LUCRARE DE SPECIALITATE
PENTRU OBŢINEREA
CERTIFICATULUI DE COMPETENŢĂ PROFESIONALĂ
Nivel 3
Elev:
SPECIALITATEA: TEHNICIAN
MECATRONIST
Indrumător:
SESIUNEA IUNIE 2011
TEMA:
METODE
DE MĂSURARE
A DEBITULUI
CUPRINS
Cap. 1. ARGUMENT
Măsurarea DEBITELOR 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.
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).
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.
Obiectul purtator al marimii fizice se
numeste măsurand.
Rezultatul masurarii este valoarea
efectiva V, care ne arata de cate ori unitatea de masura se cuprinde in marimea
de masurat.
V =
=k
=k
unde :
M – marimea
de masurat;
U.M –
unitatea de masura;
k
R
0
R0
Deci, V = k (U.M).
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.
Debitul
este un factor important 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.
Debitul se defineşte ca fiind cantitatea de substanţă solidă, lichidă sau gazoasă care trece printr-o
secţiune oarecare în unitate de timp.
Măsurarea debitelor fluidelor se poate realiza:
- fie ca debite volumice Qv, măsurate în m3/s – volum de fluid scurs în
unitate de timp.
unde: v- volumul; t- timpul.
În practică se
mai utilizează: m3/ h ,
l/s , l/h , l/ min .
-fie ca debite masice Qm, măsurate în Kg/s -
masa de fluid scurs în unitatea de timp.
unde
: m-masa lichidului; t- timpul.
În practică se mai utilizează : kg/
h , t / s , t/h .
Între cele două tipuri de debite
există relaţia:
Qm = ρ∙Qv,
( ρ – densitatea fluidului).
Măsurarea debitelor de fluide
se bazează pe :
-
determinarea presiunii diferenţiale
-
determinarea presiunii dinamice
-
determinarea vitezei de eplasare
-
inducţia electromagnetică
-
propagarea oscilaţiilor sonore în fluid
-
ionizre
-
efecte calorice asupra fluidului.
Mijloacele de măsurare a
debitelor poartă numele de debitmetre.
Metodele după care pot fi clasificate debitmetrele sunt:
1. metoda
volumetrică
2. metoda
gravimetrică
3. metoda
micşorării locale a secţiunii de curgere
4. metoda
centrifugală
5. metoda
rezistenţei opuse de un corp la înaintarea fluidului(rotametre)
6. metoda
explorării câmpului de viteze
7. metoda
electromagnetică
8. metoda
injectării sau diluţiei
Cap. 3.
MIJLOACE DE MĂSURARE A DEBITELOR
3.1.
Debitmetre volumetrice
a) contorul cu palete foloseşte rotaţia paletei cauzată de forţa de
apăsare a fluidului ce este orientat tangenţial de orificiile unei casete.
b) contorul Voltmann se foloseşte pentru apă rece şi caldă. Pentru
sensibilităţi şi precizii mai mari se conectează la acesta un al doilea contor,
de exemplu unul cu cilindru inelar.
Contor cu palete Contorul Voltmann Contor cu tambur
c) contorul cu tambur are trei camere.
După umplerea camerei I, fluidul trece în camera II şi se schimbă centrul de greutate. Ca urmare se roteşte tamburul în sens
trigonometric şi lichidul trece în camera III. Rotirea tamburului este
transmisă la un numărător.
d) contorul cu piston se foloseşte pentru
debite mari. Contoarele cu 2 şi cu 4 cilindri ocupă spaţiu mare, dar măsoară
mai rapid. Ele sunt prevăzute şi cu compensatoare de temperatură.
e) contorul cu cilindru inelar este
construit din carcasa C, pistonul inelar Pi, paleta P, camera de admisie A şi
camera de evacuare E.
f) contorul cu roţi dinţate foloseşte un angrenaj de cilindri ovali
danturaţi.
Contor cu piston Contor cu cilindru inelar Contor cu roţi dinţate
g) contorul
cu cilindri rotativi foloseşte
doi cilindri ovali comandaţi de două roţi dinţate în angrenare pentru a evita
frecarea între cilindri. Se
foloseşte pentru debite mari; căderea de presiune e mică (15...25 mm H2O). Sunt
contoare rapide (1500 rot/min).
 |
Contor cu cilindri rotativi Cadrane pentru contoare (apometre)
Tipurile analogice de cadrane pentru
apometre indică multiplii şi submultiplii metrului cub(m3)
sau înregistrează numeric valoarea debitului. Contoarele măsoară volumul de
lichid sub presiune care trece printr-o conductă, într-un interval de timp
oarecare. Indicaţia numerică a contoarelor este o indicaţie formată din cifre
cu diferite ordine de mărime (mii, sute, zeci, unitaţi, zecimi) citite,
fiecare, pe un cadran sau dispozitiv de afişaj marcat corespunzător (x1000,
x100, x10, x1, x0,1). Pentru măsurarea volumului apei, se utilizează apometre.
