Medicion de Presion y Calibracion de Manometros

INTRODUCCION

La presión es una de las magnitudes de mayor uso en la industria, dado que con

ella es posible determinar diferentes variables de proceso, es por eso que surge la

pregunta; ¿Cómo sabe usted que la variable de proceso es realmente lo que

indica su instrumento de medición? La única forma para saber si su lectura es

correcta, es si el instrumento esta calibrado adecuadamente, por personal

calificado, con un patrón de referencia reconocido y que este patrón sea trazable a

los patrones nacionales mantenido por el centro nacional de meteorología.

Calibrar es comparar la lectura de mi instrumento contra un patrón. Comparar es

medir, pero medir no es solamente el hecho de tomar una lectura y registrarla;

medir es todo un conjunto de operaciones que implica al menos responder; que

mensurando deseo conocer, cuál es su aplicación, con que magnitud le

asignamos un valor que equipo(instrumento de medición o medida materializada)

debemos de utilizar, que exactitud requerimos, que método o procedimiento voy a

utilizar y por supuesto como voy a tomar y registrar la lectura, que correcciones

necesito aplicar, como reportaremos el resultado etc.

Es por eso que surge la necesidad de contar con un procedimiento de calibración

para un instrumento de medición de presión denominado “balanza de presión” o

también conocido como balanza de peso muerto, que en la jerarquía de patrones

de presión se considera como uno de los instrumentos de más alta exactitud.

Las normas, instructivos, boletines, investigaciones, etc.; que se emplearon para

desarrollar este procedimiento se detalla con más cuidado en la parte de

referencias

INDICE1 OBJETIVOS......................................................................................................3

1.1 OBJETIVOS GENERALES.........................................................................31.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.......................................................................3

2 FUNDAMENTO TEÓRICO................................................................................42.1 PRESIÓN....................................................................................................4

2.1.1 Definición:.............................................................................................42.1.2 Importancia de la medicación de la presión:........................................42.1.3 Unidades de la presión:........................................................................52.1.4 Presión en los fluidos:...........................................................................5

2.2 TIPOS DE PRESIÓN..................................................................................62.2.1 Presión atmosférica..............................................................................62.2.2 Presión manométrica............................................................................62.2.3 Presión absoluta...................................................................................72.2.4 Presión de vacío...................................................................................7

2.3 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN DE PRESIÓN...................................82.3.1 Instrumentos mecánicos.......................................................................92.3.2 Instrumentos electrónicos - Sensores de fuerza o presión, transductores y transmisores..........................................................................19

3 ESPECIFICACIONES DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES....294 DATOS EXPERIMENTALES..........................................................................315 PROCEDIMINETO..........................................................................................326 CALCULOS Y RESULTADOS........................................................................33

6.1 PRESIÓN PATRÓN O REAL (PP) EN PSI:..............................................346.2 PRESION TEORICA PROMDIO (PTP) EN PSI........................................416.3 PRESION PATRON PROMDIO (PP.P) EN PSI........................................446.4 CALCULO DEL ERROR ABSOLUTO (E.A) EN PSI.................................476.5 CALCULO DEL ERROR RELATIVO PORCENTUAL (E.R):.....................506.6 CALCULO DE LA DESVIACION ESTANDAR D.E (σ)..............................53

6.7 CALCULO DE LA VARIANZA (S2)...........................................................547 GRFICOS O CURVAS CARACTERISTICAS.................................................55

7.1 CURVAS DE CALIBRACION, ERROR Y CORRECCION PARA LOS DATOS CALCULADOS:.....................................................................................55

7.1.1 CURVA DE CALIBRACION................................................................557.1.2 CURVA DE ERROR...........................................................................577.1.3 CURVA DE CORRECCION................................................................58

8 OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................598.1 OBSERVACIONES...................................................................................598.2 CONCLUSIONES.....................................................................................608.3 RECOMENDACIONES.............................................................................60

9 BIBLIOGRAFIA...............................................................................................61

1 OBJETIVOS

MEDICIÓN DE PRESIÓN Y CALIBRACIÓN DE NANÓMETRO

1.1 OBJETIVOS GENERALES

Comprender el principio de operación de un manómetro de tubo de

Bourdon.

Realizar la comprobación de las lecturas de un manómetro tipo Bourdon

utilizando un equipo patrón de pesas calibradas.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar el error absoluto y relativo porcentual medio de un manómetro

de Bourdon, utilizando un probador de peso muerto.

Determinar gráficamente el error absoluto, error porcentual, utilizando el

mismo manómetro a iguales condiciones de carga.

Graficar la curva de calibración, error y corrección.

3

2 FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1 PRESIÓN

2.1.1 Definición:

Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo deformable, los efectos que provoca

dependen no sólo de su intensidad, sino también de cómo esté repartida sobre la

superficie del cuerpo.

El cociente entre la intensidad F de la fuerza aplicada perpendicularmente sobre

una superficie dada y el área A de dicha superficie se denomina presión:

Presion(P)= FA

La presión representa la intensidad de la fuerza que se ejerce sobre cada unidad

de área de la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre

una superficie dada, mayor será la presión, y cuanto menor sea la superficie para

una fuerza dada, mayor será entonces la presión resultante.

2.1.2 Importancia de la medicación de la presión:

La medición de presión en el ámbito industrial es muy amplia y cubre campos

diversos como la medición de la presión barométrica en el campo de la

meteorología, la medición de presión diferencial en cuartos estériles o la medición

de presión en autoclaves para el proceso de esterilización dentro de la industria

farmacéutica, bioquímica o alimenticia, la medición de vació en los procesos de

4

liofilización de alimentos o medicamentos, en la producción de diamante sintético

para la fabricación de máquinas herramientas, para el control de nivel de líquidos

en tanques de abastecimiento, o la medición de presión como una propiedad

termodinámica en centros de investigación.

En términos generales podemos decir que la presión es una de las magnitudes

más necesarias y utilizadas en la industria, presentando una gran diversidad de

alcances de medición, clases de exactitud, tipos de sensores e inclusive una gran

cantidad de unidades utilizadas frecuentemente por su aplicación, por ejemplo

mmHg en el ámbito de la medicina para expresar la presión arterial o la presión

atmosférica o mmH2O para expresar presiones diferenciales.

2.1.3 Unidades de la presión:

En el sistema internacional (SI) la unidad de presión es el pascal, se representa

por Pa y se define como la presión correspondiente a una fuerza de un newton de

intensidad actuando perpendicularmente sobre una superficie plana de un metro

cuadrado. 1Pa equivale, por tanto, a 1 N/m^2.

