TEMA
: MANOMETRÍA
CURSO
: LABORATORIO DE INGENIERIA QUIMICA 1
PROFE ROFESO SOR R : IN ING. G. JORG ORGE LO LOPEZ PEZ PATICIPANTES: CORI LAMADRID, IDALIA RAMOS ESQUIVEL, CARLOS TACAS MARCOS, LUZ VICTORIA VARGAS VARGAS SANCHEZ SANCHE Z IRVING Bella!"#a$ Calla% 2012 A
EXPERIENCIA 05: I.- OBJETIVOS
Reconocimiento de los tipos de manómetro en el laboratorio y los usados comúnmente en al industrias Reconocimiento de los Manómetros diferenciales del tubo U para medir presiones por diferencia de alturas. Reconocimiento de Manómetros de Bourdon, las formas que presenta y marca de procedencia. Reconocimiento y manipulación de reductores de reductores de presión para gases y vapor. Reconocimiento y características de los piezómetros. dentificación de los equipos de medición de presión denominados vacuo metros Reconocimiento de la estructura de v!lvulas de seguridad para tanques presurizados.
II.- MARCO TEORICO
Ma&'(e#)%: Un manómetro es el aparato que utilizamos generalmente para medir la presió presión n en un deter determin minad ado o medio medio,, estos estos manóme manómetr tros os funci funcion onan an midiendo el esfuerzo e"ercido por los fluidos presentes en la región donde se quiere medir la presión. Muc#os de los aparatos empleados para la medida de presiones util utiliz izan an la presión atmosf$rica atmosf$rica como como nive nivell de refe referen rencia cia y miden miden la diferenc diferencia ia entre entre la presión presión real real o absolu absoluta ta y la presión presión atmosf$ric atmosf$rica, a, llam!ndose a este valor presión manom$trica manom$trica % dic#os aparatos reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. &a presión manom$trica se e'presa bien sea por encima o por deba"o de la presió presión n atmos atmosf$ f$ric rica. a. &os &os manóme manómetro tros s que que sirve sirven n para para medir medir
EXPERIENCIA 05: I.- OBJETIVOS
Reconocimiento de los tipos de manómetro en el laboratorio y los usados comúnmente en al industrias Reconocimiento de los Manómetros diferenciales del tubo U para medir presiones por diferencia de alturas. Reconocimiento de Manómetros de Bourdon, las formas que presenta y marca de procedencia. Reconocimiento y manipulación de reductores de reductores de presión para gases y vapor. Reconocimiento y características de los piezómetros. dentificación de los equipos de medición de presión denominados vacuo metros Reconocimiento de la estructura de v!lvulas de seguridad para tanques presurizados.
II.- MARCO TEORICO
Ma&'(e#)%: Un manómetro es el aparato que utilizamos generalmente para medir la presió presión n en un deter determin minad ado o medio medio,, estos estos manóme manómetr tros os funci funcion onan an midiendo el esfuerzo e"ercido por los fluidos presentes en la región donde se quiere medir la presión. Muc#os de los aparatos empleados para la medida de presiones util utiliz izan an la presión atmosf$rica atmosf$rica como como nive nivell de refe referen rencia cia y miden miden la diferenc diferencia ia entre entre la presión presión real real o absolu absoluta ta y la presión presión atmosf$ric atmosf$rica, a, llam!ndose a este valor presión manom$trica manom$trica % dic#os aparatos reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. &a presión manom$trica se e'presa bien sea por encima o por deba"o de la presió presión n atmos atmosf$ f$ric rica. a. &os &os manóme manómetro tros s que que sirve sirven n para para medir medir
presiones inferiores a la atmosf$rica se llaman manómetros de vacío o vacuómetros. vacuómetros .
T!*%" +e *)e"!'&: P)e"!'& a"%l-#a (s la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absolutos absolutos.. &a presión presión absoluta absoluta es cero únicament únicamente e cuando cuando no e'iste c#oque entre las mol$culas lo que indica que la proporción de mol$culas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy peque)a. (ste t$rmino se creó debido a que la presión atmosf$rica atmosf$rica varia varia con la alti altitu tud d y muc# muc#as as vece veces s los los dise dise)o )os s se #ace #acen n en otro otros s país países es a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que un t$rmino absoluto unifica criterios.