Contorul cu pistoane rotative, tip DELTA pentru
contorizare gaz metan si a altor fluide energetice este prezentat în figura de
mai jos.
Contoarele cu pistoane rotative, tip DELTA,
marca Actaris, Schlumberger permit masurarea cu acuratete a debitelor de gaz si
a amestecurilor de gaze necorozive.
3.2.
Debitmetre gravimetrice, masice
Debitul este produsul
dintre volumul şi densitatea fluidului trecut prin contor într-un interval de
timp.
Firma FLAND Gruppe prezintă debitmetrul
masic din figură:
 |
folosit pentru masurarea
debitelor masice
|
|
domenii de
lucru : pana la 430 000 kg/h
|
|
diverse tipuri
de racorduri
|
Firma SIS International prezintăun nou tip
de debitmetru masic pe principiu termic.
Senzorul
termic contine doua termorezistente protejate. In proces o termorezistenta este
incalzita iar cealalta termorezistenta masoara temperatura procesului.
Diferenta de temperatura dintre cele doua termorezistente este citita si
convertita in debit in functie de proprietatile mediului din proces. Cu cat
debitul este mai mare sau mediul este mai dens termorezistenta preincalzita
este mai puternic racita si se reduce diferenta de temperatura data de cele
doua termorezistente.
Avantajele dispersiei termice:
- nu exista parti in miscare sau orificii
- precizie pentru masurarea debitului si pentru aplicatii cu debite mici
- repetabilitate buna pentru masuratori precise in procese complexe
- usor de instalat reducand cheltuielile de mentenanta
- afisaza direct debitul masic nu mai este nevoie de compensarea debitului cu presiunea si temperatura
Avantajele dispersiei termice:
- nu exista parti in miscare sau orificii
- precizie pentru masurarea debitului si pentru aplicatii cu debite mici
- repetabilitate buna pentru masuratori precise in procese complexe
- usor de instalat reducand cheltuielile de mentenanta
- afisaza direct debitul masic nu mai este nevoie de compensarea debitului cu presiunea si temperatura
3.3. Mijloace de măsurat debitul
după metoda droselului
Principiul măsurării debitului după metoda droselului
(strangulării) se vede în figura I 66.
Debitmetru cu diafragmă
Ca dispozitive de strangulare se folosesc diafragme,
ajutaje şi tuburi Venturi. Diafragma din figura a) de mai jos este cel mai des
utilizată, reprezintă un disc cu o gaură circulară cu centru pe axa conductei.
Îngustarea curentului fluidului datorită diafragmei începe înaintea acesteia şi
are secţiunea minimă după diafragmă. Aşa cum reiese din figura de mai sus, după
diafragmă presiunea fluidului nu se mai restabileşte complet. Această pierdere
de presiune Δp se datorează
apariţiei unor zone de vârtejuri. Spre deosebire de diafragmă, ajutajele (b,c)
au o parte profilată, ceea ce permite reducerea vârtejurilor.
Debitmetre cu tub
Venturi
Tubul Venturi, reprezentat în figura d, are o parte
profilată analogă cu ajutajele, după care urmează o parte divergentă numită
difuzor. Datorită acestei forme, tubul Venturi creează zone mici de vârtejuri
şi căderea de presiune este mică. La trecerea unui fluid prin conductă cu
viteza V1, în secţiunea (minimă) de strangulare apare o diferenţă de
presiune Dp = P1-P2 ,care se măsoară cu un
manometru, iar debitul se calculează cu relaţia: Q=k√∆p, unde: K—un coeficient
ce depinde de natura fluidului, de geometria strangulării.
3.4. Rotametrele
Folosesc proporţionalitatea între debitul
trecut printr-o secţiune şi mărimea deplasării unui corp care are dimensiuni
cunoscute sau care pot fi calculate.
Rotametrele pot fi:
-
cu corp liber
-
cu corp ghidat cu corp articulat
Firma Rom Devices
prezintă rotametrul tip GK
Debitmetru
cu arie variabila (rotametru) pentru apa sau aer (gaze). Corpul este construit
din material plastic transparent. Pozitia plutitorului este in concordanta cu
debitul din conducta. Indicarea se face direct. Optional poate fi prevazut cu
modul de iesire analogica si / sau cu semnalizatoare de minim si maxim.
Firma Khrone Messtechnik GmbH & Co. KG prezintă rotametrul tip M9 si M10
Caracteristici tehnice:
§
Afişaj local fără sursă auxiliară de energie
• Max. 2 traductoare de limită, tip NAMUR,
NAMUR autoprotejat sau open collector cu 3 fire
• semnal electric de ieşire cu 2 fire 4-20
mA, cu interfaţă comunicaţii HARTTM sau Profibus
• Debitmetru cu display cu 6 cifre (non-Ex)
Si varianta M8
3.5.
Debitmetre electromagnetice
Se bazează pe proporţionalitate adintre
foiţa electromotoare indusăde un curent de lichid, la trecerea printr-un câmp
magetic.
De la firma Rom Devices prezentăm debitmetrul FIS:
-fara parti in miscare
-pierdere de presiune redusa
-un singur sensor pentru diametre diferite de conducta
Debitmetrul MTG 18 A
Sunt debitmetre electromagnetice de ultima generatie, pe
doua fire, stabile si precise. 
Caracteristici tehnice:
- au îmbunătăţite peformanţele imunităţii
la zgomot
- înaltă precizie de măsurare şi afişare
a rezultatelor
- poate măsura fluide cu conductivitate
de 10μ S/cm, maximizând aplicablitatea
- se regăsesc
într-o gamă largă de mărimi
- pot măsura apă
potabilă, apă de mare, lichide corozive, soluţii chimice, precum şi lichide de
drenaj
3.6.
Debitmetre Vortex
Determina debitul volumetric prin
masurarea locala a vitezei la adancimea de insertie a senzorului pe care o
converteste intr-o viteza medie si apoi intr-un debit mediu. Viteza locala este
determinata prin detectarea frecventei de succesiune a vartejurilor antrenate
de corpul de contur nehidrodinamic al senzorului. Vartejurile trec prin
aripioarele senzorului determinand o mica deformatie a acestora. Aceste
deformatii sunt detectate de un traductor tensiometric semiconductor care
genereaza un semnal electric a carui frecventa este proportionala cu viteza
locala.
Microprocesorul amplifica,
filtreaza si converteste semnalul de la senzor in debit volumic, asigura iesiri
proportionale cu debitul curent in frecventa si 4...20mA. De asemenea debitul
curent si volumul total pot fi afisate local in diferite unitati de masura.
3.7.
Debitmetre ultrasonice
Precizie ridicata, instalare rapida, intretinere usoara!
Debitmetrele ultrasonice nonintrunsive sau dedicate (model clamp-on) pot inlocui cu succes debitmetrele "conventionale" bazate pe metode de masura intrusive.
Debitmetrele ultrasonice nonintrunsive sau dedicate (model clamp-on) pot inlocui cu succes debitmetrele "conventionale" bazate pe metode de masura intrusive.
Debitmetre fixe
Debitmetre portabile
Senzorii se aplica direct pe conducta,
astfel nu mai trebuie sa taiati conducta, operatie care este costisitoare si
care necesita oprirea procesului tehnologic. Deoarece senzorii nu vin in
contact cu lichidul nu exista pericolul coroziunii sau al uzurii in timp al
acestora.
Acest tip de debitmetre pot fi folosite pentru un domeniu larg de aplicatii, pentru conducte cu diametre intre 6 si 9000mm, la viteze de curgere ce pot ajunge pana la 12m/s. Unele modele sunt realizate in variante cu 2 sau 4 canale, astfel incat costul pe punctul de masura este redus.
Acest tip de debitmetre pot fi folosite pentru un domeniu larg de aplicatii, pentru conducte cu diametre intre 6 si 9000mm, la viteze de curgere ce pot ajunge pana la 12m/s. Unele modele sunt realizate in variante cu 2 sau 4 canale, astfel incat costul pe punctul de masura este redus.
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
imbonavirilor profesionale, a securitatii personalului si a aparatelor
(instalatiilor),
Datorita acestui lucru, se va acorda
o atentie deosebita urmtoarelor 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;
5.
BIBLIOGRAFIE
1..Dodoc P, Metrologie generala - Editura Didactica si Pedagogica ,Bucuresti
2..Ionescu , G.,Masurari tehnice si
traductoare,Institutul Politehnic Bucuresti
3.Neagu,I,Constantin
, Mariana,Ciocârlea Vasilescu,A,-Măsuratori si legislatia metrologica
6. http://www.sis.ro/sisint/ro/produse/masice.html8. http://www.componenteindustriale.ro
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu