319930403-bomba-de-ariete-instrumentacion-de-presion.docx
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I.
INDICE:
Contenido BOMBA DE GOLPE DE ARIETE:............................................................................................................1 “SELECCIÓN DE LA INSTRUMENTACION PARA...............................................................................1 MEDICION DE LA PRESION”.................................................................................................................1 I.
INDICE:..............................................................................................................................................2
II.
OBJETIVOS:......................................................................................................................................2
III. 1.
2.
3. IV. 1.
V.
MARCO TEORICO:.......................................................................................................................3 LOS FLUIDOS................................................................................................................................3 1.1.
Propiedades de los fluidos.......................................................................................................3
1.2.
Presión hidrostática..................................................................................................................3
1.3.
Principio de Arquímedes..........................................................................................................4
LA PRESIÓN:.................................................................................................................................4 2.1.
Tipos de presión:......................................................................................................................4
2.2.
Tipo de medidores de presión:.................................................................................................5
SELECCIÓN DEL SENSOR ADECUADO....................................................................................6 SELECCIÓN DE INSTRUMENTACION:.....................................................................................7 SENSOR DE PRESION SPTW.......................................................................................................8 1.1.
Características técnicas:...........................................................................................................9
1.2.
Selección del rango del instrumento......................................................................................11
1.3.
Hoja de datos:........................................................................................................................13
COCLUSIONES:..............................................................................................................................14
VI.
ANEXOS:......................................................................................................................................14
1.
Anexo 1.........................................................................................................................................14
2.
Anexo 2 – Distribución de los sensores de presión........................................................................15
VII.
REFERENCIAS:...........................................................................................................................15
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD
II.
DE
INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA
OBJETIVOS: Conocer los diferentes instrumentos de medición que emplearemos para la medición del parámetro PRESIÓN en el proyecto “BOMBA DE ARIETE”. Seleccionar el instrumento de medición más adecuado para tomar las mediciones más precisas para nuestro banco de ensayos. Conocer el comportamiento de los fluidos para entender la presión hidrostática.
III.
MARCO TEORICO: 1. LOS FLUIDOS Se denomina fluido a toda sustancia que tiene capacidad de fluir. En esta categoría se encuadran los líquidos y los gases, que se diferencian entre sí por el valor de su densidad, que es mayor en los primeros. La densidad se define como el cociente entre la masa de un
cuerpo y el volumen que ocupa:
ρ=
m V
La densidad es un valor escalar y sus unidades son kg/m3 en el Sistema Internacional. 1.1.
Propiedades de los fluidos. Los gases y los líquidos comparten algunas propiedades comunes. Sin embargo, entre estas dos clases de fluidos existen también notables diferencias: Los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene, mientras que los líquidos adoptan la forma de este, pero no ocupan la totalidad del volumen. Los gases son compresibles, por lo que su volumen y densidad varían según la presión; los líquidos tienen volumen y densidad constantes para una cierta temperatura (son incompresibles).
LABORATORIO DE ING. MECÁNICAINSTRUMENTACIÓN PARA MEDIR PRESIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD
1.2.
DE
INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA
Presión hidrostática. La presión hidrostática es la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido, como esta presión se debe al peso del líquido, esta presión depende de la densidad(p), la gravedad(g) y la profundidad(h) del lugar donde medimos la presión(P) P=p*g*h. Si usas las Unidades del Sistema Internacional la Presión estará en Pascales(Pa=N/m^2), la densidad en Kilogramo sobre metro cubico(Kg/m^3), la gravedad en metro sobre segundo al cuadrado (m/s^2) y la profundidad en metro (m).
1.3.
Principio de Arquímedes Todo cuerpo completamente sumergido desaloja un volumen de fluido igual a su propio volumen. En condiciones de equilibrio, un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical ascendente que es igual al volumen de líquido desalojado. Este enunciado se conoce como Principio de Arquímedes, y se expresa como:
Empuje= ρf . V c . g
donde
ρf es la densidad del fluido, Vc el
volumen del líquido desalojado (volumen de cuerpo sumergido) y g la gravedad. 2. LA PRESIÓN: La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio con otras fuerzas conocidas que pueden ser la de una columna liquida, un resorte, un embolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión, esta puede expresarse en
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DE
INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA
unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi. (libras por pulgada cuadrada) 2.1.
Tipos de presión: Para entender que presión vamos a medir necesitamos diferenciar los tipos de presión que existen. 2.1.1.
Presión absoluta: Se mide con al cero absoluto de presión
2.1.2.
Presión atmosférica:
Es la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida mediante un barómetro. 2.1.3.
Presión relativa:
Es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica del lugar donde se efectúa la medición. 2.1.4.
Presión diferencial:
Es la diferencia entre dos presiones 2.1.5.
Vacío:
Es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión, medida por debajo de la atmosférica.
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2.2.
DE
INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA
Tipo de medidores de presión: Existen diversos tipos de medidores de presión para diferentes usos en diversos campos. Para una buena medición se necesita seleccionar el instrumento adecuado.
2.2.1. Mecánicos Barómetro Manómetro 2.2.2. Electromecánicos
Transmisores electrónicos de equilibro de fuerza Transductor Resistivos Transductor Magnéticos Transductor Capacitivos Transductor Piezoeléctricos
2.2.3. Neumáticos Utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases. Transmisores Neumáticos: Se basan en el sistema tobera-obturador que convierte el movimiento del elemento de medición en una señal neumática.
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DE
INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA
2.2.4. Electrónicos Estos dispositivos se usan para calibrar otros instrumentos de presión. Mecánicos Medidor McLeod Térmicos Ionización 3. SELECCIÓN DEL SENSOR ADECUADO Una pregunta que aparece a menudo y en principio tiene una respuesta sencilla. La presión relativa es la diferencia o resta entre la presión absoluta y la presión atmosférica. Esta presión atmosférica sin embargo puede variar en función del tiempo y de la altitud sobre el nivel de mar. La presión absoluta en cambio indica la suma de la presión atmosférica y la presión manométrica. Por lo tanto, las condiciones climáticas y la altura no afectan a la medición de este valor. La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica. El resultado obtenido se conoce como presión manométrica o presión relativa con referencia de la atmosfera.
La presión atmosférica al nivel del mar es 101.3 kPa, o 14.7 lb/in2. Debido a que la presión atmosférica participa en gran número de cálculos, con frecuencia se usa una unidad de presión de una atmósfera (atm), definida como la presión media que la atmósfera ejerce al nivel del mar, o sea, 14.7 lb/in2. IV.
SELECCIÓN DE INSTRUMENTACION: La selección del instrumento adecuado es, por consiguiente, el primer paso para la obtención de resultados confiables. Para seleccionar la instrumentación adecuada
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DE
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MECANICA Y ELECTRICA
tenemos que tener en cuenta los requisitos que exige la realización de cualquier medición física. Exactitud en la medición de la magnitud de la variable. Compatibilidad con sistemas normalizados de comunicación digital y analógico. Robustez y sencillez del diseño, que le permitan ser utilizado por personal sin experiencia. Instrumentos actualizados. Tener en cuenta la fecha en la que se está realizando el proyecto. Fabricante y garantía del instrumento.
1. Tenemos que seleccionar un instrumento de medición digital debido a que necesitamos minimizar el porcentaje de error en la medición. 2. Elegir una marca conocida que nos brinde calidad y garantía. 3. Seleccionar la última versión lanzada por el fabricante para evitar que con el tiempo quede obsoleto. 1. SENSOR DE PRESION SPTW Es un sensor de Presión universal con una alta flexibilidad de aplicación. Aire, otros gases y líquidos. Parámetro:
Medición de presión relativa.
Tipo de Instrumento:
Electromecánico.
Instrumento:
Sensor de Presión.
Método de medición:
Resistencia Piezoeléctrica.
Fabricante:
FESTO
Aplicación:
Hidráulica y/o Electrohidráulica.
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1.1.
DE
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Características técnicas:
Consulta de presión y de vacío para fluidos gaseosos y líquidos. Gran Resistencia a los fluidos.
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DE
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Selección del rango del instrumento. Características del Tanque de Presión: Volumen
1000 litros DIMENSIONES DE TANQUE AREA DE LA BASE A=π r 2 (m2) 0.785 HALTURA (m) H 1.25 VOLUMEN (m3) 0.98125
Presión Hidrostática en el tanque: Presión (P) Presión Densidad H2O Gravedad Altura
0.1225 12250 1000 9.8 1.25
bar Pa Kg/m3 m/s2 m
Presión en la Relativa (Pr): Es la presión hidrostática medida en el tanque de presión. LABORATORIO DE ING. MECÁNICAINSTRUMENTACIÓN PARA MEDIR PRESIÓN
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Pr
DE
INGENIERIA
0.1225
MECANICA Y ELECTRICA
bar
De acuerdo a los cálculos realizados, el instrumento de medición trabajara en un rango de 0 a 2 bar. Rango de medición (bar) 0 2
No utilizamos un rango negativo porque no va a trabajar en vacío. Características del Sensor de Presión:
Plano de Despiece
SPTW-P2R-G14-VD-M12
Plano monoblock 3D
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1.3.
DE
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Hoja de datos:
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V.
DE
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MECANICA Y ELECTRICA
CONCLUSIONES: Es necesario seleccionar correctamente el instrumento de medición para obtener mejores resultados en nuestro banco de mediciones. Para seleccionar un instrumento de medición se debe tener en cuenta su proyección de vida útil, para que con el tiempo no quede obsoleto.
VI.
ANEXOS: 1.
h: H: c: v: a: r: e: p: o: P.R:
Anexo 1
LEYENDA altura de desnivel de trabajo. altura de represión. campánula válvula de escape. tubo de admisión. tubo de represión. válvula de admisión. tornillo. orificio de admisión. punto de referencia.
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2.
VII.
DE
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Anexo 2 – Distribución de los sensores de presión.
REFERENCIAS: o http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/oscaror/CursosDictados/web %20instrumentacion%20industrial/1%20transductores%20para%20procesos %20industriales/libro%20pdf/CAP%206%20Selecci%F3n.pdf o https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/53454/Sensoren_es_V03_M.pdf o http://www.bloginstrumentacion.com/blog/2010/04/29/cual-es-la-diferenciaentre-presion-absoluta-y-presion-relativa/#!prettyPhoto o http://www.hiru.eus/fisica/presion-hidrostatica-el-principio-de-arquimedes o https://energiacasera.wordpress.com/2010/08/24/bomba-de-ariete%C2%A1bombear-sin-pagar/
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INDICE:
Contenido BOMBA DE GOLPE DE ARIETE:............................................................................................................1 “SELECCIÓN DE LA INSTRUMENTACION PARA...............................................................................1 MEDICION DE LA PRESION”.................................................................................................................1 I.
INDICE:..............................................................................................................................................2
II.
OBJETIVOS:......................................................................................................................................2
III. 1.
2.
3. IV. 1.
V.
MARCO TEORICO:.......................................................................................................................3 LOS FLUIDOS................................................................................................................................3 1.1.
Propiedades de los fluidos.......................................................................................................3
1.2.
Presión hidrostática..................................................................................................................3
1.3.
Principio de Arquímedes..........................................................................................................4
LA PRESIÓN:.................................................................................................................................4 2.1.
Tipos de presión:......................................................................................................................4
2.2.
Tipo de medidores de presión:.................................................................................................5
SELECCIÓN DEL SENSOR ADECUADO....................................................................................6 SELECCIÓN DE INSTRUMENTACION:.....................................................................................7 SENSOR DE PRESION SPTW.......................................................................................................8 1.1.
Características técnicas:...........................................................................................................9
1.2.
Selección del rango del instrumento......................................................................................11
1.3.
Hoja de datos:........................................................................................................................13
COCLUSIONES:..............................................................................................................................14
VI.
ANEXOS:......................................................................................................................................14
1.
Anexo 1.........................................................................................................................................14
2.
Anexo 2 – Distribución de los sensores de presión........................................................................15
VII.
REFERENCIAS:...........................................................................................................................15
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II.
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MECANICA Y ELECTRICA
OBJETIVOS: Conocer los diferentes instrumentos de medición que emplearemos para la medición del parámetro PRESIÓN en el proyecto “BOMBA DE ARIETE”. Seleccionar el instrumento de medición más adecuado para tomar las mediciones más precisas para nuestro banco de ensayos. Conocer el comportamiento de los fluidos para entender la presión hidrostática.
III.
MARCO TEORICO: 1. LOS FLUIDOS Se denomina fluido a toda sustancia que tiene capacidad de fluir. En esta categoría se encuadran los líquidos y los gases, que se diferencian entre sí por el valor de su densidad, que es mayor en los primeros. La densidad se define como el cociente entre la masa de un
cuerpo y el volumen que ocupa:
ρ=
m V
La densidad es un valor escalar y sus unidades son kg/m3 en el Sistema Internacional. 1.1.
Propiedades de los fluidos. Los gases y los líquidos comparten algunas propiedades comunes. Sin embargo, entre estas dos clases de fluidos existen también notables diferencias: Los gases tienden a ocupar todo el volumen del recipiente que los contiene, mientras que los líquidos adoptan la forma de este, pero no ocupan la totalidad del volumen. Los gases son compresibles, por lo que su volumen y densidad varían según la presión; los líquidos tienen volumen y densidad constantes para una cierta temperatura (son incompresibles).
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Presión hidrostática. La presión hidrostática es la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre sumergido, como esta presión se debe al peso del líquido, esta presión depende de la densidad(p), la gravedad(g) y la profundidad(h) del lugar donde medimos la presión(P) P=p*g*h. Si usas las Unidades del Sistema Internacional la Presión estará en Pascales(Pa=N/m^2), la densidad en Kilogramo sobre metro cubico(Kg/m^3), la gravedad en metro sobre segundo al cuadrado (m/s^2) y la profundidad en metro (m).
1.3.
Principio de Arquímedes Todo cuerpo completamente sumergido desaloja un volumen de fluido igual a su propio volumen. En condiciones de equilibrio, un cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza de empuje vertical ascendente que es igual al volumen de líquido desalojado. Este enunciado se conoce como Principio de Arquímedes, y se expresa como:
Empuje= ρf . V c . g
donde
ρf es la densidad del fluido, Vc el
volumen del líquido desalojado (volumen de cuerpo sumergido) y g la gravedad. 2. LA PRESIÓN: La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio con otras fuerzas conocidas que pueden ser la de una columna liquida, un resorte, un embolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión, esta puede expresarse en
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DE
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unidades tales como pascal, bar, atmósferas, kilogramos por centímetro cuadrado y psi. (libras por pulgada cuadrada) 2.1.
Tipos de presión: Para entender que presión vamos a medir necesitamos diferenciar los tipos de presión que existen. 2.1.1.
Presión absoluta: Se mide con al cero absoluto de presión
2.1.2.
Presión atmosférica:
Es la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida mediante un barómetro. 2.1.3.
Presión relativa:
Es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica del lugar donde se efectúa la medición. 2.1.4.
Presión diferencial:
Es la diferencia entre dos presiones 2.1.5.
Vacío:
Es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión, medida por debajo de la atmosférica.
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Tipo de medidores de presión: Existen diversos tipos de medidores de presión para diferentes usos en diversos campos. Para una buena medición se necesita seleccionar el instrumento adecuado.
2.2.1. Mecánicos Barómetro Manómetro 2.2.2. Electromecánicos
Transmisores electrónicos de equilibro de fuerza Transductor Resistivos Transductor Magnéticos Transductor Capacitivos Transductor Piezoeléctricos
2.2.3. Neumáticos Utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases. Transmisores Neumáticos: Se basan en el sistema tobera-obturador que convierte el movimiento del elemento de medición en una señal neumática.
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2.2.4. Electrónicos Estos dispositivos se usan para calibrar otros instrumentos de presión. Mecánicos Medidor McLeod Térmicos Ionización 3. SELECCIÓN DEL SENSOR ADECUADO Una pregunta que aparece a menudo y en principio tiene una respuesta sencilla. La presión relativa es la diferencia o resta entre la presión absoluta y la presión atmosférica. Esta presión atmosférica sin embargo puede variar en función del tiempo y de la altitud sobre el nivel de mar. La presión absoluta en cambio indica la suma de la presión atmosférica y la presión manométrica. Por lo tanto, las condiciones climáticas y la altura no afectan a la medición de este valor. La mayoría de los dispositivos que permiten medir la presión directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica. El resultado obtenido se conoce como presión manométrica o presión relativa con referencia de la atmosfera.
