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Mediciones BásicasNumero De La Experiencias: E- 17Fecha De Experiencia: 03- 06 -Nombre Profesor: Ariel Díaz MatusFecha De Entrega: 03 -07-Nombre Profesor: Ariel Díaz MatusNombre Alumno: José Daniel Saravia PérezINDICE Objetivos: Tabla de contenido Introducción: Marco Teórico Temperatura Termopares T...

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Mediciones Básicas

Numero De La Experiencias: E-17 Fecha De Experiencia: 03-06-2020 Nombre Profesor: Ariel Díaz Matus Fecha De Entrega: 03-07-2020 Nombre Profesor: Ariel Díaz Matus Nombre Alumno: José Daniel Saravia Pérez

INDICE

Tabla de contenido Objetivos: ............................................................................................................................................ 3 Introducción: ....................................................................................................................................... 3 Marco Teórico ..................................................................................................................................... 3 Temperatura ....................................................................................................................................... 3 Termopares ......................................................................................................................................... 4 Termómetro ........................................................................................................................................... 5 Pirómetro ............................................................................................................................................ 6 Vacuómetro......................................................................................................................................... 7 Barómetro de mercurio....................................................................................................................... 8 Tubo de Bourdon................................................................................................................................. 9 Flujo ................................................................................................................................................... 10 Tubo de Venturi................................................................................................................................. 10 Caudalimetro..................................................................................................................................... 10 Rotámetro ......................................................................................................................................... 11 Conclusión ......................................................................................................................................... 12

Objetivos: Comprender el uso de diferentes elementos tecnológicos que nos permiten medir temperatura, presión y flujo, para esto entenderemos los principios del funcionamiento de estos instrumentos, entender su funcionamiento lógico con el fin de conocer sus alcances y limitaciones

Introducción: La medición es un proceso básico de la ciencia que se basa en comparar una unidad de medida seleccionada con el objeto o fenómeno cuya magnitud física se desea medir, para averiguar cuántas veces la unidad está contenida en esa magnitud. Para la termodinámica la medición es esencial llevar controlados los procesos que presentan variación en sus ciclos, la cual no permite anotar parámetros los cuales en base los principios de la termodinámica pueden ser diagnosticados en base la medición.

Marco Teórico: Temperatura En este ámbito de termodinámica (físico), representa a la magnitud que mide la energía cinética de un sistema termodinámico. Dicha energía se genera por los movimientos de las partículas que conforman dicho sistema. Ello quiere decir, que a mayor movimiento, mayor magnitud de energía se registrará, ya que el mismo y la fricción generan calor; y será de cero absoluto cuando las partículas no se muevan. Por lo que, termodinámicamente hablando, la energía cinética es la velocidad promedio de las partículas de las moléculas

Instrumentos para medir temperatura Las escalas de temperaturas se basan principalmente en referencias aleatorias tales como los grados Celsius, el científico en su primer termómetro determino que 100 grados es la temperatura de congelamiento y 0 grados de ebullición, posteriormente otros científicos invirtieron esta escala. También contamos con escalas científicas como los kelvin, los cuales se usan para efecto de cálculo.

Termopares Un termopar es un a sensor para medir temperatura. Consiste en dos metales diferentes unidos por un extremo. Cuando la unión de los dos metales se calienta o enfría se produce un voltaje que se puede correlacionar con la temperatura. Las aleaciones de termopar están disponibles por lo normal en forma de alambre.

Exactitud en su lectura se debe considerar la precisión inherente del termopar. La precisión de un termopar se ve afectada por su tipo y temperatura. Consulte la tabla a continuación para conocer el máximo error permitido (en grados Celsius) para varios termopares comunes que cumplen con IEC 584-2 (1982). Temperature B Type E Type J Type K Type N Type R Type S Type T Type -200 3.0 3.0 3.0 -100 2.5 2.5 1.5 0 1.7 1.5 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 200 1.7 1.5 1.5 1.5 1.0 1.0 0.8 400 2.0 1.6 1.6 1.6 1.0 1.0 600 1.5 3.0 2.4 2.4 2.4 1.0 1.0 800 2.0 4.0 3.2 3.2 1.0 1.0 1000 2.5 4.0 4.0 1.0 1.0 1200 3.0 9.0 9.0 1.3 1.3 1400 3.5 1.9 1.9 1600 4.0 2.5 2.5 -

Métodos de calibración La calibración de los termopares debe ser realizada de manera planificada y siempre frente a patrones debidamente certificados. Las condiciones de la calibración termopar deben ser registradas para asegurar la reproducibilidad de los resultados.

Vida Útil La vida útil es inversamente proporcional a la temperatura y al grado de agresividad de la atmósfera donde trabaja la termocupla.

Termómetro Un termómetro de lámina bimetálica o termómetro bimetálico es un dispositivo para determinar la temperatura que aprovecha el desigual coeficiente de dilatación de 2 láminas metálicas de diferentes metales unidas rígidamente (lámina bimetálica). Los cambios de temperatura producirán en las láminas diferentes expansiones y esto hará que el conjunto se doble en arco. En la práctica, las dos láminas anteriormente mencionadas se suelen bobinar en espiral o en forma helicoidal, dejando un extremo libre al que se suelda un índice o es solidario con una aguja indicadora que muestra, realmente, la rotación angular de la misma sobre una escala graduada en grados centígrados o Fahrenheit

Exactitud en su lectura De acuerdo con ASME B40.3 Grado A, ±1% y NMX-CH-70, ±1% de la escala completa.

Métodos de calibración Contamos con dos métodos para calibrar de ebullicion Éste método de calibración consiste en la inmersión del vástago del termómetro en agua hirviendo. Para este método, caliente agua limpia del grifo en un recipiente hasta que alcance el punto de ebullición. Sumerja el vástago a una profundidad mínima de 2 pulgadas (5 cm) y espere por lo menos 30 segundos. Puede colocarse a través de la funda protectora e introducirse en el agua hirviendo, sosteniendo la funda en sentido horizontal. Sin sacar el vástago del recipiente, sujete con la llave hexagonal la tuerca de calibración y hágala girar hasta que éste indique 212 ºF (100 ºC). Para máxima precisión, se debe usar agua destilada y una presión de 1 atmósfera (29.92 pulgadas, equivalentes a 760 mm de mercurio). Cuando un consumidor usa el agua del grifo en condiciones atmosféricas desconocidas, es probable que el punto de ebullición del agua no se alcance a 212 ºF (100 ºC). Posiblemente la temperatura necesaria para alcanzar este punto se reduzca por lo menos 2 ºF (0.11 ºC). Bajo el mismo principio pero contrario tenemos el de agua helada a 0°C.

Vida Útil Vida Útil: 1 a 2 años, según su uso

Pirómetro Los pirómetros de radiación basan su funcionamiento en la ley de Stefan Boltzmann [1], la cual afirma que la intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo. Por lo tanto el pirómetro recoge la energía radiada por el cuerpo, la almacena en un detector que generara una señal proporcional a la temperatura.

Exactitud en su lectura Los rangos estándares comprenden desde 0 a 1000 °C, y desde 500 900 °C. La precisión típica es de 0,5 hasta 1 % de la escala completa.

Métodos de calibración Los calibradores infrarrojos de cuerpo negro son usados para calibrar equipos de medición de temperatura sin contacto, como cámaras térmicas y pirómetros. Utilizan una superficie de emisividad "perfecta" (entre 0,95 y 0,98) que es calentada a una temperatura conocida y comparada con la lectura del dispositivo. (Hay que observar que la repetibilidad debe ser muy alta, aunque la precisión depende de la calidad de la medición de la temperatura dentro del calibrador de cuerpo negro y puede ser solamente con un 1%).

