MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA EDUCACION UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA AGRO INDUSTRIAL SAN CRISTOBAL ESTADO TACHIRA COORDINACION : PNF ELECTRICIDAD TRAYECTO: IV TERMINO : I ESPECIALIDAD: INGENIERIA ELECTRICA

UNIDAD CURRICULAR: TALLER DE INSTRUMENTACION

PRACTICA N 3

Calibracin de manmetros

OBJETIVOS: Experimentar la calibracin de un instrumento de medicin. Diferenciar entre un instrumento corriente de medicin y otro patrn. Conocer las caractersticas ambientales necesarias para un recinto de calibracin. Conocer el procedimiento de Calibracin utilizando el dispositivo de Peso Muerto. Conocer el procedimiento de Calibracin utilizando el dispositivo tubo en U. Conocer el procedimiento de Calibracin utilizando el manmetro patrn. Diferenciar los tres tipos de errores presentes en los instrumentos analgicos. Conocer y diferenciar diferentes instrumentos utilizados para la medida de presin. Aplicacin de la teora de errores

MARCO TEORICO: 1.- PATRONES DE CALIBRACIN DE PRESIN La calibracin por comparacin se realiza con equipos de medicin denominados patrones de calibracin, los cuales aseguran la trazabilidad mediante sus correspondientes certificados de calibracin, entre los cuales tenemos: a.- Balanza de pesos muertos. b.- Manmetros de tubo en U. c.- Manmetros patrn. a.- BALANZA DE PESOS MUERTOS Es uno de los instrumentos patrones utilizados en laboratorios y talleres de instrumentacin medidores de presin. Se utiliza cuando se requiere aplicar presiones mayores a 10 Psi. Este instrumento ser el nico a estudiar en la presente experiencia prctica. E-3131/1

Principio de funcionamiento: Las pesas colocadas sobre la plataforma generan una fuerza sobre el punto F, la cual acta sobre la superficie del aceite en contacto con la seccin inferior del cilindro y generan una presin. Al introducir el pistn M, girando el volante acoplado a l, el volumen C es reducido, causando un aumento en la presin del aceite contenido en todo el conducto. Dicha presin es admitida al interior del tubo Bourdon tipo C por su extremo abierto el cual est mecnicamente asegurado. El tubo entonces deflecta en una cantidad proporcional a la magnitud de la presin. Est deflexin es transmitida mecnicamente a la aguja indicadora por medio de un eslabn al sector dentado, el cual gira un pin que tiene acoplado al puntero, movindose en el sentido en el que asciende la escala mostrndonos en ella el valor de la presin que ha producido tal deformacin. Es en este momento en donde el pistn A asciende, debido a la presin ejercida, quedando libres las pesas colocadas sobre la plataforma.

FIGURA N 3.1.- Balanza de pesos muertos. b.- Manmetro de tubo en U: Una forma de medir presin en forma precisa consiste en utiliza un tubo de vidrio en forma de "U", donde se deposita una cantidad de lquido de densidad conocida (para presiones altas, se utiliza habitualmente mercurio para que el tubo tenga dimensiones razonables; sin embargo, para presiones pequeas el manmetro en U de mercurio sera poco sensible). Normalmente estos se encuentran en un banco de prueba Este tipo de manmetros tiene una ganancia que expresa la diferencia de presin entre los dos extremos del tubo mediante una medicin de diferencia de altura (es decir, una longitud). La ganancia se puede obtener analticamente, de modo que este tipo de manmetros conforma un estndar de medicin de presin. Si el gas sobre el lquido en ambos extremos del manmetro fuese de densidad despreciable frente a la del lquido, si el dimetro del tubo es idntico en ambas ramas, si la presin en los extremos fuesen P1 y P2, si el lquido (a la

Figura 3.2 manmetro en U

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temperatura de operacin) tuviese densidad , si la diferencia de altura fuese h, entonces la diferencia de presiones estar dada por P2-P1=P=gh. c.- Manmetro patrn : Los manmetros patrn se emplean como testigos de la correcta calibracin de los instrumentos de presin. Son manmetros de alta precisin con un valor mnimo de 0.2% de toda la escala.

PRE LABORATORIO:

1.

Medicin de presin: 1.1. Presin. Definicin. 1.2. Tipos de presin: 1.2.1. Presin Atmosfrica 1.2.2. Presin Absoluta 1.2.3. Presin Relativa. 1.2.3.1.1. Manomtrica o Positiva 1.2.3.1.2. Negativa (o de vaco) 1.2.4. Hidrosttica. 1.2.5. Presin Diferencial. 1.2.6. Unidades de Presin. Unidades de uso industrial. 1.2.7. Relaciones entre Presiones. 1.2.7.1. Tabla de Conversin entre Unidades de Presin 1.2.8. Sensores de Presin: 1.2.8.1. Sensores de Presin Mecnicos o Neumticos: 1.2.8.1.1. Tubo de Bourdon: 1.2.8.1.1.1. Tubo de Bourdon tipo C. 1.2.8.1.1.2. Tubo de Bourdon en Espiral. 1.2.8.1.1.3. Tubo de Bourdon tipo Helicoidal 1.2.8.1.2. Fuelles. 1.2.8.1.3. Diafragma 1.2.8.1.4. Medidores de Columna lquida 1.2.8.1.5. Medidores de Tubo en U. 1.2.8.2. Sensores de presin Elctricos: 1.2.8.2.1. Tipo Galga extenso mtrica. 1.2.8.2.2. Tipo Galga Piezoelctrica 1.2.8.3. Sensores de presin de Vacio. 1.2.8.3.1. Tipo Pirani. 1.2.8.3.2. Tipo Termopar. 1.2.8.3.3. Tipo Bimetlico. 1.2.8.3.4. Tipo Ionizacin. El Manmetro. Manmetro Patrn Investigar y traer a la prctica un resumen referente a los tres tipos de desviacin presentados por los instrumentos anlogos de medida ms comunes; Cero, Angularidad y Multiplicacin. Investigar sobre la densidad y peso absoluto del agua desmineralizada y mercurio 5. Investigar sobre la presin atmosfrica de la ciudad de San Cristbal. E-3131/3

2. 3.

4.

LABORATORIO 3 INSTRUMENTOS , HERRAMIENTAS Y MATERIALES A UTILIZAR: Balanza de pesos muertos: Modelo: SI BARNET Tipo: 2120-4 Ser N : 8198 Temperatura: 20C Rango: 10 a 500 Psi Manmetro de tubo Bourdon tipo C: Modelo: Dato. Ser N Accuracy: Temperatura: Rango: NUOVA FIMA 9 00 6 32774 0.25% 20C 0 a 100 Psi

Fluido hidrulico (DW6292 ST25). Las siguientes herramientas y materiales el alumno debe traerlas: o Dos Llaves ajustables. o Un juego de destornilladores de precisin (de relojero). o Trapos de limpieza o Agua desmineralizada (agua de bateras) litro

El Demostrador Neumtico: o Informacin tcnica sobre el Demostrador Neumtico: ( a usar en la prctica ) consiste en un panel autoportante de sobremesa en el cual estn instalados los siguientes instrumentos y dispositivos: o o o o o o o o o o Manmetro de columna de agua Manmetro de columna de mercurio Manmetro de Bourdon con dial de 6, Rango: 3-15 psi, frente transparente para visualizacin de los componentes. Manmetro patrn tipo Bourdon, con dial de 6. Rango de 0-30psi. Apreciacin:0.25 psi Regulador de presin a diafragma Vlvula de esfera Bridas con placa de orificio Rotmetro Acoples rpidos para mangueras Mangueras flexibles con acoples rpidos. Alimentacin : 20 100 psi

o

PARTE EXPERIMENTAL Practica 3A Realice la experiencia que se indica a continuacin: E-3131/4

E.1.- Reconocimiento de la Balanza de pesos muertos y manmetro. Dibuje y defina el uso de cada uno de los elementos que conforman la balanza de peso muerto Dibuje e identifique las partes del manmetro suministrado.

E.1.1.- Preparacin de la balanza y nivelacin Mediante el nivelador (instrumento que sirve para averiguar la diferencia de altura o comprobar si tiene la misma), verificar el nivel de la balanza de peso muerto, colocando dicho instrumento sobre su base. Si no es el nivel exacto ajustar por medio de soportes giratorios, hasta obtener el punto deseado con la finalidad de que la lectura en el manmetro no sea errnea. Quitar la tapa del depsito de la balanza, suministrando el fluido hidrulico (DW6292 ST25). Posteriormente introducir y luego sacar el pistn M cuantas veces sea necesario para que el fluido sea transmitido en todo el conducto, observando que el depsito no quede sin fluido. Luego de realizado esto se deber proceder a colocar la tapa del depsito.

E.1.2.- Verificacin del funcionamiento del manmetro Se debe cumplir con las siguientes indicaciones: Estando el pistn M en su posicin inicial (completamente afuera), se coloca el manmetro en la parte derecha de la balanza de peso muerto, retirando su plataforma. Observar el manmetro para verificar si el puntero de la aguja indicadora coincide o se encuentra exactamente en el cero de la escala. Si no coincide con el cero de la escala es indicativo de que existe error de cero, el cual se corrige actuando sobre el tornillo de cero o extrayendo el ndice y ajustarlo al eje en otra posicin. Este ajuste de cero se realiza luego de llenar la tabla N 1, la cual se har de la siguiente manera: Se colocar la plataforma en la balanza, (con el pistn M en su posicin inicial). Introducimos el pistn M de tal manera que la presin que se ejerce se indique en el manmetro tomando dicha lectura (con la balanza en posicin de equilibrio). Luego de anotada la lectura correspondiente en la tabla N 1, se debe proceder a sacar el pistn M hasta llevarlo nuevamente a su posicin inicial. Colocar una pesa que equivale a 10 Psi, debido a que la plataforma equivale a 10 Psi, cumpliendo con lo dicho anteriormente y as sucesivamente hasta llenar la tabla N 1., es decir, hasta llegar a 100 Psi. Nota: Se debe tomar en cuenta que la plataforma de la balanza de peso muerto equivale a 10 Psi.

