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CONTENIDO 1. Resumen ...............................................................................................................3 2. Medición de Presión ............................................................................................4 2.1 Objetivos
5
2.2 Fundamento Teórico
5
2.3 Materiales y Equipos
1
2. !rocedimiento
15
2.5 "#lculos y resultados 2.% "onclusiones
1$
1&
3. Medición de Temperatura ..................................................................................20 3.1 Objetivos
21
3.2 Fundamento Teórico
21
3.3 Materiales y Equipos
2%
3. !rocedimiento
2$
3.5 "#lculos y resultados 3.% "onclusiones
2'
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4. Medición de Potencia.........................................................................................32 .1 Objetivos
33
.2 Fundamento Teórico
33
.3 Materiales y Equipos
3%
. !rocedimiento
3$
.5 "#lculos y resultados .% "onclusiones
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. !i"#io$ra%ia...........................................................................................................41 41
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1. RE&'MEN En el presente in(orme trata sobre la calibración de instrumentos para medir la presión y de instrumentos para medir la temperatura) adem#s de cómo medir la potencia en el eje con ayuda de un dinamómetro. En el caso de los instrumentos de presión) se utili* utili*ó ó el calibr calibrado adorr de peso peso muerto muerto el cual cual sirvió sirvió como como patrón patrón y el instru instrumen mento to calibrado (ue un manómetro tipo +ourdon. El calibrador ten,a como principio el de ejercer una (uer*a mediante un (luido -aceite al manómetro por medio de pesas que se colocaban sobre /l. "on estas pesas pudimos variar la presión y as, obtener di(e di(ere rent ntes es
lectu lectura ras. s.
0ue 0ueo o
util utili* i*am amos os
inst instru rume ment ntos os
para para
medi medirr
temp temper erat atur ura) a)
termóm termómet etros ros)) termoc termocup upla la y par bimet# bimet#lic lico. o. Esta Esta calibr calibraci ación ón (ue con ayuda ayuda de un reulado reuladorr de temperatu temperatura ra y consist,a consist,a en establece establecerr una temperatura temperatura inicial en un banco de aceite y medir dica temperatura con los instrumentos antes mencionados. 0ueo variar la temperatura para obtener di(erentes lecturas. En el caso de la medición de presión se tomaron 1 puntos mientras que en la de la temperatura se tomaron 3. "on "on esto estos s dato datos s pudi pudimo mos s ace acerr la curv curva a de cali calibr brac ació ión n de los los inst instru rume ment ntos os.. Finalmente icimos la medición de potencia en las turbinas !elton y Francis con ayuda de un dinamómetro y un tacómetro relacionando el torque que ab,a en el eje y la velocidad anular.
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2. MEDICION DE PRE&ION
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2.1 O!(ETI)O& * "alibrar un manómetro tipo +ourdon aciendo uso de un calibrador de peso muerto el cual nos dar# la lectura patrón. * 4eali*ar la curva de calibración de un manómetro tipo +ourdon en donde se comparan las lecturas obtenidas por el manómetro con las lecturas r eales -patrón.
2.2 +'ND,MENTO TEORICO 0a presión se de(ine como una (uer*a normal ejercida por un (luido -l,quidos y ases por unidad de #rea. e abla de presión sólo cuando se trata de un as o un l,quido. 0a contraparte de la presión en los sólidos es el es(uer*o normal. El conocimiento de la presión es muy importante en inenier,a ya que nos permite) junto a otras propiedades) de(inir el estado de un (luido. 0a presión puede ser manom/trica o absoluta dependiendo del nivel de re(erencia que se tome para su medición.
* Presión ,"so#utaEs la presión medida por encima de un cero absoluto -cuando no ay mol/culas. E6isten dispositivos capaces de medir la presión absoluta como por ejemplo el barómetro que mide la presión absoluta de la atmos(era.
* Presión ManomtricaEs la presión que se mide por encima o por debajo de presión atmos(/rica y recibe esta denominación ya que se mide con un manómetro. "uando la presión en un punto es menor que la presión atmos(/rica se dice que ay vac,o. 0a (iura 1 muestra r#(icamente la relación que ay entre la presión absoluta y la presión manom/trica.