Vida Útil No hay mucha información al respecto pero generalmente los fabricante garantizas estos instrumentos dos años

Presión La presión (símbolo: p o P) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. También La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa; es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma: Presion=Fuerza/Area

Vacuómetro Es un dispositivo que se utiliza para medir el vacío; es decir, para medir presiones inferiores a la presión atmosférica. Resulta ser una herramienta muy útil en plantas de frío o donde se trabajan gases licuados, debido a que los puntos críticos de los gases y del vapor se calculan con base en temperaturas y presiones absolutas

Exactitud en su lectura

Métodos de calibración La calibración de estos instrumentos se realiza por comparación directa con el patrón de calibración. Ambos instrumentos son conectados a la misma fuente de presión tratando de ubicarlos al mismo nivel de referencia. Para medidores con clase de exactitud menor a 0.5 % de la escala total se calibra en 10 puntos, para medidores con clase de exactitud mayor igual a 0.5 % se calibran 5 puntos. Para ambos casos se realizan mediciones en ascenso y descenso de presión en dos ciclos de calibración, repitiendo cada punto 4 veces.

Vida Útil La recomendación de algunos fabricantes es cambiarlo cada 5 años(fuente: https://argenflow.com.ar/cual-es-la-vida-util-de-un-regulador-de-presion/)

Barómetro de mercurio Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. La presión atmosférica es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera. Uno de los barómetros más conocidos es el de mercurio.

Exactitud en su lectura Barómetro de Fortín En este ejemplo, ambas escalas están marcadas en unidades de hPa con una subdivisión de 1 hPa. El vernier de la izquierda presenta una subdivisión de 10, lo que permitiría una interpolación a 0.1 hPa. La lectura de 911. 00 hPa que se obtiene de la escala principal más la lectura de 0.80 hPa que se obtiene del vernier (la división del vernier que se encuentra más alineada con la escala principal), nos Daria una lectura final de 911.80 hPa. El vierner de la derecha presenta 20 divisiones.

Métodos de calibración Los barómetros, sobre todo los de tipo aneroide, se deben calibrar antes de la puesta en marcha o instalación. Se recomienda calibrarlos justo en el lugar dónde lo vamos a instalar, siguiendo los registros de cualquier estación meteorológica profesional o observador que exista en su zona. La calibración se efectúa a través del tornillo presente en la parte trasera del barómetro y un tornavís de pala. Se gira con delicadeza el tornavís a izquierda o derecha.

Vida Útil En condiciones ideales puede dura 2 años

Tubo de Bourdon Se trata de aparato con un tubo metálico y elástico, que se aplana y se curva de una forma especial. Cuando se le aplica presión, el tubo se endereza y su extremo libre se desplaza. Es este movimiento el que mueve las palancas y los engranajes, que terminan desplazando una aguja que indica la presión en la escala.

Exactitud en su lectura Los muelles tubulares no pueden protegerse contra sobrepresiones extremas. Para realizar tareas de medición extremas se debe acoplar un separador. Los rangos de indicación varían entre 0…0,6 y 0…7000 bar con clases de precisión entre 0,1…4,0 %. Este tipo de manómetro es el más habitual en la industria y existe en una gran variedad de ejecuciones en función de su aplicación.

Métodos de calibración Quita los tornillos de la carcasa roscada del manómetro. Coloca la pinza sobre el borde para quitar la carcasa, la arandela y la ventana del calibre con un movimiento de palanca. Quita también los tornillos de la carcasa posterior si el manómetro tiene una carcasa frontal sólida. Presuriza el sistema una vez que la aguja del calibre pasa de cero a la medición de presión más alta y luego vuelve a cero. Coloca la punta de la pinza contra la aguja y acomódala en la posición cero de no estar en dicha posición. Vuelve a colocar el sistema a presión máxima. Observa el resultado para ver a qué distancia del resultado de presión total se encuentra la aguja. Reemplaza el manómetro si el resultado está desfasado por más del 10 por ciento, ya que esto indica que el tubo de Bourdon tiene corrosión. Afloja el tornillo de enlace para ajustar el enlace si el resultado del manómetro está desfasado en un 0,25 por ciento o más, pero no más del 10 por ciento. Acerca el tornillo de enlace al movimiento de rotación para aumentar la amplitud del resultado de presión. Aleja el tornillo de enlace del movimiento de rotación para disminuir la amplitud del resultado de presión. Calibra la indicación de presión a media escala aplicando la presión del sistema solamente al punto medio. Ajusta el enlace cerrando la pinza en los lados izquierdo y derecho para apretar suavemente el enlace. Esto aumenta el indicador de la aguja de presión. Cierra la pinza en la parte superior e inferior del enlace para disminuir el indicador de la aguja de presión