P)e"!'& )ela#!a *resión relativa se le denomina a la presión medida tomando como referencia a la presión e"ercida por la atmosfera, es la que generalmente miden los nanómetros comunes, los nanómetros siempre miden como cero, a la presión del medio, es decir la presión atmosf$rica. ('isten nanómetros que miden presiones por deba"o de la atmosf$rica, se les conoce conoce como +acuóme acuómetros tros.. ('isten ('isten tambi$n tambi$n nanómetr nanómetros os que miden miden pres presio ione nes s may mayores ores y a su vez vez tamb tambi$ i$n n pres presio ione nes s meno menore res s a la atmosf$rica, estos se denominan manovacuómetros o vacuomanómetros. las presiones presiones por deba"o de las atmosf$ricas atmosf$ricas se les denomina denomina tambi$n presiones de +acío
T!*%" +e (a&'(e#)%": &a gran variedad de manómetros e'istentes en el mercado, se #a origi origina nado do por por sus sus innu innumer merabl ables es aplic aplicaci acion ones es en la indus industri tria. a. -in -in embarg embargo o el tipo tipo m!s m!s utili utiliza zado do es el manóme manómetr tro o de Bour Bourdo don n y sus sus
variantes, aunque es necesario tener presente el intervalo de presiones en el que se traba"a y la e'actitud que se requiera.
Ma&'(e#)% B%-)+%& (l principio de medida en el que se basa este instrumento es el sensor conocido como tubo Bourdon. (l sistema de medida est! formado por un tubo aplanado de bronce o acero, cerrado, en forma de /0 de 1 de circunferencia para la medición de ba"as presiones, o enrollado en forma de espiral para la medición de ba"as presiones y que tiende a enderezarse proporcionalmente al aumento de la presión% este movimiento se transmite mediante un elemento transmisor y multiplicador que mueve la agu"a indicadora sobre una escala graduada. &a forma , el material y el espesor de las paredes dependen de la presión que se quiera medir. (l con"unto de medida est! formado por un tubo Bourdon soldado a un racord de cone'ión, *or lo general este con"unto es de latón, pero en el caso de altas presiones y tambi$n cuando #ay que medir presiones de fluidos corrosivos se #acen de aceros especiales. &a e'actitud de este tipo de manómetros depende en gran parte del tubo, por esa razón sólo deben emplearse tubos fabricados con las normas m!s estrictas y enve"ecidos cuidadosamente por los fabricantes
Ma&'(e#)%" +e %l-(&a l/0-!+a: (ste tipo de manómetros es la forma m!s sencilla de dispositivo para medir presiones, donde la altura, carga o diferencia de nivel, a la que se eleva un fluido en un tubo vertical abierto conectado a un aparato que contiene un líquido, es una medida directa de la presión en el punto de
unión y se utiliza con frecuencia para Mostar el nivel de líquidos en tanques o recipientes. *uede utilizarse el mismo principio con indicadores de tubo en U, en el cual, conocida la densidad del líquido empleado en $l, la carga o altura constituye una medida de la presión relacion!ndola con la correspondiente a la atmosf$rica. &a figura 2a muestra el manómetro fundamental de tubo en U. 3tro dispositivo equivalente 4figura 2b , cuando es necesario 4como en el caso de la presión de un gas5 que la presión se mida por la altura o carga de algún fluido distinto de aquel cuya presión se busca.
