Proiect Control :

Metrologia presiunii

Student: Anghel Mihai-Gabriel

Ghita Diana Grupa:631 CB

Metrologia presiunii

Cap. 1. ARGUMENT

Procesul de masurare este partea integrantă si absolut necesara a oricarui tip de productie. In functie de tipul de productie , se aleg mijloace de masurare potrivite.

Controlul trebuie sa asigure o productivitate corespunzatoare prelucrarii si executiei produselor sa fie cat mai economic(cota-parte care-i revine din pretul de cost al produselor sa fie cat se poate de redusa).

Presiunea în fizică și tehnică este o mărime fizică derivată scalară, definită prin raportul dintre forță și unitatea de suprafață, forța fiind aplicată în direcție perpendiculară pe suprafața considerată. De regulă, este reprezentat prin una din simbolurile P, p, (mai rar, prin H sau h). Presiunea relativă este diferența de presiune față de presiunea atmosferică.

Relația de definiție este:

unde:   este presiunea,   este forța normală,   este suprafața.

Presiunea este o mărime scalară, care în SI se măsoară în pascali. 1 Pa = 1 N/m2.

Presiunea se transmite suprafețelor înconjurătoare ale domeniului sau secțiunilor prin fluid în direcție normală în orice punct a acestor suprafețe sau secțiuni. Ea este un parametru fundamental în termodinamică și este o variabilă conjugată volumului.

Unitati de masuraMăsurarea presiunilor se poate face cu manometrul. Manometrul pentru presiunea atmosferică se

numește barometru.Unitatea SI pentru presiune este pascalul (Pa), egal cu un Newton pe metru pătrat (N•m-2 sau

kg•m-1•s-2). Această unitate a fost adoptată în 1971; înainte presiunea în SI era exprimată în N/m2. Este tolerată unitatea de măsură bar: 1 bar = 105 Pa, ca fiind foarte apropiată ca mărime de vecheaatmosferă tehnică (at).

Productivitatea inalta se poate realiza pe doua căi: 1.Folosirea unor mijloace de control si masurare de inalta productivitate,proiecte si

construite special sau adaptate la o anumita productie; 2.Aplicarea unor metode de inalta productivitate, folosindu-se fie mijloace de masurare

universale,fie mijloace speciale. Ambele cai trebuie sa conduca la micsorarea substantiala a numarului de controlori,in

raport cu volumul de productie. Astfel, dupa cum s-a constatat practic controlul cu productivitate inalta reduce, pentru aceeasi cantitate de produse prelucrate, pana la de 10 ori numarul de controlori. Totodata, in pretul de cost al produselor, cota-parte care revine controlului se micsoreaza de la cateva procente, la cateva fractiuni de procente.

Măsurarea este operatia metrologica prin care o marime fizica este comparata cu unitatea de masura specifica.

Masurarea se termina odata cu aflarea valorii V a marimii masurate si prezinta aspect cantitativ. De multe ori, aflarea rezultatului cantitativ al masurarii nu este suficienta. De aceea, in

practica curenta, masurarea este, in mod frecvent, urmata de control si verificare.

Controlul include notiunea de calitate, deoarece el presupune si un proces de comparare a valorii masurate cu o valoarea de referinta si, deci, stabileste concordanta cu normele initial impuse.

Prin verificare se stabileste daca valoarea determinate corespunde valorii impuse, compararea facandu-se direct cu marimea impusa.

Măsurarea presiunilor în sistemele tehnice este o componentă de bază a procesului de funcţionare a sistemelor pneumatice şi hidraulice, întrucât variaţiile necontrolate ale acestui parametru ar putea pune în pericol nu numai funcţionarea, dar şi securitatea celor care deservesc sistemul: muncitori , tehnicieni, personal de control şi verificare, personal de întreţinere. Presiunea este factorul definitoriu al sistemelor pneumatice şi hidraulice şi de aceea sunt monitorizate atent evolţiile în timp ale acestuia pe tot parcursul procesului.

Cap. 2. GENERALITĂŢI

Procesele tehnologice industriale se caracterizeaza printr-un numar mare de parametri: temperaturi, presiuni, debite etc. Cunoasterea modului de desfasurare a unui proces tehnologic necesita obtinerea rapida de informatii privind valoarea fiecarui parametru. In unele cazuri, informatia privind conditiile de desfasurare a unui proces tehnologic este convertita, adica transformata in valori numerice care sunt prelucrate de calculatoare. Presiunea este o marime fizica egala cu raportul dintre marime fortei F, care apasa normal si uniform pe o suprafata, si aria S acestei suprafete.

p = F/S. In industrie presiunea este un parametru important pentru diferite procese : chimice, hidraulice,

pneumatice, mecanice, etc. astfel ca masurarea si verificarea ei devine obligatorie pentru supravegherea desfasurarii acestor procese. In functie de originea scarii pe care se masoara, există mai multe tipuri de presiuni:

presiunea barometrica, (absoluta), masurata pe scara barometrica in care reperul „0” corespunde vidului absolut;

presiunea manometrica, (relativa), masurata pe scara manometrica, unde reperul „0” corespunde presiunii atmosferice. In acest caz, presiunea mai mare decit presiunea atmosferica se numeste suprapresiune iar presiunea mai mica decit presiunea atmosferica se numeste depresiune sau vcuum (denumit uneori si vid tehnic);

presiunea diferentiala, pd = p1 – p2, reprezinta diferenta intre doua presiuni. Aceste presiuni pot fi parametrii unor procese diferite sau parametrii unor etape diferite ale aceluiasi proces;

presiunea hidrostatica, ph = ρ· g·h, reprezinta presiunea exercitata de greutatea unei coloane de lichid.

Unităţi de măsură pentru presiune. In S.I. unitatea de masura pentru presiune se numeste pascal, cu simbolul „Pa”: 1Pa = 1N/1m2 . ). Această unitate a fost adoptată în 1971.

In tehnica mai sunt tolerate si unele dintre vechile unitati de masura: atmosfera fizica bar

1 bar = 105 Pa, ca fiind foarte apropiată ca mărime de vechea atmosferă tehnică (at). milimetru coloana de mercur sau torr milimetru coloana de apa poundal per square inch

- MKfS: 1 kgf/cm2 = 1 at = 98166,5 Pa- CGS: 1 barie = 1 dynă/cm2 = 0,1 Pa Uneori presiunea este exprimată în mmHg, ca presiunea exercitată de o coloană de mercur cu

înălţimea de 1 mm. Deoarece în această definiţie intervine densitatea mercurului – mărime a cărei valoare se putea modifica odată cu creşterea preciziei mijloacelor de măsurare – prin convenţie s-a stabilit că 760 mmHg = 1 atm (atmosferă fizică) = 101325 Pa. Atmosfera fizică este considerată

presiune normală în definirea multor proprietăţi şi corespunde aproximativ la presiunea atmosferică la nivelul mării.

La fel, presiunea se poate exprima în înălţimea unei coloane de lichid oarecare, mult folosită fiind apa: mmH2O. Presiunea este dată de relaţia (vezi mai jos la presiune hidrostatică):

p = \rho g H \,Densitatea lichidului ρ nu se cunoaşte exact, iar acceleraţia gravitaţională g nu are valori identice

în orice punct de pe Pământ, aşa că în mod convenţional se consideră g = 9,80665 m/s2, iar pentru apă ρ = 1000 kg/m3.

Deşi neacceptate în fizică, aceste „unităţi manometrice” se întâlnesc în practică, de exemplu presiunea sangvină adesea este exprimată în milimetri de mercur, iar la scufundări 10 m adâncime corespund la „o atmosferă”.La gaze, presiunea este uneori exprimată nu ca presiune absolută, ci ca presiune relativă, relativ la presiunea atmosferică.

Cap3. MIJLOACE PENTRU MĂSURAREA PRESIUNII.

