mijloace de masurare a marimilor mecanice

Mijloace de masurare a marimilor mecanice

Capitolul I

Procesul de masurare

Scopul masurarii este obtinerea experimentala a unei informatii cantitative asupra anumitor proprietati ale unui obiect sau sistem si exprimarea ei sub o forma adecvata pentru utilizator.

Asamblul operatiilor experimentale care se executa in vederea obtinerii rezultatului masurarii constituie procesul de masurare.

Procesul de masurare contine urmatoarele elemente principale:1. masurandul (marimea de masurat)2. metoda de masurare3. aparatul de masurat 4. etalonul.

In functie de natura, precizia si scopul masurari, aceste elemente au o importanta relativa diferita.

1. Masurandul - nu toate proprietatile unui obiect sau ale unui sistem sunt masurabile. O prima conditie de masurabilitate este ca marimea sa constituie o multime ordonabila, adica o multime in care sa se poata defini relatiile de egal, mai mic si mai mare intre elementele ei.

2. Metoda de masurare – prezenta marimii de referinta (a etalonului), chiar daca unori este mai putin evidenta, este indispensabila. Se pot deosebi masurari prin comparatie simultana si masurari prin comparatie succesiva.

3. Aparatul de masurat – in general, marimea de iesire depinde nu numai de marimea de intrare, ci si de alte marimi care influenteaza aparatul. Aceste marimi sunt numite marimi de influenta. Cele mai obisnuite sunt marimile caracteristice mediului in care se face masurarea: marimi perturbatoare electromagnetice si marimi proprii obiectului supus masurari.

4. Etalonul – unicitatea si conformitatea masurarilor, in orice loc si la orice moment, reclama un sistem de etaloane care sa asigure: generarea principiilor unitatii de masura, mentinere acestor unitati de masura si corelarea intre ele a unitatilor de masura.

2


Capitolul II

Mijloace de masurare amarimilor mecanice

MAsurarea forTei

Forţa este o mărime fizică vectorială care se defineşte ca fiind acţiunea exercitată de un corp asupra altui corp.

Se caracterizează prin: mărimea forţei-valoarea S numerică a acesteia; suportul forţei; sensul forţei; punctul de aplicaţie al forţei.

Relaţia de definiţie: F=m*a; pentru greutate G=m*gCu ajutorul acestor relaţii definim forţa ca fiind acţiunea exercitată

asupra unui corp de masă m, imprimându-i o acceleraţie a sau acceleraţia căderii libere locale, g.

În SI, unitatea de măsură este N, care este forţa care aplicată unui corp cu masa de 1 kg, îi imprimă o accelereţie de 1m/s2.

Forţele se măsoară cu aparate numite dinamometre, care măsoară forţe cu o precizie cuprinsă între ±0,1- ±0,6% pentru dinamometrele etalon şi ±1- 3% pentru cele de lucru.

Constructiv, dinamometrele se clasifică în: dinamometre cu element elastic; hidraulice; pneumatice; electro-mecanice.

Dinamometre cu element elastic

Se foloseşte la măsurarea forţelor şi la verificarea maşinilor unelte;

Elemnetul elastic este elementul de bază, care se deformează proporţional cu valoarea forţei, fiind construit din oţel pentru arcuri, oţel înalt aliat cu Cr, Ni, Mo;

Tipuri de elemente elastice: bară de secţiune plină sau inelară, arc sau element inelar;

În figură avem element elastic inelar, folosit la tracţiune şi compresiune.

Dinamometrul rombic Dinamometrul furcăSe utilizează atât la întindere cât şi la compresiune.

Este utilizat pentru măsurarea

3

forţelor de compresiune şi la tracţiune.


Capitolul II

Dinamometre hidraulice Se folosesc pentru măsurarea forţelor mari. Principiul de funcţioare este similar preselor

hidraulice (transformă forţa în presiune, care se exercită prin apăsarea pistonului asupra lichidului în cilindru: F=p*A).

Forţa se calculează după măsurarea presiunii la manometru, cunoscând secţiunea pistonului.

