calibración estática

CALIBRACIÓN ESTÁTICA

Cristhian Villavicencio Perero 1

Resumen Abstract

En esta práctica vamos a realizar la calibración de un indicador de presión utilizando un calibrador de pesos muertos, donde se utlizan pesas de diferentes valor para generar presión sobre el fluido donde se irá ubicando las pesas ascendentemente y ver si la presión difiere con los pesos y al llegar al valor a 200(PSIG) se comienza a hacer el mismo procedimiento descendentemente hasta que se quede en 10(PSIG) para encontrar diferencias en el sistema, se realiza la curva de calibración y se existe diferencia en algún dato se encuentra la histéresis para encontrar los errores.

Palabras Clave: calibrador, histéresis, presión.

In this lab we will perform the calibration of a pressure gauge using a gauge dead weights, where weights of different value are used to generate pressure on the fluid where it will placing the dumbbells upwards and see if the pressure differs with weights and to reach the value 200 (PSIG) begins to do the same procedure until it runs downward in 10 (PSIG) to find differences in the system, the calibration is performed and there is difference in some data is the hysteresis to find errors.

Keywords: Calibrator, hysteresis, pressure.

1 Cristhian Villavicencio Perero, Estudiante de pregrado de Ingeniería Industrial, Laboratorio de Instrumentación Básica, Escuela Superior Politécnica del Litoral – Guayaquil, Ecuador.

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Villavicencio / Calibración estática

1. Introducción

Objetivos:

El objetivo de esta práctica es realizar la calibración de un manómetro indicador de presión, utilizando un calibrador de pesos muertos. Conocer su principio de funcionamiento, realizar la curva de calibración y determinar la histéresis del sistema.

Manómetro tipo bourdón

El manómetro de Bourdón consta de un fino tubo metálico de paredes delgadas, de sección elíptica muy aplastada y arrollado en forma de circunferencia. Este tubo (que se aprecia en la fotografía) está cerrado por un extremo que se une a una aguja móvil sobre un arco graduado. El extremo libre, comunica con una guarnición (parte superior de la fotografía) que se conectará al recipiente que contiene el gas comprimido. Cuando la presión crece en el interior del tubo, éste tiende a aumentar de volumen y a rectificarse, lo que pone en movimiento la aguja.

Método utilizado

Para la calibración estática de indicadores o transductores de presión se utiliza el calibrador de pesos muertos, que consiste en un sistema de vasos comunicantes, y un émbolo donde se aplica una fuerza conocida.

Al tener la fuerza y el área del pistón actuando sobre el fluido, la presión generada sobre el fluido se transmite ahora al medidor cuando se abre la válvula. Esta presión se puede variar mediante la adición de pesos al pistón o utilizando diferentes combinaciones pistón cilindro de diversas áreas. La fricción viscosa entre el pistón y el cilindro en la dirección axial se puede reducir

sustancialmente haciendo girar el pistón con sus pesos

Figura 1. Calibrador de pesos muertos [1].

mientras se toma la medida y se ubica en la tabla 1. Cuando la presión aumenta puede ser necesario avanzar el émbolo para tomar en consideración la compresión de pequeñas burbujas de aire atrapadas en el sistema o a su vez por la deformación de los elementos de medición (Bourdón, diafragmas, etc.). [1]

Ecuaciones:

H= diferencia algebraica↑ ↓ALCANCE DEL EQUIPO

×100 %ALCANCE

2. Materiales y métodos Calibrador de pesos muertos [2]

EOMEGAStanford, CTMax pressure: 10000 PSISerie No. 2BH-97550-I

Manómetro tipo bourdónH.Q. Trerice Co.Max pressure: 400 PSI

Pesos calibradosEOMEGAPortable Dead Weight TesterType No. DWT 1305DRange: 3000#Serial No. 2BH-97550-2

2


Figura 2. Calibrador usado en la práctica [2].

Procedimiento experimental:

1. Identifique las partes constitutivas del equipo. Asegurarse de que no haya burbujas de aire en el interior del calibrador.

2. Considerando el peso del soporte, incremente los pesos en el portapesas, y anote la presión obtenida.

3. Cuando se haya alcanzado la máxima presión, repita el procedimiento removiendo los pesos y anotando la presión obtenida.

4. Trace la curva de calibración para las presiones medidas en el manómetro y compare con la curva teórica de calibración (45ode inclinación).

3. Resultados

H= diferencia algebraica↑ ↓ALCANCE DEL EQUIPO

×100 %ALCANCE

Pesa conocida = 160psi

Presión ascendente = 155psi

Presión descendente = 160psi

Alcance del equipo = 400psi

H=(160−155)

400×100 %ALCANCE

H = 1.25%

4. Discusión

En la práctica se obtuvo un solo valor diferente entre la presión ascendente y descendente, por lo que tuvimos que calcular la histéresis en ese punto, la cuál nos dio 1,25% y como este es el único valor que tenemos se toma como respuesta final.

En la gráfica 1 se encontro un error de paralelismo de 0,9981(PSIG) y uno de multiplicidad de 0,9986 que tienen una correlación de 99,89%.

y = 0,9986x - 0,9981

En la gráfica 2 se encontro un error de paralelismo de 1,3465(PSIG) y uno de multiplicidad de 1,0099 que tienen una correlación de 99,95%.

y = 1,0099x - 1,3465

5. Conclusiones

La práctica se realizó con éxito ya que se pudo realizar la calibración del manómetro, al realizar las gráficas nos pudimos dar cuenta que éstas presentaban un error de paralelismo y de multiplicidad pero el de angularidad no se presentó en este caso.