2.1.4 Presión en los fluidos:

El concepto de presión es muy útil cuando se estudian los fluídos. Éstos ejercen

una fuerza sobre las paredes de los recipientes que los contienen y sobre los

cuerpos situados en su interior. Las fuerzas, por tanto, no se ejercen sobre un

punto concreto, sino sobre superficies.

Los fluidos (líquidos y gases) en equilibrio ejercen

sobre las paredes de los recipientes que los

contienen y sobre los cuerpos contenidos en su

interior fuerzas que actúan siempre

perpendicularmente a las superficies (se puede

5

comprobar experimentalmente).

2.1.4.1 Transmisión de presiones en los líquidos: Principio de Pasca.

En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una

ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise

Pascal (1623-1662) que se resume en la frase:

“Cualquier presión P ejercido sobre un fluido

incompresible (líquido) encerrado en un recipiente

indeformable se transmite por igual (en todas las

direcciones y con la misma intensidad) a todos los

puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo

contiene”

2.2 TIPOS DE PRESIÓN

2.2.1 Presión atmosférica

El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un

peso actuando sobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presión

(atmosférica), la presión ejercida por la atmósfera de la tierra, tal como se mide

normalmente por medio del barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a

las alturas próximas a este, el valor de la presión es cercano a 14.7 lb/plg2

(101,35Kpa), disminuyendo estos valores con la altitud.

2.2.2 Presión manométrica

Son normalmente las presiones superiores a la atmosférica, que se mide por

medio de un elemento que se define la diferencia entre la presión que es

desconocida y la presión atmosférica que existe, si el valor absoluto de la presión

es constante y la presión atmosférica aumenta, la presión manométrica disminuye; 6

esta diferencia generalmente es pequeña mientras que en las mediciones de

presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, es evidente que el valor

absoluto de la presión puede abstenerse adicionando el valor real de la presión

atmosférica a la lectura del manómetro. La presión puede obtenerse adicionando

el valor real de la presión atmosférica a la lectura del manómetro.

2.2.3 Presión absoluta

Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero

absolutos. La presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre

las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la

velocidad molecular es muy pequeña. Este término se creó debido a que la

presión atmosférica varia con la altitud y muchas veces los diseños se hacen en

otros países a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un término

absoluto unifica criterios.

2.2.4 Presión de vacío

Es la presión menor que la presión atmosférica. Su valor está comprendido entre

el cero absoluto y el valor de la presión atmosférica. La presión de vacío se mide

con el vacuómetro.

7

2.3 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN DE PRESIÓN

En esta sección se estudiarán los principales instrumentos utilizados en la

medición de presión así mismo se realizara el estudio de su principio de

funcionamiento.

La clasificación de los instrumentos para medir presión es la siguiente:

a) Instrumentos mecánicos

Los instrumentos mecánicos utilizados para medir presión cuyas características se

resumen en la tabla 2.3, pueden clasificarse en:

Columnas de Líquido: Manómetro de Presión Absoluta.

Manómetro de Tubo en U.

Manómetro de Pozo.

Manómetro de Tubo Inclinado.

Manómetro Tipo Campana.

Instrumentos Elásticos: Tubos Bourdon.

Fuelles.

Diafragmas.

b) Instrumentos electromecánicos y electrónicos

Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión

pueden clasificarse en:

Medidores de Esfuerzo (Strain Gages)

Transductores de Presión Resistivos

Transductores de Presión Capacitivos

Transductores de Presión Magnéticos

8

Transductores de Presión Piezoeléctricos

Tabla 2.3. Principales características de los instrumentos para medir presión.

2.3.1 Instrumentos mecánicos

2.3.1.1 Columnas de líquido: Estos instrumentos se conocen principalmente

como “Manómetros”. En ellos la presión aplicada se balancea contra una columna

de líquido. La forma más simple consiste de un tubo vertical sellado en un

extremo, que contiene líquido; por el otro extremo se aplica la presión que se

quiere medir. El líquido sube en el tubo hasta que el peso de la columna balancea

la presión aplicada.

Estos instrumentos encuentran su mayor aplicación en laboratorios y como

patrones para calibración de otros instrumentos de presión.

9

El líquido utilizado depende del rango de presión a medir, pero generalmente se

emplea agua, compuestos orgánicos y mercurio. A continuación se mencionan

varios tipos de medidores de columnas de líquido:

Figura 1:(a) Manómetro de presión absoluta, (b) Manómetro de tubo en “U”

Manómetro para medición de Presión Absoluta: Es simplemente un tubo

en "U" que tiene un extremo sellado y al vacío y el otro extremo abierto a la

presión absoluta que se va a medir, figura 1(a). La ecuación que permite calcular

el balance estático del instrumento es:

P=h . sg

Donde:

• P: Presión Absoluta

• h: Diferencia de altura en los dos cuerpos del tubo

• sg: Gravedad específica del líquido

Manómetro de tubo en "U": Se utiliza para medir presión diferencial.

Consiste en un tubo en forma de "U" lleno de líquido. En cada una de las ramas

del tubo se aplica una presión. La diferencia de altura del líquido en las dos ramas

10

es proporcional a la diferencia de presiones. Un esquema característico puede

verse en la figura 1 (b).

Manómetro de Pozo: En este tipo de manómetro una de las columnas del

tubo en "U" ha sido sustituida por un reservorio o pozo de gran diámetro, de forma

tal que la presión diferencial es indicada únicamente por la altura del líquido en la

rama no eliminada del tubo “U". Un ejemplo es mostrado en la figura 2 (a).

Figura 2. (a) Manómetro de pozo (b) Manómetro de tubo inclinado

11

A1 = área de la pierna de diámetro menor

A2 = área del pozo

Si la relación de A1/A2 es pequeña comparado con la unidad, entonces el error de

despreciar este término se hace insignificante, y se convierte en una relación de

equilibrio estático.

Manómetro de Tubo Inclinado: Se utiliza para mediciones de presiones

diferenciales pequeñas. En este tipo de manómetro, la rama del tubo de menor

diámetro esta inclinada con el objeto de obtener una escala mayor, ya que en este

caso h = Lsen Ø, figura 2(b).

Manómetro de Tipo Campana: este tipo de sensor es una campana

invertida dentro de un recipiente que contiene un líquido sellante.

Figura. Manómetros tipo campana. (a) campana de líquido sellado. (b) manómetro de presión

diferencial.

12

La campana está parcialmente sumergida en el líquido. La señal de mayor presión

se aplica sobre el interior de la campana invertida; la señal de menor presión se

aplica sobre el interior del recipiente que contiene el líquido. El movimiento vertical

de la campana es proporcional al diferencial de presión. Para un balance estático

puede utilizarse la siguiente ecuación:

Donde:

• Kr: Constante del resorte

• h: Desplazamiento de la campana

• A: Área del interior de la campana

• P2-P1: Diferencial de presión

2.3.1.2 Instrumentos elásticos de medición de presión: Esta clase de

sensores se remontan a los primeros años de las tecnologías de la energía de

vapor, el aire comprimido y la hidráulica, donde los sensores de presión utilizaban

alguna forma de elemento elástico cuya geometría se veía alterada por cambios

en la presión.

Estos instrumentos básicamente están diseñados bajo el principio que establece la

deflexión que sufre un elemento elástico que es proporcional a la presión aplicada.

Tubos Bourdon: En la patente de su inventor 1852 E. Bourdon

describió el tubo bourdon como un tubo curvado o trenzado cuya sección de

transferencia difiere de una forma circular. En principio, se trata de un tubo cerrado

en un extremo, con una sección transversal interna que no es un círculo perfecto,

y, si está doblado o deformado, tiene la propiedad de cambiar su forma con las

variaciones de la presión interna. Un aumento de la presión interna provoca que la 13

sección transversal se vuelva más circular y que la forma se enderece, lo que

resulta en el movimiento del extremo cerrado del tubo, un movimiento

comúnmente llamado desplazamiento de punta. La deformación que sufre el tubo,

debido a la presión aplicada, es altamente repetitiva, pudiendo el sensor ser

calibrado para producir precisiones que en muchos casos alcanzan 0,05% del

span. Tal como se muestra en la figura 3, el movimiento del extremo libre del tubo

Bourdon se convierte, por medio de engranajes y eslabones, en un movimiento

proporcional de una aguja o una plumilla del indicador o registrador. El movimiento

de tubo Bourdon también puede ser acoplado electrónicamente a un transmisor o

transductor. Materiales de construcción: los tubos Bourdon pueden fabricarse de

varios materiales, entre los cuales se tiene: acero inoxidable 316 y 403, Cobre

Berilio, K Monel, Monel y Bronce Fosforado. El material seleccionado determina

tanto el rango como la resistencia del tubo a la corrosión. Por ejemplo, un tubo

espiral de bronce es adecuado para presiones hasta 300 psig, mientras que uno

de acero, puede manejar presiones de hasta 4.000 psig.

Tubo Bourdon tipo “C”: se utilizan principalmente para indicación local en

medidores de presión, que están conectados directamente sobre recipientes de

proceso y tuberías.

Tubo Bourdon en Espiral : se construyen enrollando el tubo, de sección

transversal plana, en una espiral de varias vueltas en vez de formar un arco de

270° como en el tipo “C”. Este arreglo da al espiral un mayor grado de movimiento

por unidad de cambio en la presión si se compara con el tubo Bourdon tipo "C".

Tubo Bourdon Helicoidal: se construye de forma similar al tubo en espiral, pero

enrollando el tubo en forma helicoidal.

14

Figura 3. Principio de operación del tubo Bourdon

Figura. Tipos de resortes bourdon. A) tubo tipo C, b) tubo espiral, c) tubo helicoidal

Aplicaciones: los tubos Bourdon se utilizan como instrumentos de medición

directa y como instrumentos de presión en ciertos tipos de controladores,

transmisores y registradores.

El tipo de Bourdon utilizado se determina principalmente por el espacio disponible

en la caja del instrumento. Como una regla general, el tubo Bourdon tipo “C”, es el

menos sensible y el espiral es el más sensible.

Ventajas y desventajas: entre las ventajas y desventajas de los medidores de

presión de tubo Bourdon se incluyen:15

Ventajas

Bajo costo.

Construcción simple.

Cobertura de rangos bajos y altos.

Una buena relación precisión/costo.

Muchos años de experiencia en su aplicación.

Desventajas

Pérdida de precisión por debajo de 50 psig.

Usualmente requieren amplificación, la cual introduce histéresis.

Fuelles: Un fuelle puede definirse como un tubo flexible, el cual cambia su

longitud de acuerdo a la presión aplicada. Este cambio de longitud es mucho

mayor que el que se obtendría si se utilizara un tubo Bourdon de las mismas

características. Este es un tubo metálico de pared delgada con paredes laterales

con circunvoluciones que permiten la expansión y contracción axial (ver figura).

Figura: fuelle

En muchas aplicaciones el fuelle se

expande muy poco, pero la fuerza que

produce es significativa. Esta técnica se

emplea frecuentemente en mecanismos

16

de balance de fuerzas. Para producir una relación lineal entre el desplazamiento

del fuelle y la presión aplicada, es práctica común colocar un resorte dentro del

fuelle, tal como se muestra en la figura. La utilización de un fuelle con un resorte

tiene varias ventajas: el procedimiento de calibración se simplifica, ya que el ajuste

se hace únicamente sobre el resorte. Un resorte construido a partir de un material

estable presentará estabilidad por un largo tiempo, lo cual es esencial en cualquier

componente. Cuando se requiere medir presión absoluta o diferencial se utilizan

mecanismos especiales formados por dos fuelles, uno de los cuales actúa como

compensación o referencia.

Figura. Manómetro de tiro del tipo de fuelle

Los fuelles pueden ser metálicos o no metálicos. Los rangos típicos, cuando se

utilizan fuelles de bronce o de acero inoxidable, van desde 0-100 mm Hg. (abs.)

hasta 0-60 in Hg. (abs.). La mayoría de los fuelles están hechos de tubos sin

costura, las circunvoluciones o bien están formadas hidráulicamente o

mecánicamente laminadas. Los materiales utilizados son de latón, bronce

fosforado, cobre al berilio, Monel, acero inoxidable, e Inconel.

Aplicaciones: los fuelles se utilizan en aplicaciones de medición de presión

absoluta y medición de presión diferencial. Además, son parte importante en

instrumentos tales como transmisores, controladores y registradores. Los

elementos de fuelle están bien adaptados para su uso en aplicaciones que

requieren movimientos largos y fuerzas altamente desarrolladas. Son muy

adecuadas para elementos de entrada analógica para registradores de amplio

margen e indicadores y para elementos de retroalimentación en los controladores

neumáticos.

Diafragmas: El principio de operación es similar al de los fuelles, pero su

construcción es diferente. El diafragma es un disco flexible generalmente con

corrugaciones concéntricas, tal como se muestra en la figura. (a).

17

Los diafragmas pueden ser metálicos y no metálicos. Entre los materiales

comúnmente más utilizados se encuentran: bronce, cobre-berilio, acero inoxidable,

Monel, neopreno, siliconas y teflón.