Manometrele care sunt supuse verificărilor metrologice – sunt instrumente de măsură, folosite pentru măsurarea suprapresiunilor fizice (în raport cu presiunea atmosferică) din spaţii închise (recipiente, cazane, instalaţii industriale/ alimentare/chimice/petroliere etc.) și se folosesc pentru măsurarea efectului direct al forţei de presiune asupra unor dispozitive mecanice adecvate. Fiecare măsurare mecanică de presiune produce, în respectivul dispozitiv, o deformare proporţională cu valoarea presiunii. Deformaţiile dispozitivului mecanic pot fi transmise mai departe în diverse moduri şi transformate în indicaţii citabile.

Manometrele au scara gradată în una din următoarele unităţi de măsurare:- Pascalul (Pa), pot fi utilizate derivatele kPa sau MPa;- Kilogramul forţă pe centimetru pătrat (kgf/cm2);- Milimetru al coloanei de mercur (mm Hg);- Atmosfera tehnică (at);- Barul (bar).

3.1. Manometru cu lichid.

Functionarea acestor manometre se bazeaza pe fenomenul de echilibrare a presiunii masurate cu presiunea unei coloane de lichid. Lichidele intrebuintate in mod obisnuit sunt : mercurul, apa, alcoolul, glicerina, petrolul sau derivatele lui si poarta numele de lichide manometrice.

Cel mai simplu aparat pentru masurat presiunea este manometrul cu tub de sticla in forma de « U ». El consta dintr-un tub din sticla in forma de « U », umplut cu un lichid manometric . Unul dintre brate se pune in legatura cu recipientul a carui presiune trebuie masurata, celalalt aflinu-se in legatura cu atmosfera. Daca presiunea din recipient este mai mare decit cea atmosferica, se va produce o denivelare a coloanelor de lichid care exprima valoarea presiunii din recipient.

3.2. Manometrul cu tub curbat BOURDON

Elementul sensibil de masurare este un tub cu pereti subtiri, confectionat din alama, bronz fosforos sau otel, curbat sub forma unui arc de cerc cu desciderea unghiulara de 200…270º.

Înşurubând cepul racord la conducta prin care circulă fluidul a carui presiune trebuie masurată, fluidul patrunde în tubul manometric şi îl deformează proporţional cu valoarea presiunii de măsurat (la suprapresiune sau depresiune, diametrul tubului creşte sau se micsorează).

Ca urmare capătul liber al tubului îşi schimbă poziţia iniţială, modificându-se poziţia pârghiei, care va acţiona asupra sectorului dinţat, rotindu-l şi făcându-l să angreneze cu pinionul.

O dată cu pinionul se va roti şi acul indicator în faţa cadranului gradat. Arcul spiral are rolul de a aduce acul indicator în poziţia iniţială după măsurare .

Citirea manometrului: Se determină valoarea unei diviziuni de pe cadranul aparatului prin împărţirea domeniului

de măsurare la numarul de diviziuni

Valoarea citită în dreptul acului indicator se află înmulţind numărul de diviziuni cu valoarea unei diviziuni.

Alte variante constructive prezentate de firma românească Fland:

VARIANTE CONSTRUCTIVE MECANICE:a) Manometre cu carcasa din otel si Bourdon din alama

- diametre de carcasa: Ø40 ;Ø50 ;Ø63 ;Ø80 ;Ø100 ;Ø160 mm

- clase de precizie: ± 1,6%; ± 2,5%- domenii: 0/0,6 ... 0/400 bar sau vacuum -1/0 bar ... -1/+24 bar- conectari la proces:

axiale sau radiale cu filet G 1/2 ;1/4 ; 1/8 si alte tipuri de filet, la cerere b) Manometre cu carcasa si burdon din otel inox

