Cualquier movimiento puede descomponerse como combinación de movimientos lineales y de rotación.

Al aplicar un momento torsional M en el extremo inferior del hilo, éste experimenta una deformación de torsión. Dentro de los límites de validez de la ley de Hooke, el ángulo de torsión φ es directamente proporcional al momento torsional M aplicado, de modo que

(1)${\displaystyle M=\tau \phi \,}$

donde τ es el coeficiente de torsión del hilo o alambre de suspensión, cuyo valor depende de su forma y dimensiones y de la naturaleza del material. Para el caso de un hilo o alambre es

(2)${\displaystyle \tau ={\frac {\pi }{32}}G{\frac {D^{4}}{l}}}$

siendo D el diámetro del alambre, l su longitud y G el módulo de rigidez del material que lo constituye.

Debido a la elasticidad del hilo (rigidez), aparecerá un momento recuperador igual y opuesto al momento torsional aplicado; cuando se haga desaparecer el momento torsional aplicado, el sistema se encontrará en las condiciones precisas para iniciar un movimiento oscilatorio de torsión, concomitante con las oscilaciones de rotación de la masa suspendida del hilo o alambre. Igualando el momento recuperador -τφal producto del momento de inercia I del sistema por la aceleración angular α=d²φ/dt², tenemos la ecuación diferencial del movimiento de rotación:

(3)${\displaystyle -\tau \phi =I{\ddot {\phi }}\qquad \qquad \Rightarrow \qquad \qquad {\ddot {\phi }}+{\frac {\tau }{I}}\phi =0\,}$

que es formalmente idéntica a la ec. dif. correspondiente a un movimiento armónico simple. Así pues, las oscilaciones del péndulo de torsión son armónicas, y la frecuencia angular y el período de las mismas son

(4)${\displaystyle \omega ={\sqrt {\frac {\tau }{I}}}\qquad \qquad \Rightarrow \qquad \qquad T=2\pi {\sqrt {\frac {I}{\tau }}}}$

NOTA: El mecanismo de los relojes de pulsera mecánicos, accionado mediante un resorte espiral, tienen un periodo de oscilación que puede calcularse mediante la fórmula anterior. El reloj está regulado mediante el ajuste del momento de inercia de la rueda de inercia ${\displaystyle I\,}$ (mediante unos tornillos de la rueda de inercia) y de forma más precisa mediante el cambio del coeficiente de torsión ${\displaystyle \tau \,}$.

Usos y aplicaciones[editar]

El péndulo de torsión constituye el fundamento de la balanza de torsión y de un buen número de dispositivos y mecanismos.

Medida de módulo de rigidez[editar]

Mediante la determinación precisa del período de oscilación del péndulo de torsión podemos calcular el valor del coeficiente de torsión τ de la probeta, y a continuación el valor del módulo de rigidez G del material ensayado.

Medida de momentos de inercia[editar]

Añadiendo al cuerpo suspendido otro cuerpo de momento de inercia desconocido ${\displaystyle I'}$, el nuevo periodo de oscilación por torsión será:

(5)${\displaystyle T'=2\pi {\sqrt {\frac {I+I'}{\tau }}}}$

de modo que eliminando ${\displaystyle \tau }$ entre las ecuaciones (4) y (5) obtenemos

(6)${\displaystyle I'=\left({\frac {T'^{2}}{T^{2}}}-1\right)I}$

que nos permite calcular el momento de inercia del cuerpo añadido.

permeámetro es un aparato que sirve para medir la permeabilidad de los materiales ante el paso de fluidos a través de ellos. Es un método directo de medir el coeficiente de permeabilidad.

Existen dos tipos de permeámetros: (i) de nivel constante; y, (ii) de nivel variable.¹​

Permeámetro de nivel constante[editar]

En este método, aplicable principalmente para suelos granulares, se mide el caudal de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeámetro. El volumen de agua se mide manteniendo el nivel de agua constante en un tubo alimentador conectado al aparato. Las pruebas se hacen sobre una muestra alterada, lo que puede ser un inconveniente para transportar los resultados a suelos naturales..

Cálculo del Coeficiente de permeabilidad: El coeficiente de permeabilidad se determina con la fórmula:

${\displaystyle K_{20}={\frac {q}{i*A*t}}*f_{c}}$ (expresado en cm/s)

donde:

${\displaystyle q}$ = volumen de agua escurrida, a través de la muestra, en el tiempo ${\displaystyle t}$, expresado en cm³

${\displaystyle i}$ = gradiente hidráulico ${\displaystyle {\frac {\delta H}{L}}}$

${\displaystyle A}$ = área de la sección transversal de la muestra en cm²

${\displaystyle t}$ = tiempo del ensayo en segundos

${\displaystyle \delta H}$ = diferencia de presión entre la entrada y la salida de la muestra, en cm

${\displaystyle L}$ = altura de la muestra analizada en cm

${\displaystyle f_{c}}$ = coeficiente de corrección de temperatura ${\displaystyle f_{c}={\frac {\gamma _{T}}{\gamma _{20}}}}$

${\displaystyle \gamma _{T}t}$ = viscosidad del agua a T ^oC en la que se desarrolla la medición

${\displaystyle \gamma _{20}}$ = Viscosidad del agua a 20 ^oC

Permeámetro de nivel variable[editar]

Estos ensayos se aplican para suelos con una textura fina, arcillas o suelos limo arcillosos. Los ensayos tienen una duración considerable porque la cantidad de agua que atraviesa la muestra es muy limitada.

Equipo necesario son idénticos a los del método anterior, más una bureta graduada con soporte de modo que se mantenga en forma vertical.

Cálculo del coeficiente de permeabilidad ${\displaystyle (K_{20})}$ se obtiene mediante la siguiente expresión:

${\displaystyle K_{20}={\frac {a*L*Ln({{\frac {h_{1}}{h_{2}}})}}{A*t}}*f_{c}}$ (expresado en cm/s)

donde:

${\displaystyle a}$ = área de la sección transversal de la bureta en cm²

${\displaystyle A}$ = área de la sección transversal de la muestra en cm²

${\displaystyle L}$ = altura de la muestra del terreno en cm

${\displaystyle Ln}$ = logaritmo natural de ${\displaystyle ({\frac {h_{1}}{h_{2}}})}$

${\displaystyle h_{1}}$ = altura de agua al inicio del ensayo

${\displaystyle h_{2}}$ = altura de agua al final del ensayo

${\displaystyle t}$ = tiempo del ensayo en segundos

${\displaystyle f_{c}}$ = coeficiente de corrección de temperatura ${\displaystyle f_{c}={\frac {\gamma _{T}}{\gamma _{20}}}}$