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Figura ! "elaci#n entra la presi#n absoluta $ la presi#n atmos%&rica
0os m/todos m#s conocidos para la medición de la presión son7
* Medición de la altura de la columna liquida necesaria para equilibrar la presión medida. * Medición de la de(ormación de un sólido debido a la presión medida. * Medición del peso) que actuando sobre un #rea conocida) equilibra la presión medida.
a/ Manómetros de co#umna #uida0os manómetros de columna liquida se utili*an de manera eneral para medir presiones o di(erencia de presión in(eriores a 1 89cm2) especialmente cuando la medición debe reali*arse con una precisión del orden del 1 por ciento. En estos dispositivos) la presión se determina equilibrando la presión con una columna liquida de peso espec,(ico conocido. e mide la altura de la columna liquida y se obtiene la presión por calculo con ayuda de la siuiente ecuación
P= γ ∙ H
Entre los manómetros de columna liquida m#s conocidos se tienen7
Co#umna en ' in luar a dudas la columna de l,quido de tipo : es la con(iuración m#s popular para la medición de presión) tanto con mercurio) aua y
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aceites. 0a siuiente ecuación rie la medición de presión con este tipo de columna. P 1= ρg h + P2
i la columna de (luido en el nivel superior est# abierta a la atmós(era -p2 ; presión atmos(/rica tendremos que p1 es una presión relativa< si la columna es sometida a vac,o -p2 ; cero absoluto -solo con mercurio entonces p1 es una presión absoluta y la columna : se convierte en un barómetro.
Figura '! ubo de columna liuida en U
Cisterna Fluido manom/trico normalmente mercurio y aua con alcances de 15 a 3 mm de altura utili*ando relas con división m,nima de 1 mm a )1 mm) se utili*a para la medición de presión relativa y neativa. 0as columnas de tipo cisterna requieren que la rela est/ compensada para correir la (racción de altura que se mueve la columna en la cisterna con respecto a la posición inicial y que no es posible reajustar cuando la cisterna es opaca) la corrección se observa en la siuiente ecuación.
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Figura *! ubo de columna liuida +po cisterna
!arómetro El barómetro de mercurio consiste de un tubo laro de vidrio) cerrado en un e6tremo) evacuado y lleno de mercurio. E6isten b#sicamente dos tipos de barómetros de mercurio) el tipo =e> y el tipo Fort,n) en el tipo =e> se requiere de llenar el tubo con una cantidad e6acta de mercurio) dado que es posible observar solamente el menisco en la columna de medición) mientras que el menisco en la cisterna queda oculto) lo cual inabilita el ajuste del barómetro por di(erencias en la cantidad de mercurio. En el barómetro de tipo Fort,n es posible ajustar el nivel del mercurio en el menisco in(erior a trav/s de la cisterna que es transparente) el barómetro de mercurio de tipo Fort,n es el m#s e6acto y di(undido de ambos tipos. El barómetro es un alt,metro) a medida que se va ascendiendo en altitud) la presión atmos(/rica va disminuyendo. 0os barómetros de mercurio miden la presión atmos(/rica local) no la in(ormada al nivel del mar conocido como presión barom/trica que oscila alrededor de los 1 13)25 !a -$% mm? y que es utili*ada para la calibración de alt,metros y en las estaciones meteorolóicas para la predicción del clima. !ara conocer la !resión barom/trica se requiere aplicar una corrección " @ltitud a la presión atmos(/rica local en (unción de la altitud eopotencial. !+arom/trica ; ! @tmos(/rica A " @ltitud
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Figura 4! ,ar#metro de columna liuida
Inc#inada e utili*an con aceite con densidad relativa menor al aua - B 1 para aumentar la sensibilidad de la medición en alcances de 25 a 1 mm y división m,nima asta de 1 mm. En el #mbito industrial se les conoce como manómetros de tiro C5D) dado que son utili*ados para medir la presión del suministro de aire de combustión a las calderas que arrastra los ases quemados acia el e6terior a trav/s de la cimenea. "uentan con un nivel) con el propósito de ajustar el #nulo de inclinación -a) para el cual (ue diseada la columna.
