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Practica No1 Manmetro de Bourdon _________________________________________________________

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INTRODUCCION

En la actualidad y a pesar del paso del tiempo y las nuevas tecnologas, se sigue utilizando en la gran mayora de los campos industriales un manmetro, como es el caso del tipo Bourdon. En 1846 un ingeniero ferroviario, el alemn Schinz haba descubierto que un tubo curvado cambiara su curvatura cuando estaba sujeta a la presin interna y en 1848 este principio funcionaba en las locomotoras en Alemania. En 1849 el ingeniero francs Eugene Bourdon (1808...1884) tuvo una gran idea de inventar un manmetro metlico el cual consta de un tubo metlico hueco, doblado como un gancho, cuyo extremo se cierra y se conecta a la aguja de un indicador de caratula; cuando el tubo se expone a la atmosfera, el tubo queda sin cambiar de forma y, en este estado, la aguja de la caratula se calibra para que indique la lectura 0 (presin manomtrica). Cuando se presuriza el flujo que est en el tubo, este tiende a enderezarse y mueve el fluido en proporcin a la presin aplicada. Una de sus primeras aplicaciones fue en la marina francesa en las calderas de vapor. Cabe mencionar que la presin atmosfrica se mide con un instrumento llamado BAROMETRO, con frecuencia se hace referencia a la presin atmosfrica como presin baromtrica. El italiano evangelista Torricelli (1608-1647) fue el primero en aprobar de manera concluyente que se puede medir la presin atmosfrica. La primera prctica de laboratorio denominada Manmetro de Bourdon la realizamos el da Jueves 26 de Abril del 2012, en el Laboratorio de Hidrulica de la Facultad de Tecnologa de la construccin, ubicado en el Recinto Universitario Pedro Aruz Palacios (RUPAP).No obstante, es importante que el informe de esta prctica lo entregaremos el da Jueves 03 de Mayo del 2012.


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OBJETIVOS

Identificar las diferencias entre presin manomtrica, baromtrica y absoluta.

Aplicacin practica del principio de Pascal.

Apreciar los errores que se cometen al realizar lecturas manomtricas.

Determinar si el manmetro esta calibrado.


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GENERALIDADES

Manmetro:

El manmetro es un instrumento que se emplea para la medicin de la presin en los fluidos y que generalmente procede determinando la diferencia que hay entre la presin del fluido y la presin local.

Tipos de Manmetros:

Manmetro de Bourdon

Instrumento mecnico de medicin de presiones que emplea como elemento sensible un tubo metlico curvado o torcido, de seccin transversal aplanada. Un extremo del tubo est cerrado, y la presin que se va a medir se aplica por el otro extremo. A medida que la presin aumenta, el tubo tiende a adquirir una seccin circular y enderezarse. El movimiento del extremo libre (cerrado) mide la presin interior y provoca el movimiento de la aguja.

Los manmetros Bourdon se utilizan tanto para presiones manomtricas que oscilan entre 0-1 Kg/cm2 como entre 0-10000 Kg/cm2 y tambin para vaco.

Las aproximaciones pueden ser del 0.1 al 2% de la totalidad de la escala, segn el material, el diseo y la precisin de las piezas.


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Consiste en un tubo de bronce o acero, doblada en circunferencia. La presin interior del tubo tiende a enderezarlo. Como un extremo del tubo est fijo a la entrada de la presin, el otro extremo se mueve proporcionalmente a la diferencia de presiones que hay entre el interior y el exterior del tubo. Este movimiento hace girar la aguja indicadora por medio de un mecanismo de sector y pin; para amplificar el movimiento, el curvado del tubo puede ser de varias vueltas formando elementos en C, torcido, espiral, o helicoidal.

