ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
PRÁCTICA # 1 MEDICIÓN DE TEMPERATURAS Y USO DE CARTAS PSICROMÉTRICAS DATOS GENERALES Período: 2017-A Grupo de laboratorio: GR 1 Nombre: Arellano Diego Fecha de realización: 27/04/2017 DATOS MEDIDOS 1.- Medición de Temperatura empleando varios equipos TEMPERATURAS MEDIDAS PARA INSTRUMENTO DE PUNTO DE PUNTO DE MEDICIÓN FUSIÓN EBULLICIÓN [ºC] [°F] [ºC] [°F] Termómetro de Mercurio 0 32.0 92.0 197.6 Termómetro Bimetálico -3.9 25.0 88.9 192.0 Medidor Fluke (Termocupla K) 0.3 37.4 91.2 196.2 Pirómetro N/A N/A N/A N/A Sensor analógico (K), -17.8 0.0 71.1 160.0 Referencia Interna Sensor analógico (K), 1.7 35.0 90.5 195.0 Referencia Externa 2.- Temperatura Ebullición del agua con Termocuplas (Referencia Interna) Medición Directa Usando Voltaje y Tablas TERMOCUPLA No. TIPO T [ºC] mV [mV] T [ºC] 1 E 89.0 4.20 68 2 T 90.6 2.92 70 91.0 3 J 3.51 67 90.0 4 K 2.66 65
3.- Temperatura Ebullición del agua con Termocuplas (Referencia Externa) Medición Directa Usando Voltaje y Tablas TERMOCUPLA No. TIPO T [ºC] mV [mV] T [ºC] 1 E 89.0 5.50 88 2 T 89.8 3.80 90 92.0 3 J 4.75 90 91 4 K 3.68 90
Página 1 de 8
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
4.- Condiciones Condiciones Ambientales (Psicrometría) DATOS UNIDADES Temperatura Temperatu ra bulbo seco Tbs [°C] Temperatura bulbo húmedo Tbh [°C] Humedad relativa Ø [%] Contenido de agua w [kg a/kg a.s.] Volumen específico v [dm3/kg a.s.] Entalpía específica h [KJ/kg a.s.] Temperatura de rocío T [°C] Presión atmosférica Patm [psia]
PSICRÓMETRO 22
5.- Carta psicrométrica
Temp. Bulbo seco [°C] ● Temp. Bulbo húmedo [°C] ● Humedad relativa [%] ● Entalpía específica [kJ/kg] ● Contenido de agua [kg/kg] 3 ● Volumen específico [m /kg] ●
Página 2 de 8
MEDIDOR DIGITAL 23.1
17 N/A 53 54.6 1.50E-02 1.50E-02 1210 1210 60 60 15 15 20,4 psia (2800msnm)
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
INFORME
1. Llenar la hoja de datos, incluye la carta psicrométrica. (Identifique claramente los puntos encontrados). encontrados).
(1 pto)
2. Consulte Consult e que es la temperatura temperatu ra de rocío y como calcularla calcularl a empleando las cartas psicrométricas. Calcule la temperatura de rocío con la carta provista en la hoja de datos, para las siguientes condiciones: (2 ptos) La temperatura de rocío es el valor al cual debe descender la temperatura del aire para que el vapor de agua existente comience a condensarse. En la carta psicrométrica se determina al trazar una línea horizontal desde el estado especificado hacia la izquierda hasta intersecar la línea de saturación. Tbs=30 °C y Tbh=15°C T bh=15°C Trocio= 7.5°C Tbs=40 °C y Tbh=40°C T bh=40°C Trocio= N/A (No se puede dar esta situación) Tbs=20 °C y %HR=70% Trocio= 14°C Tbs=16 °C y %HR=100%
Trocio= 16°C
3. Explique si la temperatura temperatura de bulbo húmedo puede puede ser mayor mayor que la de bulbo seco y bajo qué condición(es) marcan el mismo valor. (1 pto) La temperatura de bulbo húmedo no puede ser mayor a la de bulbo seco debido a la humedad relativa presente del lugar donde se esté realizando la medición; para que este fenómeno ocurra se debería tener más del 100% de humedad relativa, pero esto es imposible, sin embargo si la humedad relativa es del 100%, las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo serían iguales.
4. Definir brevemente en sus palabras los siguientes términos referidos a instrumentos de medida: (2 ptos) a. Rango: Intervalo de medida bajo el cual puede trabajar un instrumento de medición normal y correctamente. correctamente. b. Sobre-rango: Sobre-ra ngo: Valores que el instrumento instrument o de medición tiene fuera de su Rango.
