inf 1 medicion de presiones

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA MEDICION DE PRESION

PROFESOR : ING.UGARTE LOPEZ CESAR

ALUMNO : CUBA CARDENAS MILTON 20070096A

HUISA AREVALO MIKY 20070155H

CARRERA CAMPOS ALDO 20070135H

ORE ALVAREZ YOMAR DAHIR 20070130E

TINTAYO CARRERA ARNALDO 20050150K

2010 –I

MEDICIÓN DE PRESIONES LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA

INDICE

I.- OBJETIVOS........................................................................................ Pag. 2

II.- FUNDAMENTO TEORICO............................................................. Pag. 2

II-1.- TIPOS DE PRESION Pag. 2

II-2.- MEDIDORES DE PRESION ESTATICA Pag. 3

III.- EQUIPOS Y MATERIALES............................................................ Pag. 7

IV.- PROCEDIMIENTO........................................................................... Pag. 9

V.- TABLAS Y GRAFICOS.................................................................... Pag. 11

TABLAS DE DATOS OBTENIDOS Pag. 11

GRAFICO 01 - CURVA DE CALIBRACIÓN Pag. 13

GRAFICO 02 - CURVA DE PRESION ESTATICA Pag. 13

GRAFICO 03 - CURVA DE TUBO DE PITOT Pag. 14

VI.- OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Pag. 15

VII.- BIBLIOGRAFÍA.............................................................................. Pag. 16

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OBJETIVO

Aprender los principios de funcionamiento y manejo del probador de

manómetros de peso muerto

Realizar la calibración de un manómetro de Bourdon utilizando el

probador de peso muerto.

Experimentar en la práctica la teoría de mecánica de fluidos.

Comparar los valores teóricos con los reales o de laboratorio.

Cuantificar la variación de presión estática (piezométrica) a lo largo del

túnel de viento y obtener la grafica de su tendencia en descarga de aire.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Definiciones Previas

Presión Absoluta.- Cuando el nivel de referencia para la medición de una

presión es el cero absoluto es decir la ausencia total de moléculas que son los

agentes de la presión, la presión así medida se llama absoluta. La presión

absoluta se mide indirectamente midiendo la presión atmosférica por medio de

un instrumento llamado barómetro, luego la presión absoluta será igual a la

suma de presión manométrica y la presión barométrica.

Presión Manométrica.- Es aquella que toma como nivel de referencia para ser

medida la presión atmosférica. Esta puede tomar valores negativos (vacío). Por

lo general los dispositivos medidores de presión utilizan la presión atmosférica.

TIPOS DE PRESIÓN

PRESION ESTÁTICA

Es la presión producida por el movimiento molecular al azar de un fluido y se

manifiesta como una fuerza sobre un área que envuelve al fluido en caso de un

movimiento; esta presión se mide con un instrumento viajando a la misma

velocidad del flujo, lo cual no es practico por ende se mide insertando un tubo

estático que sea perpendicular a la dirección del flujo, también se utilizan

piezómetros.

22010-1


PRESION DE VELOCIDAD

Se manifiesta con una fuerza que ofrece un fluido en movimiento, sobre un

área perpendicular a la dirección del movimiento, sobre un área perpendicular a

la dirección de su movimiento.

PRESION TOTAL

Es la suma de la presión estática y de velocidad ejercida sobre una superficie

perpendicular al desplazamiento. Se mide mediante un tubo de impacto.

MEDIDORES DE PRESION ESTATICA

A partir de ahora cuando hablemos de presión estaremos sobreentendiendo

que se trata de presión estática.

Existen tres métodos comunes para determinar presiones.

Medición de la altura de la columna líquida necesaria para equilibrar la

presión medida(manómetros de columna líquida)

Medición de la deformación de un sólido debida a la presión medida.

(tubo de Bourdon y manómetros de diafragma).