Ventajas y Desventajas de un Manmetro Bourdon Este instrumento de medicin es muy verstil ya que lo puedes utilizar con algunos lquidos, aceites o gases, segn sea su campo de aplicacin. Su costo de adquisicin y mantenimiento es barato, se pueden adquirir rellenos con glicerina para evitar vibraciones en la aguja y con esto lograr una indicacin confiable, se pueden tener de patrones secundarios, de trabajo o como simples indicadores en un proceso donde solo se requiere una indicacin de referencia en el proceso, son fcil de instalar, se caracterizan por tener baja rigidez y baja frecuencia natural, pero gran sensibilidad de desplazamiento en su propio diseo, su intervalo de trabajo (medicin) caracterstico es de 35 kPa a 100 MPa. Tambin tienen sus desventajas como: es el caso de falla por fatiga, por sobrepresin, por corrosin o por explosin. Algunos factores que afectan su funcionamiento son la temperatura ambiente en la cual est el instrumento, el material el cual est hecho, la forma en la cual se instal el instrumento, vibraciones externas en las cual se instal el instrumento. La mayora de los puntos sealados anteriormente se pueden evitar teniendo en cuenta el conocimiento del proceso o aplicacin en donde se tendr colocado el instrumento.


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Manmetro de columna de lquido: Doble columna lquida utilizada para medir la diferencia entre las presiones de dos fluidos. El manmetro de columna de lquido es el patrn base para la medicin de pequeas diferencias de presin. Las dos variedades principales son el manmetro de tubo de vidrio, para la simple indicacin de la diferencia de las presiones, y le manmetro de mercurio con recipiente metlico, utilizado para regular o registrar una diferencia de presin o una corriente de un lquido. Los tres tipos bsicos de manmetro de tubo de vidrio son el de tubo en U , los de tintero y los de tubo inclinado, que pueden medir el vaco o la presin manomtrica dejando una rama abierta a la atmsfera. a) Manmetro de tubo en U: Si cada rama del manmetro se conecta a distintas

fuentes de presin, el nivel del lquido aumentara en la rama a menor presin y disminuir en la otra. La diferencia entre los niveles es funcin de las presiones aplicadas y del peso especfico del lquido del instrumento. El rea de la seccin de los tubos no influyen el la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las dos ramas una escala graduada para facilitar las medidas.

Manmetro de tubo en U


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b) Manmetro de tintero: Una de las ramas de este tipo de manmetro tiene un dimetro manmetro relativamente pequeo; la otra es un deposito. El rea de la seccin recta del deposito puede ser hasta 1500 veces mayor que la de la rema manmetro, con lo que el nivel del deposito no oscila de manera apreciable con la manmetro de la presin. Cuando se produce un pequeo desnivel en el depsito, se compensa mediante ajustes de la escala de la rama manmetro. Entonces las lecturas de la presin diferencial o manomtrica pueden efectuarse directamente en la escala manmetro. Los barmetros de mercurio se hacen generalmente del tipo de tintero

Manmetro de tintero con ajuste de cero

c) Manmetro de tubo inclinado: Se usa para presiones manomtricas inferiores a 250mm de columna de agua. La rama larga de un manmetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. Tambin se usan manmetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presin muy pequeas. Si bien los manmetros de tubo de vidrio son precisos y seguros, no producen un movimiento mecnico que pueda gobernar aparatos de registro y de regulacin. Para esta aplicacin de usan manmetros de mercurio del tipo de campana, de flotador, o de diafragma. Los manmetros de tubo en U y los de depsito tienen una aproximacin del orden de 1mm en la columna de agua, mientras que el de tubo inclinado, con su columna ms larga aprecia hasta 0.25mm de columna de agua. Esta precisin depende de la habilidad del observador y de la limpieza del lquido y el tubo.


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Manmetro de tubo inclinado

d) Manmetro de McLeod: Modelo de instrumento utilizado para medir bajas presiones. Tambin se llama vacuometro de McLeod. Se recoge un volumen conocido del gas cuya presin se ha de medir y se eleva en el nivel de fluido (normalmente mercurio) por medio de un embolo, por una elevacin del depsito, con una pero de goma o inclinando el aparato. Al elevar mas el nivel del mercurio el gas se comprime en el tubo capilar. De acuerdo con la Ley de Boyle, el gas comprimido ejerce ahora una presin suficiente para soportar una columna de mercurio lo bastante alta como para que pueda ser leda. Las lecturas son casi por completo independientes de la composicin del gas.