Figura 5! ubo de columna liuida inclinado
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0a siuiente ecuación muestra la corrección que se aplica en la columna de cisterna con columna de medición inclinada.
"/ Manómetros de de%ormación só#ida Este tipo de manómetro utili*a como principio la de(ormación de un elemento solido debido a la presión. El manómetro de +ourdon es el m#s representativo de este tipo de manómetros.
Manómetro de !ourdon Es el caracter,stico de este tipo de manómetros) son muy utili*ados y tienen un ran alcance. Estos manómetros est#n constituidos por un tubo met#lico curvo ueco que puede endere*arse o curvarse dependiendo de que la presión en su interior sea mayor o menor que la e6terior que siempre es la presión atmos(/rica< en el primer caso es manom/trica positiva y en el seundo caso manom/trico neativo o vacuom/trica. El movimiento de endere*amiento o curvado es transmitido por un sistema de bielas a una cremallera que despla*a una auja sobre una escala raduada como se observa en la (iura %.
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Figura 6! Man#metro +po ,ourdon
0os tubos de +ourdon se pueden (abricar en casi cualquier tipo de material que tena las caracter,sticas el#sticas adecuadas sen sea el intervalo de presión en la cual se someter# y la resistencia al medio en el cual se utili*ar#. @lunos de los materiales que se usan son latón) aleación de acero) aceros ino6idables) bronce (os(orado) =Gmonel y cobreGberilio.
Manómetros con e#ementos de dia%ra$ma 0os elementos de dia(rama tienen (orma circular y membranas onduladas. Estas est#n sujetas alrededor del borde entre dos bridas o soldadas y sujetos a la presión del medio actuando en un lado. 0a desviación causada de esta (orma se utili*a como medición para la presión y es mostrada por la auja indicadora del instrumento. En comparación con los tubos +ourdon) estos elementos de dia(rama tienen una (uer*a activadora relativamente alta y debido a ello la sujeción en su peri(eria del elemento es insensible a la vibración. El elemento de dia(rama puede someterse a una (uerte sobrecara a trav/s de los puntos de aceptación -al traer el elemento de dia(rama contra la brida superior. @dem#s) el instrumento de medición puede proteerse contra elementos 11
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e6tremadamente corrosivos cubri/ndolo con un material especial. 0as cone6iones a proceso pueden ser bridas de cone6ión abiertas y los encu(es de pura pueden ser interados para medir elementos muy viscosos) impuros o cristali*ables. 0os m#renes de presión est#n entre G 1% mbar y G bar en clase precisión desde )% a 2)5 H.
Figura -! Man#metro con elementos de dia%ragma
Ca#i"rador de peso muerto 0os instrumentos de peso muerto constituyen el est#ndar principal para las mediciones de presión. Estos instrumentos est#n basados en el demostrado sistema de pistónGmedidor) que consiste en un pistón vertical de maquinado de precisión -el #rea que se mueve libremente en un cilindro y sobre el que se colocan pesas calibradas de alta precisión -la (uer*a. Iicas pesas balancean la (uer*a ascendente creada por la presión dentro del sistema. El conjunto de pistón9cilindro es el cora*ón
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de los instrumentos de peso muerto. El objetivo que se pretende alcan*ar con este equipo es determinar el error de lectura de un manómetro +ourdon) ya que) para aranti*ar la e6actitud y precisión de estos manómetros) es necesario reali*ar procesos de calibración y evaluación continua del instrumento.
Figura .! /alibrador de peso muerto
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2.3 M,TERI,E& E'IPO& Iurante la e6periencia se utili*aron los siuientes
Figura 0! Man#metro +po ,ourdon marca 1i2a de rango 34' 2g cm'
Figura 3! esas de 57 '3 $ 45 psi
Figura ! /inta de te8#n
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Figura '! 9ernier $ :uego de llaves para tuercas
Figura *! /alibrador de peso muerto marca /;andler
2.4 PROCEDIMIENTO 1. Jeri(icar que el plano de trabajo este nivelado) esto se lora aciendo que la burbuja del indicador se coloque entre las marcas sealadas irando unas tuercas que se encuentran en cada esquina de la base del calibrador.
2. 0ueo se reula el contenido de aceite que contiene en los compartimientos) para poder colocar el manómetro sin problemas. e ira la perilla que corresponde al compartimiento que contiene todo el aceite lueo se distribuye el aceite tanto al compartimiento de las pesas como al del manómetro.
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3. Estando reulado el aceite se procede a colocar el manómetro. Este debe estar bien ajustado al calibrador) esto se lora colocando cinta de te(lón en el e6tremo roscado del manómetro y con las llaves adecuadas se lo ajusta. Esto es para evitar que ay aire en luar de aceite. . e colocan las pesas comen*ando desde un valor inicial como 5 ramos y se va aumentando el peso radualmente colocando m#s pesas. e deben anotar el peso colocado y la lectura correspondiente del manómetro. :na ve* lleado
al valor m#6imo que se quiere se empie*a a retirar las pesas
radualmente y anotar los datos correspondientes asta llear al valor con el que se empe*ó.
Figura 4! "egulaci#n en el calibrador para medir la presi#n en el man#metro
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2. C,C'O& RE&'T,DO& En la e6periencia se obtuvieron los datos que se muestran en la tabla 1. !ara construir la curva de calibración del manómetro se necesita saber la lectura del mismo cuando el incremento de la cara es en modo ascendente y cuando es en modo descendente. El valor de la lectura que se utili*ara en el manómetro ser# el promedio del valor real y el valor le,do. abla ! 9alores leídos por el man#metro en el laboratorio
PESO
ASCENDENTE
DESCENDENTE
45
5.
50
05
3.
30
45
55
5.
05
'3*
'36
'45
'5'
'55
'05
*3
*3*
*45
*53
*5
*05
*00
433
445
440
440
405
40.
40.
resion Man vs resion real 633 533 %(=) > 3!0.= ? *!6' 433 *33 '33 33 3
3
33
'33
*33
433
533
633
1$
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Figura 5! /urva de calibraci#n del man#metro con lectura ascendente
resion Man vs resion real (@) 633 533 %(=) > 3!0-= ? 6!' 433 *33 '33 33 3
3
33
'33
*33
433
533
633
Figura 6! /urva de calibraci#n del man#metro con lectura ascendente
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2.5 CONC'&IONE& G Este manómetro esta calibrado con ran maren de error para presiones pequeas pero a medida que se aumenta la presión los valores le,dos son m#s precisos. G Iebido a los e(ectos de la turbulencia en consecuencia la presión en un punto determinado que se dar# como correcta ser# la promediada lueo de varias medidas. G Kinn instrumento puede indicar el valor e6acto de la cantidad medida) por dos ra*ones7 Lmprecisión resultante de la condición o empleo del i nstrumento y por la imprecisión intr,nseca del instrumento en s,. G
0a inestabilidad del l,quido del manómetro di(icultó la medición y por ello incrementa el error en la toma de datos.
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3. MEDICION DE TEMPER,T'R,
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3.1 O!(ETI)O& G @prender a calibrar termómetros de di(erentes tipos con ayuda de un reulador de temperatura G "onocer el valor m#s apro6imado en las mediciones.
3.2 +'ND,MENTO TEORICO 0a temperatura es una manitud re(erida a las nociones comunes de caliente) tibio o (r,o que puede ser medida con un termómetro. En (,sica) se de(ine como una manitud escalar relacionada con la ener,a
interna de un sistema
termodin#mico) de(inida por el principio cero de la termodin#mica. 0a temperatura de un cuerpo indica en qu/ dirección se despla*ar# el calor al poner en contacto dos cuerpos que se encuentran a temperaturas distintas) ya que /ste pasa siempre del cuerpo cuya temperatura es superior al que tiene la temperatura m#s baja< el proceso contina asta que las temperaturas de ambos se iualan. El m/todo de calibración de los termómetros es acer una comparación con un sistema de re(erencia y el sistema que se desea utili*a) para saber la precisión y e6actitud con la que se dispone a trabajar. Esta medición sirve para saber cuan desviados est#n los equipos que se utili*an) as, como para tener un mejor control de las variables del e6perimento.
