Download Libro Termodinamica Cap 4 Instrumentación

Termodinámica para ingenieros PUCP
Cap. 4
INSTRUMENTACION
INTRODUCCIÓN
Este capítulo es importante para los estudiantes, pues después de llevar este
curso, los alumnos llevarán el curso de Laboratorio de Termodinámica, donde deberán
conocer y elegir los instrumentos óptimos para tomar las mediciones; ahora solamente
nombraremos y conoceremos los principales instrumentos .
La presión y la Temperatura
son los valores importantes en
Termodinámica que debemos
conocer y medir.
Grupo Turbina de vapor con Generador
eléctrico en la Central Térmica del Laboratorio
de Energía de la PUCP.
Cuántos Instrumentos puedes contar en la figura ?
Cap 4 Instrumentos de Medición - Pág. 1
bibliografía
La mayoría de los instrumentos que se muestran
en este capítulo son del Catálogo de Cole Parmer.
www.cole-parmer.com
Cuál será la presión
en:
Huancayo ?
Cusco ?
Pastoruri ?
A qué temperatura
hervirá el agua en
Ticlio?
Cómo se mide la
presión de una
persona ?
Cap 4 Instrumentos de Medición - Pág. 2
Termodinámica para ingenieros PUCP
4.1 Presión
La Presión es la fuerza manifestada por las moléculas de un fluido sobre los límites o
fronteras, o en forma simple es el cociente entre la fuerza ejercida y el área sobre la que
ésta se ejerce.
Vivimos en un espacio gaseoso
y naturalmente esa masa de aire
ejerce una presión sobre nuestros
cuerpos. Cuando la presión disminuye, por ejemplo al subir una
montaña, de inmediato sentimos
sus efectos, principalmente el
órgano auditivo. No en vano las
cabinas de los aviones están presurizadas. Cuando buceamos, el
efecto del aumento de la presión
ejercida por el agua se siente de
forma desagradable a muy poca
profundidad.
Cuál es la
presión al fondo
de una piscina
de 2 metros ?
A lo largo del curso la presión es uno de los factores más importantes para el funcionamiento de las máquinas, es por ese motivo que tenemos que tener los conceptos muy
claros.
Por ejemplo, en el caso de los motores de combustión
interna, la bujía produce una chispa que enciende
la combustión y la presión aumenta tanto dentro del
cilindro que empuja el pistón produciendo trabajo.
Algunos motores están utilizado el turbo-compresor
para aumentar la presión del aire que entra en el motor y mejorar su eficiencia.
Qué significa un motor con TURBO ? Mayores
detalles Cap Motores.
Cap 4 Instrumentos de Medición - Pág. 3
La Presión se expresa en el Sistema Internacional en Pascales (Pa). El Pascal corresponde a la
fuerza de un Newton ejercida sobre un área de un metro cuadrado. En la vida cotidiana se utiliza
como unidad de presión la atmósfera (atm.), que corresponde a 101 325 Pa. También se utiliza el
milímetro de mercurio (mm Hg.), siendo 1 atm = 760 mm Hg.
1 atm = 760 mm Hg = 101.325 kPa
Es conveniente distinguir diferentes tipos de presión utilizadas normalmente. En problemas de termodinámica es de interés generalmente la Presión Absoluta, pero los instrumentos de medición (manómetros de presión y vacío)dan los valores correspondientes a
la diferencia:
P. Absoluta - P. Atmosférica = P. Manométrica
Los compresores de los grifos (para inflar las llantas) nos dan la presión manométrica. La mayoría todavía en unidades inglesas
- lb/pulg2 ó psi en inglés.
1 bar = 14,7 lb/pulg2
(los griferos dicen solo libras y por lo
tanto hablan mal)
Cuánto es la presión que se le pone a
las llantas de los autos ?
______________________
y de los camiones ?
______________________
y de los aviones ? ________
Máquina para calibrar manómetros; el
manómetros a calibrar se compara con pesas estandarizadas de diferentes pesos, y como
P = F/A entonces se comparan las presiones.
Cap 4 Instrumentos de Medición - Pág. 4
Termodinámica para ingenieros PUCP
Manómetros
Este tipo de manómetros
es el más utilizado, funciona
como el sistemade los juguetes
de carnaval, al aumentar la
presión el elemento curvo
tiende a enderezarse y acciona
unos engranajes que miden la
señal y la convierten en medidas de presión.
En estas salidas se
conectan las líneas (o tuberías) que deseamos medir.
Estos manómetros miden
solamente la diferencia entre
estos dos valores de presión.
Bour-
Manómetro
Digital
Manómetro digital
Manómetro diferencial
(mide P)
Manómetros instalados en el equipo
de refrigeración del
Laboratorio de Energía de la PUCP.