Este manmetro tiene como inconvenientes que las lecturas son discontinuas, que necesita cierta manipulacin para hacer cada lectura y que esta lectura es visual. El vapor de mercurio puede ocasionar trastornos al difundirse en el vaco que se va a medir.

posicin de carga posicin de medida


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e) Manmetros Digitales: Manmetros digitales con sensor integrado o independiente. El manmetro digital est concebido para el uso en condiciones ambientales difciles. Este manmetro digital profesional est especialmente indicado para medir en instalaciones hidrulicas o neumticas. El aparato de grandes prestaciones controlado por un microprocesador garantiza una extraordinaria precisin y una alta fiabilidad. Posee un corto tiempo de respuesta y una carcasa resistente al polvo y a las salpicaduras de agua, por lo que este manmetro digital es ideal para ser empleado en mantenimiento preventivo.

f) El Barmetro: El barmetro es bsicamente un manmetro diseado para medir la presin del aire. Tambin es conocido como tubo de Torricelli. El nombre barmetro fue usado por primero vez por Boyle.

Algunas aplicaciones cotidianas del manmetro:

El manmetro en el buceo: El manmetro es de vital importancia para el buceador por que le permite conocer cunto aire le resta en el tanque (multiplicando el volumen del tanque por la presin), durante una inmersin y determinar entonces si debe continuarla o no.Se conecta, mediante un tubo de alta presin o latiguillo, a una toma de alta presin (HP). Normalmente, indica la presin mediante una aguja que se mueve en una esfera graduada, en la que acostumbra a marcarse en color rojo la zona comprendida entre las 0 y las 50 atmsferas, denominada reserva.

La manometra en la medicina: En la mediciones se utiliza la manometra para realizar mediciones de actividades musculares internas a travs de registros hidroneumocapilares, por ejemplo la manometra anorectal o la manometra esofgica.

En la industria del frigorfico: Para mantener controlada la presin del lquido refrigerante que pasa por la bomba.


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EQUIPO EMPLEADO

Calibrador de Manmetro

Juego de pesas

Agua Aceite

Un Beacker

Un desatornillador de ranura

Un Barmetro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Se efectu una lectura del barmetro al inicio de la prctica.

2. Se quit el pistn del cilindro.

3. Se llen el cilindro con aceite hasta el rebose.

4. Se expuls el aire entrampado inclinando y golpeando suavemente el dispositivo, utilizando el tornillo del cilindro del manmetro.

5. Se coloc el pistn de peso y conociendo el rea se anot la lectura del

manmetro de Bourdon.

6. Incrementando el peso sobre el pistn, se anot la lectura manomtrica.

7. Retirando gradualmente las pesas se anot las nuevas lecturas para cada peso a la par de la anterior correspondiente.

8. Posteriormente se efectu una lectura en el barmetro al finalizar la

prctica.


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TABLAS Y CALCULOS

Tabla de recoleccin de datos

Lectura Wa

(Kg) Pma Wd

(Kg) Pmd

Kpa PSI Kpa PSI

1 0 28 4 5 30 4.3

2 1 51 7.4 4 50.5 7.3

3 2 72 10.3 3 76 11

4 3 92 13.7 2 98 14.2

5 4 112 16.5 1 118 17.1

6 5 136 19.9 0 136 19.9

Frmulas a utilizar

Ap

WaWpPr

2

PmdPmaPmp

100*Pr

Pr%

Pmperror

Wp = Peso del pistn

Pr = Presin real,

Wa = Peso ascendente

Ap = rea del pistn

Pmp = Presin manomtrica promedio

Pma = Presin manomtrica ascendente

Pmd = Presin manomtrica descendente

%error = Porcentaje de error.


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CALCULOS

Presin manomtrica ascendente:

De PSI = lb / pulg2 a Kg / m2

1kg - 2.205lbs

1m - 39.37pulg

1) 4 PSI: (4 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) =2811.7858kg/m2 (2.205lbs) 1m2

2) 7.4 PSI: (7.4 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) =5201.8037 kg/m2

(2.205lbs) 1m2

3) 10.3 PSI: (10.3 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) =7240.3483 kg/m2 (2.205lbs) 1m2

4) 13.7 PSI: (13.7 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) =9630.3662kg/m2 (2.205lbs) 1m2

5) 16.5 PSI: (16.5 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) = 11598.6163kg/m2 (2.205lbs) 1m2

6) 19.9 PSI: (19.9 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) =13988.6342kg/m2 (2.205lbs) 1m2


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Presin manomtrica descendente:

De PSI = lb / pulg2 a Kg / m2

1kg - 2.205lbs

1m - 39.37pulg


2) 7.3 PSI: (7.3 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) =5131.5090 kg/m2

(2.205lbs) 1m2

3) 11 PSI: (11 lbs/pulg2 ) (39.37pulg)2 (1Kg) = 7732.4108kg/m2 (2.205lbs) 1m2





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Presin Real: Pr = Ap

WaWp

Ap = 3.33*10-4m2, Wp = 1Kg Wa = 0Kg

Pr1 = 2410*33.3

)01(

m

Kg Pr1 = 3003.003 kgf/m2 =29459.45946 N/m2

Ap=3.33*10-4m2, Wp= 1Kg Wa=1Kg

Pr2= 2410*33.3

)11(

m

Kg Pr2=6006.006 kgf/m2 =58918.91892 N/m2

Ap=3.33*10-4m2, Wp= 1Kg Wa=2Kg

Pr3= 2410*33.3

)21(

m

Kg Pr3=9009.009 kgf/m2 =88378.37838 N/m2

Ap=3.33*10-4m2, Wp= 1Kg Wa=3Kg

Pr4= 2410*33.3

)31(

m

Kg Pr4=12012.012 kgf/m2 =117837.8378N/m2

Ap=3.33*10-4m2, Wp= 1Kg Wa=4Kg

Pr5= 2410*33.3

)41(

m

Kg Pr5=15015.015 kgf/m2 =147297.2973 N/m2


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Ap=3.33*10-4m2, Wp= 1Kg Wa=5Kg

Pr6= 2410*33.3

)51(

m

Kg Pr6=18018.018 kgf/m2 =176756.7568 N/m2

Presin Manomtrica Promedio en Kg/m2

2

PmdPmaPmp

Pmp1=2

2

/2278.29172

)6697.30227858.2811(mKgm

Kg

Pmp2=2

2

/6564.51662

)5090.51318037.5201(mKgm

Kg

Pmp3=2

2

/3796.74862

)4108.77323483.7240(mKgm

Kg

Pmp4=2

2

/1028.98062

)8394.99813662.9630(mKgm

Kg

Pmp5=2

2

/5002.118092

)3841.120206163.11598(mKgm

Kg

Pmp6=2

2

/6342.139882

)6342.139886342.13988(mKgm

Kg


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Presin Manomtrica Promedio en N/m2

Pmp1=2

2

/290002

)3000028000(mNm

N

Pmp2=2

2

/507502

)5050051000(mNm

N

Pmp3=2

2

/740002

)7600072000(mNm

N

Pmp4=2

2

/950002

)9800092000(mNm

N

Pmp5=2

2

/1150002

)118000112000(mNm

N

Pmp6=2

2

/1360002

)136000136000(mNm

N


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Porcentaje de error (% e) %error=100*

