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Ensayo de calibrado de manómetros (página 2)



Partes: 1, 2

 

Durante la realización del ensayo se pudo
comprobar que el uso del manómetro tendrá
limitaciones en cuanto a precisión, pues esto
influirá de manera considerable en una correcta lectura justo
en el momento en que se produzca el movimiento
inminente del pistón superior en función de
la presión
del pistón inferior. También se tubo dificultad al
tomar el peso de cada materia usado
como pesa pues no se contaba con una balanza, en el laboratorio de
termohidráulica, siendo necesario par esto el uso de pesas
ya estandarizadas y adecuadas para el proceso,
así también se presento la limitación de que
no se contaba con un instrumento de medición preciso, como por ejemplo un
vernier para
la medición del diámetro del
pistón.

Finalmente quiero extender mis muestras de
agradecimiento a aquellos amigos que gracias a sus
críticas y sugerencias han hecho posible el desarrollo del
presente ensayo de calibración de
manómetros.

OBJETIVO

Experimentar el proceso de calibrado de
manómetros considerando un patrón y uno de prueba
para encontrar datos de
comparación y de error.

Elaborar el gráfico de presión real
(patrón) vs presión de prueba en el instrumento a
calibrar, para manejar el margen de error

MARCO
TEÓRICO

Manómetros:

Un manómetro es un tubo; casi siempre doblado en
forma de U, que contienen un líquido de peso
específico conocido, cuya superficie se desplaza
proporcionalmente a los cambios de presión.

Tipos de Manómetros:

Los manómetros son de dos tipos, entre los cuales
tenemos:

a.-) Manómetros del tipo abierto;
con una superficie atmosférica en un brazo y capaz de
medir presiones manométricas.

b.-) Manómetros diferencial; sin
superficie atmosférica y que sólo puede medir
diferencias de presión.

Manómetros Abiertos:

Las etapas recomendadas en la resolución de
problemas de
manómetros abiertos son:

  1. Trazar un bosquejo del
    manómetro, aproximadamente a escala.
    Partiendo de la superficie atmosférica del
    manómetro como punto de carga de presión
    conocida, numérense , en orden los niveles de contacto
    de fluidos de diferentes pesos específicos.
    A partir de la carga de presión
    atmosférica, pásese de un nivel a otro, sumando o
    restando las cargas de presión al reducirse o aumentarse
    la elevación, respectivamente, considerando los pesos
    específicos de los fluidos.
  2. Tamar una decisión
    respecto al fluido en que se expresarán las unidades de
    carga.

Manómetros Diferencial:

Las etapas o pasos que se utilizan en el cálculo de
diferencia de presiones son:

  1. Numero de "puntos
    estratégicos" indicados por los niveles de contacto de
    los fluidos. Se requiere cierta práctica para escoger
    los puntos que permitan los cálculos más
    sencillos. Resuélvase la ecuación
    para la diferencia de cargas, de presión y redúzcase a
    diferencias de presión si se desea.
  2. A partir de la carga de
    presión incógnita P/ h en uno de los puntos
    extremos, escríbase una suma algebraica continua de
    cargas , pasando de un punto a otro e igualando la suma
    continua a la carga incógnita P / h en el otro
    extremo.

Aplicaciones:

Hidráulica (agua/aceite),
neumática, marina / offshore, aire
acondicionado y refrigeración, electromedicina, control de
procesos,
sistema de
recogida de datos, alarmas, seguridades y regulación,
edificios inteligentes.

Reguladores de Presión:

Los reguladores de presión son aparatos de
control de flujo diseñados para mantener una
presión constante aguas a bajo de los mismos. Éste
debe ser capaz de mantener la presión, sin afectarse por
cambios en las condiciones operativas del proceso para el cual
trabaja. La selección,
operación y mantenimiento
correcto de los reguladores garantiza el buen desempeño operativo del equipo al cual
provee el gas.

Reguladores – Reductores:

Los reguladores reductores de presión son equipos
de control de flujo diseñados para mantener una
presión constante aguas debajo de ellos,
independientemente de las variaciones de presión a la
entrada o los cambios de requerimiento de flujos. La "carcaza" y
los mecanismos internos que componen un regulador,
automáticamente controlan o limitan las variaciones de
presión a un valor
previamente establecido.