Psi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Lectura

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TABLA N 1.

PRCTICA 3B MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR: El entrenador o demostrador neumtico. PARTE EXPERIMENTAL E.2.- Realice el estudio de la columna de lquido de acuerdo al procedimiento siguiente: Gire el tornillo de regulacin del regulador de presin en sentido anti horario hasta lograr que no tenga efecto sobre el resorte. Abra la vlvula V3 y conecte una manguera en cada una de sus vlvulas check. Conecte por medio de una manguera la salida de la vlvula V3 con una de las tomas de columna de agua y la otra manguera al manmetro patrn. Conecte la presin de alimentacin del regulador a una fuente de aire de 20 Psi. El sistema queda instalado de la siguiente manera: Gire el tornillo de regulacin en forma muy lenta y en sentido horario hasta que el manmetro de columna de agua indique 10 pulgadas por encima de cero. Mida la diferencia de nivel del agua en ambas cmaras de la columna y la presin indicada por el manmetro patrn y antelo en la tabla N 2: Gire el tornillo de regulacin en forma lenta y en sentido horario para obtener las lecturas.

Figura N 3.3.- Estudio de la columna de lquido mediante el demostrador neumtico.

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MEDICION N

COLUMNA (H2O en pulg.)

MANMETRO PATRON

RELACION Pulg H2O / PSI

RELACION PROMEDIO

TABLA N 2.- Experiencia con la columna de lquido

Obtenga la relacin H2O / Psi por cada medicin haciendo la conversin con las constantes dadas anteriormente. La relacin promedio se obtiene sumando la relacin H 2O / psi y la lectura del manmetro patrn y dividiendo entre 2. Desacople las manqueras. Todos los clculos sirven para realizar el clculo del error relativo mediante la ecuacin (1)

( Relacin terica - Relacin promedio ) ERROR RELATIVO = ----------------------------------------------------------- X 100 Relacin terica Ecuacin ( 1 )

Calcule este error para cada medicin. Analice los resultados y establezca comparaciones y saque sus conclusiones.

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LABORATORIO 3C MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR: El entrenador neumtico con todas sus partes. PARTE EXPERIMENTAL E.3.- Realice el estudio de la calibracin por manmetro patrn (manmetro de Bourdon tipo C ) de acuerdo al procedimiento siguiente: Asegrese que el tornillo de calibracin del manmetro a calibrar se encuentre en posicin media (si no es as, haga el respectivo ajuste utilizando un destornillador de relojera). Abra la vlvula V3 con dos mangueras conectadas en cada una de sus vlvulas check. Gire el tornillo de regulacin del regulador de presin en sentido anti horario hasta lograr que no tenga efecto sobre el resorte. Conecte por medio de una de las mangueras de la vlvula V3 la toma del manmetro a calibrar, y con la otra al manmetro patrn. Conecte la presin de alimentacin del regulador a una fuente de 20 Psi, de esta forma el sistema queda instalado segn el diagrama a continuacin:

Figura N 3.4.- Experiencia con manmetro patrn.

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LEC DEL MANOM

1PATRON

3

6

9

12

15

MANOM A CALIB

TABLA N 3.- Estudio de calibracin de un manmetro. En papel milimetrado grafique los valores de la tabla anterior (manmetro patrn: eje X; manmetro didctico: eje Y). Obtenga las conclusiones y en base a esto calibre el manmetro. Luego de llenar la tabla N 1, 2 y 3 se suministrar informacin correspondiente a una experiencia igual la dada en la parte 3A, cual ser vaciada en las tablas nmeros 3, 5 y 6. Esto ser utilizado en la realizacin del informa correspondiente.

Psi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Lectura

TABLA N 4.

Psi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Lectura

TABLA N 5.

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Psi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Lectura

TABLA N 6.

POST LABORATORIO 1. 2. 3. Dibuje las grficas correspondientes a las tablas recopiladas. Use el papel adecuado. Identifique cada grfica de acuerdo a la desviacin correspondiente. Anlisis de resultados y conclusiones.

BIBLIOGRAFA

-

Creus, Antonio. (1.991). Instrumentacin Industrial

PROFESOR(ES) DE LA UNIDAD CURRICULAR: Ing. Ivn Guerra

VIGENCIA:

JUNIO 2011

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