Coordonator:

Conf. Dr. Ing. Marius Chiliban

Studenti:

Aloman AlexandruBuca Alexandru-Cosmin

Fulga LucianSimion Irinel

Tatu Ion

2011-2012

INTRODUCERE

• Presiunea se poate defini, în douã feluri, în mod independent şi anume, pe baze mecanice sau termice.• Presiunea este forţa specificã, normala interioarã într-un fluid în repaus sau între fluide aflate în miscare, în repaus relativ una faţã de alta şi definitã drept media impulsurilor moleculelor în unitatea de timp şi prin unitatea de arie normalã.• Presiunile absolute în fluide, în regim staţionar sunt întodeauna pozitive.• Suprapresiunile sunt definite prin presiunile mai mari decât presiunea atmosfericã şi sunt determinate de presiunile relative• Depresiunile sunt definite prin presiunile mai mici decât presiunea atmosfericã şi sunt determinate prin presiunile relative negative luate în valoarea absolutã adicã Pat-Pabs.

Manometrele cu lichid. Piezometrele

Manometrele cu lichid sau piezometrele sunt instrumente ce convertesc presiunea într-o lungime mai exact înãlţime a unei coloane de lichid.

Piezometrele mãsoarã presiunea relativã sau o diferenţã de presiuni.

Tipuri constructive de piezometre

1. Piezometrul simplu, direct, vertical.2. Piezometrul simplu, direct, înclinat.3. Piezometrul în forma de U, indirect.4. Piezometrul cu braţe neegale.5. Piezometrul multiplu.6. Piezometrul diferenţial în formã de U întors.7. Piezometrul diferenţial în formã de U.8. Multipiezometrul.9. Bateria de piezometre.10. Piezometrul diferenţial magnetohidrodinamic.

Condiţiile tehnice pentru piezometre

Intervalul de mãsurare Rezoluţia piezometrului

Sensibilitatea piezometrului Clasa de precizie

Fluidele piezometrice Priza de presiune

Racodul flexibil Tubul transparent Nivelul lichidului

Scara gradatã şi suportul Caracteristicile dinamice Condiţii de funcţionare

Sursele de erori

Alegerea piezometrului adecvat

La alegerea piezometrului adecvat unei măsurători trebuie avute în vedere avantajele şi/sau dezavantajele pe care le prezintă acestea.

Avantaje: - sunt foarte simple din punct de vedere constructiv; - nu necesită calibrare, presiunile măsurate fiind determinate conform principiului fundamental al hidrostaticii.

Dezavantaje: - nu pot înregistra variaţii rapide de presiune;

- în cazul tuburilor manometrice U, trebuie efectuate simultan două măsurători pentru a calcula presiunea diferenţială; acest dejavantaj poate fi eliminat prin utilizarea variantei în care unul dintre braţe are diametrul mult mai mare; - este dificilă determinarea unor diferenţe mici de presiune.

Caracteristicile dinamice ale prizei si racordului de presiune

Indiferent de tipul manometrului,cu lichid sau element elastic si chiar traductor mecano-electric,calitatile dinamice slabe introduce prize de presiune(orificiul sau membrane) si racordul rigid sau flexibil (conducta) in instalatiile de masurare.

“Priza de presiune are rolul de a verifica presiunea reglata.” Formulele de calcul a frecventei de rezonanta si a efectului de

amortizare la membrane elastic si conductele de record se deduce pe baza unui model de system mechanic cu masa inertial si amortizare vascoasa ce duce la o ecuatie diferentiala cu coeficienti constanti,liniara de ordin al II-lea.

Membrana circulara metalica montata intr-o cavitate si prevazuta cu conducta de racord la priza are frecventa,atunci cand curentul fluid este un gaz.

Instalatiile de masurare a presiunii

Schema bloc

Unde: Sp-senzor de presiune Mpd –modificator presiune deplasare. Tpp-traductor de presiune pasiv Tpa=Traductor de presiune activ

S-sursa A-amplificator

C-citire V-vizualizare I-inregistrare P-prelucrare

Traductoare rezistive potentiometrice

Traductoarele de deplasare rezistive au ca element sensibil un potenţiometru, al cărui

cursor este acţionat de către elementul care se deplasează. Mărimea de ieşire este

rezistenţa, aceasta depinzând liniar de deplasare:

R = S ⋅d Unde:-R =rezistenţa traductorului,

- S = sensibilitatea acestuia,

- d=deplasarea cursorului faţă de poziţia aleasă ca origine.

Constructiv, potenţiometrele se construiesc unor rezistenţe liniare sau circulare, bobinate sau cu strat conductor continuu. Traductoarele liniare trebuie sa aibă lungimea egală sau mai mare ca deplasarea obiectului pentru a se obţine o precizie satisfăcătoare. Din acest motiv ar rezulta voluminoase. Traductoarele cu peliculă rezistivă continuă folosesc peliculă de carbon. Aceasta are un coeficient de variaţie al rezistenţei cu temperatura mare, ceea ce le limitează utilizarea numai

acolo unde nu este necesară o precizie ridicată. Cele mai folosite, datorită preciziei şi volumului redus, sunt potenţiometrele multitur. Acestea se realizează bobinând pe o spirală izolatoare un fir metalic cu coeficient termic redus (manganină, constantan, nicron). Izolatorul trebuie să asigure o bună rezistenţă de izolaţie, şi un coeficient de dilatare cu temperatura egal cu cel al firului rezistiv. Contactul alunecător este

de obicei cu lamele sau perii argintate sau aurite.

Traductor rezistiv tensiometric

Sunt traductoare la care variatia rezistentei electrice se produce prin variatia lungimiiconductoarelor,ca efect al alungirii sau contractiei.Daca traductorul tensiometric este

fixat pe o portiune dintr-o piesa care se deformeaza din cauza unei solicitari,el se va deplasa la fel ca piesa.

Exista urmatoarele tipuri:-traductoare tensiometrice simple-traductoare cu suport de hartie-traductoare tensiometrice rezistive cu folie-traductoare tensiometrice rezistive cu semiconductoriLungimile traductoarelor tensiometrice sunt cuprinse intre 3 si 150 mm,fiind utilizate in

functie de tipul materialului.Pentru masurarea deformatiilor este nevoie de un singur traductor daca se masoara deformatiile in lungul unei directii cunoscute si de mai multi traductori daca directia efortului nu este necunoscuta.

Traductoare inductive

Traductoarele inductive fac parte din categoria traductoarelor parametrice.Se bazeaza pe proprietatea ca marimea de masurat produce o variatiei a inductantei traductorului.Inductanta proprie sau mutuala a traductorului este modificata de acele marimie ce influenteaza geometria sau permeabilitatea circuitului magnetic al traductorului.Clasificare: -traductoare inductive la care este influentata o singura inductanta

-traductoare inductive la care sunt influentate doua inductante -traductoare inductive la care sunt influentate inductante mutuale

-traductoare inductive la care este influentata permeabilitatea magneticaTraductoare capacitiveTraductorul mecano-electric de deplasare capacitiv se bazeaza pe modificarea capacitatii unui condensator prin deplasarea placilor sau dielectricului dintre variante ale unor scheme de principiu.Deseori traductorii mecano-electrici capacitivi se asociaza cu modificatorii electrici capacitate-frecventa.Traductoare piezoelectrice Efectul piezoelectric consta in polarizarea electrica a unor substante cristaline(cuart,titan de bariu),in urma unor deformatii mecanicesau modificarea dimensiunii lor intr-un camp electric variabil.

Senzori electrici de presiune

Senzorii electrici de presiune sunt defapt traductori mecano-electrici miniaturali.Miniaturizarea senzorului atrage dupa sine doua avantaje foarte importante in procesul de masurare:rezolutia spatiala marita,in sensul ca se poate masura preasiunea intr-un punct si calitati dinamice deosebite reusindu-se masurarea corecta a presiunilor variabile in timp,deci a fluctuatilor de presiune.

1 Senzori de presiune rezistiviPrincipiul lor de functionare se bazeaza pe faptul ca un corp filiform supus

la o crestere de presiune din toate partile isi modifica rezistenta electrica din cauza distorsionarii structurii moleculare.La unele materiale rezistenta electrica creste odata cu presiunea,iar la altele scade odata cu presiunea.Materialele folosite cel mai des sunt:manganinul,rubidiul,siliciul,acidul acetic,isotanul.2 Senzori de presiune capacitivi

Principiul lor de functionare se bazeaza pe faptul ca unele materiale isi schimba constanta dielectrica sub actiunea presiunii si se modifica astfel capacitatea unui condensator daca dielectricul sau este supus la diferite presiuni.Materialele electrice cu aceasta proprietate sunt:titanul de bariu,oxidul de magneziu,clorura de potasiu,bromura de potasiu.3 Senzori de presiune piezoelectrica

Principiu lor de functionare consta in faptul ca exista materiale ce dezvolta o polaritate electrica daca sunt supuse presiunii din toate partile.Materialele folosite sunt:acidul tartaric,turmalina si sucrosa.Avantajele senzorilor de presiune piezoelectrici sunt:timpul de crestere redus,nu sunt influentati de temperatura si sunt utili la masurarea in regimuri dinamice.

Manometrele ,vacuumetrele si manovacumetrele indicatoare cu element elastic sunt descrise in STAS 3589-78.Vacuumetrele masoara depresiunile,manometrele masoara suprapresiunile si manovacuumetrele masoara ambele presiuni relative.

Clasa de precizie

Clasa de precizie reda in procente limita de eroare a intervalului de masurare.

Limita de eroare poate fi exprimata plecand de la valoarea de masurare atat pozitiva cat si negativa .

Pentru masuratori precise in laboratoare si ateliere se folosesc cu precadere aparate cu o clasa de precizie de 0,1 la 0,6. Aparate cu clasa 1 la 1,6 se utilizeaza in productie la masini si instalatii de productie. Aparatele cu clasa 2,5 si 4 se folosesc pentru supraveghere unde nu este necesara o precizie deosebita.

La alegerea clasei de precizie se va respecta si raportul intre clasa de precizie si marimea manometrului.

Valori extremeDepresiuni

[MPa]Suprapresiuni

[MPa]

Manometru 00,06;0,1;0;0.16;0,25;0.4;0,6;1;1,6;2,5;4;6;10;16;25

Vacuumetru 0;0,6;-0,1 0

Manovacuumetru -0,1 0,06;0,5;0,3;0,5;0,9;1,5;2,4

Intervale de masurare ale manometrelor standardizate

Conditiile de functionare ale manometrelor solicita incadrarea in intervalul de temperaturi (-30,+60)°C si cu umiditate relativa ≤ 80%.Manometrele pot fi prevazute cu protectie specifica contra prafului,apei,mediului agresiv sau exploziv.Manometrele sunt aparate de masura ce nu trebuie sa intre in rezonanta cu vibratiile.

Amplitudinea[mm]

Acceleratia[m/s2]Minim Maxim

Obisnuit 5 25 0,1 -

Rezistent la vibratii

TipA

5 45 0,13 -

45 80 - 10

Tip B

5 45 0,25 -

45 120 - 20

Manometrul

VibratiaFrecventa

[Hz]

Conditiile admisibile de suprasarcina a manometrelor

Rezistenta la oboseala a manometrelor trebuie sa fie stabila la 1500 de ciclui de presiune variabila cu amplitudini de 30%....70% din valoarea presiunii maxime cu o frecventa de 60 de cicluri pe minut.

Fiabilitatea manometrelor se poate evalua cu indicatori:timpul mediu de buna functionare ce iau valori din sirul 500…10000h si timpul mediu de reparatii cu valori din sirul 1800…25000h.

Corectia de instalare a manometrului se aplica mai ales la masurarea presiunilor apropiate de presiunea atmosferica.

Aparatele de masura din clasa de precizie 0,06;0,4 si 0,6 se utilizeaza la masurari de precizie sau pentru verificarea manometrelor din clasa 1;1,6;2,5;4.

Manometrele se izoleaza de sursele de temperaturi ridicate si de aburi prin racorduri in forma de U sau spirale.Acestea se leaga de punctule de masurare A printr-o mufa de strangere ce permite orientarea dorita a aparatului.

Aparate de masura si control a mediilor fluide

Marius Chiliban,Ed.”ALMA MATER” SIBIU

www.scritube.com