Informe De Laboratorio N 1.docx

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 1 MEDICIÓN DE LA PRESIÓN I.

INTRODUCCIÓN:

Los manómetros son instrumentos que sirven para medir la presión en los fluidos (líquidos y gases), el más sencillo es el manómetro en forma de U, en la parte inferior del manómetro se halla el líquido denominado “manométrico”. El líquido manométrico se desnivela cuando se aplican diferentes presiones en los extremos de las ramas del tubo, siendo la diferencia de niveles entre las ramas proporcionales a las presiones aplicadas. La medida y el registro de presiones es de frecuente uso en los laboratorios, en sistemas de bombeo, sistemas de inyección de aire mediante blówers o compresores, para verificación de procesos industriales; para determinar junto con la temperatura el estado de un gas, a la entrada y salida de las máquinas de fluidos, como medidores de caudal en sistemas de venturis, diafragmas y como indicadores de seguridad. Con respecto a la incertidumbre los errores son inherentes a cualquier sistema la medida. Podemos considerar de partida que estos aparatos están calibrados así que se han eliminado de ellos todos los errores sistemáticos, pero, aun así, siempre existen errores que es imposible eliminar, asociados al mismo aparato, como a la forma de medir. Por tanto, debemos partir siempre de esta base, la medida que obtenemos siempre conllevará cierto error. Lo que debemos hacer es intentar cuantificarlo y acotarlo, para así que me resulten de utilidad los resultados obtenidos [1] II.    III.

OBJETIVOS: Analizar y verificar en forma experimental la medición de la presión de un fluido. Comparar los resultados con los conseguidos teóricamente. Reconocer los posibles desvíos existentes en un manómetro que se encuentra desajustado. FUNDAMENTO TEÓRICO:

1.-PARAMETROS A TENER EN CUENTA: *PRESION La presión es la fuerza que ejerce un fluido por unidad de área, ésta solo se emplea cuando se trata de un gas o un líquido. La contraparte de la presión en los sólidos es el esfuerzo. La presión en un fluido aumenta con la profundidad como resultado del peso del fluido, este aumento se debe a que el fluido a niveles más bajos soporta más peso que el fluido a niveles más altos. La presión varía en dirección vertical como consecuencia de los efectos gravitacionales, pero no existe variación en la dirección horizontal. Lo anterior se puede escribir de la siguiente manera:

dP     g   dz

P  Po    g  h

Para el caso de los gases contenidos en un tanque, motivado a que su peso es demasiado pequeño, la presión se considera uniforme. [2]

UNIDADES Y ESCALA PARA LA MEDIDA DE LA PRESIÓN. La presión puede expresarse con respecto a cualquier nivel de referencia arbitraria. Los niveles arbitrarios de referencia más usuales son el cero absoluto y la presión atmosférica local. Cuando la presión se expresa como una diferencia entre su valor y el vacío completo, se conoce como presión absoluta, mientras que cuando se expresa como la diferencia entre su valor y la presión atmosférica local, se conoce como presión manométrica. Los dispositivos de medición de presión llamados manómetros, son utilizados para medir la presión manométrica, entre ellos cabe mencionar, el manómetro de Bourdon, y el manómetro estándar. (Ver fig. 1 a y b) [2]

Presión medida

Presión atmosférica

Figura 1a : Manómetro Estándar Figura 1b: Manómetro de Bourdon La figura 2 ilustra la información y las relaciones entre las unidades comunes de medidas de presión. La atmósfera estándar es la presión media a nivel del mar, 29.92 pulg Hg [2]

Figura 2: Unidades y escala para la medida de la presión

ACCESORIOS IMPORTANTES EN MEDICIÓN DE PRESIÓN Y SUS VARIANTES Debido a la amplia gama de aplicaciones posibles, hay la necesidad de disponerse de algunos accesorios en la utilización de los transmisores de presión. Los más comunes son los manifolds y los sellos remotos, como se ve a seguir en la figura 3. Los sellos remotos tienen la función de transmitir la presión de un punto distante del sensor o mismo garantizar condiciones adecuadas a la medición relativamente a la temperatura del proceso. Los manifolds son pequeñas válvulas usadas para facilitar el manoseo de los equipos, la calibración y el mantenimiento en general. [3]

Figura 3: Manifold ¿PARA QUÉ MEDIR LA PRESIÓN? Por lo general se mide la presión para control o monitoreo de procesos, por protección (seguridad), control de calidad, transacciones comerciales de fluidos (transferencias de custodia, medición fiscal, estudio e investigación, balances de masa y energía. Esos objetivos deben ser tenidos en cuenta en la elección de los equipos. Quesitos más rigurosos de desempeño tales como exactitud, límites de sobrepresión y presión estática, estabilidad y otros, pueden cargar sin necesidad el proyecto. Todos los fabricantes suministran al mercado más de una versión de transmisores con características técnicas distintas y, obviamente, precios también distintos. [3] *CAUDAL: Se define como caudal o gasto al volumen de líquido que fluye (es decir que pasa por una sección transversal) en un determinado tiempo. ¿CÓMO SE CALCULA EL CAUDAL? Por su definición se calcula como el cociente entre el volumen y el tiempo y por lo tanto se mide en unidades de volumen sobre unidades de tiempo, como por ejemplo en metros cúbicos/segundo, litros/segundo, etc. 𝑄= Q = Caudal [m3/s] V = Volumen [m3] t = Tiempo [s]

𝑉 𝑡

Para la medición volumétrica de un líquido o un gas, para medir su caudal lineal, no lineal o su masa, se emplean flujómetros, instrumentos diseñados especialmente para comprender el comportamiento de los fluidos. Las opciones de flujómetros, medidores de caudal, o medidores de flujo, como también se les conoce, son muy abundantes y se diferencian entre sí por su funcionalidad, el nivel de precisión en las mediciones que ofrecen y por supuesto, en el precio. [4]

Figura 4: Flujómetro *Teoría del error: Para medir la exactitud debemos comparar el valor promedio con el real, mientras que para medir la precisión debemos comparar las medidas con las medidas promedio Podemos definir:  Exactitud: Grado de cercanía de la lectura de un instrumento de medida respecto al valor verdadero de la variable medida.  Precisión: Grado de repetibilidad de las mediciones. Sería la medida de la dispersión de medidas sucesivas respecto a la medida promedio de todas ellas  Incertidumbre: grado de exactitud, seguridad o confianza con que fue hecha la medición.  Error: Diferencia absoluta entre el valor verdadero y el valor medido [1]

IV.

ELEMENTOS A UTILIZAR:

Para el desarrollo del laboratorio se hizo uso de un banco de compresores PN30D que se encontraba en el pabellón JP de la escuela:

Figura 5: Banco de Compresores

La unidad se compone de un bastidor metálico en donde están montadas todas las piezas  Compresor bicilíndrico de doble estadio con motor de C.A:  Presión máxima de envió 11bar  Válvula reten y válvula piloto  2 refrigeradores o intercambiadores de calor:  Termo resistencias, grifos, manómetros Bourdon, válvulas para la regulación de caudal y un flujómetro.  Tanque de aire:  Válvula de seguridad, manómetro Bourdon y un presostato.  Grupo para mediciones de caudal de aire y perdida de carga:  3 diafragmas NORMADOS en tuberías de ¾”, 5 tubos de distinta forma (Δp) para determinaciones de perdida de carga  Flujómetro, manómetro diferencial y 2 termo resistencias [5]

Figura 6: Manómetros  Cuadro eléctrico de mando de control:  Voltímetro, amperímetro, vatímetro, interruptor termo magnético diferencial

Figura 7: Esquema de Trabajo del PN30D

V.

VI.

EXPERIMENTACION:

RESULTADOS

1) PRIMER EXPERIMENTO 

𝑄 = 12𝑚3 /ℎ



𝑉𝑉 = 𝑉𝐶𝐴Ñ𝐸𝑅𝐼𝐴 = 2.8 𝑏𝑎𝑟



𝑉𝐸𝑋𝑃 = 𝑉𝐷𝐼𝐴𝐹𝑅𝐴𝐺𝑀𝐴 = 2.9 𝑏𝑎𝑟



𝐸𝑎𝑏𝑠 = |𝑉𝑉 − 𝑉𝐸𝑋𝑃 | = |2.88𝑏𝑎𝑟 − 2.9𝑏𝑎𝑟| = 0.1𝑏𝑎𝑟



𝐸𝑟𝑒𝑙 = 𝐸𝑎𝑏𝑠 /𝑉𝑉 = (0.1𝑏𝑎𝑟)(100%)/2.8𝑏𝑎𝑟 = 3.57𝑏𝑎𝑟



𝑅𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 = 2.9 + −0.1𝑏𝑎𝑟

2) SEGUNDO EXPERIMENTO Número de experimentos

Flujo volumétrico

Presión del diafragma

𝐦𝟑 /𝐡

𝐛𝐚𝐫

1

2

3.9

2

5

3.8

3

8

3.6

4

11

3.2



𝑋̅ = (3.9 + 3.8 + 3.6 + 3.2)𝑏𝑎𝑟/4 = 3.625𝑏𝑎𝑟



𝐸𝑎𝑏𝑠 = (|3.9 − 3.625| + |3.8 − 3.625| + |3.6 − 3.625| + |3.2 − 3.625|)/4



𝐸𝑎𝑏𝑠 = 0.225 𝑏𝑎𝑟



𝐸𝑟𝑒𝑙 = (𝐸𝑎𝑏𝑠 )100%/𝑋 = (0.225𝑏𝑎𝑟)(100%)/3.625𝑏𝑎𝑟 = 6.21%



𝑅𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 = 3.625 + −0.225 𝑏𝑎𝑟

VII.      

VIII.



𝐶𝑎𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 = 0 – 10 𝑏𝑎𝑟



𝐴𝑙𝑐𝑎𝑛𝑐𝑒 = 10 𝑏𝑎𝑟

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: Se analizó y verifico el experimento gracias al uso de la teoría del error, con la cual hemos aprendido a identificar los errores que se suscitan en la toma de mediciones durante el experimento. Comparamos los resultados obtenidos, durante el experimento tomamos como valor bibliográfico o valor base la medición en las cañerías. Teóricamente la presión medida en las cañerías debería ser mayor que en los diafragmas, sin embargo, esto no se evidencia en el experimento, más bien sucede que en los diafragmas es mayor la presión que en las cañerías. No se puede hallar la zona muerta porque ambos instrumentos de medición son similares y de la misma escala por lo que no se refleja la sensibilidad mayor o menor que tiene uno de ellos, por ende, ambos instrumentos aparentemente El concepto de repetibilidad en el experimento carece de significado pues solo se realizó una sola medición con cada variable de presión. No se puede hallar la histéresis porque no se ha realizado el experimento en doble sentido, pues el experimento solo se realizó una vez y de manera ascendente. BIBLIOGRAFÍA:

Referencias

[1] U. d. O. N. Anzoátegui, «Course Hero,» Marzo 2016. [En línea]. Available: https://www.coursehero.com/file/18095669/LABORATORIO-I-MEDICION-DE-PRESION/. [2] U. N. E. d. Táchira, Medidores de presión. [3] Aro Eleven, «SMAR,» [En línea]. Available: http://www.smar.com/espanol/articulostecnicos/medicion-de-presion-caracteristicas-tecnologias-y-tendencias. [4] SUMINISTROS HIDRÁULICOS DEL SURESTE S.A., «Suhissa,» [En línea]. Available: https://suhissa.com.mx/flujometro-tipos-de-medidores-de-flujo-y-aplicaciones-parte-1/. [5] Didactica, «Didactica,» [En línea]. Available: http://didacta.it/allegati/main_catalogs/CE_PN30D_S.PDF.