Pr

PrPmp

%error1 = 100*/003.3003

/)003.30032278.2917(2

2

mKg

mKg

%error1 = 2.8563% _______________________________________________

%error2= 100*/0060.6006

/)0060.60066564.5166(2

2

mkg

mkg

%error2 = 13.9752 %

%error3= 100*/0090.9009

/)0090.90093796.7486(2

2

mkg

mkg

%error3= 16.9012% _______________________________________________

%error4 = 100*/0120.12012

/)0120.120121029.9806(2

2

mkg

mkg

%error4 = 18.3642 % _______________________________________________

%error5 = 100*/0150.15015

/)0150.150155002.11809(2

2

mkg

mkg

%error5 = 21.3487% _______________________________________________

%error6 = 100*/0180.18018

/)0180.180186342.13988(2

2

mkg

mkg

%error6 = 22.3631%


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Tabla de Resultados

Lectura Pr

Pmp

%Error

Kgf/m2 N/m2 Kgf/m2 N/m2 %Kgf/m2

1 3003.0030 29459.45946

2917.2278 29000 2.8563

2 6006.0060 58918.91892

5166.6564 50750 13.9752

3 9009.0090 88378.37838

7486.3796 74000 16.9012

4 12012.0120

11783.8378

9806.1029 95000 18.3642

5 15015.0150

147297.2973

11809.5002

115000 21.3487

6 18018.0180

176756.7568

13988.6342

136000 22.3631


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DESEMPEO DE COMPRENSION

Cuestionario

1. Cules son las fuentes de error? La aproximacin decimal al momento de realizar las lecturas. Tolerancias de fabricacin. Resolucin de visualizacin, lo que conlleva a malas lecturas del aparato. El Manmetro de Bourdon no est calibrado.

2. Qu otras formas de medir presin conoce? 3. Exprese la ley de pascal y de un ejemplo de aplicacin real de ella. 4. Es la presin atmosfrica constante? 5. Grafique y haga el anlisis correspondiente: a) Pr vrs Pma b) Pr vrs Pmd c) %error vrs Pmp


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0.00

2,000.00

4,000.00

6,000.00

8,000.00

10,000.00

12,000.00

14,000.00

16,000.00

3,003.003 6,006.006 9,009.009 12,012.012 15,015.015 18,018.018

Pm

a

Presion real vs presion manometrica ascendente

Pr

Pr Pma

3003.0030

2,811.7858

6006.0060

5,201.8037

9,009.0090

7,240.3483

12012.0120

9,630.3662

15015.0150

11,598.6163

18018.0180

13.988.6342


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0.00

2,000.00

4,000.00

6,000.00

8,000.00

10,000.00

12,000.00

14,000.00

16,000.00

3,003.003 6,000.006 9,009.009 12,012.012 15,015.015 18,018.018

Pm

d

Presion real vs Presion manometrica Descendente

Pr

Pr Pmd

3003.0030

3,022.6697

6006.0060

5,131.5090

9,009.0090

7,732.4108

12012.0120

9,981.8394

15015.0150

12,020.3841

18018.0180

13,988.6342


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%e Pmp

2.8563 2,917.2278

13.9752 5,166.6564 16.9012 7,486.3796

18.3642 9,806.1029

21.3487 11,809.5002

22.3631 13,988.6342

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

2,917.2278 5,166.6564 7,486.3796 9,806.1029 11,809.5002 13,988.6342

Pm

p

%e vs Pmp

%e


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6. Complete la siguiente tabla de conversiones de unidades.

N/m2 Kgf/cm2 PSI m.c.a. mm.Hg

N/m2 1 0.102*10-5 1.45*10-4 1.019*10-4 7.499*10-3

Kgf/cm2 98100 1 14.223 10.000 735.721

PSI 7142 0.0703 1 0.703 51.723

m.c.a. 9813.543 0.1 1.422 1 73.572

mm.Hg 133 1.359*10-3 0.019 0.014 1


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CONCLUSIONES

Con la prctica que realizamos, nos dimos cuenta de que el manmetro es

realmente un instrumento muy til para medir presiones.

Al analizar la grafica de %e vs Pmp , notamos que el porcentaje de error en cada lectura se va acumulando e incrementando notablemente.

Concluimos tambin, diciendo que el manmetro que utilizamos en la prctica relazada el da viernes 27 de marzo estaba calibrado. Esto debido a que el rango de error permitido de un manmetro es del 30% y el error mximo en las lecturas fue del 22%.


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BIBLIOGRAFIA

Folleto de Prctica de Laboratorio. Departamento de Hidrulica. UNIRUPAP. http://www.Google.com. Manmetro de Bourdon. Mecnica de Fluidos. Streeter Victor L., Wyle E. Benjamin. Mxico, Mc Graw Hill 1987.

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