Contrastación De Manómetros

I - Introducción.

La necesidad de mantener en buenas condiciones de funcionamiento las maquinarias de una industria; el riesgo vital que involucra el uso de máquinas que trabajan en condiciones de altas temperaturas, presiones, caudales, etcétera; conocer con exactitud las condiciones termodinámicas de los fluidos ocupados en los diversos procesos de una industria, hacen que la necesidad de contar con instrumentos de medición fidedignos sea un aspecto fundamental a considerar. De ahí la importancia de contar con instrumentos que estén correctamente calibrados, y además, que sean los adecuados para cada proceso.

En esta experiencia de laboratorio trabajaremos con instrumentos ocupados para medir presiones, denominados manómetros. Específicamente, realizaremos una contrastación de dos manómetros mediante dos métodos distintos. Este proceso de contrastación consta fundamentalmente en una comparación del instrumento a calibrar en relación a un mecanismo, el cual puede ser otro instrumento de la misma naturaleza del contrastado, que entregue los valores reales. Una de las metodologías es a través de una balanza manométrica, y la otra, con la ayuda de un manómetro patrón. Sendos métodos son utilizados para calibrar los instrumentos contrastados, con la distinción de que el primero es de carácter absoluto, mientras que el segundo se fía de los valores entregados por otro manómetro, supuestamente ya calibrado.

II - Objetivo.

En esta experiencia el objetivo principal es determinar por medio de la contrastación las condiciones de funcionamiento en que se encuentra un manómetro.

III – Procedimientos.

Para desarrollar el análisis de los valores obtenidos en el laboratorio definiremos algunos términos relevantes:

Presión: corresponde a la fuerza efectuada por unidad de área.

Presión Absoluta: es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto.

Presión atmosférica: es la presión que ejerce una columna de atmósfera que se encuentra sobre un determinado punto. Ésta depende de varias condiciones, como son la altura (a mayor altura hay menor presión), la temperatura, la presencia de viento (al existir éste se produce un descenso en la presión), el lugar geográfico (latitud), etc. La presión atmosférica en condiciones optimas, vale decir a 45º de latitud, a nivel del mar y a 15.6 ºC, es de 760 mmHg,

Presión manométrica: esta presión es relativa, y corresponde a la diferencia entre la presión de un recinto cerrado, y la presión atmosférica del lugar y del momento.

Presión absoluta = Presión atmosférica + Presión manométrica

Error de Cero: todas las lecturas están desplazadas un mismo valor con respecto a la recta representativa del instrumento.

Error de Multiplicación: todas las lecturas aumentan o disminuyen progresivamente con relaciona la recta representativa.

Error de Angularidad: la curva real coincide con los puntos cero y cien por ciento de la recta representativa, pero se aparta de la misma en los restantes.

Error de Paralaje: se produce cuando el observador efectúa la lectura de modo que su línea de observación al índice no es perpendicular a la escala del instrumento.

Error de Interpolación: se presenta cuando el índice no coincide exactamente con la graduación de la escala y el observador redondea sus lecturas por exceso o defecto.

Características de los instrumentos utilizados

Manómetros:

Los manómetros son instrumentos que se utilizan para medir diferencia de presión positiva entre la presión absoluta y la presión manométrica.

Manómetro tipo bourdon:

El manómetro de Bourdon es un indicador de presión. Consiste en un tubo metálico, cerrado por un extremo que se curva en forma de C, formando un anillo casi completo. El extremo abierto del tubo está unido rígidamente a un soporte y el extremo cerrado, o punta, se co¬necta a una aguja indicadora mediante un sistema multiplicador mecánico. El tubo de este manómetro es de sección oval. Al aumentar la presión dentro del tubo, la sección se hace más circular y el tubo tiende a enderezarse, y el movimiento es transmitido por un sistema multipli¬cador mecánico que transforma el pequeño movimiento de la punta del tubo en un gran movimiento de la aguja. La escala sobre la que se mueve ésta está calibrada por el fabricante de manera que la posición de la aguja indique la presión manométrica en el tubo. El manómetro de Bourdon mide la presión en función de lo que se enderece el tubo, que depende a su vez de la diferen¬cia entre las presiones interior y exterior al tubo (presión atmos¬férica). El material empleado normalmente en el tubo Bourdon es de acero inoxidable, aleación de cobre o aleaciones especiales como hastelloy y monel.

Balanza manométrica:

Las balanzas manométricas son instrumentos de precisión, destinados a contrastar y a controlar aparatos de medición de presión. Consta de un pistón que se mueve libremente, con una holgura mínima por el interior de un cilindro. El pistón está sometido por su cara inferior a la presión del aceite, cuya viscosidad se escoge de acuerdo con el juego existente entre el émbolo y el cilindro. Dicha presión puede variarse mediante una pequeña bomba manual. El pistón por la cara superior está sometido a su propio peso y a un conjunto de pesas circulares que se varían hasta equilibrar la presión del aceite en el interior del circuito. Como resultado, es a esta misma presión a la cual es sometido el manómetro. Tanto el peso de cada una de las pesas utilizadas es conocido así como el área de la sección transversal del pistón.

La presion (p) a la cual es sometido el manómetro viene dada por:

Manómetro patrón:

Los manómetros patrón son instrumentos utilizados como “testigos” de la correcta calibración de los instrumentos para medir presión. Son manómetros de alta precisión. Utiliza la misma bomba empleada en el comprobador anterior y se utiliza para comprobar manómetros e instrumentos de presión, utilizando un manómetro patrón. Su funcionamiento es parecido al del comprobador anterior, excepto que las dos conexiones de salida se destinan una al manómetro patrón y la otra al instrumento de presión a comprobar.

Desarrollo del laboratorio

A continuación describiremos los dos métodos que realizaremos para contrastar los manómetros.

Comparación por manómetro patrón

En primer lugar, antes de realizar las mediciones correspondientes, se debe eliminar el aire que pueda estar contenido en el sistema, dado que la presencia de aire induce a errores en las lecturas debido a que es un fluido compresible. Para realizar la purga del aire se abre una válvula que deja conectado el sistema con la atmósfera, de manera tal, de dejar salir el aire que pudiese estar contenido. Posteriormente, se gira el tornillo que comanda el cilindro obligando al aire a escapar por la válvula.

Luego, se procede a realizar las mediciones de presión para poder comparar el manómetro patrón con el manómetro contrastado. Las mediciones realizadas comienzan en un valor de 0 [kp/cm2] y se continua aumentando la presión de forma progresiva a razón de 2 [kp/cm2] hasta llegar a 14 [Kp/cm2] en el manómetro patrón. Una vez realizada la medición se lee la lectura obtenida tanto en el manómetro patrón y la obtenida en el manómetro contrastado. Luego se repite el procedimiento, pero realizando las mediciones de manera descendente hasta alcanzar el valor de 0 [Kp/cm2].

Balanza Manométrica.

Primeramente se procede

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