Medición del peso que, actuando sobre un área conocida, equilibra la

presión medida

MANÓMETROS DE COLUMNA LÍQUIDA

Manómetro de Tubo en U.- Sirve para medir presiones manométricas de

determinadas líneas de presión o diferencia de presión entre dos líneas

distintas. Tiene la siguiente relación entre la entrada y la salida para

condiciones estáticas:

Donde

g: gravedad local

: Densidad de masa del líquido del manómetro

32010-1


Si P2 está a la presión atmosférica, entonces h es la medida directa de P1 como

presión relativa.

MANÓMETROS PARA MEDIR PRESIONES PEQUEÑAS

Manómetros Inclinados.- Para aumentar la sensibilidad, el manómetro

puede inclinarse con respecto a la gravedad, siendo así mayor el

movimiento del liquido a lo largo del tubo para un cambio dado de altura

vertical. A este tipo de manómetro se le conoce también como manómetro

de tiro, se puede corregir la escala calibrada por los ligeros cambios en el nivel

de la cubeta, de manera que no es necesario poner a cero la escala para

hacer la lectura.

Manómetros de dos Fluidos.- Basado en el principio del manómetro en U;

donde una de las ramas contiene un líquido de peso específico diferente al de

la otra rama.

Servo manómetros.- Es posible construir servo sistemas que "sigan" el

movimiento de la columna liquida y proporcionan una señal mecánica y/o

eléctrica proporcional a la presión.

Las ventajas son:

- Se pueden medir presiones variables

- Son muchas más rápidas que las lecturas visuales

- Proporcionan señales que pueden utilizarse en sistemas de control o

cálculo.

- Proporcionan correcciones automáticas de temperaturas.

Estos manómetros tienen una resolución de 0,0005 pulg y una precisión total

de unas cuantas milésimas de pulgada; su velocidad para seguir las señales es

el orden de 100 pulg/min. o mayor.

Micro manómetros.- Utilizados para medir presiones extremadamente

pequeñas, es una variante del principio del manómetro inclinado. En estos tipos

de manómetros se utilizan tornillos micrométricos que facilita la lectura de las

pequeñas presiones. Los tipos más comunes son:

42010-1


- Micro manómetro de Contacto Eléctrico

- Micro manómetro de Puntas

- Micro manómetro de altura constante

MANÓMETROS DE DEFORMACIÓN SÓLIDA

Manómetro de Bourdon.- Es el mas característico de este tipo de

manómetros. Son muy utilizados y son de gran alcance. Estos manómetros

están constituidos por un elemento curvo hueco (transductor elástico) llamado

tubo de Bourdon el cual es la base de muchos aparatos para medir presión y

también se usa mucho en los termómetros eléctricos.

El elemento básico en todas las diferentes formas es un tubo de sección

transversal semielíptica. Una diferencia de presión entre el interior y el exterior

del tubo (la presión mayor dentro) hace que el tubo trate de alcanzar una

sección transversal circular. Estos producen deformaciones que conducen a

movimiento de traslación del extremo libre en los de tipo C y en los de tipos de

espirales y helicoidales; y en rotación angular en los tipos retorcido, siendo

estos movimientos la señal de salida de un sistema de bielas a una cremallera

que desplaza una aguja sobre la escala graduada.

52010-1


MANÓMETROS DE PESO MUERTO

Este tipo de manómetros generalmente se utilizan como instrumentos de

calibración para los manómetros de Bourdon y diafragma, que son los

medidores de presión que requieren más frecuentes calibraciones.

FUNCIONAMIENTO DEL PROBADOR DE MANÓMETROS DE PESO

MUERTO

El equipo consiste en un sistema de vasos comunicantes que trabaja con

aceite bajo el principio de pascal. Sus partes principales partes son el

embolo, el pistón, el sistema de cañerías. El equipo funciona de la siguiente

forma. Con la llave de boca se ajusta el manómetro Bourdon al probador de

manómetros de peso muerto, abriendo el grifo y atornillando el embolo, el

aceite penetra en el manómetro, el pistón también esta comunicado al

manómetro y al émbolo, por las cañerías, pero el pistón tiene movimiento libre,

en consecuencia atornillando o destornillando el émbolo, el pistón sube o baja

respectivamente.