Au precizie scăzută, din cauza frecărilor dintre piston şi cilindru şi a celor din ghidaje.

Părţi componente: 1-cilindru, 2-piston; 3-manometru.

Dinamometre pneumatice Se folosesc pentru măsurarea

forţelor ce acţionează asupra masinilor unelte.

Funcţionare: asupra grinzii 1, care se deformează, acţionează forţa P, care trebuie măsurată. Datorită deformării grinzii se modifică distanţa dintre ea şi duza amplificatorului pneumatic.

Măsurarea se face reglând presiunea în sistemul pneumatic, astfel încât

sistemul s revină la poziţia 0 Măsurând variaţia de presiune, se

poate determina forţa ce acţionează asupra grinzii.

Dinamometre electro-mecanice

Măsoară variaţia rapidă a forţei, având următoarele calităţi: gabarit mic, siguranţă în exploatare, deservire comodă.

4

Folosesc numeroase tipuri de traductoare electrice care sunt capabile să convertească efectul aplicării unei forţe, cum ar fi deformarea elementului elastic, în mărimi electrice.


Capitolul III

Traductoarele cele mai utilizate sunt: piezoelectrice, magnetoelastice, rezistive, capacitive, inductive, tensiometrice.

În figură este prezentat un dinamometru inductiv cu miez mobil care este compus din: 1-cilindru cu membrană elastică; 2-bilă; 3-element de prelucrare a forţei; 4-armătură mobilă; 5-armătură fixă; 6-înfăşurări ale bobinei; 7-conductoare; 8-racord; 9-capac.

Masurarea presiunii

Presiunea este o mărime fizică derivată ce caracterizează starea unui fluid şi reprezintă raportul dintre forţă si suprafaţa pe care se exercită perpendicular si uniform repartizat. P=F/A

În SI, unitatea de măsură derivă din relaţia de definiţie şi este N/m2=PaMultiplii şi submultiplii cei mai des utilizaţi sunt daN/m2; kN/m2; GN/m2; N/cm2; mN/mm2.În CGS, unitatea de măsură pentru presiune este dyn/cm2; se mai folosesc: barul (1bar=106 dyn/cm2), atmosfera tehnică, fizică, mm coloană de apă şi mercur.

Unitatea de măsură Simbol N/m2(SI)

1kg forţă pe metru pătrat kgf/m2 9,80665

1 dynă pe cm pătrat (microbar)

dyn/cm2 (mbar) 10-1

1 mm coloană de apă mm H20 9,80665

1 mm coloană de mercur mm Hg (torr) 133,322

1 atmosferă tehnică at (kgf/cm2) 9,80665*104

1 atmosferă fizică ATM 1,01325*105

Mijloace pentru masurarea presiunii După principiul de funcţionare:- Aparate cu lichid -pe baza legii fundamentale a hidrostaticii (diferenţa de

presiune dintre două puncte aflate la adâncimi diferite într-un lichid este egală cu produsul dintre greutatea specifică a lichidului şi diferenţa de nivel dintre cele două puncte). Exemple: aparate tub în formă de U.

- Aparate cu element elastic -pe baza deformaţiei unor elemente elastice. Exemple: membrane, tuburi Bourdon, tuburi spirale, sifoane.

- Aparate cu piston şi greutăţi - pe baza legii lui Pascal (presiunea exercitată din exterior asupra unui lichid se transmite integral în toată masa lichidului (etaloane).

- Aparate electrice - pe baza variaţiei proprietăţilor electrice ale materialelor supuse la presiune (manometre cu cuarţ, cu rezistenţă de manganin).

- Aparate combinate -pe baza combinaţiei diferitelor principii de măsurare (traductoare electrice, pneumatice).

După valoarea presiunii măsurate:

5

- Manometre –măsoară presiuni mai mari ca cea atmosferică.


Capitolul III

- Vacuummetre –măsoară presiuni mai mici ca cea atmosferică.- Manovacuummetre –măsoară atât presiuni mai mari cât şi mai mici ca

presiunea atmosferică.- Micromanometre, microvacuummetre, manovacuummetre –măsoară

presiuni cu valori până la 500 mmH2O.

Aparate cu lichid pentru masurarea presiunii

Se caracterizează prin construcţie simplă şi precizie ridicată, utilizate în industrie şi laborator ca aparate etalon (manometre, vacuummetre, manovacuummetre).

Funcţionează pe baza echilibrării presiunii de măsurat, prin presiunea hidrostatică produsă de o coloană de lichid.

Se clasifică în: aparate cu tub U, cu rezervor şi tub, cu plutitor, cu balanţă inegală, cu clopot.

Domeniul de măsurare: 0,1-0,15 MN/m2.

Fig 1 Fig 2

1.Aparate cu tub U(fig.1) Între cele două braţe ale tubului se găseşte o scară gradată bilaterală. Tubul este umplut până la reperul 0 cu apă, Hg, benzen, toluen sau alcool. Poate măsura suprapresiuni şi depresiuni.

Presiunea de măsurat se leagă la un capăt, iar la celălalt avem presiune atmosferică. Cea mai mare presiune împinge lichidul din tub în cealaltă ramură (fig.2). Diferenţa de nivel este direct proporţională cu diferenţa de presiuni.

Sensibilitatea acestor aparate este invers proporţională cu greutatea specifică a lichidului. Tuburile se construiesc pînă la o înălţime de 2 m (3m), având limita inferioară de măsurare de 100 mmH2O.2. Aparate cu rezervor şi tub vertical

unul din braţe este înlocuit cu un vas cu secţiune mare;

ca lichid se foloseşte mercurul; deosebirea faţă de aparatele cu tub U, este că

presiunea se determină printr-o singură citire pentru determinarea diferenţei de nivel;

6

dacă pa>pb, rezervorul se racordează la instalaţia cu presiunea de măsurat pa, capătul tubului vertical este sub acţiunea presiunii atmosferice pb;


Capitolul III

dacă pa<pb, tubul vertical se racordează la instalaţia de presiune de măsurat pa, iar rezervorul rămâne sub acţiunea presiunii atmosferice;

aceste aparate se folosesc în laborator, ca manometre sau vacuummetre etalon de verificare- când lichidul este Hg, sau în industrie când lichidul este H2O;

scara este etalonată în unităţi de presiune; domeniul de măsurare: 0,15-0,3 MN/m2 – pentru suprapresiuni; până la

0,15 MN/m2 – pentru depresiuni; erorile de măsurare sunt cuprinse între ±1,5-3 mm. coloana de lichid

3. Aparate cu rezervor şi tub înclinat• Se folosesc pentru măsurarea

micropresiunilor de ordinul mm coloană de apă.

• Sunt asemănătoare cu aparatele cu rezervor şi tub vertical, cu deosebirea că tubul are o înclinare sub un unghi a (cu valoare min. 150) pentru ca lichidul din tub să se deplaseze la variaţii mici de presiune.

• Lichide manometrice utilizate: toate lichidele folosite la manometre, cu precădere alcoolul etilic.

• Scara aparatului este în mm coloană de apă.• Domeniile de măsurare: între 10 şi 200 mm H2O (100-2000 N/m2).• Erorile de măsurare: între 0,5 şi 1,5% din limita superioară a

domeniului de măsurare (erorile de citire se pot diminua prin folosirea lupei şi a vernierului).

• Eroarea cauzată de capilaritate este dată de forţe de tensiune superficială şi se realizează menisc concav sau convex, fără a se obţine echilibru la aparatele cu braţe de diametre diferite (se poate elimina prin folosirea de tabele sau corecta folosind tuburi cu diametre > de 5 mm şi citind la vârful calotei meniscului).

• Eroarea cauzată de modificarea temperaturii (corecţia cu ajutorul tabelelor).

• Eroare datorită neverticalităţii tubului (se evită folosind firul cu Pb sau nivela).

• Verificarea: aspect exterior, scară gradată, sensibilitate.

Mijloace de masurare cu traductori elastici

Avantaje: obţinerea directă a valorii măsurate, construcţie simplă şi robustă, precizie crescută, utilizare simplă, posibilitate de adaptare a dispozitivelor de semnalizare, înregistrare şi transmitere la distanţă.

7


Capitolul III

Aceste aparate au un traductor de presiune, care este un element elastic şi care se deformează sub acţiunea presiunii în mod proporţional.Traductoare elastice:

- cu tub Bourdon (a);- cu tub elicoidal (b);- cu tub spiral (c);- cu membrană (d);- cu capsulă (e);- cu sifon (f). Sunt folosite ca manometre, vacuummetre, manovacuummetre

şi manometre diferenţiale.Eroarea de măsurare este dată de elementul elastic şi poate fi:-de liniaritate a caracteristicii presiune-deformaţie;-de citire a indicaţiilor aparatului,-de încadrare a limitei superioare a măsurării sub limita de proporţionalitate a materialului de confecţionare a elementului elastic (aliaj Cu-Be, Cu-Ni, bronz fosforos, oţel inox cu Ni, Cr, Ti, Mo).

Aparate cu tub elastic Aparate cu tub Bourdon

Se folosesc la măsurarea presiunii lichidelor şi gazelor.Elementul de măsurare: tubul cu pereţi subţiri 2, confecţionat din alamă,

bronz sau oţel, curbat sub formă de arc de 200-2700. Fluidul pătrunde în tubul manometric şi îl deformează proporţional cu valoarea presiunii(la suprapresiune-creşte şi la depresiune-scade). Capătul liber al tubului modifică poziţia pârghiei 4, care acţionează asupra sectorului dinţat 5 şi a pinionului 6. Cu pinionul se roteşte şi acul indicator 7 pe cadranul 8. Arcul spiral 9 are rolul de a aduce acul indicator în poziţia iniţială după măsurare.La aparatele cu tub spiral, deplasarea capătului liber este mai mare pentru aceeaşi temperatură, fiind preferate în cazul măsurării cu înregistrare.Sensibilitatea depinde de: forma secţiunii tubului, mărimea razei de curbură, grosimea pereţilor tubului, materialul din care este confecţionat.Domeniul de măsurare: 1000N/m2-1000MN/m2(Bourdon);

8

1000N/m2-25MN/m2(tub spiral); 10000N/m2-60MN/m2(tub elicoidal).


Capitolul III

Părţi componente:

1-cep filetat de legătură; 2-element elasic; 3-bridă; 4-pârghie de legătură; 5-sector dinţat; 6-pinion; 7-ac indicator; 8-scară gradată;9-arc spiral.

Aparate cu membranăFuncţionează pe baza deformării elastice a membranelor sub acţiunea

presiunii.

a. Aparate cu membranăAu elementul elastic sub formă de membrană, montată într-o cameră de presiune.Transmiterea presiunii şi transformarea ei în indicaţie pe cadranul aparatului se face prin acelaşi mecanism multiplicator, ca şi în cazul manometrului cu tub.Membranele sunt plăci metalice subţiri, cu feţe plane sau ondulate concentric, din bronz fosforos, bronz cu Be.Sub acţiunea presiunii membrana se deformează, iar centrul ei se deplasează şi transmite mişcarea la mecanismul amplificator.Aparatele au sensibilitate mică datorită deformaţiei mici a membranei.Domeniul de măsurare: 1000N/m2-4MN/m2.

b.Aparate cu capsulăAu elementul elastic sub formă de capsulăformată din două membrane lipite pe contur.Sub acţiunea presiunii introduse în capsulă, deformaţia care apare este transmisă prin acelaşi tip de mecanism ca şi la manometrele descrise anterior.Domeniul de măsurare: 100N/m2-60000N/m2.

9


Capitolul IV

Aparate cu sifon

Au o construcţie asemănătoare cu a celorlaltor manometre, cu diferenţa că elementul elastic este un tub, numit sifon. Sifonul este un tub cilindric cu pereţi ondulaţi, ale căror variaţii de lungime sub efectul presiunii sunt transformate în deplasări circulare ale acului indicator, printr-un mecanism cinematic.Presiunea poate acţiona atât din interior cât şi din exterior. Se utilizează cu dispozitive de înregistrare sau în sisteme de reglare automată.Domeniul de măsurare: 50N/m2-0,5MN/m2.

Aparate pentru măsurat presiunea arterialăSunt folosite în domeniul medical, şi se numesc sfigmomanometre.

a.cu coloană cu Hg (fig.)b.cu element elastic.

Părţi componente: 1-manometru; 2-brasardă;3-pară de cauciuc; 4-tuburi de legătură.

MAsurarea mArimilor cinematice

Măsurarea vitezei liniareViteza liniară este o mărime vectorială care caracterizează mişcarea unui

punct material în raport cu un sistem de referinţă. Ea este rezultatul raportului dintre distanţa parcursă şi timpul necesar parcursului.

v=Δs/Δt;imensional:[v]=L*T-1; în SI viteza se măsoară în m/s.Măsurarea vitezei de deplasare a vehiculelor se realizează cu

vitezometrul cu kilometraj, instalat la bordul autovehiculelor, pentru indicarea vitezei şi a distanţelor parcurse. În aceeaşi carcasă sunt montate două aparate: vitezometrul pentru indicarea vitezei orare, şi kilometrajul, pentru indicarea distanţei parcurse. Măsurarea se face prin legarea celor două aparate cu un cablu flexibil, care transmite mişcarea de la cutia de viteze la axul de antrenare a aparatului.

Măsurarea vitezei de rotaţie La mişcarea de rotaţie viteza unghiulară a unui punct material este

definită de relaţia:

10

w=Δϕ/Δtunde: w – viteza unghiulară;Mijloace de masurare a marimilor mecanice

Capitolul IV

Δϕ - ungiul corespunzător arcului de cerc parcurs;Δt –timpul necesar parcursului.Unitatea de măsură pentru viteza unghiulară este rad/s.Mijloacele pentru măsurarea vitezei de rotaţie se numesc tahometre.1.Tahometre le mecanice (portabile)

cu dispozitiv centrifugal; cu dispozitiv cronometric; vibratoare; hidrocentrifugale; pneumatice.

Tahometrele mecanice cu dispozitiv cetrifugal sunt caracterizate de o precizie scăzută (2%), fiind prevăzute cu o cutie

de viteze, care le dă posibilitatea de a fi utilizate în mai multe domenii de măsurare.

Tahometru cu dispozitiv centrifugalFuncţionează pe baza creşterii forţei centrifuge cu pătratul turaţiei

maselor de rotaţie.Părţi componente:

1-ax de antrenare; 2-pârghie; 3-greutăţi; 4-piesă mobilă; 5-ghidaj; 6-pârghii; 7-sector dinţat; 8-pinion; 9-ac indicator; 10-scară gradată.

axul de antrenare 1 primeşte mişcarea de la axul căruia i se măsoară turaţia;

mişcarea de rotaţie se transmite pârghiilor 2 cu greutăţi, piesei mobile ce culisează în ghidajul care are rolul de a transforma mişcarea de rotaţie în mişcare de translaţie;

de la ghidajul 5, prin intermediul pârghiei 6, mişcarea ajunge în zona de prelucrare a semnalului pentru a putea fi afişată mărimea măsurată.

domeniul de măsurare: 30 min-1.. 48000 min-1(unităţi de turaţie). viteza unghiulară se calculează: w=2Pn/60[rad/sec]

Tahometre mecanice cu dispozitiv cronometric Au montat în plus un contor de rotaţii şi un cronometru, care sunt pornite simultan.Turaţia se obţine împărţind indicaţiile contorului la valoarea indicaţiilor cronometrului.

2.Tahogeneratoare electriceMijloace de măsurare a vitezei de rotaţie.Clasificare: generatoare, cu curenţi Foucault, cu impulsuri, stroboscopice.

11

Tahometre generatoare Folosec principiul inducţiei electromagnetice, care transformă viteza de

rotaţie într-o tensiune măsurabilă cu ajutorul unui voltmetru.Mijloace de masurare a marimilor mecanice

Capitolul IV

Pot funcţiona în curent continuu (dinamul cu colector) sau în curent alternativ (cel din figură).

Tahometrele generatoare de curent alternativ se construiesc pe principiul alternatoarelor (au magnet permanent) şi se folosesc la măsurarea vitezei de rotaţie până la 3000 rot/min, când magnetul permanent este fix şi peste 3000 rot/min, când magnetul permanent este rotiv.

Tahometrele stoboscopiceFolosesc stroboscopul (lampă electronică de tip fulger), ce produce

impulsuri luminoase cu frecvenţă reglabilă. Funcţionarea lui se bazează pe faptul că ochiul vede sistemul rotitor în repaus când frecvenţa impulsurilor este egală cu frecvenţa de rotaţie.

Măsurarea acceleraţieiAparatele care măsoară acceleraţia se numesc accelerometre, având ca

parte principală în construcţie captorul (traductorul).Clasificarea captorilor funcţie de paramerii vibraţiei:

cu punct fix, măsoară mişcarea vibratorie în raport cu un element mobil; seismici, funcţionează pe principiul unui sistem oscilant (masă, element

elastic şi amortizor)Captatorul seismic din figură are următoarele elemente componente: S-suport legat de obiectul m, a cărui vibraţie se măsoară, printr-un arc cu constanta k şi amortizorul c; m fiind în contact şi cu un traductor T, care transformă mişcarea în semnal electric.Captator piezoelectric

Cel mai răspândit captator este cel piezoelectric, care are următoarele avantaje:

autogenerator (nu necesită alimentare separată); nu are piese mobile supuse uzării; are o construcţie robustă şi compactă; este uşor de etalonat şi utilizat;

poate fi montat în orice poziţie, nu este influenţat de condiţiile de mediu; mai poate măsura şi viteze şi deplasări.

1-carcasă;2-masă inertă; 3-resort; 4-pastile de cristale piezoelectrice;5-borne de ieşire; 6-baza accelerometrului.

Poate funcţiona prin compresiune, forfecare şi încovoiere.

12

Schema de principiu este prezentată în figură. Masa se aşează pe cele două cristale piezoelectrice, iar sistemul este preîncărcat cu un arc rigid, montat pe baza rigidă. La vibraţii, masa exercită Mijloace de masurare a marimilor mecanice

Capitolul IV

asupra cristalelor o forţă variabilă, proporţională cu acceleraţia. Datorită efectului piezoelectric, între cele două discuri apare o tensiune variabilă, proporţională cu acceleraţia.

Caracteristicile accelerometrelor accelerometrele pot determina valoarea acceleraţiei pe o singură axă (de

tip monoaxial); accelerometrele cu trei axe de măsurare, conţin trei elemente seismice

monoaxiale, montate pe trei direcţii perpendiculare între ele; caracteristicile accelerometrelor: fizice (formă, dimensiuni, masă,

frecvenţă) şi electrice (raport de amplificare, sensibilitate); masa lor este redusă (0-60 g), în cazul dimensiunilor mari sensibilitatea

este mai mare şi rezonanţa mai mică;Pentru măsurarea vibraţiilor cu precizie ridicată se folosesc aparate cu

sensibilitate mare, gamă mare de frecvenţe şi greutate mică.Criterii de alegere:

• greutatea accelerometrului ce afectează precizia;• compatibilitatea gamei de frecvenţe măsurate cu cea a

accelerometrului;• adecvarea la măsurători a gamei dinamice a accelerometrului (pentru

şocuri mari se aleg niveluri înalte ale semnalelor);• adecvarea temperaturii maxime de funcţionare pentru împiedicarea

depolarizării cristalului piezoelectric;• implicarea factorilor de mediu (umiditate, zgomote, radiaţii, câmpuri

magnetice) în funcţionarea aparatului.