Manómetros de columna liquida,
III.- REVISION DE EQUIPOS COMPRESORA
MANOMETRO
PRESOSTATO VALVULA DE SEGURIDAD
CALDERA
MANÓMETRO
Válvul !" #"$u%&!! !" 'l!"%
INTERCAMBIADOR DE CALOR M()*"+%,#
M()*"+%,# !&"%"('&l"# !" +u, "( U
M()*"+%,
M()*"+%,# !&"%"('&l"# !" +u, "( U
IV.- CUESTIONARIO 1. Re*)e"ea) la" *a)#e" e"#)-#-)a +e l%" (a&'(e#)%" +e B%-)+%& l%" (a&'(e#)%" +!2e)e&!ale". MAN3METRO DE BOURDON (ste tipo de manómetro se basa en una respuesta física ante la diferencia de presiones entre la presión atmosf$rica y del recipiente a medir. (l tubo de Bourdon no es m!s que un tubo de un metal fle'ible como pueden ser el acero o bronce 4dependiendo del las diferencias de presión que quieras medir, para grandes diferencias se usa acero mientras que para diferencias menores se usa bronce o latón5 aplanado #asta llegar a parecer una l!mina. Uno de los e'tremos del mismo est! cerrado mientras que el otro e'tremo est! comunicado directamente con el recipiente en el cual quieres medir la presión. l e'istir una diferencia de presión entre el recipiente y la atmósfera el tubo tiende a enderezarse provocando una respuesta física que usamos para poder cuantificar esa diferencia. (sto lo #acemos gracias a una agu"a que gira de forma solidaria al e'tremo cerrado del tubo de Bourdon refle"!ndose en una escala graduada la diferencia de presión. (l tubo de Bourdon tiene diferentes formas dependiendo de la presión que se quiera medir. (n el caso de presiones altas este tubo suele ser de dimensiones reducidas, con forma de / 4se puede apreciar en la ilustración número 65, para que el movimiento que realice no sea muy grande y est$ dentro de la escala del manómetro. (ste tipo de manómetro puede llegar a medir diferencias de presiones de m!s de 789 Mpa.
(squema del tubo de Bourdón en espiral
(n el caso de que las diferencias de presiones sean menores, para conseguir mayor precisión el tubo se alarga obteniendo el mismo una forma de espiral, obteniendo de esta forma movimientos del tubo muc#o mayores con diferencias de presión reducidas.
(squema de un manómetro de Bourdon en forma de / en el que se aprecia la biela a"ustable
CARACTERÍSTICAS GENERALES /a"a:
cero ino'idable ;9<, resina fenólica o aluminio.
Bisel:
cero ino'idable ;9<, polipropileno o aluminio.
/ar!tula:
cero al carbón en color blanco caracteres en negro.
('actitud:
= > ? 6 @ de la escala total 4A- B<9.2 grado B5.
*untero:
ipo est!ndar en aluminio anodizado.
Mecanismo:ipo rotativo en acero ino'idable ;27 o latón.
Ciafragma: (n cobre berilio o acero ino'idable ;27.
/one'ión:
nferior o posterior de 2>D0, 2><0, ;>DE o 2>6E A*M en acero ino'idable ;27 o latón.
+entana:
+idrio est!ndar.
MANOMETRO DIFERENCIAL (l manómetro diferencial mide la diferencia de presión entre dos puntos 4*2 y *65 de allí su nombre. /on base en la figura se puede escribir la ecuación: * F *6 ? *.g.a ? p.g.# = pm.g.# ? p.g.# = p.g.# = p.g.a que se reduce a: p2 ? p6 F #.g.4pm?p5 Conde: pmF densidad del líquido manom$trico, generalmente se utiliza el mercurio pF densidad del fluido &a sensibilidad del manómetro es tanto mayor, cuanto menor sea la diferencia 4pm?p5.-u uso es muy frecuente en filtros en línea. Ce esta forma se puede observar facilmente lo opturado que se encuentra el filtro midiendo la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro.
Manómetro diferencial de Bourdon
Manómetro diferencial con pantalla electrónica integrada
/.- R"%"#"(+'&)( !" l# %+"# 1 "#+%u'+u% !" l,# %"!u'+,%"# !" %"#&)( % $#"# 1 v,%"# Funcionamiento de los reguladores de presión Un regulador básicamente es una válvula de recorrido ajustable conectada mecánicamente a un diafragma. (Ver figura 1). El diafragma se equilibra con la presión de salida o presión de entrega y por una fuera aplicada del lado contrario! a la cara que tiene contacto con la presión de salida. "a fuera aplicada del lado opuesto al diafragma puede ser suministrada por un resorte! un peso o presión aportada por otro instrumento denominado piloto. El piloto es! por lo general! otro regulador más peque#o o un equipo de control de presión. (En el caso de la figura 1! aparte de la carga del resorte! e$iste la presión ejercida por el aire (presión atmosf%rica)). &ara comprender el funcionamiento de los reguladores! la figura ' muestra un diagrama esquemático de regulador autooperado.