- diametre de carcasa:Ø63 ;Ø80 ;Ø100 ;Ø160 ;Ø250 mm

- clase de precizie: ± 1%- domenii: 0/0,6 ... 0/7.000 bar sau vacuum -1/0 bar ... -1/+24 bar- conectari la proces:

axiale sau radiale cu filet G 1/2 ;1/4 si alte tipuri de filet, la cererec) Manometre cu carcasa si burdon din otel inox si 1,2,3 sau 4 contacte electrice

- diametre de carcasa: Ø100 ;Ø160 ;Ø250 mm- clase de precizie: ± 1%- domenii: 0/1 ... 0/1.600 bar sau vacuum -1/0 bar ... -1/+24 bar- conectari la proces: axiale sau radiale si alte tipuri de filet, la cerere- contacte: standard, magnetice sau inductive - contactele pot fi configurate: min, max, min-min, max-max, sau min-max.

3.3. Manometrul cu capsulă

Elementul elastic este o capsulă formată din două membrane lipite pe contur. Sub acţiunea presiunii introduse în capsulă, deformaţia care apare este transmisă prin

mecanismul multiplicator la acul indicator. Firma Fland prezintă manometrul cu capsulă cu următoarele caracteristici tehnice:

Manometre cu capsula- diametre de carcasa: Ø 100 sau Ø 160 mm- domenii: 0/2,5 pana la 0/600 mbar sau vacuum -4/0 mbar pana la -600/0- racordari la proces: axiale sau radiale cu filet G ½”- element elastic din alama sau otel inox- carcasa otel inox

3.4. Manometrul cu membrană

Elementul elastic la aceste aparate este o membrană montată într-o cameră de presiune.Schema de principiu a unui astfel de manometru este următoarea:

- Transmiterea presiunii şi transformarea ei în indicaţie pe cadranul aparatului se face prin acelaşi mecanism multiplicator ca la manometrele cu tub Bourdon.

- Membranele sunt plăci metalice subţiri, cu feţe plane sau ondulate concentric, confecţionate din aliaje metalice: bronz fosforos, bronz sau beriliu.

- Sub acţiunea presiunii, membrana se deformează, centrul ei se deplasează şi transmite mişcarea la mecanismul amplificator.

Carcasa este din poliamidă, sistemul de măsurare din oţel special SS 316, acul indicator din aluminiu vopsit în negru, domeniul de măsurare 0- 2,5 bar.

3.5. Tipuri MODERNE de MANOMETRE

III.5.1. Manometrele diferenţiale

Aceste manometre au în interior două tuburi Bourdon active independente. Fiecare sistem are propria conexiune făcută pentru o presiune înalt şi una pentru o presiune joasă. Ambele presiuni produc o deplasare/ deformare duală a tuburilor Bourdon. Scara gradată este împărţită în două jumătăţi. Acul negru este pentru conexiunea de presiune înaltă, iar acul roşu pentru cea joasă. Permite citirea directă a diferenţei de presiune. Această diferenţă nu trebuie să scadă sub 20% din valoarea scării de măsurare.

Manometru diferenţial cu piston şi cuplaj magnetic

3.5.2..Manometrele cu tub Bourdon şi umplute cu glicerină Sunt nişte manometre speciale care sunt utilizate pentru măsurători de înaltă precizie şi a căror

acurateţe ar putea fi afectate de eventuale şocuri sau vibraţii.

Prezenţa glicerinei face ca deplasarea acului să nu fie influenţată de vibraţii, jucînd rolul de amortizare eficientă a acestora.

3..5.3. Manometrul cu contact inductiv

Este un manometru de înaltă precizie construit după normele europene în vigoare EN 834 -1 , construit integral din oţel , conferindu-i o robusteţe specială într-o construcţie compactă.

3.5.4. Manometrele digitale Sunt destinate masuratorilor in instalatii, dar pot fi folosite si ca etaloane, pentru verificarea

altor manometre. gama de presiuni masurate este intre 0,5 si 2000 bari, iar precizia este cuprinsa intre 0,05% si 0,2%. Rezolutia este mare si au baterie interna.