Figura. Diafragmas

Aplicaciones: los diafragmas se emplean en medición de bajas presiones y vacío;

y en mediciones de presión absoluta y diferencial.

2.3.2 Instrumentos electrónicos - Sensores de fuerza o presión, transductores y transmisores

Una desventaja común que presentan los instrumentos mecánicos, es el método

utilizado para transmitir el movimiento del elemento de medición de presión a un

indicador, tal como un puntero o una plumilla. Un eslabón mecánico, sufre de

desgaste, tiene un alto grado de histéresis, lo cual limita la precisión, velocidad de

respuesta y repetibilidad de la medición. Los avances en la tecnología electrónica

han dado la respuesta a este problema, sensando electrónicamente el movimiento

18

del elemento de medición de presión. El resultado de esto es: respuesta mucho

más rápida, menor desgaste e histéresis, mejor compensación de la temperatura,

y una salida, la cuál es una señal eléctrica proporcional al movimiento del

elemento de presión. Esta señal puede ser aplicada y condicionada luego para

que reúna los requerimientos del sistema de control.

Hay una distinción clara entre el sensor de presión y un transductor de presión. El

sensor proporciona la base de la medición, el transductor convierte la energía de

una forma a otra.

En los instrumentos de presión completamente mecánicos descritos

anteriormente, un resorte puede proporcionar la restauración de fuerza y, por

medio de vínculos y de la palanca, amplificar y transmitir el valor de sensor a un

indicador, grabador, o controlador mecánicamente operado.

En los transductores de presión neumática, una contrapresión de aire actúa sobre

el diafragma, fuelle, bourdon, u otro elemento elástico para igualar la presión

detectada (proceso). Un sistema de balance fuerza o posición puede ser utilizado

en los instrumentos neumáticos. Los transductores de corriente a presión

utilizados para la operación del control neumático diafragma

En los transductores electrónicos u electro-ópticos, los valores de sensor son

convertidos en cantidades eléctricas (corriente, resistencia, capacitancia,

resistencia, y alteraciones en las salidas piezoeléctricas y ópticos).

La invención de la banda extensométrica ( galga extensométrica, strain gage)

sirvió de impulso inicial para utilizar transductores eléctricos. Hay numerosas

ventajas para un gran número de aplicaciones que derivan de una cierta forma de

transducción electrónica. Estas unidades son muy pequeñas, son fáciles de

integrar en las redes eléctricas, y numerosas otras características electrónicas se

pueden añadir a los transductores y transmisores, incluyendo verificaciones 19

incorporadas de la calibración, compensación de temperatura, autodiagnóstico,

acondicionamiento de señales y otras características, que pueden ser derivadas a

partir de la integración de un microprocesador en la unidad sensor-transductor

transmisor.

La mayoría de los instrumentos electromagnéticos de presión, incorporan uno de

los instrumentos primarios de medición de presión discutidos previamente

(instrumentos elásticos). El hecho de que la energía del proceso sea transformada

en una señal eléctrica, a partir de un movimiento mecánico, hace que a estos

instrumentos se les dé el nombre de “Transductores”.

Entre estos instrumentos electromagnéticos utilizados para medir presión se

pueden mencionar:

2.3.2.1 Strain Gage (también galgas o bandas estensométricas):

Los transductores de presión tipo Strain Gage proporcionan un medio conveniente

y confiable para medir presión de gases y líquidos. Son especialmente adecuados

para ser utilizados en sistemas viscosos y corrosivos.

Estos dispositivos se han utilizado ampliamente en la presión y células de peso de

carga durante varios años. Las galgas extensométricas generalmente se montan

directamente sobre el sensor de presión o elemento de suma de fuerza. Pueden

ser soportadas directamente por diafragmas de detección o unidas a resortes en

voladizo, que actúan como una fuerza de restauración.

Con el fin de hacer uso del principio de funcionamiento básico de la galga

extensométrica de resistencia adherida (es decir, el cambio en la resistencia

proporcional a la deformación), la entrada de la galga debe estar conectado a un

circuito eléctrico capaz de medir pequeños cambios en la resistencia. Debido a

que los cambios de resistencia inducidos por la galga son pequeños (típicamente

20

0,2 por ciento para valor de salida a plena escala en una galga activa), las galgas

están conectados a un Puente de Wheatstone. Un puente de Wheatstone es un

circuito diseñado para medir con precisión pequeños cambios. Se lo puede utilizar

para determinar lecturas tanto dinámicas como estáticas del extensómetro. El

puente de Wheatstone tiene también ciertas propiedades de compensación.

La figura muestra un diagrama básico de un circuito de un puente de Wheatstone.

Los cuatro elementos del puente pueden ser inductancias, capacitadores o

resistencias. Para la medición de presión, generalmente se utilizan resistencias.

En cualquiera de estos casos, un pequeño cambio en una de las resistencias del

puente produce un cambio instantáneo del voltaje a través de los extremos del

puente. De este modo, el voltaje de salida, es una función de voltaje de entrada y

de las resistencias del puente. Tomando como referencia la figura se tiene:

Si las resistencias de los cuatro elementos del puente son afectadas por la

temperatura en la misma forma, cualquier cambio tiende a balancearlas evitando

errores inducidos por variaciones en la temperatura, los cuales, de otro modo, se

detectarían como un cambio en la presión.

21

Figura: Puente de Wheatstone

Si la salida de un sensor de presión se transmite a una de las ramas del puente, el

desbalance resultante en el voltaje debido a una variación de presión, puede ser

amplificado, escalado y calibrado en unidades de presión. Ciertos

semiconductores, tales como la silicona, son piezoresistivos (cambios en la

resistencia debido a esfuerzo). De este modo las resistencias de un circuito del

puente de Wheatstone pueden ser implantadas, o "difundidas" en un circuito muy

pequeño (chip). Si esto se conecta apropiadamente a un sensor de presión tipo

diafragma, proporcionará una señal analógica repetitiva, proporcional a la presión

aplicada al diafragma.

Un Strain Gage (galga estensométrica), es un mecanismo que utiliza el cambio de

la resistencia eléctrica de un alambre o elemento semiconductor de resistencia,

sometido a esfuerzo, para medir presión. El Strain Gage cambia un movimiento

mecánico en una señal eléctrica cuando la resistencia varía por compresión o

tensión. El cambio en la resistencia es una medida de la presión que produce la

distorsión mecánica. La figura ilustra el principio de operación de un Strain Gage.

La sensibilidad del extensómetro comúnmente se llama el factor de galga cuando

se refiere a un material extensómetro específico. La relación de Poisson para la

22

mayoría de los alambres es de aproximadamente 0,3. La sensibilidad del

extensómetro de galga o factor de galga es de aproximadamente 1,6 cuando se

considera sólo el aspecto de cambio dimensional. Esto significa que un 0,1 por

ciento de aumento en la longitud dentro del rango elástico debe producir un

aumento de la resistencia de 0,16 por ciento.

Cuando se llevan a cabo pruebas reales, un metal o aleación exhibe valores

diferentes de sensibilidad de la galga a diferentes temperaturas.

23

Figura: Principio de operación de un sensor con Strain gage.

Independientemente del tipo de Strain Gage utilizado, casi siempre se emplea un

circuito eléctrico con un puente de Wheatstone. La variación en la resistencia

cambia el voltaje de salida del puente. Esta señal frecuentemente requiere

compensación por cambios en la temperatura del proceso. El método más común

para realizar esta compensación, es utilizando una resistencia de compensación

en el puente de Wheatstone.

La galga extensométrica ideal cambiaría la resistencia de acuerdo con las

deformaciones de la superficie a que está unida y no por otra razón. Sin embargo,

la resistencia de la galga se ve afectada por otros factores, incluyendo la

temperatura. Cualquier cambio de resistencia en la galga no causada por tensión

se denomina tensión aparente. La tensión aparente puede ser causada por un

cambio en el factor de galga debido a la temperatura (coeficiente térmico del factor

de galga), por un cambio en la resistencia debido a la temperatura (coeficiente

térmico de la resistencia), por la estabilidad del metal, e incluso por las

24

propiedades del adhesivo que une los extensómetros a la superficie que se mide.

Muchas de las mejoras en los materiales de extensómetro se han hecho en los

últimos años, reduciendo así los efectos de la tensión aparente.

2.3.2.2 Transductores resistivos:

Estos transductores operan bajo el principio de que un cambio en la presión

produce un cambio en la resistencia del elemento sensor. Están constituidos por

un elemento elástico (tubo Bourdon, fuelle, diafragma), el cual hace variar la

resistencia de un potenciómetro en función de la presión. La figura 9 muestra dos

tipos de transductores resistivos. En uno de ellos el elemento sensor lo constituye

un fuelle y el otro un diafragma. La figura 10 muestra un tipo de transductor

resistivo en el cual no se utiliza un elemento elástico como sensor.

Figura 9 - Transductores resistivos de fuelle y diafragma

25

Figura 10. Transductor resistivo de temperatura

En este caso, la variación en la resistencia se produce por una variación en la

temperatura. El principio de operación es el siguiente: se hace pasar corriente

eléctrica a través de un filamento colocado en una cámara presurizada; por efecto

de esta corriente el filamento se calienta. La temperatura del filamento y por

consiguiente su resistividad varían inversamente con la presión del gas. El

elemento sensor está constituido por dos bulbos o cámaras presurizadas: una de

medición, y otra de referencia. El elemento resistivo está constituido por un

filamento de platino o tungsteno. Este tipo de medidor se puede utilizar para medir

densidad, presión o velocidad de gases. Su construcción es simple y no requiere

de amplificación.

2.3.2.3 Transductores Capacitivos:

La figura 11 muestra un sensor de presión que utiliza capacitancias en vez de

resistencias como elementos del puente de Wheatstone. En este caso, el

elemento sensor es un diafragma que está en contacto con la presión del proceso.

Cuando la presión aplicada produce una deflexión en el diafragma, la capacitancia

del elemento cambia en proporción a la presión aplicada; ya que la capacitancia 26

es función del material dieléctrico entre las placas del capacitor y de las distancias

entre las placas. Este cambio en la capacitancia produce un cambio en la señal de

voltaje d.c. del circuito del puente. Esta variación de voltaje se convierte en una

señal estándar de 4-20 mA.

Estos transductores pueden censar presiones bajas, se usan frecuentemente en

transmisores de presión manométrica así como diferencial y en aplicaciones de

medición de presión, flujo y nivel.

Figura 11. Transductor de presión capacitivo

27

Figura 12. Transductor de inductancia

2.3.2.4 Transductores piezoeléctricos:

La piezoelectricidad se define como la producción de un potencial eléctrico debido

a la presión sobre ciertas sustancias cristalinas como el cuarzo, titanato de bario,

etc. En un sensor piezoeléctrico la presión aplicada sobre varios cristales produce

una deformación elástica. Un semiconductor piezoresistivo se puede describir

como un elemento que produce un cambio en la resistencia, causado por un

esfuerzo aplicado sobre un diafragma. De esta manera, resistencias de estado

sólido se pueden utilizar como instrumentos de presión, del mismo modo que los

alambres de un Strain Gage, pero con varias ventajas. La alta sensibilidad o factor

de medida es aproximadamente 100 veces mayor que en los Strain Gages de

alambre. Las piezoresistencias están difundidas en un medio homogéneo de

silicona cristalino. De esta manera, las resistencias están integradas al elemento

sensor. La figura 14 muestra un corte transversal del elemento sensor con los

cables soldados a los contactos metálicos. El elemento sensor está formado por

cuatro piezoresistencias iguales difundidas o ensambladas en la superficie del

diafragma delgado de silicona. Contactos de oro en la superficie del diafragma de

silicona proveen la conexión a las piezoresistencias. Un cambio en la presión hace

que el diafragma se deforme, induciendo un esfuerzo en él y también en la

resistencia. El valor de la resistencia cambiará dependiendo de la cantidad de

presión aplicada al diafragma.

28

Figura 14. Transductor piezoeléctrico

29

3 ESPECIFICACIONES DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES

CALIBRADOR DE MANOMETRO DE PESO MUERTO

DESCRIPSION:El calibrador de

manómetro de peso

muerto es un instrumento

para la medición de

presión existente en un

medio, se basa en el

principio de balance de

fuerzas sobre un área

conocida. En este caso

particular, la fuerza es determinada por las masas aplicadas y la atracción

gravitacional local en donde se encuentra la balanza. En los manómetros de

peso muerto con carga directa, la fuerza aplicada por las pesas actúa

directamente sobre el pistón por lo que el área para la determinación de la

presión es el área efectiva del ensamble pistón-cilindro.

30

PESAS

DESCRIPSION: Pesas con diferente tipos de masa en gramos.

ESCALIMETRO

31

4 DATOS EXPERIMENTALES

ESPECIFICACIONES DE LUGAR Y FECHA

LUGAR DE REALIZACION FECHA DE REALIZACION HORALab. Energía y Maquinas Térmicas

FIME 07 de Mayo del 2015 1:20 p.m.

