RESUMEN
La presente experiencia es un breve estudio de los instrumentos medidores de presio presiones nes,, tales tales como como manóme manómetro tross de bourdo bourdon, n, manóme manómetro tross de colum columna na líquida, diferenciales, tubos de venturi, pitot, etc. El enfoque principal es su modo de uso, correcta lectura y calibración respectiva. Se inició instalando un manómetro tipo bourdon en un calibrador de peso muerto. Posteriormente se colocaron pesas una a una en un pistón móvil, esto con el fin de establecer una presión patrón y contrastarla con la lectura de nuestro manómetro hasta alcanzar los !! psi" una vez sucedido esto se desmonta el equipo. Para finalizar con la calibración los datos anotados se trasladan a un sistema de e#es coordenados y se $rafican las rectas de calibración% Lectura del instrumento vs Lectura patrón. La se$u se$und nda a part parte e cons consta ta de un reco recorri rrido do $uia $uiada da por por el doce docent nte e en las las instal instalaci acione oness del del labora laborator torio. io. &quí el estudi estudiant ante e recono reconoce cer' r' los distin distintos tos manómetros e interpretara su funcionamiento bas'ndose en conceptos previos del curso de mec'nica de fluidos. & continuación una breve descripción% descripción% a( El manómetro de bourdon" el cual siempre se ubican en paredes de tuberías por donde circulan líquidos o al$)n tipo de $as. b( *anómetros diferenciales" su lectura se hace mediante la diferencia de alturas de un líquido en cuestión conectado a dos puntos del flu#o. c( +ubo venturi" es un tipo de manómetro diferencial que nos permite calcular indirectamente el caudal. d( +ubo de pitot" permite determinar la car$a de velocidad o presión din'mica en un fluido.
I FUNDAMENTO TEÓRICO
1. DENSIDAD El trmino densidad proviene del campo de la física y la química, en los que específicamente alude a la relación que existe entre la masa de una sustancia -o de un cuerpo( y su volumen. Se trata, pues, de una propiedad intrínseca, ya que no depende de la cantidad de sustancia que se considere.
i$ura / 0ensidad de líquidos diferentes
2. PRESIÓN Se define presión como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una superficie y el 'rea de dicha superficie. La presión es una ma$nitud escalar. La fuerza que e#erce un fluido en equilibrio sobre un cuerpo sumer$ido en cualquier punto es perpendicular a la superficie del cuerpo.
Se calcula%
P=
F S
i$ura 1 uerza perpendicular al 'rea
2.1. PRESIÓN ABSOLUTA 2uando el nivel de referencia para la medición de una presión es el cero absoluto es decir la ausencia total de molculas que son los a$entes de la presión, la presión así medida se llama absoluta" pero el nivel de referencia es el estado molecular atmosfrico" la presión con respecto a este nivel la llamamos presión manomtrica. |¿|= P + P atm man
2.2. PRESIÓN MANOMÉTRICA *uchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la presión atmosfrica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosfrica, llam'ndose a este valor presión manomtrica. La presión manomtrica se expresa bien sea por encima o por deba#o de la presión atmosfrica. Los manómetros que sirven para medir presiones inferiores a la atmosfrica se llaman manómetros de vacío o vacuómetros.
i$ura 1./ Las presiones manomtricas son positivas si est'n por arriba de la presión atmosfrica y ne$ativas en caso contrario.
2.3. PRESIÓN TOTAL La presión total para un fluido en movimiento es la suma al$ebraica de la presión est'tica con la presión din'mica -presión de velocidad( e#ercida sobre una superficie perpendicular al desplazamiento del fluido. Se mide mediante un tubo de impacto.
PTOTAL = P EST + P DIN
2.4. PRESIÓN ESTÁTICA Es aquella ocasionada por el movimiento molecular al azar de un fluido y se manifiesta como una fuerza sobre un 'rea que envuelve a un fluido. La presión est'tica se mide insertando un tubo est'tico que sea perpendicular a la dirección del flu#o" y tambin a travs de piezómetros" entonces podemos decir que la presión est'tica es la presión que e#erce un fluido en movimiento sobre las paredes que lo contienen.
i$ura 1.1 El piezómetro de oersted es un aparato para medir la compresibilidad de los líquidos.
2.5. PRESIÓN DINÁMICA La presión de velocidad se manifiesta como una fuerza que ofrece un fluido en movimiento, sobre un 'rea perpendicular a la dirección de su movimiento.
i$ura 1. 2orte esquem'tico de un tubo de Prandtl.
3. MANÓMETROS 3n manómetro es un instrumento de medida de la presión en fluidos -líquidos y $ases( en circuitos cerrados. *iden la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosfrica, llam'ndose a este valor presión manomtrica. Por eso se dice que los manómetros miden ! "#e$i%n #e!&i'!.
i$ura 0iferentes tipos de manómetros dependiendo de su us
3.1 MANOMETRO DE TUBO INCLINADO
Se utiliza para mediciones de presiones diferenciales. En este manómetro la rama del tubo de menor di'metro est' inclinado con el ob#etivo de obtener una mayor escala.
i$ura ./ *anómetro de tubo inclinado su usa para presiones manomtricas inferiores a 14!mm de columna de a$ua.