Pudimos comprender el funcionamiento del calibrador de pesos muertos que se basa en el principio de Pascal, que su funcionamiento está dado por el tener la fuerza y el área del pistón actuando sobre el fluido, la presión generada sobre el fluido se transmite ahora al medidor cuando se abre la válvula. Esta presión se puede variar mediante la adición de pesos al pistón o utilizando diferentes combinaciones pistón cilindro de diversas áreas.

Realizamos la curva de calibración (gráfica 3) donde pudimos apreciar la diferencia entre las presiones ascendentes y descendentes,

3


pudimos calcular la histéresis del sistema que se da por la fricción que existe dentro del sistema

6. Agradecimientos

7. Evaluación

1. Con respecto a los errores de: paralelismo, multiplicación y angularidad; Haga un cuadro esquemático que muestre las características, solución y gráfico de cada uno de ellos.

Error Caracteristicas Solucion Gráfico

Paralelismo

Todas las lecturas están desplazadas un mismo valor con relación a la recta representativa del instrumento.

Se debe sacar la pluma indicadora y ubicarla en cero.

Multiplicación

Todas las lecturas aumentan o disminuyen progresivamente con relación a la recta representativa.

Aumentando o disminuyendo la ganancia del sistema de palancas

Angularidad

La curva real coincide con los puntos o y 100% de la recta representativa, pero se aparta de la misma en los restantes.

Moviendo todo el sistema donde se alojan los mecanismos de transmisi’on de movimiento.

2. Exprese la relación de sensibilidad de un manómetro inclinado con respecto al manómetro U en términos del ángulo de inclinación.

Ganancia=Lsen (α)

h

3. Para un manómetro inclinado 6 veces más sensitivo que el manómetro U. Cuál será el ángulo de inclinación?.

α=sin−1¿

4. Para transmitir una señal de presión a alta frecuencia, uno debería seleccionar:a) Un tubo corto de diámetro pequeño.b) Un tubo corto de diámetro grande.c) Un tubo largo de diámetro

pequeño.d) Un tubo largo de diámetro grande.

5. Cuál es la ventaja del manómetro tipo cisterna?.Que se utiliza para medir presiones diferenciales.

6. En que principio se basa el calibrador de pesos muertos?.Se basa en el principio de Pascal para balancear pesos conocidos contra la fuerza producida por la acción de una presión.

7. Cuáles son los factores que introducen error al utilizar el calibrador de pesos muertos?.Burbujas de aire en el sistema, la fricción del fluido, la fuerza que se ejerce a la palanca.

8. Qué factores limitan la exactitud de los calibradores de pesos muertos?.La fricción viscosa, la fuerza del sistema de palancas.

9. Cuál sería la limitante principal en la calibración de un manómetro utilizando el calibrador de pesos muertos?.No es aconsejable para presiones muy grandes ya que habría que ponerle grandes pesos al pistón.

10. El calibrador de pesos muertos viene con un juego de dos pistones intercambiables (High and Low).

4


Indique cual tiene mayor área y por qué?.Tiene mayor el área el pistón donde van ubicadas las pesas ya que por el principio de pascal la fuerza aplicada por la palanca ejercerá mayor presión en dicho pistón.

11. En la calibración del manómetro Bourdón con el calibrador de pesos muertos, hasta que % de la escala es recomendable llegar. Explique.

12. Enumere algunas ventajas de los medidores de tubo de Bourdón, de diafragma y de fuelle. Tubo bourdón

1. Es muy versátil ya que lo puedes utilizar con algunos líquidos, aceites o gases.

2. Su costo de adquisición y mantenimiento es barato.

Diafragma1. Sensibles a materiales de

variada densidad.

2. Tiene una baja histéresis. Fuelle

1. Tiene una larga duración.2. Contiene una sola pieza.

13. Qué interpretación le da usted a la Histéresis del sistema en ésta práctica?.La histéresis del sistema la interpretariamos como si fuera el error que tiene el sistema para calibrarlo.

8. Referencias bibliográficas

http://es.scribd.com/doc/38045857/5/MEDIDOR-DE-PESO-MUERTO

es.scribd.com/doc/179312849/Calibracion-estatica

hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/solids/hyst.html

9. Anexos

Pesas conocidas (psig)

Presión desconocida

en orden ascendente

(psig)

Presión desconocida

en orden descendente

(psig)

Diferencias entre

presiones (psig)

Histéresis (%)

10 5 5 0 020 20 20 0 030 30 30 0 040 40 40 0 060 60 60 0 080 80 80 0 0120 120 120 0 0160 155 160 5 1.25200 200 200 0 0

Tabla 1. Datos de presiones

5


0 50 100 150 200 2500

50

100

150

200

250

f(x) = 0.998587570621469 x − 0.998116760828637R² = 0.998901542503444

Presión ascendente

Presión ascendente Linear (Presión ascendente)

Presión real

Pres

ión

man

omét

rica

Gráfica 1. Presión Ascendente

0 50 100 150 200 2500

50

100

150

200

250

f(x) = 1.00988700564972 x − 1.34651600753297R² = 0.999480603099959

Presión descendente

Presión descendente Linear (Presión descendente)

Presión real

Pres

ión

man

omét

rica

Gráfica 2. Presión descendente

6


0 50 100 150 200 2500

50

100

150

200

250

Presión ascendente vs. Presión descendente

Presión ascendente Presión descendete

Presión real

Pres

ión

man

omét

rica

Gráfica 3. Presión ascendente vs. Presión ascendente

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