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Informe de laboratorio de manometria
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
1 / 16
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¡No te pierdas las partes importantes!
calibración.
haciendo uso de un probador de peso muerto con diferentes tipos de carga.
A continuación se presentan los instrumentos utilizados en la experiencia de laboratorio
con la respectiva descripción de cada uno.
Calibrador de peso muerto, es un estándar de calibración que utiliza el principio de un
equilibrio para calibrar instrumentos de medición de presión. Esta ofrece mediciones por
medio de un manómetro tipo bourdon.
Son el tipo de calibrado de presión más ampliamente utilizado en laboratorios y
aplicaciones industriales. Existe una gran variedad de tipo, con diferentes rangos, fluidos
y unidades de presión. El equipo es relativamente simple de utilizar y barato en relación
a otros equipos sofisticados. Además, ofrecen múltiples ventajas, entre las cuales se
encuentran: Alta exactitud de medición y es de fácil manejo.
Estos dispositivos usados para equilibrar una presión de un fluido con un peso conocido.
En forma típica, es un dispositivo que se usa para la calibración estática de los
manómetros de presión. Constituyen el estándar primario básico usado en todo el
mundo para la calibración precisa de manómetros, transductores de presión, etc.
El equipo consiste en un sistema de vasos comunicantes que trabaja con aceite bajo el
principio de Pascal. Sus principales partes son: Un pistón: Pesas (0,5 y 1kg): Un cilindro:
tubo transparente: Manómetro de bourbon.
y gases) en circuitos cerrados. Su función consiste en medir la presión manométrica,
que es la diferencia entre la presión real y la presión atmosférica.
El manómetro de Bourdon está conformado por un fino tubo aplanado con una forma
circular de 270° que tiene uno de sus extremos cerrado, y el otro extremo disponible
para conectar al recipiente del fluido que se desea medir la presión.
Cuando el fluido entra por el tubo, a medida que vaya aumentando la presión, provocará
que el tubo tienda a enderezarse y cuando disminuya, el tubo tenderá a curvarse más.
Eso provocará un efecto directamente en el dial marcando así la presión manométrica.
El manómetro necesita de un constante proceso de calibración y evaluación para poder
garantizar una correcta precisión y exactitud en las medidas. Por ese motivo se plantea
el cálculo del error porcentual de dicho instrumento.
Son muy usados en lugares que necesiten medir la presión, pero sin la presión
atmosférica. Por ejemplo, en la industria de los circuitos neumáticos e hidráulicos
generalmente. O para uso particular como medir la presión de una bomba de bicicleta.
Para llevar a cabo la experiencia, se utilizó un calibrador de peso muerto que está
conformado por diferentes equipos, tales como masas extras (de 0,5 kg y 1 kg), un
pistón, un cilindro, un tubo transparente, y un manómetro de tipo Bourdon calibrado en
KN/m2.
En el laboratorio, se requirió de un instrumento para medir la presión, es decir, de un
manómetro de Bourdon, utilizando un calibrador de peso muerto. A éste se le fue
agregando diferentes masas, que servirían para aumentar y calcular la presión. Los
pasos a seguir fueron los siguientes:
Primero, se observó en el medidor la presión real del pistón (sin la masa), que marcaba
30 (kN/m2), los que corresponden a la presión atmosférica. Luego, se fue agregando
inicialmente masas de 0,5 kg y finalizando con masas de 1 kg, al mismo tiempo se fueron
tomando las lecturas de la presión en forma creciente al agregar cada una de las masas
(6 masas de 0,5 kg y 2 masas de 1 kg).
Segundo, se procedió a retirar cada una de las masas e ir anotando en forma
decreciente la presión dada en la lectura del manómetro en cada caso.
Se observó que, al terminar de retirar completamente todas las pesas, el medidor
marcaba una presión de 34 (kN/m2), la que es diferente a la presión atmosférica inicial,
entonces de dictaminó que hay un error de lectura que puede ser provocada
principalmente por la histéresis y otros factores que serán el tema de estudio.
Se explica en la clase de laboratorio, que la histéresis se provoca porque se está
ejerciendo una fuerza sobre un fluido que en este caso es el aceite, y eso provoca que
tienda a comprimirse el fluido, y no vuelva rápidamente la lectura instantánea al valor
que inicialmente se tomó.
Gráfico 1. Calibración del manómetro.
Del grafico 1, se observa que el comportamiento de la presión decreciente casi siempre
es mayor que la creciente, posicionándose más arriba que ella, excepto en el último
punto, ya que es ahí donde estas presiones son iguales.
En el Gráfico 2 , se presentan las líneas de tendencia del error porcentual de las
presiones, tanto crecientes como decrecientes, en relación con la presión verdadera.
