- Introducción
- Objetivos
Especificos: Realizar medición de nivel utilizando la presión hidrostática.
- Bases Teóricas
Si denominamos P al peso del líquido contenido en el recipiente y A a la superficie o área del fondo del cilindro la presión sobre el fondo será:
P/S
Pero como el peso del líquido es igual al producto de su peso específico por su volumen V, la presión valdrá:
(g *V)/A
Pero como el líquido adopta la forma del recipiente que lo contiene, su volumen será el de un cilindro de base A y altura h. Es decir, V = A . h. Así pues, la presión sobre el fondo vendrá dada por la expresión:
P=g*h
Por consiguiente, la presión hidrostática de un punto situado bajo la superficie libre de un líquido en reposo es igual al producto de su peso específico por la profundidad. Es decir, P g =g. h. Teniendo en cuenta que ρgh. De la expresión anterior se deduce que la presión sobre le fondo no depende de su superficie ni del peso total del líquido ni de la forma del recipiente sino que únicamente del peso específico del líquido y de su altura.
Presión manométrica Es la presión que ejerce un sistema en comparación con la presión atmosférica.
Un aparato muy común para medir la presión manométrica es el manómetro de tubo abierto. Consiste en un tubo en forma de U que contiene un líquido, generalmente mercurio. Cuando ambos extremos del tubo están abiertos, el mercurio busca su propio nivel ya que se ejerce 1 atm en cada uno de los extremos. Cuando uno de los extremos se conecta a una cámara presurizada, el mercurio se eleva en el tubo abierto hasta que las presiones se igualan. La diferencia entre los dos niveles de mercurio es una medida de la presión manométrica: la diferencia entre la presión absoluta en la cámara y la presión atmosférica en el extremo abierto.
El manómetro se usa con tanta frecuencia en situaciones de laboratorio que la presión atmosférica y otras presiones se expresan a menudo en centímetros de mercurio o pulgadas de mercurio.
Principio de medición de nivel de líquidos que aprovechan la presión hidrostática.
Método de Columna de Vidrio: Este método se usa para depósitos abiertos y cerrados, normalmente la mirilla es de vidrio y mide el nivel de líquidos en forma visual aún con fluctuaciones, existe un operador que controla el nivel del líquido dentro de los limites escogidos según la aplicación, un deposito alto y angosto permite realizar mediciones más exactas con respecto al volumen de los depósitos más bajos y anchos.
El nivel de cristal consiste en un tubo de vidrio con sus extremos conectados a bloques metálicos y cerrados por prensaestopas que están al tanque generalmente mediante tres válvulas, dos de cierre de seguridad en los extremos del tubo para impedir el escape del líquido en caso de rotura del cristal y una purga.
El nivel de cristal normal se emplea para presiones hasta de 7 kg/cm2. A presiones más elevadas el cristal es grueso, de sección rectangular y esta protegida por una armadura metálica. La lectura del nivel se efectúa con un cristal a reflexión o bien por transparencia.
En el primer caso, el vidrio en contacto con el líquido esta provisto de ranuras longitudinales que actúan como prismas de reflexión indicando la zona del liquido con un color oscuro casi negro y la zona superior en contacto con el vapor de color claro.
En la lectura por transparencia empleada para apreciar el color, características las interfaces del líquido, éste está contenido entre dos placas de vidrio planas y paralelas que permiten ver directamente el nivel, mejorándose la apreciación visual al acoplar una lámpara de iluminación al sistema.
Para mayor seguridad, las válvulas de cierre incorporan una pequeña bola que actúa de retención en caso de rotura del vidrio.
Los niveles de vidrio son susceptibles de ensuciarse por las características del líquido que miden, impidiendo que el nivel pueda apreciarse claramente. Entre los líquidos que presentan este inconveniente figuran el caramelo y los líquidos pegajosos.
El nivel de vidrio permite sólo una indicación local, si bien pueden emplearse espejos para lectura a distancias limitadas o bien utilizar cámaras de televisión para mayores distancias de transmisión.
Su ventaja principal es la gran seguridad que ofrece en la lectura del nivel del líquido pudiendo controlar con ellos la lectura de los otros tipos de aparatos de nivel.
Flotadores en la Medición de Nivel
Cuando se necesita una indicación ó un registro de la medición se usan métodos que tengan flotador y cinta, en depósitos cerrados al vacío ó bajo presión, que se deben tener sellados, se usan flotadores con brazo de torsión, flotadores de jaula y flotadores magnéticos, acoplados a dispositivos hidráulicos, el flotador se debe construir de tal forma que flote dentro del líquido a medir, esto significa que la densidad del flotador debe ser menor a la del líquido que lo sostiene.
Medición con Flotador y Palanca
Este método de medición utiliza un cuerpo hueco ( flotador ) el cual flota sobre la superficie del líquido variando su posición de acuerdo a los cambios de nivel, el flotador actúa sobre un indicador por medio de palancas, su rango esta limitado por la dimensión del brazo de las palancas.
Medición con Flotador y Cinta
En este caso el flotador actúa al mecanismo indicador por medio de una cinta que se enrolla sobre un carrete cilíndrico, un contrapeso mantiene tensa la cinta, usando este método el rango de medición ya no es una limitante, las limitaciones en una medición de nivel con flotador y cinta, palancas o cadenas son según las variaciones del nivel que se va a medir en el depósito ó en la columna hidrostática en particular, para controlar el nivel en forma remota se montan relevadores que funcionen como pilotos sobre el eje giratorio que lleva la cadena ó la cinta, se debe utilizar un contrapeso para mantener tensa la cadena ó la cinta, conforme el flotador se eleva ó desciende con el nivel del medio que se esta midiendo, la rotación del eje se transforma en indicaciones por medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos ó electrónicos para usarse en equipos remotos, para convertir el movimiento angular en una señal medible, los flotadores se sujetan a una rueda dentada que hace girar el eje, el rango máximo de nivel es el rango multiplicado por dos, es decir, el doble de la longitud del brazo para un arco de 180 desde el nivel vacío hasta el nivel lleno, para mediciones prácticas el arco que describa el brazo no debe sobrepasar los 60 para obtener una respuesta lineal satisfactoria en la medición.
Los instrumentos de flotador consisten en un flotador situado en el seno del líquido y conectado al exterior del tanque indicando directamente el nivel. La conexión puede ser directa, magnética o hidráulica.
El flotador conectado directamente está unido por un cable que desliza en un juego de poleas a un índice exterior que señala sobre una escala graduada. Es el modelo más antiguo y el más utilizado en tanques de gran capacidad tales como los de fuel-oil. Tiene el inconveniente de que las partes están expuestas al fluido y pueden romperse y de que el tanque no puede estar sometido a presión. Además, el flotador debe mantenerse limpio.
El flotador acoplado magnéticamente desliza exteriormente a lo largo de un tubo guía sellado, situado verticalmente en el interior del tanque. Dentro del tubo, una pieza magnética sigue al flotador en su movimiento y mediante un cable y un juego de poleas arrastra el índice de un instrumento situado en la parte superior del tanque. El instrumento puede además ser un transmisor neumático o eléctrico.
En tanques pequeños, el flotador puede adaptarse para actuar magnéticamente sobre un transmisor neumático o eléctrico dispuesto en el exterior del tanque permitiendo así un control de nivel; una aplicación típica la constituye el control de nivel de una caldera de pequeña capacidad de producción de vapor.
El flotador acoplado hidráulicamente actúa en su movimiento sobre un fuelle de tal modo, que varía la presión de un circuito hidráulico y señala a distancia en el receptor el nivel correspondiente. Permite distancias de transmisión de hasta 75 metros y puede emplearse en tanques cerrados. Sin embargo, requiere una instalación y calibración complicadas y posee partes móviles en el interior del tanque.
Hay que señalar que en estos instrumentos, el flotador puede tener formas muy variadas y estar formado por materiales muy diversos según sea el tipo de fluido.
Los instrumentos de flotador tienen una precisión de ± 0,5 %. Son adecuados en la medida de niveles en tanques abiertos y cerrados a presión o al vacío, y son independientes del peso específico del líquido. Por otro lado, el flotador puede agarrotarse en el tubo guía por un eventual depósito de los sólidos o cristales que el líquido pueda contener y además los tubos guía muy largos pueden dañarse ante olas bruscas en la superficie del líquido o ante la caída violenta del líquido en el tanque.
Método Del Tubo Burbuja
Los sistemas de burbujeo o de purga continua, realizan la medición de nivel midiendo la presión requerida para que un flujo constante de aire venza la presión hidrostática de un liquido, al salir el aire lo hace a manera de burbujeo, de ahí el nombre del sistema.
"La presión en el tubo es igual a la presión hidrostática causada por el nivel, si se mide la presión dentro del tubo se obtiene la medición del nivel", este método se puede utilizar en recipientes abiertos o cerrados, la entrada del manómetro se monta por encima del nivel máximo del recipiente para que los sedimentos no se acumulen en el tubo de conexión.
Tanque Abierto
Este sistema de medición de tipo burbuja emplea un tubo sumergido en el liquido y a través de él, se hace burbujear aire mediante un rotámetro con un regulador de caudal incorporado, la presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna del liquido, la presión de aire en la tubería se mide mediante un transmisor de presión que puede calcularse para distancias de hasta 200 metros.
Medidor de presión diferencial Este método es el mas común en la medición de nivel para tanques abiertos o cerrados. Las tomas de presión diferencial; se hacen, una en la parte inferior, otra en la parte superior, siempre y cuando se trate de tanques cerrados sometidos a presión, cuando es para tanques abiertos la toma de baja presión se ventea a la atmósfera
Consiste en un diafragma en contacto con el líquido del tanque, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del tanque. En un tanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso especifico. Es decir: en la que:
P = Presión
H = altura de líquido sobre el instrumento
γ = densidad del líquido
g = 9,8 m/s2
El diafragma forma parte de un transmisor neumático, electrónico o digital de presión diferencial semejante a los transmisores de caudal de diafragma.
En el tipo más utilizado, el diafragma está fijado en una brida que se monta rasante al tanque para permitir sin dificultades la medida de nivel de fluidos, tales como pasta de papel y líquidos con sólidos en suspensión, pudiendo incluso ser de montaje saliente para que el diafragma enrase completamente con las paredes interiores del tanque tal como ocurre en el caso de líquidos extremadamente viscosos en que no puede admitirse ningún recodo.
Hay que señalar que el nivel cero del líquido se selecciona en un eje a la altura del diafragma. Si el instrumento se calibra en el tanque, el 0 % del aparato debe comprobarse con el nivel más bajo en el borde inferior del diafragma (entre el borde inferior y el superior del diafragma la señal de salida no ésta en proporción directa al nivel).
Otro tipo es el manómetro diferencial, y que en su funcionamiento equivale al transmisor de diafragma.
En el caso de que el tanque esté cerrado y bajo presión, hay que corregir la indicación del aparato para la presión ejercida sobre el líquido debiendo señalar que la lectura será muy poco precisa, si la presión es grande.
Se suele conectar un tubo en la parte superior del tanque y medir la diferencia de presiones entre la toma inferior y superior, utilizando transmisores de presión diferencial de diafragma.
Cuando los gases o vapores encima del líquido son condensables, la línea desde la toma superior se llena gradualmente con el condensado hasta llenar todo el tubo, en cuyo caso la tubería a la derecha del transmisor, tendrá mayor presión que la tubería izquierda, y por lo tanto, habrá que cambiar las conexiones del instrumento ya que éste indicará bajo cuando el nivel sea alto y viceversa:
En efecto, puede verse en la figura que:
para h = 0 p = H
De este modo, el instrumento tendrá que estar graduado a la inversa, es decir, indicar 0 % a 3 psi y 100 % a 15 psi en un transmisor neumático, o bien señalar 0 % a 4 mA y 100 % a 20 mA en un transductor de señal de salida 4-20 miliamperios en corriente continua.
Para corregir este inconveniente se utiliza un muelle llamado de supresión que está aplicado a la barra de equilibrio de fuerzas del transmisor y que produce una fuerza igual a la diferencia entre el nivel máximo y el mínimo. Como es natural, puede ajustarse la tensión del muelle para cada caso particular.
Algunos fluidos presentan el riesgo de depósito de cristales o de sólidos en la superficie del diafragma. En tal caso cabe la solución de emplear un diafragma recubierto de teflón para reducir el depósito gradual del producto.
No obstante, como el movimiento del diafragma es muy pequeño y se considera el sólido algo flexible, continúa aplicándose la presión del fluido a todo el diafragma; sin embargo, si parte del diafragma queda rígido, el instrumento marcará de forma errática o permanente menos nivel del real.
Este inconveniente se resuelve empleando un transmisor de presión diferencial con membranas de sello que responde a la presión transmitida es lugar de la fuerza creada por el líquido sobre la membrana.
En tanques cerrados y a presión con líquido de vapor condensable existe el riesgo de obturación de la línea de compensación, en particular si el fluido no es limpio.
Para evitarlo puede purgarse la línea con líquido o gas, método que no se recomienda por los problemas de mantenimiento y la posible pérdida de precisión que presenta, o bien emplear un transmisor de presión diferencial unido con dos capilares o dos diafragmas conectados en las partes inferior y superior del tanque.
Es importante que los dos diafragmas estén a la misma temperatura para evitar los errores en la medida que se presentarían por causa de las distintas dilataciones del fluido contenido en el tubo capilar.
Si el tanque es elevado y el medidor se sitúa a un nivel muy inferior, la columna de liquido que va desde el nivel mínimo al medidor, es mucho mayor que la propia variación de nivel, por lo cual, la apreciación del mismo se hace sobre una parte muy pequeña, de la escala.
Para corregir este inconveniente se utiliza un muelle llamado de elevación que en forma similar al de supresión está ampliado a la barra de equilibrio de fuerzas del transmisor y produce una fuerza que se ajusta igual a la de la columna de líquido citada. .
El medidor de presión diferencial puede emplearse también en la medida de interfases. La amplitud de la medida vendrá dada por la diferencia de presiones sobre el diafragma del elemento, primero con el tanque lleno del líquido más denso y después con el líquido menos denso.
Por ejemplo, si la interfase es agua-queroseno (γ = 0.8) y el tanque tiene 4 metros, la presión diferencial disponible será de:
(0,098)(3)(1-0,098)(3)(0,8) =0,0588 bar = 600 mm c de a.
Que puede medirse fácilmente con un transmisor de presión diferencial sensible dotado de resorte de elevación para compensar la presión inicial del liquido menos denos.
La precisión de los instrumentos de presión diferencial es de ± 0,5 % en los neumáticos, ± 0,2 % a ± 0,3 % en los electrónicos, y de ± 0,15 % en los
Sin embargo, en tanques cerrados presentan el inconveniente de la posible condensación de los vapores del tanque en el tubo de conexión al instrumento; este inconveniente se elimina fácilmente con el resorte de supresión descrito.
Hay que señalar que el material del diafragma debe ser el adecuado para resistir la corrosión del fluido (existen materiales de acero inoxidable 316, monel,
tantalio, hastelloy B, inoxidable recubierto de teflón).
El medidor de tipo burbujeo:
Este emplea un tubo sumergido en el líquido a cuyo través se hace burbujear aire mediante un rotámetro con un regulador de caudal incorporado. La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna del líquido, es decir, el nivel.
El regulador de caudal permite mantener un caudal de aire constante a través del líquido independientemente del nivel (es normal un caudal de 150 New-lts/h); si no existiera, habría una gran diferencia en los caudales de aire necesarios desde el nivel mínimo al máximo, con el inconveniente de un gasto de aire indebido.
La tubería empleada suele ser de ½” de diámetro, con el extremo biselado para una fácil formación de las burbujas de aire.
Una tubería de menor diámetro tipo capilar reduciría el tiempo de respuesta pero produciría un error en la medida provocado por la pérdida de carga en el tubo.
La presión de aire en la tubería, es decir, el nivel, se mide mediante un manómetro de fuelles cuyo campo de medida corresponde a la presión máxima ejercida por el líquido.
El manómetro receptor puede colocarse hasta distancias de 200 metros.
El sistema puede emplearse también en tanques cerrados con dos juegos rotámetro-regulador y con las señales de aire conectadas a un transmisor de presión diferencial. Como es lógico, la presión del aire de purga debe ser superior a la presión interna del tanque.
Señalemos que no solo puede utilizarse aire sino también otros tipos de gases e incluso líquido como fluido de purga y que el tubo debe tener una longitud adecuada para evitar que las variaciones bruscas del nivel introduzcan en su interior una cierta columna de líquido que retarde el paso del aire y falsee momentáneamente la lectura.
El método de burbujeo es simple y da buen resultado, en particular, en el caso de líquidos muy corrosivos o con sólidos en suspensión y en emulsiones.
No se recomienda su empleo cuando el fluido de purga perjudica al líquido y para fluidos altamente viscosos donde las burbujas formadas del aire o del gas de purga presentan el riesgo de no separarse rápidamente del tubo. Desde el punto de vista de mantenimiento, es muy útil situar una T con un tapón en la parte superior del tubo para su limpieza periódica.
Método radioactivo
Para detectar la señal se necesita un amplificador con una ganancia de mil millones de megas Gv = 10+15, este método consiste en un emisor de rayos gamma montado verticalmente en un lado del tanque y con un contador Geiger que transforma la radiación gamma recibida en una señal de corriente continua aproximadamente de 10-15 Amperes/24 Hrs, la recepción de los rayos es inversamente proporcional a la masa del liquido que existe en el tanque ya que el liquido absorbe parte de la energía recibida.
El sistema de medición por rayos gamma consiste en un emisor de rayos gamma montado verticalmente en un lado del tanque y con un contador Geiger que transforma la radiación gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua. Como la transmisión de rayos es inversamente proporcional a la masa del liquido en el tanque, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del liquido ya que el material absorbe parte de la energía emitida.
Los rayos emitidos por la fuente son similares a los Rayos X, pero de longitud de onda más corta. La fuente radioactiva pierde igualmente su radioactividad en función exponencial del tiempo. La vida media (es decir, el tiempo necesario para que el emisor pierda la mitad de su actividad), varia según la fuente empleada. En el Cobalto 60 es de 5,5 años y en el Cesio 137 es de 35 años y en el Americio 241 es de 458 años.
Las paredes del tanque absorben parte de la radiación y al detector llega sólo un pequeño porcentaje. Los detectores son, en general, tubos Geiger (otros medidores emplean detectores de cámara iónica) y utilizan amplificadores de c.c. ó de c,.a.
El instrumento dispone de compensación de temperatura, de linealización de la señal de salida, y de reajuste de la perdida de actividad de la fuente de radiación, extremo éste último tener en cuenta para conservar la misma precisión de la puesta en marcha.
Como desventajas en su aplicación figuran el blindaje de la fuente y el cumplimiento de las leyes sobre protección de radiación.
La precisión en la medida es de ± 0,5 % a ± 0,2 %, y el instrumento puede emplearse para todo tipo de líquidos ya que no está en contacto con el proceso. Su lectura viene influida por el aire o por los gases disueltos en él liquido.
El sistema se emplea en caso de medida de nivel en tanques de acceso difícil o peligroso. Es ventajoso cuando existen presiones elevadas en el interior del tanque que impiden el empleo de otros sistemas de medición.
Hay que señalar que el sistema es caro y que la instalación no debe ofrecer peligro alguno de contaminación radioactiva siendo necesario señalar debidamente las áreas donde están instalados los instrumentos y de realizar inspecciones periódicas de seguridad.
Instrumentos basados en la presión hidrostática.
Medidor manométrico;
Consiste en un manómetro conectado directamente a la inferior del
estanque. El manómetro mide la presión debida a la altura de líquido h que existe entre el nivel del estanque y el eje del instrumento.
El instrumento sólo sirve para fluidos limpios ya que si el líquido es corrosivo, coagula o bien tiene sólidos en suspensión, el fuelle puede destruirse o bien bloquearse perdiendo su elasticidad; por otra parte, como el rango de medida es pequeño no es posible utilizar sellos de diafragma. La medida está limitada a estanques abiertos y el nivel viene influido por las variaciones de densidad del líquido.
* El medidor manométrico consiste en un manómetro conectado directamente a la parte inferior del tanque.
* El manómetro mide la presión debida a la altura de líquido h entre el nivel del tanque y el eje del manómetro.
* El campo de medida es relativamente pequeño, ya que las alturas son limitadas, por lo que se emplea un manómetro de tipo fuelle.