El pistón solo, ejerce una presión de 5 psi. Encima del pistón se pueden colocar

pesos que ejercen una presión de 5 psi, 10 psi, 20 psi y 100 psi. Combinando

estos pesos podemos aumentar la presión en las variaciones que deseemos.

62010-1


EQUIPOS Y MATERIALES

1) Para la calibración del manómetro de Bourdon se utilizaron los

siguientes instrumentos:

Manómetro calibrador de peso muerto y accesorios

Estado: en buen estado

Manómetro de Bourdon

rango: 0 – 300 psi

aproximación: 5 divisiones de 0 a 30 psi

6 divisiones de 30 a 300 psi

Estado: a determinar

Llave de boca (1/2”, 9/16”).

72010-1


2) Para medir la presión del aire a través del ducto conductor de

aire se utilizaron los siguientes instrumentos:

Soplador Tornado Centrifugan

Motor Shell Alvania Grease , 6.5 HP , 3500 RPM

Tubo de pitot.

Manómetros de columna en U.

Ducto de sección variable.

Wincha

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PROCEDIMIENTOS REALIZADOS

PROCEDIMIENTO 1

Verificamos que el plano sobre el cual está apoyado el calibrador de

peso muerto sea horizontal, esto lo logramos situando la burbuja de aire

en el centro en el indicador de nivel.

Nos aseguramos que el manómetro a calibrar este bien ajustado y que

la válvula 2 está cerrada (ver figura 5).

Procedemos a abrir la válvula 1 para luego abrir el embolo con la

manivela hasta el máximo para absorber al aceite por el efecto de

presión de vació.

Luego cerramos la válvula 1 y abrimos la válvula 2 para luego bajar el

embolo de tornillo con el fin de empujar el aceite hacia la cámara del

pistón y a la rosca donde se coloca el manómetro de Bourdon, antes de

instalarlo nos aseguramos de no dejar aire.

Una vez instalado el manómetro maniobramos el embolo hasta que el

tornillo de referencia y el filo de referencia del pistón se encuentren al

mismo nivel. En este punto existe una presión de 5 psi debido al peso

del pistón y al área de contacto con el aceite.

Una vez nivelado el pistón con respecto al tornillo de referencia, se

aumenta la presión en el pistón por medio de un juego de pesas

graduadas y como consecuencia del principio de Pascal, el manómetro

de Bourdon también experimenta el mismo incremento de presión. Para

medir este aumento de presión, debido a las pesas, en el manómetro de

Bourdon hay q nivel el pistón con el tornillo de referencia

Aumentamos la presión en intervalos de 10 psi y nivelamos el pistón

para cada aumento. En cada aumento de presión tomamos la medida

indicada en el manómetro de Bourdon hasta que hayamos llegado al

máximo rango, que en nuestro caso fue de 400 psi.

Finalmente para retirar el manómetro se retiran las pesas y se abre la

válvula 2 que permite el paso de aceite del pistón al embolo, eliminando

92010-1


la presión en dicha cámara y esto permite retirar libremente el

manómetro pues en caso contrario se produciría un derramamiento del

aceite.

PROCEDIMIENTO 2

Conectamos el manómetro de columna al túnel de viento en succión

mediante una manguera logrando así leer la presión estática el

manómetro de columna.