Gráfico 2. Error porcentual del manómetro
Del grafico presentado anteriormente se puede notar que los errores porcentuales
creciente y decreciente comparten un punto, esto se debe a que ese punto en común
demarca el cambio en la forma de cargar el pistón (cargar y descargar del pistón).
Además del comportamiento notablemente distinto entre los casos crecientes y
decrecientes, siendo este último el que presenta mayores porcentajes.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 50 100 150 200
Presiones leída (kN/m2)
Presión Verdadera (kN/m2)
Presión Creciente
Presión decreciente
Lineal (Presión
Creciente)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 50 100 150 200
Error porcentual (%)
Presión verdadera (kN/m
2
)
Presión Creciente
Presión Decreciente
Tras realizar esta experiencia y analizar los datos obtenidos, se identifican varios
factores que afectan directamente la precisión con la que se obtienen los datos del
manómetro, uno de ellos depende directamente del observador, en cuanto a su posición
y a las aproximaciones realizadas en la lectura de la presión en el instrumento, ya que
este no posee un alto grado de precisión al no tener divisiones más certeras, lo óptimo
es que el observador se ubique frente al manómetro y de preferencia a la misma altura.
Por otro lado, otro factor que influye en la precisión de las lecturas de presión es el
estado del instrumento, es importante que éste se encuentre en buenas condiciones y
que no presente fugas como se pudo observar durante la experiencia realizada.
Según el funcionamiento del manómetro utilizado, se observa que, al cargar el pistón
con los respectivos pesos, se ejerce una fuerza sobre un fluido, en este caso el aceite,
generando una compresión en este, haciendo que el manómetro de Bourdon se
expanda moviendo así la aguja indicadora de presión. Al realizar el proceso de descarga
en el pistón se comienza con el fluido en compresión, lo que dificulta que la lectura
tomada sea igual a la de forma creciente, debido a que la descompresión que hace que
el aceite para volver a su estado inicial no es tan rápido. Este concepto se relaciona con
la histéresis, es decir, la deformación elástica que afecta a los componentes de dicho
instrumento.
Con respecto al Gráfico 1 , se evidencia el concepto anteriormente descrito, en el cual
las presiones tomadas de forma creciente son mayores a las tomadas de forma
creciente, debido a la descompresión del aceite. Y, finalmente, respecto al Gráfico 2 , se
observa que la presión tomada de forma creciente posee errores porcentuales menores
que los obtenidos de forma decreciente. También se observa que a medida que se
extraen cargas del pistón los errores porcentuales aumentan.
pertenecientes al fenómeno de histéresis, se logran apreciar diversas curvas u
ondulaciones, que permiten conocer el trayecto para así analizarlo correctamente.
7.2 Desarrollo de los cálculos
Para realizar la conversión del área, que originalmente está en
2
, se divide por 1 × 10
6
con el fin de que la nueva unidad de medida esté en 𝑚
2
y así poder calcular la presión y que ésta
tenga su unidad en KN/m
2
6
− 4
2
Para realizar la conversión de la carga total en el pistón, que originalmente está en kilopondio
(Kilogramo-fuerza) y se requiere en KiloNewton para hacer el cálculo de la presión, se utiliza la
siguiente fórmula:
Luego para cada una de las cargas totales medidas en Kilogramo-fuerza se utiliza la formula,
obteniendo los siguientes resultados:
Carga total 1 → 1 , 0 [𝑘𝑔𝑓] ⋅ (
9 , 81
[ 𝑁
]
[ 𝑘𝑔𝑓
]
Carga total 2 → 1 , 5 [𝑘𝑔𝑓] ⋅ (
9 , 81
[ 𝑁
]
1 , 0
[ 𝑘𝑔𝑓
]
Carga total 3 → 2 , 0
9 , 81 [𝑁]
1 , 0 [𝑘𝑔𝑓]
Carga total 4 → 2 , 5
9 , 81 [𝑁]
1 , 0 [𝑘𝑔𝑓]
Carga total 5 → 3 , 0 [𝑘𝑔𝑓] ⋅ (
9 , 81
[ 𝑁
]
1 , 0
[ 𝑘𝑔𝑓
]
Carga total 6 → 3 , 5 [𝑘𝑔𝑓] ⋅ (
9 , 81
[ 𝑁
]
1 , 0
[ 𝑘𝑔𝑓
]
Carga total 7 → 4,
9 , 81 [𝑁]
1 , 0 [𝑘𝑔𝑓]
Carga total 8 → 5 , 0
9 , 81 [𝑁]
1 , 0 [𝑘𝑔𝑓]
Carga total 9 → 6 , 0 [𝑘𝑔𝑓] ⋅ (
9 , 81
[ 𝑁
]
1 , 0
[ 𝑘𝑔𝑓
]
Para transformar las cargas obtenidas en el cálculo realizado anteriormente, de [N] a [KN] se
multiplica por 10
− 3
, entonces:
Carga total 1→ 9,81 𝑥 10
− 3
= 0,00981 [KN] Carga total 6→ 34,34 𝑥 10
− 3
Carga total 2→ 14,76 𝑥 10
− 3
= 0,01476 [KN] Carga total 7→ 39,24 𝑥 10
− 3
Carga total 3→ 19,62 𝑥 10
− 3
= 0,01962 [KN] Carga total 8→ 49,05 𝑥 10
− 3
Carga total 4→ 24,53 𝑥 10
− 3
= 0,02453 [KN] Carga total 9→ 58,86 𝑥 10
− 3
Carga total 5→ 29,43 𝑥 10
− 3
Luego de obtener el área y la carga total en las unidades deseadas se puede calcular la presión
con la siguiente fórmula:
Para cada caso en particular se obtendrá que:
1
− 3
− 4
2
2
2
− 3
− 4
2
2
3
− 3
− 4
2
2
4
− 3
− 4
2
2
5
− 3
− 4
2
2
6
− 3
− 4
2
2
7
− 3
− 4
2
2
7.3 Tablas de valores obtenidos y calculados
En este apartado se presentarán las tablas con los valores obtenidos en la experiencia
realizada y los calculados para el desarrollo empírico.