E TERM6METRO :n termómetro es un instrumento que mide la temperatura de un sistema en (orma cuantitativa. :na (orma (#cil de acerlo es encontrando una sustancia que tena una propiedad que cambie de manera reular con la temperatura
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como el mercurio -? dentro de un termómetro de vidrio7 al calentarse) se e6pande y viceversa) al en(riarse se contrae) lo que se visuali*a contra una escala raduada. 0a variación de temperatura a(ecta al volumen del l,quido) de manera que el mismo se despla*a por el depósito) que est# raduado. i aumenta la temperatura) el l,quido se dilata< y si la temperatura disminuye) el l,quido se contrae. 0a raduación del depósito que contiene el mercurio o el alcool nos permite saber) en todo momento) la temperatura del medio en el que est# situado el termómetro) el cual debe estar proteido de la acción directa de los rayos del sol. 0a invención del termómetro se atribuye a alileo) aunque el termómetro sellado no apareció asta 1%5. 0os modernos termómetros de alcool y mercurio (ueron inventados por el (,sico alem#n Ianiel abriel Fareneit) qui/n tambi/n propuso la primera escala de temperaturas ampliamente adoptada) que lleva su nombre. En la escala Fareneit) el punto de conelación de aua corresponde a 32N( y su punto de ebullición a presión normal es de 212N( .Iesde entonces se an propuesto di(erentes escalas de temperatura< en la escala "elsius) diseada por el astrónomo sueco @nders "elsius y utili*ada en la mayor,a de los pa,ses) el punto de conelación del aua es rados y el punto de ebullición es de 1N. Tipos de termómetros7
a/ Termómetro de mercurio 0os termómetros de mercurio pueden (uncionar en la ama que va de G3& N" -punto de conelación del mercurio a 35$ N" -su punto de ebullición) con la ventaja de ser port#tiles y permitir una lectura directa. Ko son) desde lueo) muy precisos para (ines cient,(icos. Es un tipo de termómetro que eneralmente se utili*a para medir las temperaturas del ambiente o entorno e6terior. @lrededor del ao 1$1 (ue Ianiel abriel Fareneit qui/n creó el termómetro de mercurio con bulbo) (ormado por un capilar de vidrio de di#metro uni(orme comunicado por su e6tremo con una ampolla llena de mercurio. El conjunto est# sellado) y cuando la temperatura aumenta) el mercurio se dilata y asciende por el capilar.
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"/ Termocup#a Es
un
sensor
unión
Figura 6! erm#metro de mercurio
(ormado
por
la
de
dos metales distintos que produce un voltaje -e(ecto eebec8) que es (unción de la di(erencia de temperatura entre uno de los e6tremos denominado punto caliente o unión caliente o de medida y el otro denominado
punto
(r,o
o
unión
(r,a
o
de
re(erencia.
on económicos) intercambiables) tienen conectores est#ndar y son capaces de medir un amplio rano de temperaturas. u principal limitación es la e6actitud ya que los errores del sistema in(eriores a un rado "elsius son di(,ciles de obtener. El rupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de cale(acción a as. @lunos tipos de termocuplas7
- Tipo = -"romo -KiG"r "romel 9 @luminio -aleación de Ki G@l @lumel7 con una amplia variedad de aplicaciones) est# disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. Tienen un rano de temperatura de G2P " a A1.3$2P " y una sensibilidad 1QJ9N " apro6. !osee buena resistencia a la o6idación.
- Tipo E -"romo 9 "onstant#n -aleación de "uGKi7 Ko son man/ticos y racias a su sensibilidad) son ideales para el uso en bajas temperaturas) en el #mbito crio/nico. Tienen una sensibilidad de %' QJ9N ".
- Tipo R -?ierro 9 "onstant#n7 debido a su limitado rano) el tipo R es menos popular que el =. on ideales para usar en viejos equipos que no aceptan el uso de termopares m#s modernos. El tipo R no puede usarse a temperaturas superiores a $%P " ya que una abrupta trans(ormación man/tica causa un desajuste permanente. Tienen un rano de GP " a A$5P " y una sensibilidad de S52 QJ9N ". Es a(ectado por la corrosión.
