MEDICIONES Y ENSAYOS

Jefe de Catedra: Ing. Cavalchini, Jorge.

Ayudante: Ing. Cavalchini, Diego.

Alumno: Romano, Georgina Alejandra.

TRABAJO PRACTICO N 1 - PRESION

universidad tecnologica nacional facultad regional delta ingenieria mecanica

MEDICIONES Y ENSAYOS

TRABAJO PRACTICO N1: PRESION

ROMANO, Georgina Alejandra PAOLONI, Roberto Marino

INTRODUCCION

PRESIONLa presin es una fuerza por unidad de superficie y puede expresarse en unidades tales como pascal, bar, atmsferas, kilogramos por centmetro cuadrado y psi (libras por pulgada cuadrada). En el Sistema Internacional (S.I.) est normalizada en pascal de acuerdo con las Conferencias Generales de Pesas y Medidas 13 y 14 que tuvieron lugar en Pars en octubre de 1967 y 1971, Y segn la recomendacin Internacional nmero 17, ratificada en la III Conferencia General de la Organizacin Internacional de Metrologa Legal. El pascal es 1 newton por metro cuadrado (1 N/m2), siendo el newton la fuerza que aplicada a un cuerpo de masa 1 kg, le comunica una aceleracin de 1 m/s2. Como el pascal es una unidad muy pequea, se emplean tambin sus mltiplos: el kilopascal (1 kPa = 10-2 bar), el megapascal (1 MPa = 10 bar) y el gigapascal (1 GPa = 10 000 bar). En la industria se utiliza tambin el bar (1 bar = 105 Pa = 1,02 kg/cm2) y el kg/cm2, si bien esta ltima unidad, a pesar de su uso todava muy extendido, se emplea cada vez con menos frecuencia.En la siguiente tabla figuran las equivalencias entre las unidades mencionadas.

Tabla 1: Equivalencia entre unidades de presion. Fuente: http://es.slideshare.net/masterthom_13/tabla-de-equivalencias-entre-unidades-de-presin-2.

La presin puede medirse en valores absolutos o diferenciales. En la figura que contina se indican las clases de presin que los instrumentos miden comnmente en la industria.

Figura 1: Clasificacin de las presiones. Fuente: http://es.slideshare.net/luisdan20/presin-manomtrica-de-vaco-y-absolutaLa presin absoluta se mide con relacin al cero absoluto de presin (puntos A y A' de la figura).

La presin atmosfrica es la presin ejercida por la atmsfera terrestre medida mediante un barmetro. A nivel del mar, esta presin es prxima a 760 mm (29,9 pulgadas) de mercurio absolutos o 14,7 psi a (libras por pulgada cuadrada absolutas) y estos valores definen la presin ejercida por la atmsfera estndar.

La presin relativa es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presin absoluta y la atmosfrica del lugar donde se efecta la medicin (punto B de la figura). Hay que sealar que al aumentar o disminuir la presin atmosfrica, disminuye o aumenta respectivamente la presin leda (puntos B' y B"), si bien ello es despreciable al medir presiones elevadas.La presin diferencial es la diferencia entre dos presiones, puntos C y C'. El vaco es la diferencia de presiones entre la presin atmosfrica existente y la presin absoluta, es decir, es la presin medida por debajo de la atmosfrica (puntos D, DI y D''). Viene expresado en mm columna de mercurio, mm columna de agua o pulgadas de columna de agua. Las variaciones de la presin atmosfrica influyen considerablemente en las lecturas del vaco.

El campo de aplicacin de los medidores de presin es amplio y abarca desde valores muy bajos (vaco) hasta presiones de miles de bar. En la figura que sigue pueden verse los tipos de instrumentos y su campo de aplicacin.

Los instrumentos de presin se clasifican en tres grupos: mecnicos, neumticos, electromecnicos y electrnicos.

Figura 2: Instrumentos de medicin de presin. Fuente: Apunte de catedra.Bsicamente, para medir presiones, dividimos el rango de aplicacin de los instrumentos en: Manmetros, se utilizan para medir la presin manomtrica POSITIVA.

Barmetros, se utilizan para medir la presin atmosfrica.

Vacumetros, se utilizan para medir la presin manomtrica NEGATIVA.Para seleccionar un instrumento de medicin de presin se deben tener en cuenta:

Rango de presin

Rango de temperatura

Composicin del Fluido

Condiciones que afectan a la operacin del instrumento

Temperatura del fluido

Condiciones ambientales

Mtodo de instalacin

Exactitud requerida

Los instrumentos para la medicin de presiones se clasifican en:ELEMENTOS MECANICOSTIPO DE BALANZA DE GRAVEDAD (Comparacin de presiones)Barmetro de cubeta

Manmetros de tubo en U y diferencial tipo U

Manmetro de tubo inclinado

Manmetro de toro pendular

Manmetro de anillo balanceado

Manmetro de campana (Sello lquido, campana simple, campana modelada, etc)

Balanza de presin

Manmetro de pistn y probador de pedo propio

TIPO DE MIEMBRO ELASTICOTubo de Bourdon (Tipo C, espiral, helicoidal)

Tubo torcido

Diafragma (Capsulas circulares soldadas)

Fuelle

Presin absoluta

Sello volumtrico (Diafragma, fuelle, capsula)

ELEMENTOS ELECTROMECANICOSTransmisores electronicos de equilibrio de fuerzas (detector de inductancias, fotoelectricos, otros)

Resistivos

MagneticosInductancia variable

Reluctancia variable

Presductor magnetico

Capacitivos

ExtensometricosCementadas

Sin cementar

Silicio difundido

Piezoelectricos

ELEMENTOS DE VACIOMecnicos de fuelle y de diafragma

Mc LEOD

TrmicosTermopar

Pirani

Bimetal

IonizacinFilamento caliente

Ctodo frio

Radiacin: Medidor alfratron

Tabla 1: Clasificacin de los elementos de medicin. Fuente: Apunte de catedra.VALVULAS REGULADORAS DE PRESION

Las vlvulas reguladoras de presin, proporcionan una presin constante en un sistema que funcione a una presin ms baja que la suministrada por el equipo de produccin. La vlvula reguladora de presin mantiene constante la presin de trabajo, sean cuales fueren las oscilaciones de presin en la red y en el consumo de aire. Dependiendo de su construccin (con/sin orificio de escape) funcionan de forma algo diferente.Vlvula Reguladora de Presin Sin orificio de escapePor medio del tornillo de ajuste se pretensa el muelle que est unido solidario al diafragma. Segn el ajuste del muelle, se abre ms o menos el paso del lado primario al secundario. El vstago con la membrana se separa ms o menos del asiento de junta.Si no hay consumo de aire comprimido en el lado secundario, la presin aumenta y empuja a la membrana, venciendo la fuerza del muelle. El muelle empuja el vstago hacia arriba, y en el asiento se cierra el paso de aire. Slo despus de descomprimir el lado secundario, puede fluir de nuevo aire comprimido del lado primario.

Figura 3Vlvula Reguladora de Presin Con orificio de escape

El funcionamiento es similar al descrito para la vlvula sin orificio, pero en sta, cuando la presin secundaria aumenta demasiado y la membrana es empujada contra el muelle, entonces se abre el orificio de escape en la parte central de la membrana y el aire puede salir a la atmsfera por los orificios de escape existentes. El lado secundario se descomprime automticamente por accin del escape implementado.

Figura 4OBJETIVOSLos objetivos de la prctica son:

Medir presiones con diferentes manmetros.

Conocer como estn constituidos los manmetros.

Calibrar uno con un banco patrn.DESARROLLOPrimera Prctica:

Se dividi la clase en grupos y se le entrego manmetros de tipo tubo de Bourdon y vlvula reguladora de presin. Cada uno de los grupos desarmo los instrumentos y luego expuso sus conclusiones. Los elementos fueron intercambiados para que cada grupo los examinara.