En la experiencia realizada en el laboratorio, se tomaron datos de presión con un
Manómetro de Bourdon cada vez que se agregaba o quitaba una carga, las lecturas en
el medidor se muestran en la tabla que se presenta a continuación.
Tabla 2 Datos de presión en manómetro de Bourdon
LECTURA DEL MEDIDOR (kN/m
2
(Kgf) (kgf) PRESION CRECIENTE PRESION DECRECIENTE
Luego de obtener las presiones de manera experimental, se calcula la presión
verdadera, es decir, la presión teórica, pero antes se debe realizar la conversión de
unidades para las variables que se relacionan en la fórmula de presión.
Los valores obtenidos en la conversión de unidades de [kgf] a [kN] para cada carga se
muestra en la siguiente tabla.
Tabla 3 Conversión de unidades en cada carga
(kgf) (kN)
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
El valor obtenido en la conversión de unidades de mm
2
a m
2
para el área del pistón es
la siguiente:
Tabla 4 Conversión de unidades para el área del pistón
Área en 𝑚𝑚
2
Área en 𝑚
2
− 4
Después de realizar las conversiones de unidades se procede al cálculo teórico de la
presión mediante la formula 𝑝 =
𝑤
𝐴
y los resultados obtenidos para cada carga total
son:
Tabla 5 Resultados presión verdadera
Luego se calcula el error porcentual para cada carga total, pero en este caso debido a
que en los resultados experimentales se obtuvieron distintas presiones al tomarlas de
manera creciente y decreciente, se calculará el error porcentual entre las presiones
teóricas y las presiones crecientes experimentales y a éste se le denominará error
porcentual creciente. Su resultado se ve en la siguiente tabla:
Tabla 6 Resultados de error porcentual creciente
(kN/m
2
) (kN/m
2
(kN) (kN/m
2
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
− 3
7.4. Bibliografía empleada y temario del experimento
Calvo, C. F. (2018). Cultura Cientifica Goya. Obtenido de
https://culturacientificagoyablog.wordpress.com/manometro-de-bourdon/
Definición de. (s.f.). Obtenido de https://definicion.de/presion-absoluta/
Fisica termodinamica. (s.f.). Obtenido de https://hernanleon1002.wordpress.com/fisica-de-
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el%20fluido.
Geoenciclopedia. (s.f.). ¿Qué es un Manómetro y para qué sirve? - Información y Características
- Geografía. Obtenido de https://www.geoenciclopedia.com/que-es-un-manometro-y-
para-que-sirve/
Ingeniería Mecafenix. (s.f.). Para que sirve un manómetro y sus tipos. Obtenido de
https://www.ingmecafenix.com/medicion/manometro/
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https://comofunciona.co.com/un-manometro-de-bourdon/
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muerto: http://www.sapiensman.com/neumatica/manometros.php
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SAFEL. (s.f.). El block de la ferretería SAFEL. Obtenido de Manómetros:
https://blog.satelimportadores.com/instrumentacion_industrial/manometros/#:~:text
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3%B3n.&text=Los%20cambios%20en%20los%20accesorios,y%20los%20procesos%20d
e%20producci%C3%B3n.
WIKA SE&Co. (s.f.). Obtenido de https://www.bloginstrumentacion.com/knowhow/diferencia-
entre-medicion-de-presion-absoluta-y-manometrica-o-relativa/
Wikipedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis