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- Tipo K -Kicrosil -KiG"rGi 9 Kisil -KiGi7 es adecuado para mediciones de alta temperatura racias a su elevada estabilidad y resistencia a la o6idación de altas temperaturas) y no necesita del platino utili*ado en los tipos +) 4 y que son m#s caros.
Figura -! ermocupla digital
c/ Termómetro de inmersión parcia# Iiseado para indicar la temperatura correctamente cuando el bulbo y una porción espec,(ica de la columna est#n inmersos en el medio a la temperatura que va a ser medida.
d/ Termómetro de inmersión tota# Est# diseado para indicar la temperatura correctamente cuando el bulbo y toda la columna del l,quido -unos cuantos mil,metros por arriba del nivel del l,quido est#n inmersos en el medio a la temperatura que va a ser medida.
e/ Termómetro de inmersión comp#eta Est# diseado para indicar la temperatura correctamente cuando todo el termómetro) incluyendo la c#mara de e6pansión est#n e6puestos en el medio a la temperatura que va a ser medida.
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Figura .! ipos de term#metros de vidrio
3.3 M,TERI,E& E'IPO&
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Termómetro bimet#lico G Marca7 4ototer G 4ano7 1Nc 12Nc Termo. Lnmersión total -1 G Marca7 +oeco G 4ano7 1Nc 15Nc Termo. Lnmersión total -2 G Marca7 +oeco G 4ano7 1Nc 15Nc Termo. Lnmersión parcial G Marca7 +oeco G 4ano7 1Nc 15Nc Termocupla G Marca7 =eitaley G Tipo7 = G Material7 Ki"rG Ki@l G 4ano7 M#6imo 3J rms o 2v pico 4eulador de temperatura G Marca7 FiserGscienti(ic G 4ano7 GN" 12N"
o
GNF 22 NF
Figura 0! Instrumentos de medici#n de temperatura u+liAados en el laboratorio
3.4 PROCEDIMIENTO 1. !rimero reulamos la temperatura en el calibrador de termómetros. 2%
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2. 0ueo colocamos los instrumentos a ser calibrados -termómetros) par bimet#lico y termocupla en una posición en la que puedan medir la temperatura. 3. 0ueo de reistrar las lecturas de temperatura aumentamos la temperatura del calibrador en una cantidad previamente eleida y se reistran las lecturas para la nueva temperatura de trabajo.
Figura '3! Instrumentos de medici#n durante la lectura a 43 B/
3. C,C'O& RE&'T,DO&
2$
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0os datos obtenidos en el laboratorio se muestran en la tabla 2 abla '! @atos obtenidos en el laboratorio
TERMÓMETRO UTILIZADO TEMP.REFERENCIA 20 40 60
,imetálico(C/ ) 0
Inmersi#n total()C/ '
Inmersi#n total(') C/ '3
0!0
Inmersi#n parcial (C/) '3
*-!.
4!
43!35
43!4
43!35
50!5
63
6
6!'
6
ermocupla(C/)
CALIBRACIÓN TERMOMETRO BIMETÁLICO -3 ) C ° ( O C I L Á T E M I B O R T E M O M R E T
63 %(=) > !3= !-* "D >
53 43 *3 '3 3 3 5
'3
'5
*3
*5
43
45
53
55
63
65
TEMPERATURA PATRÓN(°C)
Figura '! /urva de calibraci#n del par bimetálico
2'
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CALIBRACIÓN TERMOMETRO DE INMERSION TOTAL 1 ) C ° ( L A T O T N O I S R E M N I E D O R T E M O M R E T
-3 63
%(=) > !3*= 3!65 "D >
53 43 *3 '3 3 3 5
'3
'5
*3
*5
43
45
53
55
63
65
TEMPERATURA PATRÓN(°C)
Figura ''! /urva de calibraci#n term#metro de inmersi#n total ()
2&
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CALIBRACIÓN TERMOMETRO DE INMERSION TOTAL 2 -3
) C ° ( L 63 A T O T 53 N O I S R E M N I E D O R T E M O M R E T
%(=) > 3!0.= ? !"D >
43 *3 '3 3 3 5
'3
'5
*3
*5
43
45
53
55
63
65
TEMPERATURA PATRÓN(°C)
CALIBRACIÓN TERMOCUPLA -3 63 ) C ° ( A L P U C P M R E T
%(=) > !3*= 3!.