Existen diferentes, marcas, estilos y
aplicaciones para la industria del
Gas Metano. Algunos
tipos están contenidos por contenedores auto controlados
que operan midiendo la presión de línea y
manteniéndola en el valor fijado, sin necesidad de
fuentes
externas de energía. Otros modelos
requieren de una fuente externa para ejecutar su función
de control de la presión.

Éste suplemento muestra los
principios de
funcionamiento de los reguladores de Gas Metano, sus dos grandes
grupos: los
"auto operados" y los "pilotados"; así como información importante que
facilitará la selección del equipo ideal para cada
aplicación.


Funcionamiento de los Reguladores de
Presión:

Un regulador es básicamente una válvula de
recorrido ajustable conectada mecánicamente a un
diafragma. El diafragma se equilibra con la presión de
salida o presión de entrega y por una fuerza
aplicada al lado contrario, a la cara que tiene contacto con la
presión de salida. La fuerza aplicada al lado opuesto al
diafragma puede ser suministrada por un resorte, un peso o
presión aportada por otro instrumento denominado
piloto.

El piloto es por lo general, otro regulador más
pequeño o un equipo de control de
presión.

Los reguladores auto – operados funcionan bajo el
principio de equilibrio de
fuerzas. Esencialmente, las fuerza aplicadas en la zona de alta
presión (Pe), aguas arriba, se equilibran o balancean con
las fuerzas de la zona de baja presión (Ps), aguas abajo.
Este equilibrio de fuerzas es causada por la distribución de la energía
(presión)en áreas desiguales, de acuerdo a la
siguiente ecuación:

F = P.A (Eq.1)

Donde;

F = Fuerza (Lbf) ó (Nw)

A = Area (In²) ó (m²)

P = Presión (Lbf / in²) ó
(Kpa)

De acuerdo a esto (Eq.1), la fuerza que actúa en
la zona de baja presión, se distribuye en una superficie
más grande que la fuerza que se aplica en la zona de alta
presión. Debido a la diferencias de áreas se logra
el equilibrio entre ambas zonas (Eq.2).

F1.A1 =
F2.A2 (Eq.2)

La fuerza a la entrada puede ser considerada como fuerza
de apertura, la cual se balancea a su vez con la fuerza de
cierre. Para ajustar la presión aguas abajo, se introduce
una tercera fuerza en la ecuación, esta fuerza es llamada
fuerza de control, ejercida por un resorte o artefacto que
suministra una presión o energía adicional. En el
caso del regulador esquemático la fuerza de control la
suministra un resorte y se considera como parte de la fuerza de
apertura. El equilibrio matemático de fuerza se
expresaría de al siguiente manera.

Fentrada + Fresorte =
Fsalida (Eq.3)

El equilibrio de fuerzas de apertura y cierre de la
válvula reguladora se lleva a cabo mientras el equipo
opera en estado de
flujo estable. Con base en las ecuaciones 2 y
3, se reconoce que si la presión de entrada permanece
constante los cambios en la presión de salida son
compensados por cambios en la fuerza que aplica el resorte,
logrando así el balance.

La fuerza ejercida por el resorte se expresa con la
siguiente ecuación, conocida como "Ley de
Hooke".

F = -K . X (Eq.4)

Donde

F = Fuerza (lbf) ó (Nw)

K = Constante de elasticidad del
resorte (Lbf / in) ó (Nw / m)

X = Deformación del resorte, (in) ó
(m)

A medida que el vástago de la válvula
reguladora se desplaza, el resorte se deforma. Cambiando de esa
manera la fuerza ejercida por el resorte. Los cambios en la
fuerza suministrada por el resorte significan cambios en la
presión de entrega.

EQUIPOS E
INSTRUMENTOS

  • Un tarador de manómetros
  • Pesas de diferente
    medida
  • Un manómetro de tipo
    bourdom.
  • Lubricante para el
    calibrador (SAE 10).

PROCEDIMIENTO

  • Instalar el manómetro
    a experimentar en el calibrador de
    manómetros
  • Suministrar aceite al equipo
    en cantidad suficiente
  • Realizar la purga de
    aire por una
    de las derivaciones totalmente abierta mediante la
    válvula de purga.
  • Tomar medición del
    diámetro del pistón sobre el que actuará
    la plataforma porta pesas
  • Nivelar la plataforma sobre
    la cual se colocarán las pesas
  • Colocar una pesa sobre la
    plataforma. Luego presionar el pistón inferior de manera
    que se pueda visualizar un movimiento inminente del
    pistón superior, en éste instante se da lectura
    de la presión que registra el manómetro. La
    presión real es el cociente entre el peso que
    actúa sobre el pistón superior y el
    diámetro de éste último. La lectura
    correcta está en función de la presión del
    pistón inferior y el preciso instante en que se mueve el
    pistón superior.
  • Ubicar una segunda pesa y
    seguir el procedimiento
    anterior hasta siete ensayos.
    Luego se va retirando las pesas comenzando por la última
    pesa colocada en la plataforma.

Observaciones: Cuando se va colocar las pesas en la
plataforma es preciso haber lubricado previamente el
vástago de la plataforma con la finalidad de evitar
rozamiento en la guía y facilitar el ascenso de la
plataforma a fin de visualizar el movimiento inminente del
pistón superior.

TABLA DE DATOS

Tabla de Registro de
Datos

Area de la
Plataforma (m^2)

Diámetro del
pistón (mm)

Pesas Sobre
la Plataf.(gr)

Lectura en el Manómetro
P(bar)

MANO .PATRON

MANO .PRUEBA

PRO 1

PRO 2

1

121.934.10^6

12.46

297.75

0.23

0.25

0.24

0.2

0.28

0.24

2

121.934.10^6

12.46

+175.41

0.38

0.65

0.515

0.41

0.55

0.48

3

121.934.10^6

12.46

+242.52

0.73

0.90

0.815

0.85

1.05

0.951

4

121.934.10^6

12.46

+325

0.90

1.19

1.045

1.09

1.38

1.235

5

121.934.10^6

12.46

+475

1.18

1.35

1.265

1.39

1.53

1.455

6

121.934.10^6

12.46

+267.11

1.45

1.53

1.49

1.68

1.73

1.705

Gráfico de Registro de
Datos

Tabla de presión
real

Pesos (gr.)

Presión (bar)

1

297.75

0.239

2

473.16

0.380

3

715.68

0.575

4

1040.68

0.837

5

1515.68

1.219

6

1780.79

1.432

Tabla de Ajuste de
Datos

Donde: aplicando las formulas se tiene a= 0.82188737
b=0.27524413

Por lo tanto la ecuación resulta:
y=
0.82188737X+0.27524413

Gráfico Ajustado

CONCLUSIONES

  • Al observar el grafico P. REAL V.S PATRON se puede
    determinar de que existe un error por DEFECTO tanto en las dos
    graficas,
    por lo que en una lectura del man.PATRONd le tendríamos
    que restar una cantidad de 0.114 de presión adicional
    aproximadamente.
  • Al observar el grafico P.
    PATRON V.S P.PRUEBA puede determinar de que existe un error por
    EXCESO tanto en las dos graficas, por lo que en una lectura del
    man.PRUEBA le tendríamos que restar una cantidad de
    0.105 de presión adicional para
    aproximadamente.
  • Necesario determinar de
    manera exacta el punto inminente es decir el instante en el que
    el pistón inferior esta en contacto con el pistón
    superior, pues esto determinará una correcta toma de la
    presión en el manómetro.
  • Este método
    de calibración de manómetros me parece adecuado
    porque se puede determinar el error entre la presión
    real y la presión de lectura.

RECOMENDACIONES

  • el manómetro utilizado, puede ser utilizado
    para los ensayos de medición de presiones, pues su rango
    de error es mínimo.
  • Para encontrar el punto inminente exacto, sin la
    interferencia del rozamiento es necesario una
    lubricación constante del pistón
    superior.
  • Es necesario calibrar un manómetro antes de
    utilizarlo en una determinada operación.
  • Observar con sumo cuidado que no exista aire en el
    líquido, de lo contrario podría existir una mala
    lectura.

BIBLIOGRAFÍA

hidráulicaTERMOHIDRAULICATERMOHIDRAULIcA
IManómetro_archivosManómetro.htm

ANEXOS

 

 

 

Autor:

Lopez Quiñones Yuri Leo

UNIVERSIDAD DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

CATEDRA : LABORATORIO DE TERMOHIDRAULICA I

CATEDRATICO : ING. MARIO HUATUCO G.

SEMESTRE : VII

CIUDAD UNIVERSITARIA, 2008

Partes: 1, 2
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