Presiune, scheme si aparate de masura

Presiune, scheme si aparate de masura

Presiunea este forta ce apasa normal pe unitatea de suprafata.

p=F/S [N/m²] Pascal(Pa)

1 bar=10⁵ Pa

Presiunile mici se masoara in [mm/coloana lichid]: mmH₂O, mmHg-torr. Pentru transformarea mmH₂O in unitati SI se folosesc relatiile de transformare:

p=G/S=mg/S=ρVg/S=ρShg/S=ρgh kg/m³ * m/s² * m=N/m².

Aparatele pentru masurat presiunea se numesc manometre. In practica, prin manometre se intelege aparate se masoara presiuni mai mari decat presiunea atmosferica. Aparatele ce masoara presiuni mai mici decat presiunea atmosferica se numesc vacuummetre. Aparatele ce masoara atat presiuni mai mari, cat si presiuni mai mici se numesc manovacuummetre. In practica, valorile mici de presiune, de pana la 500 mmH₂O se numesc micropresiuni, iar aparatele ce masoara in acest domeniu se numesc micromanometre.

Dupa principul de functionare aparatele de masurat presiunea se clasifica astfel:

1. aparate de masurat cu lichid
2. aparate de masurat cu element elastic
3. aparate de masurat electrice

A. aparate de masurat cu lichid:

Domeniul de masura: 1..1,5 bar. Aparatele de masura sunt:

manometru cu tub in forma de U

manometre cu tub si rezervor

Schita unui manometru cu tub in forma de U este:

1 - suport rigid

2 - tub in forma de U

3 - scara gradata

P_x>P_atm lichidul se dezechilibreaza ca in figura; din conditia de echilibru a presiunilor pentru sectiunea A-A: P_x=P_atm+ρgh

Pentru masurarea unor presiuni mici se foloseste micromanometrul cu rezervor si tub inclinat. Schita aparatului este:

Neglijand scaderea lichidului in rezervor (h₁) putem scrie h=h₁+h₂≈h₂

sin α=h/l

P_x=P_atm+ρgh=P_atm+ρglsin α

O clasa speciala de aparate sunt manometrele diferentiale, ce masoara diferenta a doua presiuni statice de valori mari. Schita sa este:

Daca P₁>P₂ lichidul se dezechilibreaza ca in figura din conditia de echilibru a presiunii pentru sectiunea AA => P₁=P₂+ ρgh => P₁-P₂= ρgh

B. aparate cu element elastic:

Principiul de functionarea se bazeaza pe deformatia elastica a unor corpuri de forma speciala. Ca elemente elastice uzuale avem: tub simplu curbat, tub spiral, membrana simpla, membrana dubla (capsula). Se pot masura presiuni de pana la 10 000 bar. Primul element elastic utilizat pentru masurarea presiunii a fost realizat in 1849 de Eugène Bourdon. Elementul elastic este un arc de cerc cu unghiul la centru de 270⁰, confectionat din metale neferoase. Sub actiunea presiunii P_x tubul se deformeaza, marindu-si diametrul (d) de la pozitia I la II. Aceasta marire a diametrului d e o consecinta a deformarii sectiunii sale transversale din elipsa in cerc. Vom desena schita unui tub simplu curbat (tub Bourdon) si schita unei membrane duble (capsula).

Schita unui manometru cu tub simplu curbat (tub Boudron) este:

Pe cadranul aparatului se scrie clasa de precizie, ce ajuta la stabilirea erorii tolerate aparatului. Daca clasa este 0,6 si aparatul masoara 25 bar, atunci eroarea tolerata este:

ΔP=0,6*25/100=0,15 bar

Fluidul a carui presiune vrem s-o masuram patrunde prin racordul filetat 1 in tubul 3. Acesta se deformeaza si antreneaza prin tija 4 sectorul dintat 5. Acesta determina rotirea rotitei 7 care e solidara cu acul indicator prin axul comun 8. 9 - scara gradata; 10 - carcasa aparatului.

Aparatele prezentate sunt cu indicare locala, afiseaza valoarea masurata la locul de masura. Urmatoarea clasa de aparate permit transmiterea la distanta a marimii masurate:

C. aparate de masurat electrice

Principiul de functionare se bazeaza pe variatia proprietatilor electrice a unor materiale ce sunt supuse la variatii de presiune. Traductorul este un element care preia o marime de masurat si o converteste intr-o marime masurabila. Vom converti variatia de presiune in variatii ale proprietatilor electrice ale materialelor. Un aparat electric de masurat presiuni se compune din: element sensibil, traductor ce transforma variatia de presiune in variatie de natura electrica, aparat electric ce are scara gradata in unitati de presiune.

Aparatele cu traductoare pentru masurat presiunea utilizeaza urmatoarele traductoare: inductive, capacitive, rezistive, tensometrice, piezoelectrice. Schita unui aparat electric de masurare a presiunii cu traductor piezoelectric este:

Efectul piezoelectric face parte din categoria fenomenelor cu caracter electrostatic. Doua placute de cuart 1,2 sunt supuse unei forte F. Pe fetele lor apar sarcini electrice. Sarcina pozitiva se scurge prin corpul traductorului, iar cea negativa e atrasa de electrodul 3 si se scurge prin firul 4 catre aparatul electric de masura 5. Tensiunea dintre placute U=q/c [V]. Cand forta F nu mai actioneaza, diferenta de potential dispare. Aceste aparate se utilizeaza pentru masurarea unor presiuni mari, care sufera variatii bruste (presiunea in cilindrul unui motor cu ardere interna).