10-Abr-2014

Práctica Balanza de Pesos Muertos

Por: Basurto Rangel Alejandro Iván Fernández Serrano Jorge

Objetivo: Hacer uso de una balanza de pesos muertos apra determinar la desviación de la medición de un manómetro.

ACCIÓN DE LOS CONTROLADORES

Las balanzas de pesos muertos son patrones primarios de presión, equipos ideales para la calibración de instrumentos como manómetros, transmisores de presión etc.

La precisión de estos equipos es 0,015% de la lectura, por lo que podemos calibrar en un amplio rango siempre con altísima precisión, mientras que si utilizamos calibradores digitales necesitaremos varios equipos para cubrir el rango y difícilmente alcanzaremos tal precisión.

También existen modelos neumáticos, para vacío, combinados presión vacío, para presión diferencial, presión absoluta, de muy baja presión y de alta precisión.

Las Balanzas más utilizadas son Aquellas que utilizan un solo pistón como se muestra en la siguiente imagen:

(F1)(A1)=(F2)(A2)

Para explicar el principio que hace funcionar a estos equipos tan importantes en el curso de instrumentación y control, se presenta el siguiente diagrama:

Donde se entiende que, colocando masas sobre el pistón, se ejerce una fuerza distribuida por sobre toda un área conocida a través de un aceite o, en algunos casos, un gas como el Nitrógeno, la cual, debido a la siguiente ley…

…ley propuesta por Pascal, gracias a la cuál es el valor que debe ser marcado por el manómetro y de esta manera, corregir su funcionamiento.

Gracias al uso de este equipo, se pueden detectar los tres errores de calibración que atormentan a los manómetros:

Error de Cero.

Es el error que se presenta cuando todos los valores están desviados desde el que se supone es el valor inferior en el rango de la medición; provocando de esta manera una desviación general.

Las recomendaciones son:

Si la Aguja se encuentra en un error menor al 10%, se puede justar con el tornillo de cero. Si el porcentaje de error es mayor; se recomienda sacarla y recolocarla manualmente, marcado en la imagen con un círculo rojo:

Error de Amplitud o Multiplicación.

Es un error cuyo valor absoluto se incrementa a medida que aumenta el valor de la variable de proceso captada por el instrumento de medición, en este caso el manómetro, y sucede como se muestra a continuación:

De igual modo, las sugerencias para corregir dicho error son:

Aplicarle al Manómetro la presión máxima que permita el rango del mismo, aflojar el tornillo de unión y corregir el error variando la longitud del brazo de la cremallera hasta que el valor de salida coincida con la entrada al instrumento.

Error de Angularidad.

Este es un error cuyo valor se incrementa progresivamente hasta alcanzar un máximo alrededor de 50% del rango de la escala del instrumento y luego se observa una disminución del mismo en la segunda mitad de la escala.

La solución propuesta es la de ajustar el tornillo que mueve el fulcro del vástago conectado a la aguja.

Características de algunas Balanzas:

Rangos que van desde decimales de psig hasta 50,000 psig Pesas que normalmente son de Acero inoxidable pero que se pueden

conseguir de bronce, dependiendo de la calidad que se desee en la medición.

Aceite AAA a utilizar (cuando se manejan balanzas hidráulicas) y Gas Nitrógeno (en balanzas Neumáticas).

Las hay de uno, dos en incluso ningún pistón. Con motor rotatorio para equiparar los pesos y con recomendaciones sobre la gravedad que ha de ejercer la fuerza según las masas a utilizar.

Algunos proveedores sugieren mantener a peso constante los platos a utilizar como pesos muertos.

El pistón está hecho de igual modo con acero inoxidable.

Datos experimentales.

Corrida Lectura de la balanza Kg/cm2 Lectura del manómetro a calibrar Kg/cm2

1 0.2 0.222 0.3 0.313 0.4 0.414 0.5 0.525 0.6 0.616 0.7 0.717 0.8 0.88 0.9 0.99 1 1

10 1.1 1.111 1.2 1.212 1.3 1.313 1.4 1.414 1.5 1.5

Gráfica de Resultados.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Lectura en Balanza [Kg/cm2]

Recomendaciones.

Crear un espacio para aprender, aunque no se termine el procedimiento, como se realiza la calibración del manómetro. Ya se sabe que es muy larga y llevaría incluso dos clases, pero quizá bastaría sólo con hacer una medición, ajustar los tornillos y volver a hacer otra medición para ver cómo se ve afectado el instrumento.

Conclusiones.

En base a la experimentación y los resultados obtenidos se pueden concluir los siguientes puntos.

Se realizó la prueba colocando todas y cada una de las pesas que iban desde 0.2 Kg/cm2 hasta los 1.5 finales.

Se obtuvo, en primer lugar, un error de cero, al comenzar la medición 0.02 Kg/cm2 más allá de lo esperado, que era 2.0, representando un 10 % de desviación.

%Error de Cero=( 0.22−0.20.2 )∗100❑

La siguiente imagen muestra una desviación que parece ser de Multiplicación, sin embargo, el hecho de que “baje y suba” puede sugerir más bien un error humano

A partir del punto 0.8 el manómetro comienza a estandarizarse, lo que significa que el error de cero fue corregido a partir de este punto o que la medición no se hace adecuadamente; de ser la primera posibilidad, se recomienda seguir los pasos mencionados en el reporte, de no ser así, se recomienda repetir la medición. Esto puede deberse a un

Lectura en Manómetro [Kg/cm2]

problema mecánico del mecanismo del instrumento, quizá una falla estructural. Por el momento puede decirse que las mediciones a partir de este punto son confiables.