CONDICIONES AMBIENTALESTEMP. BULBO SECO (TBS) TEMP. BULBO HUMEDO (TBH) PRESION

28.4 °C 21.7 °C 1 atm

OBTENCION DE DATOS

N°PESAS (g) PRESION TEORIA Pt (PSI)

WASC. WDESC. PASC. PDESC.

1 0 0 7.00 8.50

2 50 50 8.00 9.003 100 100 9.00 9.904 150 150 10.00 10.005 200 200 10.50 10.506 250 250 11.00 14.007 350 350 13.00 15.008 550 550 16.00 17.009 750 750 20.00 20.00

10 1104 1104 25.00 25.00

ESPECIFICACIONES

PT.ASC. : PRESION TEORICA ASCENDENTE (PSI) PT.DESC. : PRESION TEORICA DESCENDENTE (PSI)PESO DEL PISTON : 283.3gDIAMETRO DEL PISTON : 10.128mm

32

5 PROCEDIMINETOLos pasos realizados en el ensayo son los siguientes:

1. En primer lugar se procede con la instalación del manómetro a experimentar

(manómetro de bourdon) en el calibrador de manómetros.

2. Para especificar el lugar y saber bajo qué condiciones ambientales se está

realizando el ensayo, se tiene que medir las temperaturas del ambiente, con

los termómetros de bulbo seco y bulbo húmedo.

3. Sabiendo que el calibrador de peso muerto consta de un manómetro, pistón y

cilindro mecanizados con precisión, montado sobre tornillos niveladores.se

van añadiendo sobre el pistón las pesas (forma ascendente) una por una a la

parte superior del pistón hasta obtener 10 valores distintos para la presión y

las pesas.

4. Con la ayuda de un alcalímetro fijar la altura exacta o luz del pistón (2cm), con

la que se tendrá que trabajar, observando de frente a la medida para evitar

error de paralelaje.

5. El manómetro nos indicara la presión teórica correspondiente a cada peso,

estos datos deberán ser anotados en forma ordenada.

6. Los pesos incluidos se retiran uno a uno (forma descendente) teniendo como

referencia la cantidad agregada en forma ascendente y se observara que

conforme disminuye el peso, disminuye la presión teórica, la que también

deberá ser anotada.

OBSERVACION: Para la primera medición de presión no se puso pesa sobre el pistón, solo se

consideró su propio peso.

33

6 CALCULOS Y RESULTADOS

Después de haber hecho la toma de datos requeridos, pasamos a calcular las

presiones reales; para que seguidamente se realice los cálculos de los errores

(absolutos y relativos) así como la desviación estándar y varianza.

OBTENCION DE DATOS

N°PESAS (g) PRESION TEORIA Pt (PSI)

WASC. WDESC. PASC. PDESC.

1 0 0 7.00 8.50

2 50 50 8.00 9.003 100 100 9.00 9.904 150 150 10.00 10.005 200 200 10.50 10.506 250 250 11.00 14.007 350 350 13.00 15.008 550 550 16.00 17.009 750 750 20.00 20.0010 1104 1104 25.00 25.00

Cálculos realizados para hallar la presión patrón o real (PP) en PSI.

Sabiendo que:

1Pa = 1.45x10−4PSI

Peso del pistón = 283.3g =0.2833kg

Diámetro del pistón = 10.128mm

Área del pistón = 8.056x10−5m2

Gravedad = 9.81m/s2

34

6.1 PRESIÓN PATRÓN O REAL (PP) EN PSI:

PP=(W pesas+W piston) xg

A pistonx1.45 x10−4PSI

Donde:

W pistón : Masa del pistón (Kg)

W pesas : Masa de las pesas (Kg)

A pistón : Área del pistón (m2¿

g : gravedad m/s2

CALCULAMOS LA PRESION PATRON O REAL DE FORMA ASCENDENTE:

MEDICION: 01W pesas=0Kg



PP=(0+0.2833 ) x9.818.056 x10−5 x 1.45 x10−4PSI

PP=5.00 PSI

MEDICION: 02W pesas=0.05 Kg



PP=(0.05+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=5.86 PSI

35

MEDICION: 03W pesas=0.1Kg



PP=(0.1+0.2833 ) x9.818.056 x10−5 x 1.45 x 10−4 PSI

PP=6.77 PSI




PP=(0.15+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=7.65 PSI




PP=(0.20+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x10−4PSI

PP=8.53 PSI

36




PP=(0.25+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=9.42 PSI




PP=(0.35+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=11.18PSI




PP=(0.55+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=14.71PSI

MEDICION: 0937

W pesas=0.75 Kg



PP=(0.75+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45x 10− 4PSI

PP=18.24 PSI




PP=(1.104+0.2833 ) x9.81

8.056 x 10−5x1.45 x10−4PSI

PP=24.50 PSI

CALCULAMOS LA PRESION PATRON O REAL DE FORMA DESCENDENTE:

MEDICION: 1038

W pesas=1.104Kg



PP=(1.104+0.2833 ) x9.81

8.056 x 10−5x1.45 x10−4PSI

PP=24.50 PSI




PP=(0.75+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45x 10− 4PSI

PP=18.24 PSI




PP=(0.55+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45x 10− 4PSI

PP=14.71PSI


39



PP=(0.35+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=11.18PSI




PP=(0.25+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=9.42 PSI




PP=(0.20+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x10−4PSI

PP=8.53 PSI


40



PP=(0.15+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=7.65 PSI




PP=(0.1+0.2833 ) x9.818.056 x10−5 x 1.45 x 10−4 PSI

PP=6.77 PSI




PP=(0.05+0.2833 ) x9.81

8.056 x10−5 x 1.45 x 10− 4PSI

PP=5.86 PSI

MEDICION: 01W pesas=0Kg



41

PP=(0+0.2833 ) x9.818.056 x10−5 x 1.45 x10−4PSI

PP=5.00 PSI

6.2 PRESION TEORICA PROMDIO (PTP) EN PSI

PTP=PT . ASC .+PT .DESC

2

Donde:

P T.ASC : Presión teórica ascendente (PSI)

P T.DES : Presión teórica descendente (PSI)

CALCULO DE LA PRESIÓN TEÓRICA PROMEDIO ( P TP )

MEDICIÓN 01

PT . ASC.=7 PSI y PT .DESC=8.5 PSI


2

PTP=7+8.52

=6.75 PSI

MEDICIÓN 02

PT . ASC.=8 PSI y PT . DESC=9 PSI


2

PTP=8+92

=8.5 PSI

42

MEDICIÓN 03

PT . ASC.=9 PSI y PT .DESC=9.9 PSI


2

PTP=9+9.92

=9.45 PSI

MEDICIÓN 04

PT . ASC.=10 PSI y PT .DESC=10PSI


2

PTP=10+102

=10PSI

MEDICIÓN 05

PT . ASC.=10.5 PSI y PT . DESC=10.5PSI


2

PTP=10.5+10.5

2=10.5PSI

MEDICIÓN 06

PT . ASC.=11PSI y PT .DESC=14 PSI


2

PTP=11+142

=12.5 PSI

MEDICIÓN 0743

PT . ASC.=13 PSI y PT . DESC=15PSI


2

PTP=13+152

=14 PSI

MEDICIÓN 08

PT . ASC.=16 PSI y PT .DESC=17PSI


2

PTP=16+172

=16.5 PSI

MEDICIÓN 09



2

PTP=20+202

=20 PSI

MEDICIÓN 10



2

PTP=25+252

=25 PSI

44

6.3 PRESION PATRON PROMDIO (PP.P) EN PSI

PPP=PP. ASC .+PP.DESC

2

Donde:

P P.ASC : Presión patrón ascendente (PSI)

P P.DES : Presión patrón descendente (PSI)

CALCULO DE LA PRESIÓN PATRON PROMEDIO ( P P.P )

CALCULO 01

PP. ASC .=5.0 PSI y PT .DESC=5.0 PSI


2

PPP=5.0+5.02

=5.0PSI

CALCULO 02

PP . ASC .=5.86 PSI y PT . DESC=5.86 PSI


2

PPP=5.86+5.86

2=5.86 PSI

CALCULO 03


45


2

PPP=6.77+6.77

2=6.77 PSI

CALCULO 04

PP . ASC .=7.65 PSI y PT . DESC=7.65PSI


2

PPP=7.65+7.65

2=7.65PSI

CALCULO 05

PP. ASC .=8.53PSI y PT .DESC=8.53 PSI


2

PPP=8.53+8.53

2=8.53 PSI

CALCULO 06

PP . ASC .=9.42PSI y PT . DESC=9.42 PSI


2

PPP=9.42+9.42

2=9.42PSI

CALCULO 07

PP. ASC .=11.18PSI y PT .DESC=11.18PSI

46


2

PPP=11.18+11.18

2=11.18PSI

CALCULO 08

PP . ASC .=14.71 PSI y PT . DESC=14.71PSI


2

PPP=14.71+14.71

2=14.71 PSI

CALCULO 09



2

PPP=18.24+18.24

2=18.24 PSI

CALCULO 10

PP . ASC .=24.5 PSI y PT . DESC=24.5 PSI


2

PPP=24.5+24.5

2=24.5PSI

6.4 CALCULO DEL ERROR ABSOLUTO (E.A) EN PSI

47

E . A=PTP−PPP

Donde:

PTP: Presión teórica promedio (PSI)

PPP: Presión patrón promedio (PSI)

CALCULO DEL ERROR ABSOLUTO (E.A)

MEDICION 01:

E . A=PTP−PPP

E . A=6.75−5.00

E . A=1.75 PSI

MEDICION 02:

E . A=PTP−PPP

E . A=8.50−5.86

E . A=2.64 PSI

MEDICION 03:

E . A=PTP−PPP

E . A=9.45−6.77

E . A=2.68 PSI

48

MEDICION 04:

E . A=PTP−PPP

E . A=10−7.65

E . A=2.35 PSI

MEDICION 05:

E . A=PTP−PPP

E . A=10.5−8.53

E . A=1.97 PSI

MEDICION 06:

E . A=PTP−PPP

E . A=12.5−9.42

E . A=3.08 PSI

MEDICION 07:

E . A=PTP−PPP

E . A=14.0−11.18

E . A=2.82 PSI

MEDICION 08:

E . A=PTP−PPP

E . A=16.5−14.71

E . A=1.79 PSI

MEDICION 09:49

E . A=PTP−PPP

E . A=20.0−18.24

E . A=1.76 PSI

MEDICION 10:

E . A=PTP−PPP

E . A=25.0−24.5

E . A=0.50 PSI

6.5 CALCULO DEL ERROR RELATIVO PORCENTUAL (E.R):

E . R= E . APPP

x100%

Donde:E.A : Error Absoluto

PPP : Presión patrón promedio

CALCULO DEL ERROR RELATIVO (E.R)

MEDICION 01:

50

E . R= E . APPP

x100%

E . R=1.755.0

x100%

E . R=35%

MEDICION 02:

E . R= E . APPP

x100%

E . R=2.645.86

x100%

E . R=45.1%

MEDICION 03:

E . R= E . APPP

x100%

E . R=2.686.77

x 100%

E . R=39.5%

MEDICION 04:

E . R= E . APPP

x100%

E . R=2.357.65

x 100%

E . R=30.7%

MEDICION 05:

E . R= E . APPP

x100%

E . R=1.978.53

x 100%

51

E . R=23.0%

MEDICION 06:

E . R= E . APPP

x100%

E . R=2.829.42

x 100%

E . R=29.9%

MEDICION 07:

E . R= E . APPP

x100%

E . R= 3.0811.18

x 100%

E . R=27.5%

MEDICION 08:

E . R= E . APPP

x100%

E . R= 1.7914.71

x100%

E . R=12.2%

MEDICION 09:

E . R= E . APPP

x100%

E . R= 1.7618.24

x 100%

E . R=9.65%

MEDICION 10:52

E . R= E . APPP

x100%

E . R=0.5024.5

x 100%

E . R=2.04 %

6.6 CALCULO DE LA DESVIACION ESTANDAR D.E (σ)

D .E ( σ )=√Cuadrado de la sumadelas desviacionesnumero total dedatos−1

D .E ( σ )=√∑i=1n

(x i−x )2

n−1

Donde:x : presion patron promedio de todas lamediciones

x i : presionteorica promedio encadamedicion

n :numero total demediciones

Calculo de presión patrón promedio total ( x)

53

x=5+5.85+6.77+7.65+8.53+9.42+11.18+14.71+18.24+24.510

x=11.2

Calculo de la desviación estándar promedio

D .E ( σ )=√(6.75−11.2)2+(8.5−11.2)2+…+(25−11.2)2

10−1

D .E (σ )=5.8

6.7 CALCULO DE LA VARIANZA (S2)

S2=∑i=1

n (X i−X)2

n−1

Donde:x : presion patron promedio de todas lamediciones

x i : presion teorica promedio encadamedicion

n :numero total demediciones

Calculo de presión patrón promedio total ( x)

x=5+5.85+6.77+7.65+8.53+9.42+11.18+14.71+18.24+24.510

x=11.2

54

Calculo de la varianza ( S2)