Luego medimos la distancia entre cada punto del tubo de viento donde

realizamos la medida

PROCEDIMIENTO 3

Calibrar el tubo de pitot

Colocar el tubo de pitot en un punto de medición en el tubo de viento

Desplazar el tubo de pitot a diferentes posiciones a lo largo de la sección

transversal

Leer la altura de velocidad para cada punto

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CALIBRADOR DE PESO MUERTO:

DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO:

LP = Lectura Patrón

LIP, subida+LIP, bajada2

=LIP = Lectura Instrumento Promedio

LP-LIP = C = Diferencia

LP-LIPLP

=Error %

LP (psi)LIP, subida

(psi)

5 2010 2520 3430 4740 5750 6660 7670 8580 9790 108

100 116120 138140 157160 175180 199200 219220 236240 253260 274280 300300 317320 338340 345360 371380 396400 412

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TUBO DE VIENTO

DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO

SUCCION DE AIRELONGITUD ( EN METROS ) PRESION (EN PULG. DE AGUA (-))

0 0,0461 0,06

122,2 0,058153 0,055

244,3 0,05276 0,044306 0,041

336,3 0,032366,8 0,038427,1 0,03

TUBO DE PITOT

DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

Distancia (pulg) Altura de Aire (pulg)

1 0,1152 0,1393 0,1484 0,1565 0,1556 0,157 0,1518 0,1639 0,14110 0,11911 0,087

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GRAFICOS Y RESULTADOS

CALIBRADOR DE PESO MUERTO Y MANOMETRO DE BOURDON

Curva de Calibración: Para la subida

0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

50

100

150

200

250

300

350

400

450

CALIBRACION DE SUBIDA

CALIBRACION DE SUBIDA

LECTURA PATRON (Psi)

LECT

URA

DEL I

NST

RUM

ENTO

(Psi)

PRESIÓN ESTÁTICA

132010-1


0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

POSICION VS PRESION (SALIDA)

POSICION VS PRESION (SALIDA)

LONGITUD (cm)

LECT

URA

DEL I

NST

RUM

ENTO

(pul

g de

agu

a)

TUBO DE PITOT

DISTANCIA DIAMETRAL VS PRESION (SALIDA)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.07

0.08

0.09

0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

0.17

TUBO DE PITOT

TUBO DE PITOT

DISTANCIA DIAMETRAL (Pulg)

LECT

URA

DEL I

NST

RUM

ENTO

(Psi)

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OBSERVACIONES.-

los errores producidos en la calibración del manómetro de Bourdon se

puede deber a la mala nivelación del aparato, a la presencia de burbujas

de aire en el aceite (fenómeno de cavitación) por no colocar bien el

manómetro de Bourdon, también a la poca precisión al momento de

observar el nivel del tornillo.

CONCLUSIONES.-

Es lógico que la curva de calibración tenga un comportamiento lineal

debido a que se está midiendo el mismo efecto y que se introduzcan

errores debido a muchos factores explicados anteriormente, lo teórico es

que tenga un comportamiento lineal de una pendiente de 45°, es decir la

lectura patrón y la promedio deben ser iguales pero lo real o en la

práctica esto no es así, sin embargo sigue la misma tendencia.

RECOMENDACIONES:

Ser más minucioso en la calibración del Probador de Manómetros de

Peso Muerto.

Nivelar y sujetar bien el calibrador de peso muerto

Instalar el manómetro de Bourdon tratando que no quede aire.

Verificar el verdadero peso de las muestras que las encontramos en PSI.

A la hora de calibrar girar despacio las manivelas para no producir

derramo del aceite a usar en el manómetro.

Girar la manivela de manera constante hasta nivelar el piston con el

tornillo de referencia

Calibrarlo antes y después de todo el ensayo.

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BIBLIOGRAFÍA

Marks, MANUAL DEL INGENIERO MECÁNICO, Octava Edición

Vol 1 y 2. McGraw-Hill 1982. ISBN : 968-451-323-2

Seymour,

Jessé

EL LABORATORIO DEL ING. MECÁNICO, Segunda

Edición. Editorial Hispano Americana S.A.

shames

Irving, H

MECÁNICA DE FLUIDOS, Ediciones MGRAW-HILL.

Tercera edición.

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