UNIVERSIDAD SANTO TOMAS
GUÍA PARA PRÁ PRÁCTI CTI CAS DE L ABORATORI O M ECÁ ECÁNICA DE FL UIDOS
CALIBRACION DE UN MANOMETRO FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
VERSION: 02
FECHA: 06 05 2011
PRACTICA DE LABORATORIO No.4 “Calibración de un manómetro” INTRODUCCION
Disponemos de varios tipos de manómetros para medir la presión. La forma más simple es un tubo manométrico o piezómetro en el cual se marca el nivel del líquido en forma de columna de fluido o cabeza estática. Esta columna de fluido se convierte en a presión, multiplicándola por la densidad del fluido. El manómetro de Bourdon (Denominado así en reconocimiento a su inventor Eugene Bourdon). Se basa en la deflexión de un tubo de cobre de sección transversal ovalada que causa que una aguja o puntero gire sobre su eje e indique un valor en una escala. Cuando se aplica presión, el tubo de cobre tiende a enderezarse y el extremo libre se mueve la aguja (la hace girar) alrededor de un eje de acuerdo a la presión aplicada. El manómetro Burdon es el instrumento industrial de medición de presiones más generalizado, debido a su bajo costo, su suficiente aproximación y su duración. Su simplicidad mecánica, su bajo costo de fabricación y la amplia gama de presiones que puede medir, han hecho muy común su uso en la práctica de la Ingeniería. Todos los manómetros requieren ser calibrados periódicamente, especialmente si se requiere alta precisión en la medida. En este caso los fabricantes suministran un certificado de calibración para cada manómetro en particular. El procedimiento normal de calibración, consiste en aplicarle al manómetro una presión conocida, aplicando una carga o peso a un aparato de prueba que consiste en un plato de carga, un pistón y aceite hidráulico. También se puede utilizar agua en lugar de aceite. 1. OBJETI OBJETI VO DE L A PRACTICA: PRACTICA:
Como la calibración puede cambiar con el transcurso del tiempo y con el uso, puede ser necesario efectuar una re calibración, por tal motivo en la presente práctica se pretende efectuar dicha calibración. 2. M ARCO TEORICO:
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.
ELABORADO POR: ING. HUMBERTO PEREZ RAMIREZ
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Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada por:
La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newton 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. 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. 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 avión a reacción. Los manómetros Burdon se utilizan tanto para presiones manométricas que oscilan entre 0-1 Kg/cm 2 como entre 0-10000 Kg/cm 2 y también para vacío. 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. 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 ELABORADO POR: ING. HUMBERTO PEREZ RAMIREZ
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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. 3. EQUI POS, I NSTRUM ENTOS Y M ATERI AL ES UTI LI ZADOS
El manómetro de Bourdon mostrado en la Figura, tiene un dial transparente, con el propósito que pueda ser observado el mecanismo.
Manómetro de Burdon: Es un 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 está 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.
Para aplicar la presión nos valemos de un pistón cilíndrico que se mueve libremente a través de un cilindro, según se aplique eso. El pistón se llena con agua la cual transmite la presión al manómetro La presión generada por el pistón se halla en términos de peso/unidad de área en la sección transversal. ELABORADO POR: ING. HUMBERTO PEREZ RAMIREZ
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4. PROCEDI M I ENTO DE LA PRACTI CA:
El peso del pistón y la sección transversal ó área del mismo se pueden apreciar y sus valores están marcados en la plaqueta del aparato de prueba.
El pistón debe ser removido para poder llenar de aceite o agua hasta rebosar. Remover el aire atrapado golpeando suavemente el aparato. Reponer el pistón en su lugar. Adicionar pesas sucesivamente y leer la presión observada (Carga). Luego un conjunto de lecturas debe ser tomado al retirar las pesas (descarga). 5. DAT OS, OBSERVACI ONES Y CALCUL OS:
Datos tomados de la plaqueta: • •
Peso del pistón = 1 Kg f = 9.81 N Sección transversal = 333 mm² = 0.333x10 -3 m²
Carga total incluido Presión el peso del pistón Verdadera Kgf. N (kN/m²) (Newton)
Medida en el manómetro Aumento de presión (kN/m2)
Disminución de presión (kN/m2)
Tabla de presiones y lecturas del manómetro 6. ANAL I SI S DE RESUL TADOS:
Elaborar un gráfico de presiones leídas en el manómetro vs. Presiones aplicadas. Grafico mostrando error.
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7. CONCLUSIONES:
8. B I B L I O G R A F I A :
STREETER, Víctor L. Mecánica de Fluidos. México. Mc Graw-Hill. 1995 MOTT ROBERT, Mecánica de fluidos aplicada. Ed. Prentice Hall. Vennard, John K. And Robert L. Street. Elementary Fluid Mechanics. New York. John Wiley and sons. RONALD V. GILES. Mecánica de los fluidos e Hidráulica Graw-Hill. 1990
Teoría y Problemas Mc
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