S2=(6.75−11.2)2+(8.5−11.2)2+…+(25−11.2)2

10−1

S2=33.6

55

7 GRFICOS O CURVAS CARACTERISTICAS

7.1 CURVAS DE CALIBRACION, ERROR Y CORRECCION PARA LOS DATOS CALCULADOS:

7.1.1 CURVA DE CALIBRACION

56

DATOS A GRAFICAR EN LA CURVA DE CALIBRACION CALIBRACION

N° DE MEDICION PPP (PSI) PTP (PSI)1 5.0 6.82 5.9 8.53 6.8 9.54 7.7 10.05 8.5 10.56 9.4 12.57 11.2 14.08 14.7 16.59 18.2 20.0

10 24.5 25.0

PPP : PRESION PATRON PROMEDIOPTP : PRESION TEORICA PROMEDIO

CURVA DE CALIBRACION

0.4 5.4 10.4 15.4 20.4 25.4 30.40.4

5.4

10.4

15.4

20.4

25.4

30.4

f(x) = 1.08635256167113 x − 3.28421612145939

PPP (PSI)CURVA DE AJUSTE

PRESION TEORICA PROMEDIO (PSI)

PRES

ION

PAT

RON

PRO

MED

IO (P

SI)

El método utilizado para el ajuste de la curva es el de "LOS MINIMOS CUADRADOS" cuya curva de ajuste es una recta que se muestra en la grafía.

57

7.1.2 CURVA DE ERROR

DATOS A GRAFICAR EN LA CURVA DE ERROR

N° PPP (PSI) PTP (PSI) E. A (PSI ) E.A PROMEDIO (PSI)1 5.0 6.8 1.75

2.13

2 5.9 8.5 2.643 6.8 9.5 2.684 7.7 10.0 2.355 8.5 10.5 1.976 9.4 12.5 3.087 11.2 14.0 2.828 14.7 16.5 1.799 18.2 20.0 1.76

10 24.5 25.0 0.50

CURVA DE ERROR

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.00.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

E. A (PSI )E.A. PROMEDIO (PSI)


E. A

BSO

LUTO

(PSI

)

58

7.1.3 CURVA DE CORRECCION

DATOS A GRAFICAR EN LA CURVA DE CORRECCION

N° PPP (PSI) PTP (PSI) E. A (PSI ) E.R (%) E.R PROMEDIO (%)1 5.0 6.8 1.75 35.00

25.52

2 5.9 8.5 2.64 45.053 6.8 9.5 2.68 39.594 7.7 10.0 2.35 30.725 8.5 10.5 1.97 23.096 9.4 12.5 3.08 32.707 11.2 14.0 2.82 25.228 14.7 16.5 1.79 12.179 18.2 20.0 1.76 9.65

10 24.5 25.0 0.50 2.04

CURVA DE CORRECCION

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.000.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

50.00

E.R (%)

E.R PROMEDIO


E.RE

LATI

VO (%

)

59

8 OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1 OBSERVACIONES

Los requisitos técnicos establecidos no son obligatorios para los

laboratorios de calibración, pues el objetivo de este trabajo es para

servicios de calibración (reportar la desviación obtenida) y no de

verificación o aprobación de modelo.

Debido a que el desarrollo manual de las formulas expuestas

anteriormente demandarían de un gran esfuerzo humano, se

recomienda el uso de programas de cálculo para simplificar el trabajo y

también para mejorar la interpretación de los resultados, así como

brindar un servicio de rapidez y confiabilidad al usuario que lo requiera,

se recomienda el uso de Excel por su fácil manejo y amplio uso en la

industria.

Para el cálculo de la presión efectiva fue necesario saber el valor de las

masas de las pesas empleadas en la balanza de presión, por lo tanto el

personal encargado de la calibración en presión también deberá tener

conocimiento de metrología en masa para poder emplear los valores de

su respectivo certificado de calibración.

60

8.2 CONCLUSIONES

Al observar el grafico P. REAL V.S PATRON se puede determinar que

existe un error por DEFECTO tanto en las dos gráficas, por lo que en

una lectura del nanómetro PATRON le tendríamos que restar una

cantidad de 2.54% de presión adicional aproximadamente.

Este método de calibración de manómetros resulta adecuado porque se

puede determinar el error entre la presión real y la presión de lectura.

Este manómetro puede ser calibrado de alguna forma, ya que su

diferencia mayor se encuentra para bajas presiones, y es muy

importante que el calibrador este casi exactamente en 0 bar , porque

una pequeña variación en la presión inicial podría alterar los resultado

8.3 RECOMENDACIONES

El manómetro no debe ser sometido a presiones superiores a la presión

de servicio (PS); de lo contrario, usar un limitador de presión.

Un manómetro no debe estar sujeto a vibraciones; siempre es preferible

montarlo sobre un soporte rígido, independiente de la tubería.

Durante el desmontaje, asegurarse de que el manómetro no está

sometido a presión. Como medida de precaución, desmontarlo

lentamente.

61

62

9 BIBLIOGRAFIA

Aseguramiento Metrológico en ISO 9000 – José Dajes Castro, Servicio Nacional de Metrología – INDECOPI; 2da Edición – Mayo 2007.

Centro Nacional de Metrología - Área de Metrología Mecánica - División de Metrología de Fuerza y Presión; Publicación técnica CNM-MMF-PT-003; Balanzas de Presión; 2da Edición Septiembre 2005 – México Autor. Jorge C. Torres Guzmán, Luis A. Santander Romero, Pablo Olvera Arana.

GUIA METAS; Correcciones para Balanzas de Pesos Muertos. Agosto 2002.

GUIA METAS; Presión atmosférica, presión barométrica y altitud. Conceptos y aplicaciones. Febrero 2005.

Procedimiento para la calibración de masas de 1 mg a 50 kg (Valor convencional) – Centro Español de Metrología – CEM.

Procedimiento para la calibración de Balanzas de Presión – Centro Español de Metrología – CEM.

Procedimiento para la calibración de Pesas de Precisión – Servicio Nacional de Metrología – INDECOPI.

Sistema Internacional de Unidades de Medida – José Dajes Castro – Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Protección de la Propiedad Intelectual (INDECOPI) – Fondo Editorial del Congreso del Perú.

BOURDON. Catálogo de Productos. Edición 1980. París

DOEBELIN, Ernest. Diseño y Aplicación de Sistemas de Medición. Editorial Diana. Mexico 1981.

Baumer Bourdon-Haenni S.A.S. Manual de Instrucciones de los Manómetros. No 320061Ec. 04/2007.

CREUS SOLÉ, Antonio. Instrumentación Industrial. Sexta Edición.

63

Documents

Medicion de Presion y Calibracion de Manometros