3.2 MANÓMETRO BOURDON El mtodo m's usual para medir presiones es por medio del barómetro de 5ourdon, que consiste en un tubo aplanado de bronce o acero curvado en arco. & medida que se aplica presión al interior del tubo, ste tiende a enderezarse, y ste movimiento se transmite a un cuadrante por intermedio de un mecanismo amplificador adecuado.
i$ura .1 *anómetro de bourdon de !614! psi con una escala de 4 psi.
3.3 MANÓMETRO DE PO(O
En este tipo de manómetro una de las columnas en 738 ha sido sustituido por un reservorio o pozo de $ran di'metro, de modo que la presión diferencial es indicada )nicamente por la altura del liquido en la rama no eliminada del tubo 738.
i$ura . *anómetro tipo pozo de lectura directa que proporciona lecturas de presión precisas, positivas, ne$ativas o diferenciales
3.4 EL TUBO DE PITOT Se utiliza para calcular la presión total, tambin denominada presión de estancamiento -suma de la presión est'tica y de la presión din'mica(. Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos areos y para cuantificar las velocidades de aire y $ases en aplicaciones industriales.
i$ura .9 +ubo de pitot utilizado para flu#os de aire
4. CALIBRADOR DE PESO MUERTO
Este calibrador posee dos c'maras conectadas mediante v'lvulas, la c'mara superior tiene dos ramales en uno de los cuales se instalar' el manómetro a calibrar y el otro ramal posee un pistón sobre el cual pueden colocarse pesas. La c'mara inferior posee un embolo que es accionado por una manivela.
i$ura 9. 2alibrador utilizado en el laboratorio
II DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN 2.1 CALIBRADOR DE PESO MUERTO
i$ura 1./ :;&<=> ?4PS@ & /4!!PS@A :P;E2@2@B< !./C :*&;2& E<=@
2.2
2D&<0LE;
MANOMETRO DE BOURDON
)
i$ura 1.1 :;&<=> ?! PS@ & 4! PS@A :*&;2& @F&
III PROCEDIMIENTO E*PERIMENTAL 3.1+ CALIBRACIÓN DE LOS MANÓMETROS a( Se instala el calibrador de peso muerto
i$../2alibrador de peso muerto
i$. . 0atos del calibrador
i$..1 0esi$nación
i$. .9 Perno sobre el cual se colocar' el cilindro
b( Se coloca el manómetro adecuadamente en el calibrador.
i$. .4 2alibrador en pre funcionamiento
c( Se abre una v'lvula / que permita el in$reso de aceite desde un cilindro hacia otro cilindro -/( sobre el cual se encuentra una manivela. d( Se cierra la v'lvula / y se abre la 1, permitiendo que se forme un conducto entre el cilindro que sostiene a las pesas y el mbolo mencionado en el inciso c.
MANÓMETRO CILINDRO 2 MANIVELA PLATAFORMA CILINDRO 1 VÁLVULA 2 VÁLVULA 1
i$. .G 2omponentes del calibrador
e( La referencia es de 4 psi, presión patrón" siendo este el peso de la plataforma. & continuación se coloca la primera pesa de 4 psi alcanzando una presión de /! psi, se $ira la manivela hasta que el nivel m's ba#o de la plataforma sea el mismo que el de un tornillo ubicado en la superficie del cilindro 1.
N.R
i$. .I nivel de referencia tomado
i$. .H Pesas para la presión patrón
f( Se anotan la lectura en el manómetro
i$. .J Lectura del manómetro
$( Se aumenta la presión patrón aKadiendo pesas que son de% 4psi, /! psi, 1! psi 4! psi y /!! psi. 3na vez alcanzada una presión de !! psi en la plataforma se da por finalizado el proceso
i$. ./! Se aKaden pesas hasta alcanzar una lectura de !! psi
i$. .// Lectura cercana a los !! psi
Calibraci! "#l $a!$#%r& 350 325 300 275 250 225 200
L#c%'ra "#l +a%r! (P)I*
175 150 125 100 75 50 25 0
75 125 175 225 275 325 50 100 150 200 250 300 350
L#c%'ra "#l $a!$#%r& (P)I*
"!&#%n
5
/
0
11
13
15
1/
10
21
23
25
2/
20
G4
H4
/!4
/14
/94
/G4
/H!
1!4
114
19!
144
1H4
!!
C Error del manómetro 35.000, 30.000, 25.000, 20.000,
C error
15.000, 10.000, 5.000, 0.000, 25
50
75
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325
Presión -PS@(
P#e $i% n PS I+
5
/
0
11
13
15
1/
10
21
23
25
2/
20
31
de e## #
!. !!! C
1/. 91J C
/G. GGI C
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/!. !!! C
4.H H1 C
I.H J4 C
I./ 9 C
9. 9H C
1.! !! C
4.4 4G C
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9.H J C
2onclusiones /. La calibración se debe efectuar de modo periódico y requiere de un est'ndar para comparar valores. 1. La calibración no $arantiza el buen funcionamiento de un instrumento, pero si nos indica la precisión o ran$o, y de acuerdo a eso ver si es factible o no. . La recalibración siempre se lleva a cabo despus de que el instrumento a sido a#ustado, reparado, modificado o utilizado en forma incorrecta. 4.
El aspecto económico es tambin importante en la calibración, debido a que representa una ero$ación improductiva necesaria para la operación y se debe mantener al mínimo