Qué tipo de presión
miden ?
a) Manométrica
b) Barométrica
c) Atmosférica
d) Digital
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4.2 Temperatura
En el colegio nos enseñaron que la temperatura es una magnitud física asociada al
sentido del tacto y a la sensación de frío y calor. Desde hace años existe una escala para
medir la temperatura de los cuerpos, la escala Celsius o centígrada (Los europeos no hablan
de grados centígrados sino Celsius como debe ser). En ella el hielo funde a una temperatura de
0°C y el agua hierve, si la presión exterior es 1 atm, a 100°C y nuestro cuerpo tiene una
temperatura próxima a 37°C. En Termodinámica es necesaria tener una escala que pueda
ser INDEPENDIENTE de la sustancia de comparación (en este caso de nuestro cuerpo)
y es la llamada Kelvin, la cual es la Escala Absoluta que usaremos durante todo el
curso, y que está relacionada linealmente con la centígrada mediante la expresión:
T(K) = t(°C) + 273
En la escala de temperaturas el hielo funde a 273 K y el agua hierve a 373 K. El Kelvin
es igual al grado centígrado; la diferencia entre ellos es el origen de las escalas. El cero
absoluto corresponde al cero de la escala Kelvin y a -273°C en la escala centígrada.
Fórmula de conversión de °C a °F
Termómetros Industriales
Termómetros
Termocuplas
Hélice Bimetálica
Pirómetros
Cuál es cuál ?
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Tablas para conversión de Unidades
http://freecalc.net/calculate.asp?user=5866
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RANGO DE TEMPERATURAS
TEMPERATURA
14 millonesºK (14 millonesºC)
30.000ºK (29.727ºC)
5.800ºK (5.527ºC)
4.000ºK (3.727ºC)
523ºK (250ºC)
373ºK (100ºC)
331ºK (58ºC)
310ºK (37ºC)
273ºK (0ºC)
184ºK (-89ºC)
43ºK (-230ºC)
0ºK (-273,15ºC)
EJEMPLO
Núcleo Del Sol
Rayos
Superficie del Sol
Núcleo de la Tierra
Incineración de la madera
Punto de ebullición del agua
Temperatura más alta del aire registrada en la Tierra
Temperatura normal del cuerpo humano
Punto de congelación del agua
Temperatura más baja del aire registrada en la Tierra
Temperatura de la superficie de Plutón
Cero absoluto
Rango de operación de instrumentos y sensores de temperatura
Si quiero comprar
una termocupla para
medir dentro de un
rango de
a __
Qué termocuplas
debería seleccionar
?
Qué otros factores
influirán en mi decisión
?
______________
______________
______________
______________
Cap 4 Instrumentos de Medición - Pág. 8
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Registradores de temperatura
Registradores de Temperatura
Registros de Temperatura
Registrador de
temperaturas en el
Lab. de Energías de
la PUCP.
En qué momento
tomaré las
mediciones ?
___________
___________
Termómetro Infrarrojo
Gas de combustión.
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4.3 Medidores de FLUJO:
Flujo de Volumen = Caudal
Flujo de Masa = Flujo de Masa
Cantidad de masa que atraviesa un sistema en un segundo.
Existen varias formas de medir los flujos, directa o indirectamente, ya sea el flujo o también la velocidad. Ver
capítulo sobre Continuidad. Entre ellas se conocen :
-
-
-
-
Fluviómetro
Venturi
Pitot
Placa orificio
Anemómet-
Elección de tipo de flujómetro
Medidores de gases
Instalación Típica
Cap 4 Instrumentos de Medición - Pág. 10
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Rotámetro
Cómo te cobra el
consumo de agua
SEDAPAL ?
Qué forma
tiene el medidor ?
Cómo serian
los indicadores ?
a) Cónico
b) Cilindrico
c) Esferas
d) Platillos
Contadores de tipo hélice
Otros Instrumentos
Multímetro
Los multímetros
miden :
a) Voltaje
b) Intensidad
c) Amperaje
d) Potencia
e) Resistencia
f ) Flujo
Taquímetro
Osciloscopio
Multímetro Digital computarizado
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Tacómetro
Estroboscopio :
Para medir las RPM
o revoluciones por
minuto, variando la
frecuencia de las luces.
Similara al las luces de
las discotecas
Calorímetro de estrangulamiento
Sirve para medir la calidad o título del vapor (x)
x = mg / m
Explique cómo se mide x en
la figura .
Psicrómetro
Densímetro
Cómo sabes si una
batería de carro está
descargada o no ?
Para medir propiedades del :
a) Agua
b) Aire atmosférico
c) Refrigerantes
Sirve para medir :
a) Temperatura
b) Humedad Relativa
c) Humedad Absoluta
d) Densidad
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