V2LVULAS REDUCTORAS DE PRESIÓN DE ACCIÓN DIRECTA GD3N 4VAPOR 6 GD-3 4L7QUIDO8 GAS
"os modelos *+, y *+ son válvulas compactas! de diafragma de acción directa! ideales para aplicaciones de flujo bajo! incluidos equipos de lavander-alimpiea en seco! equipos de /ospital! moldes neumáticosinyección de plástico y proceso de alimentos. "igeras y compactas! las válvulas no necesitan l-neas de detección e$ternas o pieas adicionales. *isponen de un tornillo de ajuste e$terno con una tuerca de seguridad y cubierta para que la configuración y el ajuste sean rápidos y fáciles. &roporcionan un cierre ajustado para uso terminal. "as válvulas incluyen un diafragma de acero ino$idable que se puede e$traer! pieas activas en acero ino$idable endurecido (+,)! un filtro integral e$tra-ble (+,) y una válvula y un asiento que se pueden renovar en l-nea. *+, y *+ están disponibles en los siguientes tama#os0 23! 1'3 y 13 (14! '4 y '5 mm)! y puede elegir entre dos muelles de rango de presión.
3.- Representar la estructura, sus partes y el funcionamiento de los presostatos electrónicos y sus usos.
1.$ DIMENSIONES DE PRESOSTATO MARCA 4I5A
6.$ ESTRUCTURA 7 PARTES DE UN PRESOSTATO
9 PRESOSTATO 0 2 ! "AR
PRESOSTATO
8.$ FUNCION 7 USOS DEL PRESOSTATO ELECTRONICO FUNCION: (l presóstato tambi$n es conocido como interruptor de presión. (s un aparato que cierra o abre un circuito el$ctrico dependiendo de la lectura de presión de un fluido o gas.
USOS: (n las calderas, filtros de aire, ventiladores, aire acondicionado, bombas de agua, sistemas de aire comprimido, monitoreo y alarma industrial.
9.$P)%le(a" "%)e (a&%(e#)!a Problema 1
Problema 2
Problema 3
Problema 4 Un piezómetro abierto est! conectado a un tanque conteniendo agua como se muestra en la figura 4el liquido manom$trico es mercurio peF2;.75. /uando la superficie del agua en el tanque esta en el valor de # es 9.7 m, #allar le valor de # cuando la superficie del agua en el tanque esta Gm sobre .
Solucion
*ara #F 9.7
*resión B F presión / Υ agua∗ H =Υ mercurio∗h 9810∗ H = 133416∗0.6
H =8.1594 m
#ora #allamos cuando H F D.2G8< = G F 2;.2G8
*resión B F presión /
Υ agua∗( H + 5 )=Υ mercurio∗h 9810
∗13.1594=133416∗h
h =0.9676 m
Problema 5. (l manómetro que se muestra contiene tres líquidos. /uando * 2F29Ipa 4Manom$trica5, determine la distancia de separación +. Utilice g F 8.D2 m>s 6 . *ara el mercurio C.R F 2;.7.
Solución:
Pa= P1 + Υ H
∗ Daceite ∗a
2O
3
Pa=10∗10 + 9810∗0.88∗50 / 1000
Pa=10431.64 Pa
Pb= Pa + Υ H
∗b
2O
Pb=10431.64 +
∗
9810 30 1000
Pb=10725.94 Pa Pc = P0 + Υ H O∗c 2
Pc =0 + 9810∗70 / 1000 Pc =686.7 Pa Pd = Pb=10725.94 Pa = P c + Υ H ∗d g
d =75.25 m
5.- Re*)e"ea!'& a)a#e)/"#!a" +e l%" (e+!+%)e" +e *)e"!'& +e&%(!&a+%" *!e'(e#)%" MANÓME!" P#E$"ME!#%"
&os piezómetros, instrumentos utilizados para medir la presión del agua, tienen las siguientes aplicaciones típicas: •
•
•
•
•
Monitorización de la presión del agua, para determinación de coeficientes de seguridad en terrenos rellenados o e'cavaciones% Monitorización de la presión del agua para evaluación de la estabilidad de contrafuertes o terraplenes% Monitorización de sistemas de drena"e en e'cavaciones% Monitorización de sistemas de me"ora del suelo, como por e"emplo drena"es verticales% Monitorización de la presión del agua en diques.
T!*%" +e P!e'(e#)%": P!e'(e#)% +e -e)+a !)ae
&os piezómetros de cuerda vibrante son los m!s comúnmente utilizados en grandes obras, y son adecuados para la mayoría de las aplicaciones. ienen un lector de cuerda vibrante para presiones, y un cable el$ctrico. *ueden ser instalados en perforaciones, o colocados dentro de terrenos rellenados, o suspendidos en tubulados. &as lecturas son realizadas a trav$s de unidades de procesamiento de datos 4dataloggers5, y pueden ser automatizadas.
Vea;a": *ermiten realizar f!ciles lecturas, tienen muy buen precisión, una buena respuesta en todos los tipos de suelos, f!cil automación, y lecturas remotas confiables.
L!(!#a!%&e": Ceben ser protegidos de descargas el$ctricas.
P!e'(e#)% Ne-(<#!% &os piezómetros neum!ticos operan a trav$s de presión de gas. (ste tipo de piezómetro consiste en un lector neum!tico, con tubos de circulación de gas conectados a una v!lvula piezom$trica. &as lecturas son #ec#as en un lector neum!tico, en el cual es inserido gas nitrógeno, y luego se #ace la medición de la presión correspondiente de agua en la v!lvula piezom$trica.
Vea;a": /onfiables, e"ecución razonablemente simple, que no depende de electricidad.
L!(!#a!%&e": Cepende de un operador, y demanda un mayor tiempo de lectura, en el caso de tubos de mayor longitud.
P!e'(e#)% #!*% Ca"a=)a&+e Ce e"ecución simple, estos piezómetros consisten en perforaciones seguidas por inserción de un revestimiento y un bulbo de arena. trav$s de un lector de nivel de agua, medidas tomadas directamente desde la superficie permiten realizar lecturas de la napa fre!tica.
Vea;a": -imple, no es el$ctrico, ni #ay necesidad de calibrarlo.
L!(!#a!%&e": Cepende de un operador, las lecturas requieren la presencia de un t$cnico, es lento para mostrar cambios en la presión de agua.
Tala %& -& )e"-(e& +e la" a)a#e)/"#!a" +e l%" *!e'(e#)%" Ca"a=)a&+ e
Ne-(<#! %
C-e)+a V!)ae
Respuesta
&enta
R!pida
R!pida
*recisión
lta
Media
lta
utomación
mposible
Cifícil
-imple
/one'ión a un data?logger
Ao
Ao
-im
Ao
Ao
-í
Riesgo potencial de descargas el$ctricas
da)os
P!e%(e#)% +e Ca"a=)a&+e
por
MAN3METROS DE FUELLE &os manómetros de fuelle tienen un elemento el!stico en forma de fuelle 4como el acordeón5 al que se le aplica la presión a medir, esta presión estira el fuelle y el movimiento de su e'tremo libre se transforma en el movimiento de la agu"a indicadora como se muestra en la figura ; de manera esquem!tica. Una variante del manómetro de fuelle es el manómetro de diafragma, en este caso la presión actúa sobre un diafragma el!stico el que se deforma y la deformación se convierte en el movimiento del puntero indicador. &a figura < muestra un esquema mas terminado de un manómetro donde una c!psula el!stica funciona como elemento sensor de la presión.
3.- R"%"#"(+% l "#+%u'+u%8 #u# %+"# !" u( válvul !" #"$u%&!! % +(u"# %"#u%&;!,#. 9.- ESTRUCTURA 6 PARTES DE VALVULA DE SEGURIDAD
2. 6oca de salida lateral. 6. 7aperua. ;. 8ombrerete o bonete. <. 9ornillo de ajuste. G. 9uerca de fijación del ajuste. 7. &alanca de apertura manual. J. :esorte. D. ;usillo o vástago. 8. 7uerpo. 29. &laca del e$tremo del
resorte. 22. *isco de cierre de la válvula. 26. 9ornillo de fijación del anillo de ajuste. 2;.
/.- TANQUES PRESURI
Los tanques presurizados pueden fabricarse en galvanizado, recubierto con Zinc, o 100 % acero inoxidable, cumpliendo con las normas AS!. Los tanques pueden ser para ba"a presi#n o para alta presi#n.
/.- VALVULAS DE SEGURIDAD &as v!lvulas de seguridad y alivio tal cual su denominación lo indica, fueron creadas para salvaguardar equipos e instalaciones industriales en momentos de emergencia. Centro de las instalaciones industriales, son vitales para el buen funcionamiento de equipos de proceso y "unto los instrumentos de campo y v!lvulas de control
=.- MODELOS DE VALVULAS DE SEGURIDAD PARA TANQUES PARA LIQUIDOS 6 GASES