ResultadosAl observar el manmetro desarmado se pudieron observar sus partes y se comprendi el funcionamiento del mismo.

Figura 5: Manmetro tipo Bourdon. Fuente: Catalogo de Termonew.

Figura 6: Manmetro tipo Bourdon - Desarme. Fuente: http://www.italmanometri.com/eng_normative.php y http://slideplayer.es/slide/1592132/.

Figura 5: Manmetro tipo Bourdon. Fuente: http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica34.htm.

Figura 6: Manmetro tipo Bourdon. Fuente: http://www.italmanometri.com/eng_normative.php.

Como puede verse en las figuras arriba, el manmetro de Bourdon consiste en un tubo metlico de seccin transversal no circular, obtenido a base de aplanar un tubo de seccin circular, que tiende a recuperar dicha forma cuando se aplica una diferencia de presin entre el interior y exterior. Si se cierra el tubo por un extremo y se empotra rgidamente el otro, esta tendencia a recuperar la seccin transversal provoca un desplazamiento del extremo libre (figura 6).Segunda Prctica:

Objetivo

Conocer mtodos para realizar calibraciones a manmetros. Para esto se calibraran dos manmetros tipo Bourdon en un banco de calibracin de presin que se encuentra ubicado en el laboratorio de Elctrica.Introduccin tericaBanco patrn de calibracin de presin: Consta bsicamente de una carcasa, cuatro manmetros principales y uno auxiliar, dos vlvulas reguladoras, varias salidas y una entrada de aire. El rango de presin de entrada de aire va desde 0 hasta 250psi y el rango de salida va desde 0 hasta 45psi. Su funcionamiento es el siguiente:

1- Se regula y mide la presin deseada en el banco.

2- Se conecta un manmetro a una de las salidas de aire.

3- Se comparan los valores obtenidos y procede de la manera adecuada.

Esquema de un banco patrn de calibracin de presin:AGREGAR FOTO

Figura 7: Esquema de banco patrn de calibracin de presin. Fuente: Elaboracin propia.

Las entradas 1, 2, 3 y 4 son las entradas a los respectivos manmetros calibradores.V1 y V2 son las vlvulas reguladoras de presin.

E corresponde a la entrada de aire.

R1 y R2 se utilizan para regular manualmente las vlvulas reguladoras de presin.

Desarrollo y resultados

Se seleccionaron dos manmetros de tipo tubo Bourdon y se vincularon cada uno por separado con el banco patrn de calibracin de presin y se obtuvieron las presiones debajo.

El manmetro 1 por su escala fue conectado con el manmetro 3 del banco patrn de calibracin de presin (0 82psi); mientras que el manmetro 2 fue conectado al 5 (0 - 1,6psi).

Resultados:Manmetro 1:

MedicinError

Manmetro a calibrar (bar)Banco patrn (inH2O)Manmetro a calibrar (bar)Banco patrn (bar)RelativoAbsoluto

0,62800,60,69830,09830,1407

142011,04740,04740,0452

1,35601,31,39650,09650,0691

1,77001,71,74560,04560,0261

Manmetro 2:MedicinError

Manmetro a calibrar (bar)Banco patrn (inH2O)Manmetro a calibrar (bar)Banco patrn (bar)RelativoAbsoluto

0,41960,40,48880,08880,1816

0,83920,80,97760,17760,1816

1,46001,41,49630,09630,0643

Conclusin

Estos instrumentos industriales de medicin de presin son muy importantes para las industrias. Tienen su campo de aplicacin que es amplio y abarca desde valores muy bajos que se encuentra la zona de vaco hasta presiones muy altas.Con estos podemos mantener y controlar el funcionamiento de distintas maquinas e instalaciones.Al aumentar la presin los errores tanto relativo como absoluto disminuyen.