53 43 *3 '3 3 3 5
'3 '5 *3 *5 43 45 53 55 63 65 Fiura 23. "urva de calibración termómetro de inmersión total -2
TEMPERATURA PATRÓN(°C)
3
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Figura '4! /urva de calibraci#n de la termocupla
CALIBRACIÓN TERMOMETRO DE INMERSION PARCIAL ) c ° ( L A I C R A P N O I S R E M N I O R T E M O M R E T
-3 63
%(=) > !3*= 3!65
53 43 *3 '3 3 3 5
'3
'5
*3
*5
43
45
53
55
63
TEMPERATURA PATRÓN(°C)
3.5 CONC'&IONE&- "oncluimos que la calibración de los termómetros resulto e6itosa con un maren de error pequeo. - Es necesario tener patrones de medida en nuestros laboratorios para poder calibrar nuestros instrumentos) porque que cada instrumento tiene un maren de error) por eso es necesario el calibrarlo con un instrumento patrón. - El instrumento que presento mayor error (ue el par bimet#lico mientras que Figura '5! /urva de calibraci#n term#metro de inmersi#n parcial
el termómetro de inmersión parcial y el de inmersión total 2 (ueron los m#s precisos (rente a los otros instrumentos.
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4. MEDICION DE POTENCI,
4.1 O!(ETI)O& - "onocer y aprender los m/todos para poder calcular los di(erentes tipos de potencia.
- "omparar la potencia mec#nica con la potencia del caudal de un (luido
4.2 +'ND,MENTO TEORICO G Ener$a- "apacidad de producir trabajo. G Tra"a7o 8ti#- 0a mejor (orma de ener,a e6istente en el universo) ya que es la nica aprovecable. G Perdidas- Trabajo que se pierde por las diversas trans(ormaciones que su(re la ener,a. Entre ellas) perdidas mec#nicas -(ricción o por trans(erencia (inita de calor.
G Potencia 8ti#- Frecuencia con que se desarrolla o recibe trabajo til.
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G Mauina rotatoria- equipo capa* de utili*ar la rotación de un eje para producir) enerar) trans(ormar) transmitir) intercambiar ener,a entre dos o m#s entes. !or ejemplo turbinas) bombas) etc. G Dinamómetro- Equipo que sirve para la medida directa de (uer*as de rotación -potencia o (uer*as ravim/tricas.
a/ Dinamómetro $ra9imtrico- Mide la (uer*a que se le aplique. Est# basado en la propiedad de aluno cuerpos el#sticos -resortes o l#minas de acero)
adecuadamente
calibrados
se
pueden
obtener
resultados
relativamente buenos. "omnmente llamados tambi/n b#sculas o balan*as) usados dom/sticamente para pesar cuerpos.
"/ Dinamómetros de rotación- Miden la potencia en un eje de rotación) son de dos clases7
Dinamómetro de a"sorción- Este dinamómetro absorbe total o parcialmente la potencia producida para su determinación. Estos
dinamómetros pueden ser clasi(icados esta (orma7 Dinamómetros mec:nicos a %ricción- 0a potencia entreada por la turbina es absorbida por la (ricción e6istente entre una cara elemento (riccionarte -(ajas (le6ibles) bloques de madera) u otra super(icie de (ricción y el eje propulsor -o una volante. :n ejemplo es el (reno !rony) donde el e(ecto de (ricción lo controlamos por medio del carado de pesas. i deseamos medir potencias relativamente altas debemos de arear aua en la volante con la (inalidad de causarle en(riamiento) con la consiuiente evaporación del l,quido. El (reno de (aja presenta randes di(icultades para la disipación del calor y para mantener constante el par resistente) por ello su uso se limita para la medición de bajas potencias.