Vida Útil 3 años en condiciones ideales

Flujo Se define como flujo a un fluido en movimiento. Vamos a describir el flujo de un fluido en función de ciertas variables físicas como presión, densidad y velocidad en todos los puntos del fluido

Tubo de Venturi Un tubo de Venturi es un dispositivo inicialmente diseñado para medir la velocidad de un fluido aprovechando el efecto Venturi. Efectivamente, conociendo la velocidad antes del estrechamiento y midiendo la diferencia de presiones, se halla fácilmente la velocidad en el punto problema.

Exactitud en su lectura Rango de medición desde 100 hasta 8.000 m³/h con una Precisión del ±2 %

Métodos de calibración Pasos para calibrar un tubo Venturi Para la calibración del tubo Venturi se llevaran a cabo los siguientes pasos:1) Se tomaran datos del manómetro de tubo volumen del recipiente y diámetro de entrada y salida del medidor de flujo. 2) Fijar el caudal con un instrumentos adecuado y tomando como referencia el tubo pitot calibrado, se anota la diferencia delta h que es necesario para evaluar el caudal teórico en el Venturi. Simultáneamente, para cada lectura debe aforarse el caudal real Qr, empleando el método volumétrico, estos datos permitirán conocer el caudal teórico y el real que circula por el sistema, para cada delta h

Vida Útil Indeterminado depende del uso

Caudalimetro Un caudalímetro es un instrumento de medida para la medición de caudal o gasto volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico

Exactitud en su lectura ±2 % de la lectura garantizado en el rango completo; ±1 % en el rango reducido; repetitividad de 0,25 % o superior

Métodos de calibración La calibración es realizada bajo método de comparación directa entre el ítems y el caudalímetro por ultrasonido el cual es instalado en la cañería y utilizando el caudal de proceso es evaluado el equipo en los puntos que sea posible tomando 3 mediciones en máximo de 5 puntos siempre y cuando el proceso permita variar para realizar los 5 puntos, es por ellos que estas calibraciones deben ser realizadas en proceso

Vida Útil Indeterminada depende del uso

Rotámetro Un rotámetro es un dispositivo que mide el caudal volumétrico de fluido que circula por un tubo cerrado

Exactitud en su lectura ±5% . (Agua, +20 °C)

Métodos de calibración El procedimiento realizado en la etapa de calibración de los rotametros permite obtener el calculo real y el porcentaje de error entre el caudal real y el aparente, mediante la colocación de las bombas en serie y en paralelo fijando un caudal y midiendo el tiempo que transcurre para ascender el nivel del agua dentro de la pileta en un centímetro ( cm ), se utilaza el procedimiento para cinco caudales en cada uno de los rotametros ( # 1en serie, # 2 en paralelo ). Con la finalidad de transformar la lectura de la escala del rotametro en velocidades de flujo, se elaboraran las gráficas del caudal real Vs caudal aparente, para determinar a partir de ella la calibración del instrumento.

Vida Útil Indeterminado depende del uso

Conclusión Las lecturas de nuestros instrumentos de medición no son 100% exactas considerando que tiene pequeños % de error en todos los casos, podemos apreciar que todos nuestros instrumentos se calibran en base a patrones y existen muchos labora torios a cargo de esa actividad, la cual cuenta con normas Iso,lo cual permiten una mayor fiabilidad en los procedimientos. Todos estos instrumentos tuvieron inicios rudimentarios en sus inicios los cuales fueron sofisticando en el tiempo(historia curiosa del origen del termómetro con su escala al revés), el uso en condiciones ideales para estos instrumentos es importante para garantizar un mayor exactitud de medición y durabilidad del instrumentos a tener en cuenta que deben ser personas capacitadas para operar estos instrumentos que nos ayudan a mantener el control de nuestros equipos de todos ámbito. Finalmente la culminación de muchos años de trabajos de científicos como torricheli ,Celsius,Venturi,etc…culminaron facilitando nuestros procesos en la industria entre muchas otras cosas,...