La presión atmosférica al nivel del mar es 101.3 kPa, o 14.7 lb/in2. Debido a que la presión atmosférica participa en gran número de cálculos, con frecuencia se usa una unidad de presión de una atmósfera (atm), definida como la presión media que la atmósfera ejerce al nivel del mar, o sea, 14.7 lb/in2. IV.
SELECCIÓN DE INSTRUMENTACION: La selección del instrumento adecuado es, por consiguiente, el primer paso para la obtención de resultados confiables. Para seleccionar la instrumentación adecuada
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tenemos que tener en cuenta los requisitos que exige la realización de cualquier medición física. Exactitud en la medición de la magnitud de la variable. Compatibilidad con sistemas normalizados de comunicación digital y analógico. Robustez y sencillez del diseño, que le permitan ser utilizado por personal sin experiencia. Instrumentos actualizados. Tener en cuenta la fecha en la que se está realizando el proyecto. Fabricante y garantía del instrumento.
1. Tenemos que seleccionar un instrumento de medición digital debido a que necesitamos minimizar el porcentaje de error en la medición. 2. Elegir una marca conocida que nos brinde calidad y garantía. 3. Seleccionar la última versión lanzada por el fabricante para evitar que con el tiempo quede obsoleto. 1. SENSOR DE PRESION SPTW Es un sensor de Presión universal con una alta flexibilidad de aplicación. Aire, otros gases y líquidos. Parámetro:
Medición de presión relativa.
Tipo de Instrumento:
Electromecánico.
Instrumento:
Sensor de Presión.
Método de medición:
Resistencia Piezoeléctrica.
Fabricante:
FESTO
Aplicación:
Hidráulica y/o Electrohidráulica.
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Características técnicas:
Consulta de presión y de vacío para fluidos gaseosos y líquidos. Gran Resistencia a los fluidos.
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Selección del rango del instrumento. Características del Tanque de Presión: Volumen
1000 litros DIMENSIONES DE TANQUE AREA DE LA BASE A=π r 2 (m2) 0.785 HALTURA (m) H 1.25 VOLUMEN (m3) 0.98125
Presión Hidrostática en el tanque: Presión (P) Presión Densidad H2O Gravedad Altura
0.1225 12250 1000 9.8 1.25
bar Pa Kg/m3 m/s2 m
Presión en la Relativa (Pr): Es la presión hidrostática medida en el tanque de presión. LABORATORIO DE ING. MECÁNICAINSTRUMENTACIÓN PARA MEDIR PRESIÓN
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De acuerdo a los cálculos realizados, el instrumento de medición trabajara en un rango de 0 a 2 bar. Rango de medición (bar) 0 2
No utilizamos un rango negativo porque no va a trabajar en vacío. Características del Sensor de Presión:
Plano de Despiece
SPTW-P2R-G14-VD-M12
Plano monoblock 3D
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Hoja de datos:
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CONCLUSIONES: Es necesario seleccionar correctamente el instrumento de medición para obtener mejores resultados en nuestro banco de mediciones. Para seleccionar un instrumento de medición se debe tener en cuenta su proyección de vida útil, para que con el tiempo no quede obsoleto.
VI.
ANEXOS: 1.
h: H: c: v: a: r: e: p: o: P.R:
Anexo 1
LEYENDA altura de desnivel de trabajo. altura de represión. campánula válvula de escape. tubo de admisión. tubo de represión. válvula de admisión. tornillo. orificio de admisión. punto de referencia.
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Anexo 2 – Distribución de los sensores de presión.
REFERENCIAS: o http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/oscaror/CursosDictados/web %20instrumentacion%20industrial/1%20transductores%20para%20procesos %20industriales/libro%20pdf/CAP%206%20Selecci%F3n.pdf o https://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/53454/Sensoren_es_V03_M.pdf o http://www.bloginstrumentacion.com/blog/2010/04/29/cual-es-la-diferenciaentre-presion-absoluta-y-presion-relativa/#!prettyPhoto o http://www.hiru.eus/fisica/presion-hidrostatica-el-principio-de-arquimedes o https://energiacasera.wordpress.com/2010/08/24/bomba-de-ariete%C2%A1bombear-sin-pagar/
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