* Sólo sirve para medir en fluidos limpios, pues si es corrosivo, coagula o tiene sólidos en suspensión, el fuelle puede destruirse. La precisión es afectada por las variaciones de la densidad del líquido.
Medidor de membrana;
Utiliza una membrana conectada con un tubo estanco al instrumento receptor.
La fuerza ejercida por la columna de líquido sobre el área de la membrana comprime el aire interno a una presión igual a la ejercida por la columna de líquido. El instrumento es delicado ya que cualquier pequeña fuga del aire contenido en el diafragma destruiría la calibración del instrumento.
Medidor de tipo burbujeo;
Mediante un regulador de caudal se hace pasar por un tubo (sumergido en el deposito hasta el nivel mínimo), un pequeño caudal de aire o gas inerte hasta producir una corriente continua de burbujas. La presión requerida para producir el flujo continuo de
burbujas es una medida de la columna de líquido. Este sistema es muy ventajoso en aplicaciones con líquidos corrosivos con materiales en suspensión (el fluido no penetra en el medidor, ni en la tubería de conexión).
Medidor de presión diferencial;
consiste en un diafragma en contacto con el líquido del estanque, que mide la presión hidrostática en un punto del fondo del estanque. En un estanque abierto esta presión es proporcional a la altura del líquido en ese punto y a su peso específico, es decir: P = hγg en la que:
P = presión
h = altura del líquido sobre el instrumento
γ = densidad del líquido
g = 9,8 m/s2
El diafragma forma parte de un transmisor neumático, electrónico o digital de presión diferencial. En el tipo más utilizado, el diafragma está fijado en un flanje que se monta rasante al estanque para permitir si dificultades la medida de nivel de fluidos, tales como pasta de papel y líquidos con sólidos en suspensión, pudiendo incluso ser de montaje saliente para que el diafragma enrase completamente con las paredes interiores del estanque tal como ocurre en el caso de líquidos extremadamente viscosos en que no puede admitirse ningún recodo.
La precisión de los instrumentos de presión diferencial es de ± 0,5 % en los neumáticos, ± 0,2 % a
± 0,3 % en los electrónicos, y de ± 0,15 % en los “inteligentes” con señales de salida de 4-20 mA
c.c.
Hay que señalar que el material del diafragma debe ser el adecuado para resistir la corrosión del fluido (existen materiales de acero inoxidable 316, monel, tantalio, hastelloy B, inoxidable recubierto de teflón).
- Procedimiento Experimental
A la hora de hacer la practica lo primero que se hizo fue observar la maqueta la cual consta de una columna de agua milimetrada con una tubería que se conecta con el transmisor electrónico, lo cual posee una llave que permite controlar la altura del agua, se pudo observar que el rango de medida del montaje estaba entre 0 cm. y 70 cm.
Luego se conecto a la salida del transmisor una resistencia de 100 ohm en serie a una fuente de voltaje de 24 volt. Las lecturas que se tomaron en consideración fueron los valores de 0, 25, 50,75 y 100% del rango de medida. Se realizo la calibración del Zero y del Spam. Cada valor de medida se realizo de la siguiente manera se coloco la manquera del sistema en su valor máximo a 70 cm y se anotaron los valores de corriente para este valor, luego se fue disminuyendo tomándose así valores de corrientes para cada una de las medidas necesarias a 75, 50, 25,0% del valor máximo de nivel.
- Descripción del montaje Experimental
Se utilizó una maqueta, la cual fue suministrada por el laboratorio, esta consistía en una columna de agua milimetrada con una tubería que se conecta con el transmisor electrónico y poseía una llave de paso para poder controlar la altura de agua en dicha columna. En la señal de salida del transmisor se conecto una resistencia de 100Ω, en serie con una fuente de poder de 24V DC para poder calcular la corriente de la salida indirectamente.
Con la finalidad de determinar nivel a través de la presión hidrostática.
- Resultados
1. Mediciones Directas.
Valores promedios de corrientes subiendo
2. Calculos Realizados.
2.1 Los valores en corriente del transmisor pasarlos a indicadores de nivel. Teniendo cuidado que la salida del transmisor es no lineal.
Como la salida del transmisor es no lineal es necesario linealizarla, hallando la pediente y la ecuación de la recta para ello se hicieron los siguientes calculos tanto para subiendo como para bajando: Para hallar la pendiente se utilizaron don puntos tomandose el eje y para la corriente, y el eje x para el nivel.
subiendo m=(y-y1)/(x-x1)= (70-0) /(20,006-4,042)=0,21856
bajando m=(y-y1)/(x-x1)=(70-0) /(20,076-4,016) =0,218914
Con esos valores de pendientes se tiene las siguientes ecuaciones de la recta:
Subiendo y=4,26012095x-17,04048
bajando y=4,22927484x-16,98476776
Esta ecuación de la recta nos muestra una forma de expresar el Nivel en funcion de la corriente si relacionamos las variables, es decir:
subiendo Nivel=4,26012095*Corriente-17.04048
Bajando Nivel=4,22927484*Corriente-16,98476776
Por lo tanto se obtuvieron los siguientes resultados:
Subiendo:
Bajando:
2.2 Calculo de los Errores:
Subiendo:
Error de Cero= Nivelteórico - Nivelexperimenta = 0-0.000001= 0,000001
Error de Ganancia = mideal – mpractica = 1- 4,22927484=3,22927484
Bajando:
Error de Cero= Nivelteórico - Nivelexperimenta = 0-0.178929= 0.178929
Error de Ganancia = mideal – mpractica = 1- 4,26012095=3,26012095
3. Graficas:
Nivel Experimental Vs Nivel Patrón Subida
Error de no linealidad Subida
Error de no Linealidad Bajada
- Analisis de Resultados
Se pudo observar al comparar las graficas de los errores cuando tomamos medidas mientras se estaba subiendo como mientras se estaba bajando que las diferencias de errores para ambas formas de mediciones son muy pequeñas, esto se debe a la calibración del Transmisor de Presión diferencial Electronico. Otra de las observaciones que se pueden ver son las referentes a la grafica de no linealidad; Se puede observar que aunque el Transmisor Diferencial Electrónico no es lineal, trata de mantenerse a ese ritmo ósea busca la característica ideal. Podemos observar que los valores obtenidos en el Nivel Experimental varian un poco con respecto al Nivel Patrón, esto se debe a que el transmisor no es lineal y que se tuvo que linealizar la respuesta de su grafica para hacer los calculos de errores necesarios.
- Conclusiones
En este laboratorio se pudo observar una vez mas que la calibración de los instrumentos de medición es muy importante porque permite disminuir los errores intrinsecos asociados al instrumentos, además de que evitan causar daños al sistema y hasta los equipos. Al mismo tiempo se pudo observar que el Transmisor de Presion Diferencial Electronico puede medir diferentes valores de Presión pero tambien se puede usar para medir nivel haciendo una relación que nos dice que en 1 Psi hay 70 cm y que en 0 Psi hay 0 cm. Por lo tanto este transmisor es muy util y efectivo. Tambien se pudo ver que la presión hidrostática de un punto situado bajo la superficie libre de un líquido en reposo es igual al producto de su peso específico por la profundidad. P= ρgh. De la expresión anterior se deduce que la presión sobre el fondo no depende de su superficie ni del peso total del líquido ni de la forma del recipiente sino que únicamente del peso específico del líquido y de su altura, por esta razon es muy eficaz hacer uso de la Presión Hidrostatica para medir nivel.
- Recomendaciones:
- A la hora de realizar la practica se debe tomar las siguientes consideraciones
- Al usar los instrumentos de medición, debemos recordar que los amperimetros se utilizan en serie con la resistencia y el voltimetro se coloca en paralelo a la resistencia.
- Calibrar cada uno de los instrumentos a usar.
- Hacer el uso del Jumper ZERO y colocarlo en la posición correcta que es la posición normal, para poder hacer el ajuste del cero de manera correcta.
- Tomar cada medida con cuidado para asi disminnuir los errores de medición.
- Bibliografia
http://www.geocities.com/CollegePark/Pool/1549/instru1/e01.htm
http://www.tecmes.com/.../Nota%20de%20Aplicación%204-Medic%20de%20Niveles%20Liq%20mediante%20Tec%20de%20la.htm
http://www.emagister.com/medicion-nivel-instrumentacion-definiciones-cursos-1026601.htm
No hay comentarios:
Publicar un comentario