El poate fi cuprins într-un panou printr-o carcasă livrată la cerere. Dacă este dotat cu două traductoare, poate fi transformat în manometru diferenţial.

3.5.5. Manometre digitale care măsoară simultan şi temperarura.

Manometrul prezinta o remarcabila precizie de 0,05% din scala, incluzand efectele linearitatii, histerezisului, repetabilitatii si temperaturii pe intreg domeniul de temperatura compensata. Manometrul este special gandit pentru a fi portabil. Avand o rezistenta ridicata instrumentul este gazduit de o carcasa din otel inox de 3 inch.

Acest aparat de inalta acuratete ofera un meniu configurabil, protectie prin parola, precum si conversia unitatilor ingineresti, sapte limbi selectabile, un grafic bara si o rata de amortizare a indicatiilor de presiune modificabila. Fiecare unitate este insotita de un certificate de calibrare emis de NIST.

Cap. 4. NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

Probleme cu caracter organizatoric aferente activitatii de masurare pot influenta hotarator (direct sau indirect) producerea accidentelor de munca sau a imbolnavirilor profesionale, a securitatii personalului si a aparatelor (instalatiilor),

Datorita acestui lucru, se va acorda o atentie deosebita următoarelor elemente:-controlul frecvent a conditiilor la locul de munca;-controlul dotarii instalaiilor si al aparatelor cu dispozitive de tehnica securittaii muncii, precum

si a personalului, cu echipament si materiale de protecie, inainte de inceperea lucrului;-organizarea locului de munca si a activitatii respective;-asigurarea disciplinei in munca;-supravegherea permanenta a elevilor, sub aspectul respectarii normelor de protectia muncii;-lucrarea de laborator se va executa numai dupa verificaea montajului de catre profesor,

respectand indrumarile si indicatiile profesorului;- nu se va lucra cu mainiie ude si nu se vor atinge partile aflate sub tensiune,nu se va efectua

nici-un fel de modificari asupra montajului, atata timp cat acesta se afla sub tensiune;- se vor utiliza echipamentul si materialele de protecrtie individuala.Este strict interzisa orice modificare a destinatiei aparatului sau a utilajului, daca acestea

contravin normelor si regulamentelor in vigoare.Existenta si buna functionare a aparatelor de masura si control si a dispozitivelor de protectie a

muncii fac parte din buna organizare a locului de munca.La fiecare loc de munca, vor fi afiate vizibil instruciunile de protecia a muncii si de lucru,

insotite schemele aparatelor si ale utiajelor si de instructiunile de folosire.Laborantii si profesorii sunt obligati sa asigure organizarea corespunzatoare a activitaii, la fiecare

loc de munca, in conditii de securitate a personalului si a aparatelor, prin:-verificarea bunei functonari a aparatelor si instalatiilor, luand masuri operative de remediere a

deficientelor

-verificarea modului in care sa intretin aparatele,instalatiile si legarea la pamant si la nul a celor care pot produce accidente prin electocutare;

-instruirea corespunzatoare a elevilor , verificarea cunostintelor acestor , mentinerea stricta a ordinii si disciplinei;

-repartizarea sarcinilor, indrumarea si controlul operatiilor, asigurarea asistentei tehnice permanente;

-asigurarea iluminatului, a incalzirii si a ventilatiei in laborator.Personalul desemnat poate indeplini lucrarile de verificare numai dupa ce si-a insusit temeinic

urmatoarele cunostinte:-regulamentrul de ordine interioara a umiditatii;-legislatia de protectie a muncii in vigoare , aferenta activitatii respective;-normele de protectie a muncii,generale si cele specifice locului de munca;-instructiunile de lucru;-notiunile de prim-ajutor.

Bibliografie :

https://ro.wikipedia.org/wiki/Presiune

http://www.bartrom.ro/produse_view-1935-20841-u61-Manometre_cu_glicerina

http://www.amco-otopeni.ro/catalog/MANOMETRE07FT01.pdf

https://ro.wikipedia.org/wiki/Manometru