Página 3 de 8
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
c. Amplitud o alcance: Medida de mayor magnitud que se puede lograr con el instrumento de medición. d. Resolución o apreciación: Medida de menor magnitud que se puede lograr con el instrumento de medición. e. Sensibilidad: Es la capacidad del instrumento instrument o de medición para poder reaccionar rápidamente con la propiedad que se está midiendo y presentar una magnitud. f. Precisión (acurracy): Se refiere al conjunto de mediciones mediciones que no presentan presentan dispersión dispersión entre sí. (es decir, son medidas cercanas entre sí). g. Exactitud (precision): (precision): Se refiere al conjunto conjunto de valores valores medidos que se acercan al valor valor verdadero de lo que se está midiendo. h. Fiabilidad Fiabilidad (reliability): grado de confiabilidad confiabilidad que presenta un instrumento instrumento de medida para dar resultados con un buen grado de exactitud y precisión.
5. Para cada uno de los instrumentos de medición listados a continuación continuación indique un ejemplo en el cual recomiende su uso frente a las demás opciones. Justifique su respuesta. (2 ptos) a. Pirómetro: Pirómetro : Es muy útil en la industria de la fundición, ya que éste, a diferencia de los demás, no necesita contacto físico para medir t emperaturas y evita riesgos. b. Termistor: Termist or: Al ser un elemento que usa una resistencia resistenc ia para monitorear temperatura, temperatur a, se puede utilizar en dispositivos de corriente de arranque, proveyendo más resistencia y evitando que las corrientes escapen: el termistor se calienta, permitiendo mayores flujos de corriente. c. Termocupla: Termocup la: Son muy útiles en la industria ya que éstas pueden usar extensiones y petmiten medir temperaturas desde largas distancias, a diferencia de otros instrumentos. d. RTD: Son muy útiles en procesos de medicina que necesiten mayor precisión en los resultados de temperatura, pues son más estables y es más lineal que una termocupla.
6. Según su criterio explique si el medidor analógico de temperatura (de aguja) se debe usar en referencia interna o externa. Explique.
Página 4 de 8
(1 pto)
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Se debe usar en referencia externa, ya que si se realiza la medición directa o usando voltaje y tablas, se obtienen valores muy precisos; a diferencia de cuando se usa en referencia interna, donde los resultados obtenidos usando voltaje (que es afectado) y tablas son muy inexactos.
7. Realice las siguientes siguientes conversiones de unidades: unidades: 20 °C 301,15 K 520 R 86 °F
68 574.07 968 186.8
°F °C °F K
∆15 ∆62 ∆162 ∆14.4
(2 ptos) °C °C °F °F
°F ∆27 K ∆62 ∆90 °C ∆14.4 R
8. Usando la tabla de referencia adjunta (para una termocupla tipo E) determine la temperatura a partir del voltaje medido en referencia externa. (de ser necesario interpole) (2 ptos) Milivoltaje (mV) -9.017 -1.709 16.838 53.15
Temperatura (°C) -208.0 -30.0 245.5 700.5
9. Realizar las curvas curvas mV vs. T para cada una de las termocuplas usadas usadas en la práctica. Emplee los datos de miliVoltaje obtenidos en referencia externa. (1 pto)
Voltaje Vs. Temperatura 6 5 ] V4 m [ e j 3 a t l o V2
E T J
1
K
0 0
20
40
60
Temperatura [T]
Página 5 de 8
80
100
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
10. Interpretando las curvas obtenidas indique, para el rango de temperaturas empleado en la práctica, cuál termocupla presenta una mayor sensibilidad. Explique. (2 ptos) La gráfica evidencia que la termocupla tipo E tiene una pendiente más inclinada que las demás, por lo tanto es más sensible que las demás. 11. Consulte y dibuje la manera más adecuada de medir temperatura en una placa o tubería metálica. (1 ptos) En el diseño se utiliza una placa soldada que va fijada a un conducto guía y carcasa con aislamiento. aislamiento. El Xtracto-Pad™ Xtracto-Pad™ posee todas las caracter ísticas ísticas de la Refracto-Pad™, Refracto-Pad™, así como: Dado a que es desmontable, el termopar puede ser fácilmente reemplazado reemplazado sin rectificado o soldadura adicional. Por otra parte, las piezas de fijación soldables pueden colocarse también sin contar con el sensor. La estructura de soldadura/conducto soldadura/conducto guía carcasa y abrazaderas pueden ser instaladas por el fabricante del calentador/la caldera, o, en el caso de tuberías para horno especiales, también por el fabricante de la misma.
12. Consulte y dibuje d ibuje como conectar una extensión de termocupla a una termocupla. (1 ptos) ANÁLISIS DE RESULTADOS
(2 ptos)
El termómetro termómet ro de mercurio, siendo un instrumento barato y sencillo, permitió medir una temperatura muy precisa y exacta del punto de fusión y ebullición del agua al igual que los demás instrumentos de medición utilizados. Al usar el medidor analógico de temperatura temperat ura con referencia externa y con medición directa o usando voltaje y tablas, se obtienen valores muy precisos; a diferencia de cuando se usa en referencia interna, donde los resultados obtenidos usando voltaje (que es afectado) y tablas son muy inexactos. Las temperaturas temperatu ras del punto de ebullición de agua obtenidas con las termocuplas en referencia externa y usando voltaje y tablas son más precisas que cuando se las obtiene en medición directa. Las temperaturas temperatu ras del punto de ebullición obtenidas con las termocuplas en referencia interna usando voltaje y tablas no se acerca al valor real (de 91ºC), pues la media de temperaturas que se registró es de 67.5ºC. Página 6 de 8
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
El termómetro termómetro bimetálico bimetálico al al igual que el transistor, el termistor termistor y el medidor medidor Fluke (Termocupla K) registraron valores de temperatura muy precisos y exactos. El valor de la humedad relativa que se calculó usando la carta psicrométrica es muy cercano al valor registrado con el psicrómetro psicrómetro de medidor digital.
CONCLUSIONES (2 ptos)
Para realizar mediciones de temperaturas temperat uras se debe optimizar el manejo de los instrumentos de acuerdo a lo que se va a medir, pues en varias aplicaciones es más factible usar un simple termómetro de mercurio que una t ermocupla por ejemplo. Para registrar registrar temperaturas usando una termocupla, termocupla, es necesario usar una referencia que puede ser interna o externa. Para usar un instrumento de medición de temperatura temperatur a es indispensable saber el rango de mediciones del mismo. Las termocuplas termocuplas tienen un comportamiento comportamiento no linear linear (en cuanto a la relación V-T).
La carta psicrométrica permite calcular fácilmente y con tan solo dos parámetros las propiedades del aire como la humedad relativa, contenido de agua, volumen específico, entre otras. BIBLIOGRAFÍA
Cengel, Boles. 2015. Termodina Termodina ́ mica. 8va ed. Me Me ́ xico: McGraw-Hill Usos de un Termistor. Recuperado de: http://www.ehowenespan http://www.ehowenespanol.com/usos-termistor ol.com/usos-termistor-sobre_99162/ ¿Qué son la temperaturas temperat uras del bulbo seco y del bulbo húmedo? Recuperado de: https://comunidad.leroymerlin.es https://comunidad.leroymerlin.es/t5/Bricopedia-C /t5/Bricopedia-Climatizaci limatizaci%C3%B3n/Qu%C %C3%B3n/Qu%C3%A93%A9son-la-temperaturas-del-bul son-la-temperaturas-del-bulbo-seco-y-del-b bo-seco-y-del-bulbo-h%C3 ulbo-h%C3%BAmedo/ta-p/15 %BAmedo/ta-p/157150 7150
Página 7 de 8
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
DISPOSICIONES GENERALES -El informe de la práctica se lo debe realizar de manera individual. -El plazo de entrega es de una semana a partir de la práctica. -Los informes serán digitales (no impresos), y enviados al correo indicado. -No se tolerará ningún tipo de copia o plagio (citar y referenciar cualquier fuente de consulta) -Cambiar los valores resaltados y borrar la hoja con las “Disposiciones Generales” FORMATO Conservar el formato (tamaño y tipo de letra y el espaciamiento) de este documento Letra: Arial 11 Interlineado: Interlineado: 1,15 Respuestas SIN negritas CONTENIDO - Datos Generales - Datos medidos - Informe Dar respuestas concretas y breves. ENVIAR A: - Correo:
[email protected] - Asunto: LT_Temperatura_GR# (ejemplo: LT_Temperatura_GR1) LT_Temperatura_GR1) - Archivo: LT_Temperatura_Apellido LT_Temperatura_Apellido (ejemplo: LT_Temperatura_Acosta) LT_Temperatura_Acosta) PD: No mandar con el asunto o nombre del archivo adecuado tendrá una sanción de medio punto.
Página 8 de 8
