Buenos Aires 27de Abril de 2017
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Que es presión? P = Fuerza area P = masa g area Unidad SI de presión es el Pa [ kg m s 2] Otras unidades comunes son bar, kg/cm 2, psi, mmhg, mmh2o, inhg, inh2o, etc.
Presión absoluta: el cero de presión es el vacío absoluto. Presión relativa: el cero de presión es la presión atmosférica. Se mide relativa a la atmosférica. Presión diferencial: es la diferencia de presión entre dos presiones cualquiera.
Los sistemas mas comunes para medir presión: Presostato Manómetro bourdon Manómetro aneroide Manómetro capacitivo Manómetro de galga extensiométrica Manómetro piezoeléctrico Balanza de pesos muertos
Elementos: Generador de presión (puede ser una bomba neumática, un tubo de gas, una bomba hidráulica, etc.) Manómetro patrón Conectores Detergente y esponja (para detectar perdidas en sistemas neumáticos) Jeringa y etanol (para limpiar el manómetro a calibrar antes de conectarlo al sistema)
Transductor de presión: Es un instrumento que convierte la presión en una señal eléctrica proporcional a la presión. Pueden ser de 4-20mA, 1-5V, 0-5V, 0-10V, etc. (los mas comunes son de 4-20mA). Necesitan ser energizados, en general se usa voltaje de seguridad (24 VDC).
Corriente 2 cables Corriente 3 cables Voltaje En caso de ser un transductor con salida de voltaje se alimenta con la tensión especificada en el manual en las entradas de alimentación y se mide con un voltímetro en las salidas de señal.
Muchos de los instrumentos de campo miden corriente generando la tensión de alimentación, con lo cual se simplifica el trabajo. En este caso se conecta directo las dos entradas de corriente del calibrador a los terminales del transductor.
1. Limpieza. 2. Conexión. 3. Ejercicio 4. Toma de puntos en subida. 5. Toma de puntos en bajada. Histéresis. 6. Repetibilidad.
El procedimiento de calibración es igual que para manómetros con la diferencia que la lectura es en señal eléctrica y se convierte según: P = S m S z FS Z + FS S F S z Donde: S m es la salida medida en unidades eléctricas S z es la señal nominal de salida en el cero S F es la señal nominal de salida en el fondo de escala FS es el fondo de escala del instrumento en unidades de presión Z es el cero del instrumento en unidades de presión
Patrón: En general de especificaciones. Distribución rectangular. Calibración. Distribución normal. Resolución del manómetro a calibrar. Distribución rectangular. Desvío estándar de las repeticiones. Distribución normal. Diferencia de altura entre ambos manómetros. h
Las incertidumbres son las mismas que las de calibración por comparación o por balanza de pesos muertos, con la excepción que la resolución se remplaza por la especificación del instrumento de medición eléctrica multiplicado por el coeficiente de sensibilidad C i 1 Ci = (FS Z) S F S z Donde: S z es la señal nominal de salida en el cero S F es la señal nominal de salida en el fondo de escala FS es el fondo de escala del instrumento en unidades de presión Z es el cero del instrumento en unidades de presión
Valor leido: 69 Mpa Valores obtenidos Fuente de incertidumbre Símbolo Valor estimado Tipo Distrib Intervalo (±) Factor u i n i c i Incertidumbre patron u patrón 0.069 MPa N Normal 0.069 MPa 2.0 3.5E-02 MPa 100 1 Repetibilidad del equipo u rep 0.000 MPa R5 DesvStand 0 MPa 2.2 0.0E+00 MPa 4 1 Aporte de la resolución del equipo u res 0.010 MPa RD Rectangular 0.01 MPa 3.5 2.9E-03 MPa 100 1 Diferencia de Altura u estab 5 cm R Rectangular 5 cm 1.7 2.9E+00 cm 100 0.0001 N 0.0686803 ºC 2.0 3.46E-02 ºC 101.4143 Incertidumbre Expandida = 0.069 K=2.0
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Existen distintas escalas de temperatura de uso común: Kelvin (K) K= C+273.15 Celsius ( C) Fahrenheit ( F) F= C*1.8+32 Rankine ( R) R=( C+273.15)*1.8
Un termopar consiste de 2 conductores distintos conectados en la junta caliente y conectados a un equipo lector de fuerza electromotriz en la junta fría. La fuerza electromotriz generada es función de la diferencia de temperatura entre la junta caliente y la junta fría.
Ambos se usan para extender el largo de un termopar Cable compensado: es un cable de diferente material que el termopar pero que genera la misma fuerza electromotriz que el termopar en un rango de temperatura limitado. Extensión: son conductores de material nominalmente igual que el termopar.
La junta caliente se sumerge a la temperatura a medir y la fría se conecta a cables de cobre en una junta de compensación de temperatura. Como los termopares miden diferencia de temperatura y no temperatura absoluta es critico saber con exactitud la temperatura de la junta fría para poder calcular la temperatura de la junta caliente.
Las fuentes de incertidumbre específicas (las que afecten a otros sensores se tratan mas adelante) para termopares son: Voltajes parásitos: debido a los contactos de la ficha. Se pueden minimizar cambiando polaridad del multímetro o medidor. Temperatura de la junta fría. Cables de compensación y extensión (deberían ser calibrados para determinar su error). Inhomogeneidad del cable.
Una RTD (resistance thermometer device o dispositivo termométrico de resistencia) es una resistencia de un metal que al calentarse o enfriarse cambia su resistencia.
R i I+V I+V Mide R c +R i +R c R c : Resistencia del cable R i : Resistencia de interés a medir I: corriente aplicada para la medición V: voltaje medido 23
3 cables R i I V I+V Mide R i y descuenta R c si el cable de ambos lados es igual. R c : Resistencia del cable R i : Resistencia de interés a medir Para compensar resta el doble de V 1 del valor medido V 0 I: corriente aplicada para la medición V: voltaje medido 24
R i I V V I Mide solo R i R c : Resistencia del cable R i : Resistencia de interés a medir I: corriente aplicada para la medición V: voltaje medido 25
En general se calibran como lazo ya que no hay una formula estándar para relacionar R con T. Son muy comunes en equipos de medición directa (ejemplo data loggers) Se miden en 2 o 4 cables dependiendo del valor de resistencia a temperatura ambiente (en general 1k Ω a 100 kω).
Bloque seco como patrón Bloque seco como medio Baño liquido como medio
1 Sensor a calibrar 3 inserto 4 sensor del bloque seco 5 elemento calefactor 6 ventilador
Método mas rápido pero de alta incertidumbre. Problemas de estabilidad a largo plazo de la medición del indicador. Incertidumbre axial y de homogeneidad entre bloques. Sirve para calibrar muchos sensores al mismo tiempo. Útil para trabajos de campo. Colocar el sensor en la posición donde fue calibrado. No sirve para sensores cortos.
Se usa un sensor externo calibrado como patrón. Disminuye la incertidumbre (los sensores tienen menor deriva que los bloques). Es mas barato mandar a calibrar un sensor que un bloque. Se puede calibrar menos sensores al mismo tiempo. Sirve para trabajo en campo. Se puede calibrar sensores que no lleguen al fondo (ambos sensores en la misma posición).
Profundidad Estabilidad Homogeneidad. Costo de uso.
Es la forma de calibrar por comparación con la menor incertidumbre. Muy buena homogeneidad y estabilidad. Rango limitado de temperaturas debido al liquido. Limpiar los sensores antes y después. No sirven para campo. Pueden calibrar mas de 1 sensor al mismo tiempo. Son el medio ideal para calibrar LIG. No sirve para calibrar sensores de ambiente.
1. Limpieza. 2. Colocar equipo en generador de temperatura. 3. Estabilizar temperatura 4. Toma de puntos
Las fuentes de incertidumbres que influyen en la calibración de temperatura. Homogeneidad/axial del medio. Estabilidad térmica del medio. Resolución del ítem a calibrar. Calibración del patrón. Estabilidad a largo plazo del patrón. Especificaciones del lector de temperatura del patrón. Desvió estándar del error.
Rev: 2 Calibración de sensores de contacto de lectura directa Fecha: Jul-15 Rango -25 a 125 C Fuente Valor estimado Distribución Coef. Sens u i n i Tolerancia bloque seco 0.15 C N 2 1 0.075 100 Incertidumbre calibración 0.05 C N 2 1 0.025 100 Resolución 0.1 C R 1.73205 1 0.057735 100 Repetitividad instrumento 0.03 C 1s 1 1 0.03 9 Repetitividad patrón 0.01 C 1s 1 2 0.02 9 Estabilidad bloque 0.025 C 1s 1 1 0.025 100 Homogeneidad /axial bloque 0.05 C N 2 1 0.025 100 u c 0.11 C n eff 269.129872 k 2.00 U 0.22 C
Los mas comunes son: Punto triple de Argón (-189 C) Punto triple de mercurio (-38.83 C) Punto triple de agua (0.01 C) Fusión de galio (29.76 C) Congelamiento de indio (156.6 C) Congelamiento de estaño (231.93 C) Congelamiento de zinc (419.53 C) Congelamiento de aluminio (660.3 C) Congelamiento de plata (961.8 C)
Temperatura ( C) Punto Fijo de Galio 29.77 29.769 29.768 29.767 29.766 29.765 29.764 29.763 29.762 29.761 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 28000 29000 Tiempo (s) 38
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