13

Mijloace de masurare a marimilor mecanice Capitolul V

Masurarea debitelor

Contoarele sunt aparate pentru măsurat cantitatea de lichid. Contoarele pentru apă – apometre. Caracteristici: calibrul contorului - mărimea diametrului orificiului de intrare şi ieşire; debitul caracteristic (nominal) – cantitatea maximă de lichid, ce trece

prin contor în unitatea de timp (oră); pierderea de presiune în contor; presiunea şi temperatura limită – valori admisibile ca erorile de măsurare

să fie minime.Contorul cu palete

1-corp, 2-sită,3-dispozitiv de măsurare;4-casetă; 5-orificii calibrate; 6-orificii; 7-mecanism de transmitere; 8-mecanism integrator de debit

Corpul este prevăzut cu două orificii, de intrare (cu o sită pentru stoparea impurităţilor) şi de ieşire. Dispozitivul de măsurare construit dintr-o roată cu palete, pusă în mişcare de lichid. Mecanismul de transmitere preia mişcarea de rotaţie pe care o transmite mecanismului integrator format dintr-un cadran cu ace indicatoare.

Indicarea debitelor se face pe două tipuri de cadrane: cu cinci scări gradate, circulare şi cu fante pentru înscrierea debitului.

Cadrane sunt prevăzute cu ac indicator central (pentru fracţiuni de 1 dm3).Caracteristicile tehnice ale contorului:

14

domeniul de măsurare: 10-3..104 m3;


Capitolul V

presiunea maximă de lucru: 10 bari; etanşeitatea, 16 bari, timp de 3 min; temperatura lichidului max.300C; sensibilitatea (de la 2% din Qnom); toleranţe garantate (sub ±3% pt.2-5%Qnom şi ±2% pt.5-100%Qnom).

Debitul este cantitatea de substanţă solidă, lichidă sau gazoasă ce trece printr-o secţiune în unitatea de timp.Se poate exprima sub formă de:

debit de volum -volumul de fluid scurs în unitatea de timp: Qv=ΔV/Δt; V=volum şi t=timp; [Qv]=L3*T-1; se exprimă în: m3/h; l/s; l/h. debit masic –masa de fluid scursă în unitatea de timp: Qm=Δm/Δt; m=masa şi t=timp; [Qm]=M*T-1; se exprimă în: kg/h; t/s; t/h.

Măsurarea debitului se bazează pe:-determinarea presiunii diferenţiale;-determinarea presiunii dinamice;-determinarea vitezei medii de deplasare;-inducţia electromagnetică;-propagarea oscilaţiilor sonore în fluid;-ionizare.;-efecte calorice asupra fluidului.

Metoda volumicaSe aplică la lichide şi gaze. Debitul reprezintă suma anumitor volume

elementare de fluid, constante în intervalul de timp în care se face determinarea.Rezervoare etalonate (a) – înălţimea coloanei de lichid este marcată pe un indicator de nivel, la care se citeşte volumul evacuat.Contorul volumetric pentru lichide (b), contorul volumetric umed pentru gaze (d) şi contorul volumetric cu burduf pentru gaze (e) – instrumente prevăzute cu una sau mai multe camere de volum cunoscut, a căror umplere şi golire succesivă este transmisă unui index integrator. Pe cadranul acestuia, se citeşte numărul de camere golite, deci debitul. Contorul cu palete rotative (c) – se bazează pe umplerea şi golirea a două spaţii care iau naştere succesiv, prin rotirea în sensuri diferite a două palete.

15


Capitolul V

Metoda gravimetricăSe aplică la lichide şi gaze. Debitul este produsul dintre volumul şi

densitatea fluidului trecut prin contor într-un interval de timp. Mărimi caracteristice: volumul şi densitatea.

Contorul de masă (a) se foloseşte pentru măsurarea debitelor de apă şi este un instrument prevăzut cu camere de volume cunoscute, care se dezechilibrează prin umplere, antrenând un sistem de pârghii cu ajutorul cărora se transmite numărul de umpleri ale camerelor la sistemul indicator. Numărul de umpleri este transformat în cantitatea de lichid scurs printr-un sistem de integrare.

Contorul de masă interferenţial (b) se utilizează pentru lichide şi gaze. Este format dintr-un sector de conductă de secţiune cunoscută, în care este montat un contor cu turbină sau un contor diferenţial (1), prin intermediul căruia se înregistrează volumul de lichid scurs prin conductă. Senzorul de densitate (2), măsoară şi transmite valorile densităţii unei unităţi de integrare, calculator electronic (3), care afişează masa de fluid scurs.

Metoda micsorarii locale a sectiunii de curgereSe aplică la lichide şi gaze, printr-o strangulare locală a secţiunii de

trecere într-o conductă, care are ca efect o pierdere de presiune. Metoda foloseşte proporţionalitatea ce există între debitul trecut prin secţiunea strangulată şi pierderea de presiune produsă local şi se aplică la conducte, orificiile din pereţii rezervoarelor, canalele închise.

16


Capitolul V

Ajustajul de măsurare (a) este un dispozitiv cu reducere locală a secţiunii de curgere a fluidului prin conducta sub presiune, conceput ca un orificiu circular axial, la care măsurând căderea de presiune în amonte şi aval, determinăm debitul.Ajustajul Venturi (b) se continuă cu un difuzor (tub divergent de conicitate mică şi lungime redusă).Tubul Venturi (d), dispozitiv de reducere a secţiunii de trecere a unei conducte sub presiune, de formă convergent-divergentă. Între cele două zone există o zonă cilindrică numită “gâtuire”. Cele două porţiuni fac trecerea lentă la dimensiunile normale ale conductei. Măsurarea se face între diametrul nominal şi minim al conducteri.Diafragma (c,e) este o rezistenţă locală creată în interiorul unei conducte, de formă circulară sau de segment, cu peretele transversal de grosime mică şi care crează o pierdere locală de presiune.

Orificiul de măsurare (a) este o deschidere amenajată în pereţii unui rezervor de lichid, cu scopul măsurării debitului, care se calculează funcţie de variaţia înălţimii h într-un interval de timp.Duza de măsurare (b) este un ajutaj calibrat convergent, fixat pe peretele rezervorului. Măsurarea se face la fel ca la orificiul de măsurare.Pentru canalele deschise, măsurarea debitelor se face amenajând pe curs deversoare, praguri şi canale de măsurare.Toate acestea, se întâlnesc pe cursurile amenajate hidrotehnic.

17


Capitolul V

Tipuri de deversoare: a-deversor simplu;b-deversor dreptunghiular;c-deversor triunghiular; d-deversor parabolic; e-deversor trapezoidal; f-deversor circular, g-deversor proporţional.

Pragul cu profil curb (a) este un perete submersibil de secţiune curbă, căruia lichidul îi urmărerşte conturul, atât pe creastă cât şi pe aval.Pragul lat (b) este pragul a cărui creastă orizontală, în contact cu apa, este suficient de lungă încât liniile de flux să devină practic paralele cu ea.Pragul triunghiular (c) este un perete profilat, folosit pentru determinarea debitului la care un lichid în curgere realizează un contact pe lungime mare, în aval şi în amonte.Sectorul de canal convergent-divergent (canalul de măsurare), este folosit pentru obţinerea unei căderi de presiune destinată măsurării debitului.

Metoda centrifugăSe aplică la lichide şi gaze, folosind legătura funcţională dintre debit şi

diferenţa de presiune care se crează într-o curbă parcursă de un fluid între porţiunea concavă şi cea convexă, considerând aceeaşi secţiune transversală. Curba în care se măsoară diferenţa de presiun se numeşte cot de măsurare.

Metoda electromagneticăSe aplică la lichidele cu o anumită conductibilitate şi se bazează pe

proporţionalitatea dintre forţa electromotoare indusă de un curent de lichid, la trecerea printr-un câmp magnetic.Mijlocul de măsurare se compune dintr-un segment de conductă prevăzut cu un electromagnet şi din doi electrozi în contact cu lichidul. Forţa electromotoare este convertită în debit, prin intermediul unui integrator.

18

mijloace de masurare a marimilor mecanice

Documents