Caibracion de Manometros y Medicion de Presiones

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Laboratorio De Ingeniería Mecánica I UNPRG

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

CURSO :

LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA I

DOCENTE :

ING. JULCA OROSCO TEOBALDO.

ENSAYO N° 01

“CALIBRACION DE MANOMETROS

Y MEDICION DE PRESIONES

ALUMNO :

BARBOZA ANAYA ALEXANDER

CÓDIGO :

100058-A

Lambayeque, 25 Septiembre de 2013.

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ENSAYO N° 01

“CALIBRACION DE MANOMETROS Y MEDICION DE PRESIONES”

I.- OBJETIVOS

Aprender a calibrar manómetros y medir presiones mediante un calibrador de

peso muerto.

Conocer la variación de los valores tomados con el manómetro.

Observar los errores cometidos según cómo vamos variando el peso en el

calibrador de peso muerto

Conocer el valor más aproximado en las mediciones.

II.- FUNDAMENTO TEORICO

Los manómetros son instrumentos muy utilizados en la industria para la medición de la presión. Gracias a su resistencia, amplio rango de medida y a su normalización, su uso está muy extendido en las industrias. Los manómetros deben ser seleccionados según el rango de medida, la precisión y el entorno de su uso. La calibración de un manómetro consiste en la comparación de un patrón trazable con el manómetro mediante un método validado y acreditado.

EL MANÓMETRO

Que es y para que sirve?:

El manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión local.

En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.

La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newtons por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional.

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Cuando los manómetros deben indicar fluctuaciones rápidas de presión se suelen utilizar sensores piezoeléctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea.

Hay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la presión atmosférica local, entonces hay que sumar ésta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta. Cuando se obtiene una medida negativa en el manómetro es debida a un vacío parcial.

Rango de presiones :

Las presiones pueden variar entre 10-8 y 10-2 mm de mercurio de presión absoluta en aplicaciones de alto vacío, hasta miles de atmósferas en prensas y controles hidráulicos. Con fines experimentales se han obtenido presiones del orden de millones de atmósferas, y la fabricación de diamantes artificiales exige presiones de unas 70.000 atmósferas, además de temperaturas próximas a los 3.000 °C.

En la atmósfera, el peso cada vez menor de la columna de aire a medida que aumenta la altitud hace que disminuya la presión atmosférica local. Así, la presión baja desde su valor de 101.325 Pa al nivel del mar hasta unos 2.350 Pa a 10.700 m (35.000 pies, una altitud de vuelo típica de un reactor).

Por 'presión parcial' se entiende la presión efectiva que ejerce un componente gaseoso determinado en una mezcla de gases. La presión atmosférica total es la suma de las presiones parciales de sus componentes (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y gases nobles).

Manómetro de Burdon:

Instrumento mecánico de medición de presiones que emplea como elemento sensible un tubo metálico curvado o torcido, de sección transversal aplanada. Un extremo del tubo esta cerrado, y la presión que se va a medir se aplica por el otro extremo. A medida que la presión aumenta, el tubo tiende a adquirir una sección circular y enderezarse. El movimiento del extremo libre (cerrado) mide la presión interior y provoca el movimiento de la aguja.

El principio fundamental de que el movimiento del tubo es proporcional a la presión fue propuesto por el inventor francés Eugene Burdon en el siglo XIX.

Los manómetros Burdon se utilizan tanto para presiones manométricas que oscilan entre 0-1 Kg/cm2 como entre 0-10000 Kg/cm2 y también para vacío.

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Las aproximaciones pueden ser del 0.1 al 2% de la totalidad de la escala, según el material, el diseño y la precisión de las piezas.

El elemento sensible del manómetro puede adoptar numerosas formas. Las más corrientes son las de tubo en C, espiral y helicoidal.

El tubo en C es simple y consistente y muy utilizado con esferas indicadoras circulares. También se emplea mucho en algunos indicadores eléctricos de presión, en los que es permisible o deseable un pequeño movimiento de la aguja. El campo de aplicación es de unos 1500 Kg/cm2.

Las formas espiral y helicoidal se utilizan en instrumentos de control y registro con un movimiento más amplio de la aguja o para menores esfuerzos en las paredes. Los elementos en espiral permiten un campo de medición de 0.300 Kg/cm2, y los helicoidales hasta 10000 kg/cm2

A menudo se prefiere el tubo torcido, consistente y compacto, especialmente para los indicadores eléctricos de presión.

Los tubos Burdon se presentan en una serie de aleaciones de cobre y en aceros inoxidables al cromo níquel. En ciertos aspectos las aleaciones de cobre dan mejor resultado, pero los aceros inoxidables ofrecen mayor resistencia a la corrosión. También se utilizan tubos de aleación hierro-níquel, debido a que tienen un coeficiente de dilatación muy pequeño, que hace que la lectura d la presión no esté influida por la temperatura del instrumento.

Los instrumentos mecánicos y neumáticos con elementos Burdon permiten una aproximación del 0.5% de la escala. Si se precisa mayor exactitud se emplean indicadores eléctricos. Los manómetros Burdon miden la diferencia entre la presión interior y la exterior del tubo. Como la presión exterior suele ser la atmosférica, el manómetro indica la diferencia existente entre la presión medida y la presión atmosférica, es decir la presión manométrica.

El manómetro Burdon es el instrumento industrial de medición de presiones más generalizado, debido a su bajo costo, su suficiente aproximación y su duración.

Manómetro de columna de líquido:

Doble columna líquida utilizada para medir la diferencia entre las presiones de dos fluidos. El manómetro de columna de líquido es el patrón base para la medición de pequeñas diferencias de presión.

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Las dos variedades principales son el manómetro de tubo de vidrio, para la simple indicación de la diferencia de las presiones, y le manómetro de mercurio con recipiente metálico, utilizado para regular o registrar una diferencia de presión o una corriente de un líquido.

Los tres tipos básicos de manómetro de tubo de vidrio son el de tubo en U , los de tintero y los de tubo inclinado, que pueden medir el vacío o la presión manométrica dejando una rama abierta a la atmósfera.

Manómetro de tubo en U: Si cada rama del manómetro se conecta a distintas fuentes de presión, el nivel del líquido aumentara en la rama a menor presión y disminuirá en la otra. La diferencia entre los niveles es función de las presiones aplicadas y del peso específica del líquido del instrumento. El área de la sección de los tubos no influyen el la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las dos ramas una escala graduada para facilitar las medidas.

Los tubos en U de los micro manómetros se hacen con tubos en U de vidrio calibrado de precisión, un flotador metálico en una de las ramas y un carrete de inducción para señalar la posición del flotador. Un indicador electrónico potenciometrico puede señalar cambios de presión hasta de 0.01 mm de columna de agua. Estos aparatos se usan solo como patrones de laboratorio.

manómetro de tubo en U

manómetro de tintero: Una de las ramas de este tipo de manómetro tiene un diámetro manómetro relativamente pequeño; la otra es un deposito. El área de la sección recta del deposito puede ser hasta 1500 veces mayor que la de la rema manómetro, con lo que el nivel del deposito no oscila de manera apreciable con la manómetro de la presión. Cuando se produce un pequeño desnivel en el depósito, se compensa mediante ajustes de la escala de la

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rama manómetro. Entonces las lecturas de la presión diferencial o manométrica pueden efectuarse directamente en la escala manómetro. Los barómetros de mercurio se hacen generalmente del tipo de tintero.

manómetro de tintero con ajuste de cero

manómetro de tubo inclinado: Se usa para presiones manométricas inferiores a 250mm de columna de agua. La rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. También se usan manómetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presión muy pequeñas.

Si bien los manómetros de tubo de vidrio son precisos y seguros, no producen un movimiento mecánico que pueda gobernar aparatos de registro y de regulación. Para esta aplicación de usan manómetros de mercurio del tipo de campana, de flotador, o de diafragma.

Los manómetros de tubo en U y los de depósito tienen una aproximación del orden de 1mm en la columna de agua, mientras que el de tubo inclinado, con su columna más larga aprecia hasta 0.25mm de columna de agua. Esta precisión depende de la habilidad del observador y de la limpieza del líquido y el tubo.

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manómetro de tubo inclinado

MEDIDOR DE PESO MUERTO

descripción.

El aparato comprobador de peso muerto consta de una cámara que se llena con impurezas de aceite libre y un pistón - combinación cilindro se coloca por encima de la cámara como se muestra en el diagrama. La porción superior del pistón está unido con una plataforma para llevar pesos. Un émbolo con un mango se ha proporcionado para variar la presión de aceite en la cámara. El manómetro a ensayar se coloca en una placa apropiada.

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funcionamiento.

El medidor de peso muerto es básicamente una presión producir y dispositivo de medición de presión. Se utiliza para calibrar manómetros. El siguiente procedimiento se adopta para calibrar manómetros. La calibración de manómetro significa la introducción de una muestra con precisión conocido de presión para el medidor bajo prueba y observando la respuesta del indicador. Con el fin de crear esta presión conoce con precisión, los pasos siguientes son seguidos.

La válvula del aparato está cerrado.

Un peso conocido se coloca sobre la plataforma.

Ahora accionando el émbolo, la presión del fluido se aplica a la otra cara de el pistón hasta que la fuerza suficiente es desarrollado para levantar la combinación de pistón peso. Cuando esto sucede, la combinación de peso pistón flota libremente dentro del cilindro entre topes.

En esta condición de equilibrio, la fuerza de presión de fluido se equilibra con la fuerza de la gravedad de los pesos más el arrastre de fricción.

Por lo tanto, PA = Mg + F.

Por lo tanto: P = Mg + F / A.

Donde P = presión .

M = masa; Kg. .

G = aceleración debida a la gravedad; m / s .

F = La fricción, N .

A = área del pistón equivalente - combinación de cilindro.. M.

Así, la presión P, que es causada debido a las ponderaciones de la plataforma se calcula.

Tras el cálculo de P, el émbolo se suelta.

Ahora el manómetro a calibrar es instalado en un lugar adecuado en el medidor de peso muerto. El mismo peso conocido que se utilizó para calcular P se coloca sobre la plataforma. Debido al peso, el pistón se mueve hacia abajo y ejerce una presión P en el líquido. Ahora la válvula en el aparato se abre de modo que la presión P del fluido se transmite al medidor, lo que hace que el medidor de indicar un valor de presión. Este valor de presión mostrado por el indicador debe ser igual a la entrada conocida presión P. Si el indicador indica algún otro valor que no sea p el calibre se ajusta de modo que se lea un valor igual a p. Así, el medidor está calibrado.

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aplicaciones:..

Se utilizan para calibrar todos los tipos de medidores de presión, tales como medidores de presión industriales, indicadores de motores y transductores piezoeléctricos.

ventajas:.

Es de construcción sencilla y fácil de usar. .

Se puede utilizar para calibrar una amplia gama de dispositivos de medición de presión. .

La presión del fluido se puede variar fácilmente mediante la adición de pesos o cambiando la combinación de pistón cilindro.

Limitaciones:..

La precisión del medidor de peso muerto se ve afectada debido a la fricción entre el pistón y el cilindro, y debido a la incertidumbre del valor de constante gravitacional 'g'.

III. ESPECIFICACIONES DE EQUIPOS, INSTRUMENTO Y MATERIALES:

- calibrador de manometros de peso muerto.

- Un termómetro bulbo húmedo (TBH), un termómetro de bulbo seco (TBS),

manometros.

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- Peso (12 pesas) de diferentes pesos.

- 1 calibrador digital.

- 1 compresor de aire.

- Conectores

- ¼ de aceite

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IV. DATOS EXPERIMENTALES:

PUNTOS

PESOSPRESION

PATRON(KG/cm2)ASCENDEN

TEDESCENDEN

TEASCENDEN

TEDESCENDEN

TE1 333.39 333.39 8 92 583.39 583.39 12 133 833.39 833.39 16 174 1083.39 1083.39 21 225 1283.39 1283.39 24 256 1533.39 1533.39 28 297 1733.39 1733.39 32 318 1933.39 1933.39 34 359 2133.39 2133.39 39 3910 2283.39 2283.39 40 41

PESO DEL PISTON: 283.3 gramos

Temperatura de bulbo seco: 22°C

Temperatura de bubo húmedo: 14°C cada 1.5cm

Diámetro del pistón: 10.128 mm

Área del pistón: 0.0000805633 m2

Equivalencia: 1 pa = 0.000145038 psi

V.- PROCEDIMIENTO:

Después de obtener todos los equipos e instrumentos a utilizar en este ensayo se ponen en práctica de la siguiente manera:

1) Ubicamos el calibrador de peso muerto en un espacio libre de obstáculos estáticamente equilibrado, donde no pueda sufrir cambios de posición natural.

2) Una vez instalado el calibrador procedemos a poner el aceite dentro para poder medir la presión luego,

3) Anotamos la temperatura de bulbo húmedo (TBH), para ello usamos un retaso de tela húmeda adherida a la base del termómetro.

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4) colocamos un peso inicial sobre el pistón y auna cierta altura para poder ver en el manómetro la presión inicial obtenida, así seguimos midiendo con distintos pesos en este caso hemos obtenido 10 mediciones, las mediciones seria 10 cuando ascendemos el pistón y luego cuando descendemos.

5) anotamos las medidas experimentales obtenidas en una tabla para luego hacer cálculos pedidos.

6) una vez obtenido los valores entonces estamos listos para realizar el análisis

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VI.- CALCULOS Y RESULTADOS:

E.A= VTEOR-VPATRON

ER= EAV PATRON

x 100 %

PUNTOS PRESION N/m2 PRESION EN (PSI)

1 40596.101 5.8882 71038.002 10.3033 101479.903 14.7184 131921.804 19.1345 156275.325 22.6666 186717.226 27.0817 211070.747 30.6138 235424.268 34.1459 259777.788 37.678

10 278042.929 40.327

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PUNTOS

PESOSPRESION

PATRON(KG/cm2)PRESION TEORICA

(psi)PRESION MEDIANA

(PSI)ERRORES DESVIACIO

N VARIANZA

ASCEND DESCEND ASCEND DESCEND ASCEND DESCEND TEORICA PATRONABSOLUTO

(PSI)PORCENTUAL

(%)ESTANDAR

1 333.39 333.39 8 9 5.888 5.888 5.888 8.5 2.612 30.730 1.847 3.411

2 583.39 583.39 12 13 10.303 10.303 10.303 12.5 2.197 17.574 1.553 2.413

3 833.39 833.39 16 17 14.718 14.718 14.718 16.5 1.782 10.797 1.260 1.587

4 1083.39 1083.39 21 22 19.134 19.134 19.134 21.5 2.366 11.006 1.673 2.800

5 1283.39 1283.39 24 25 22.666 22.666 22.666 24.5 1.834 7.486 1.297 1.682

6 1533.39 1533.39 28 29 27.081 27.081 27.081 28.5 1.419 4.979 1.003 1.007

7 1733.39 1733.39 32 31 30.613 30.613 30.613 31.5 0.887 2.815 0.627 0.393

8 1933.39 1933.39 34 35 34.145 34.145 34.145 34.5 0.355 1.028 0.251 0.063

9 2133.39 2133.39 39 39 37.678 37.678 37.678 39 1.322 3.391 0.935 0.874

10 2283.39 2283.39 40 41 40.327 40.327 40.327 40.5 0.173 0.428 0.122 0.015

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VII.- GRAFICAS:

a) Curva de calibración.

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.0000

5

10

15

20

25

30

35

40

45

f(x) = 0.937750970103297 x + 3.00452737134209R² = 0.998751653850089

CURVA DE CALIBRACION

PRESION MEDIA TEORICA

PRES

ION

MED

IA P

ATRO

N

b) Curva de error.

0.000 10.000 20.000 30.000 40.000 50.0000.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

2.612

2.197

1.782

2.366

1.834

1.419

0.887

0.355

1.322

0.173

CURVA DE ERROR

PRESION MEDIA TEORICA(PSI)

TERR

OR

ABSO

LUTO

(EA)

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c) Curva de corrección

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.0000.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000CURVA DE CORRECION

PRESION TEORICA MEDIA (PSI)

ERRO

R PO

RCEN

TUAL

ER(

%)

VIII.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

CONCLUSIONES:

1) Al termino de este ensayo de laboratorio concluimos que con ayuda del calibrador de manómetros podemos hacer calibraciones de manómetros, haciendo los cálculos respectivos, mostrados en los cuadros (ver anexos)

2) se concluye que se hacen mediciones de presión con ayuda del manómetro pero estos tienes cierto margen de error y no solo eso, también sufren averías por diferentes motivos (envejecimiento entre otros) por lo cual se debe de calibrar cada cierto tiempo.

3) EL CALIBRADO POR PESO MUERTO es un instrumento muy importante, el cual nos permitirá tener un mejor visón sobre nuestros manómetros, dándonos a

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conocer por el procedimiento ya mencionado sobre el estado de los manómetros que estamos utilizando.

RECOMENDACIONES:

1) Compatibilidad: Verificar que los materiales del instrumento sean compatibles con el fluido que se va a medir. Verificar el material indicado en el cuadrante. Si no hay ninguna indicación, los materiales en contacto con el fluido son de aleación de cobre

2) Temperatura: Los tubos de Bourbon no deben exponerse a temperaturas superiores a 65 °C (150°F) a menos que los tubos estén diseñados específicamente para este tipo de operaciones (deberá verificarse cuál esMáxima temperatura recomendada para el instrumento). Cuando se va a medir la presión de un líquido más caliente, deberá emplearse algún tipo de sello de líquido para mantener el fluido caliente lejos del tubo [5]. Se recomiendaInstalar un sifón (pig tal ó “cola demarrando” entre en el manómetro y La tubería, de esta manera se genera una zona de menor temperatura cerca al instrumento. En algunas aplicaciones debe verificarse que la temperatura no sea inferior a la de servicio

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