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Dinamómetros
;idr:u#icos-
0a
(ricción de un (luido se sustituye a la (ricción entre sólidos. @cta como una bomba centri(ua de mal rendimiento para trans(ormar en calor la ener,a mec#nica. El casco o envolvente de la bomba est# montado sobre cojinetes de anti(ricción de modo que puede medirse el momento de iro desarrollado con una b#scula. :n ejemplo es el dinamómetro de Froude) se componen de un elemento rotativo en el interior de una caja parcialmente llena de aua. Iado que pueda aber una circulación continua de (luido por el dinamómetro) el dinamómetro idr#ulico puede ser construido para
potencias muco mayores que el anterior. Dinamómetros de aire- e basan en la (ricción entre le elemento rotativo -aletas y la atmós(era libre para absorber la potencia) aunque en alunos casos el elemento rotativo est# parcialmente cerrado para aumentar su capacidad de absorción de potencia. 0a capacidad para
absorber potencia es escasa) aun a randes velocidades. Dinamómetros e#ctricos- :sa un enerador el/ctrico de corriente continua para medir la potencia. @l contrario) si se le administra
corriente) se comporta como un motor de manera indi(erente. Dinamómetro de transmisión- Mide la potencia realmente entreada por o de la maquina cuando esta se encuentra operando.
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4.3 M,TERI,E& E'IPO&
Figura '-! @inam#metro marca Ealter con un rango de 3'3 g%
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Figura '.! ac#metro digital marca esto
4.4 PROCEDIMIENTO 1. @justar las aujas del dinamómetro al valor de cero cuando no aya cara y medir el radio de iro. Figura '0! urbina elton $ Francis respec+vamente
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Figura *3! Graduaci#n del dinam#metro para una correcta lectura
2. @ccionar la turbina mediante el motor el/ctrico) raduando /sta de tal manera que se puedan tomar & medidas de nmero de revoluciones -rpm con la (uer*a -8. 3. Medir las revoluciones de iro del eje del motor con ayuda de un tacómetro para cada caso.
Figura *! Uso del tac#metro para registrar la velocidad angular del e:e
. Tomar la lectura del dinamómetro en =G( para cada caso.
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Figura *'! "egistro de la lectura del dinam#metro en operaci#n
4. C,C'O& RE&'T,DO& :saremos las siuientes ecuaciones
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Ecuación de +ernoulli 2
p v +h H = + γ 2 g
Ionde7 U7 Iistancia entre el manómetro y el nivel de ?2O !7 !resión de trabajo iual a 5psi
Iatos obtenidos en el laboratorio7 Iistancia entre el manómetro y el v/rtice7 1.21 m
Ecuación para el caudal7 Q=
8 15
√ 2 g∗tanx
∗
() x
2
2.5
h
∗
∗ 0.6
Ionde7 V7 #nulo para vertedero trianular iual a &N !otencia Mec#nica F (¿ ¿ dinametro − F pesas)∗(brazo )∗ w Pm=T . w = F viscoza∗( brazo )∗w=¿
Iatos obtenidos en el laboratorio abla *! @atos obtenidos en el laboratorio
C,&O
+uer<. Dinamómetro =>$%/
+uer
$%/
RPM
;=cm/
1 2 3 4
3. 5.1 %.& '.$
2 3 5
1&% '33 %2.& 1$.%
1.1 15.% 1% 1%.1 1%.2
Ii#metro de entrada7 % puladas.
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!resion;5 !L +ra*o; 15.25 cm abla 4! 9alores calculados a par+r de los datos de laboratorio
C,&O
Pot. ?idrau#ica=@/
1 2 3 4
$$.33 %1.3221 %5.%1& %%.$2%' %$5.&$$
Pot n=e%iciencia Mec:nica=@/ A/ 1'2.$125 211.511 1'&.$2%5
2&.$ 32.32 2'.52
abla 5! otencias calculadas $ eHciencia
C,&O
?
+.Dina* +.Peso=N/
Cauda#=m3Bs/
1 2 3 4
.% .5&%% .5&% .5&% .5&%
13.$3 2.%1 2'.& 3%.2&$
.15' .13%2 .151 .1$2 .1&$2
4.5 CONC'&IONE&
1