Control de Presión I

8/17/2019 Control de Presión I

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UNIVERSIDADUNIVERSIDAD

NACIONAL AUTÓNOMANACIONAL AUTÓNOMA

DE MÉXICODE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA

LABORATORIO DE CONTROL ANALÓGICOLABORATORIO DE CONTROL ANALÓGICO

CONTROL DE PRESIÓN I

GRUPO DE LABORATORIO: 02.

ALUMNO: Campos Gutiérre !u"o.

#EC!A DE ENTREGA: 2$%&&%02.


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Co'tro( )e presi*'

+I'tro)u,,i*'-

Práctica 7

Objetivo

A( ,o',(uir (a pr,ti,a e( a(um'o ,o'o,er ,a)a e(eme'to )e( m*)u(o ,o'tro(a)or G/$ 1 ser ,apa

)e a(amrar(o ,orre,tame'te. 3e 4ami(iariar ,o' e( uso )e (os tra's)u,tores )e presi*' 1 sus

,ara,ter5sti,as.

Co'o,er 1 uti(iar (a teor5a 6ista e' ,(ase para (os )i4ere'tes re,ti4i,a)ores.

Introducción

E( emp(eo )e mi,rose'sores para (a me)i,i*' presi*' a,e(era,i*' 6e(o,i)a) a'"u(ar o 4(u7o 8i)ru(i,o sei',reme'ta e'ormeme'te )es)e 9ue (a mi,rome,'i,a se esta(e,i* ,omo u'a te,'o(o"5a ma)ura. Estos

se'sores se emp(ea' e' "ra')es ,a'ti)a)es espe,ia(me'te e' autom*6i(es ,o'tro( )e pro,esos e' (a

me)i,i'a 1 e' (a i'strume'ta,i*' ,ie't54i,a. E( pri',ipio si,o )e (os se'sores me,'i,os +a e,ep,i*' )e u'

,ierto tipo )e se'sores )e 4(u7o- se 4u')ame'ta e' (a )e4orma,i*' me,'i,a )e a("u'a estru,tura +)e4(ei*' )eu'a memra'a o u'a masa soste'i)a por u' soporte-. Esta tras(a,i*' se tra's4orma e' u'a se;a( e(é,tri,a.

E( si(i,io es u' materia( *ptimo para (a ,o'stru,,i*' )e (os se'sores me,'i,os )ei)o a sus etraor)i'arias

propie)a)es me,'i,as. E' e( emp(eo )e tra's)u,tores se re9uiere )e u'a se;a( e(é,tri,a repro)u,i(e (o 9ue

si"'i4i,a 9ue e' (os se'sores me,'i,os (a estru,tura )ee )e4ormarse i"ua( a7o u'a ,ar"a i"ua(.

Eiste' 6arias té,'i,as para (a me)i,i*' )e 4ueras 1 presio'es. A me'u)o (a 4uera a me)ir se ,o'6ierte e'

u' ,amio )e (o'"itu) o a(tura )e a("u'a piea )e materia( e( e(eme'to resorte. E( ,amio e' (a )ime'si*' se

mi)e suse,ue'teme'te ,o' u' e(eme'to se'sor ,omo u'a pieoresiste',ia u'a ,apa,ita',ia 6aria(e o u'a

6(6u(a )e te'si*' reso'a'te. E' o,asio'es e( e(eme'to resorte 'o se )isti'"ue )e( se'sor< esto es so' u'oso(o. A("u'os sistemas ms so4isti,a)os i',orpora' u'a rea(ime'ta,i*' e(e,tr*'i,a para a(a',ear (a 4uera o

presi*' eter'a ,o' u'a presi*' o 4uera i"ua( 1 opuesta. La 6e'ta7a )e este tipo )e sistemas ra)i,a e' 9ue

pue)e pres,i')irse )e( e(eme'to resorte e(imi'')ose (os pro(emas )e (i'ea(i)a) )e4orma,i*' e 8istéresis

re(a,io'a)as ,o' e( e(eme'to resorte. 3i' emar"o (a ap(i,a,i*' )e )i,8os sistemas est (imita)o a 4ueras 1 presio'es re(ati6ame'te pe9ue;as )ei)o a (a (imita)a ma"'itu) e' 9ue pue)e' e7er,erse (a 4uera o presi*'

opuestas.

Los se'sores mi,rome,'i,os )e si(i,io est' asa)os ,om='me'te e' (a primera té,'i,a 1 (os e(eme'tos

resorte 1 se'sor pue)e' i)e'ti4i,arse 4,i(me'te. Los se'sores semi,o')u,tores )e presi*' est' )ispo'i(es,omer,ia(me'te e' 6arios tama;os 1 4ormas ,o' )i4ere',ias si"'i4i,ati6as e' su )esempe;o. 3e )isti'"ue'tres ,ate"or5as e' e( tipo )e me,a'ismos me',io'a)os: pieoresisti6os ,apa,iti6os 1 se'sores reso'a'tes.

Eiste' otros )ispositi6os 9ue se re(a,io'a' amp(iame'te ,o' este tipo )e se'sores )e presi*': mi,r*4o'os )e

si(i,io 1 arre"(os )e im"e'es t,ti(es +arre"(os )e se'sors )e 4uera o presi*'-.

Los se'sores ,o'6e',io'a(es )e presi*' emp(ea' memra'as met(i,as. E' (os primeros a;os )e (a )é,a)a )e(os o,8e'ta se i'tro)u7o (a mi,rome,'i,a 9ue reemp(a* a (as memra'as met(i,as por memra'as )e

si(i,io +mo'o,rista(i'as- 9ue prese'ta' me'ores )es6ia,io'es 4ati"a e 8istéresis. A)ems (a ,omi'a,i*' )e


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u' tama;o re)u,i)o 1 e( a(to m*)u(o e(sti,o 1 a7a )e'si)a) )e si(i,io resu(ta e' se'sores ,o' u'a 4re,ue',ia

)e reso'a',ia mu1 a(ta.

Para e( )esarro((o )e (a pr,ti,a se uti(iar u' sistema 9ue ,o'sta )e )os m*)u(os e( m*)u(o G/$ 1 e(

m*)u(o T>/$.

Módulo G35

E' (a parte superior )ere,8a se e',ue'tra' ui,a)os (os or'es para (a ,o'ei*' )e (os 6o(ta7es )e

po(aria,i*' re9ueri)os por e( m*)u(o G/$. A (a )ere,8a se (o,a(ia' (os or'es para (a ,o'ei*' )e (a u'i)a)

T>/$%E?.

3et Poi't. Este (o9ue "e'era (a se;a( )e 3ET POINT o )e re4ere',ia (a ,ua( pue)e ir )e 0 8asta @?re9ueri)a e' (a etapa CONDITIONER.

Amp(i4i,a)or )e Error. Co'stitui)o por u' amp(i4i,a)or opera,io'a( e' ,o'4i"ura,i*' )i4ere',ia(. 3u

4i'a(i)a) es "e'erar u'a se;a( )e error )ura'te e( pro,eso e' ma((a ,erra)a por esta ra*' se ,o'e,ta

a u'a )e (as e'tra)as )e( amp(i4i,a)or (a se;a( )e re4ere',ia +sa(i)a )e( (o9ue 3ET POINT- 1 a (a

otra e'tra)a (a se;a( )e rea(ime'ta,i*' +sa(i)a )e( (o9ue CONDITIONER-.

Co'tro(a)or PID. Esta etapa rea(ia (as a,,io'es )e ,o'tro( propor,io'a( i'te"ra( 1 )eri6ati6a e' e(

pro,eso ,ua')o se opera e' ma((a ,erra)a. E( ,ompo'e'te a,ti6o 9ue se uti(ia para rea(iar )i,8as

a,,io'es est ,o'stitui)o por u' amp(i4i,a)or opera,io'a( e' ,o'4i"ura,i*' i'6ersora. A( i'te"rar (ase;a( )e error pue)e ((e"ar a ote'erse u'a ,o')i,i*' )e error 'u(o ,o' (a )es6e'ta7a )e po'er a(

sistema e' u'a ,o')i,i*' )e os,i(a,io'es perma'e'tes o amorti"ua)as. La a,,i*' )e ,o'tro(

)eri6ati6a tie'e e( i',o'6e'ie'te )e "e'erar u'a sa(i)a 'u(a ,ua')o 8a1 u' error ,o'sta'te )i4ere'te)e ,ero ra*' por (a ,ua( 'u',a se (e uti(ia so(a si'o e' ,omi'a,i*' ,o' (a i'te"ra( 1%o (a

propor,io'a(. La ra*' )e uti(iar esta a,,i*' )e ,o'tro( se )ee a 9ue e( e4e,to )e ésta (o"ra

estai(iar 'ue6ame'te a( sistema 9ue resu(ta i'esta(e a ,ausa )e( e4e,to )e (a a,,i*' propor,io'a(

1%o i'te"ra(.

Amp(i4i,a)or )e Pote',ia para (a ?(6u(a Propor,io'a(. La se;a( )e e'tra)a 9ue se ,o'e,ta a este

(o9ue es uti(ia)a para "e'erar (a se;a( 9ue re"u(ar e' (a 6(6u(a propor,io'a( +PROP ?AL?E-.


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A,o')i,io'a)or )e( Tra's)u,tor )e Presi*'. Para me)ir (a presi*' )e (a u'i)a) T>/$%E? se uti(ia

u' tra's)u,tor )e presi*' ,o' ,uatro 3trai'"ates +ete's5metros- ,o'e,ta)os a mo)o )e pue'te )e8eatsto'e. La se;a( ote'i)a sir6e para a7ustar (a se;a( )e sa(i)a )e IC2 e' 0? ,ua')o se tie'e u'a

presi*' 'u(a.

U'i)a) T>/$%E?

,

2

a

Unidad TY35/EV

Motor. 3e a(ime'ta )e( 6o(ta7e )e (5'ea +&2 ?o(ts a(ter'a- 1 su 4u',i*' es a,,io'ar e(

,ompresor.

Compresor. 3e e',ar"a )e tomar e( aire )e( me)io amie'te a tra6és )e u' 4i(tro 1 (o i'1e,ta a(

)ep*sito por me)io )e u'a ma'"uera

?(6u(as.

o ?(6u(a propor,io'a(. 3e (o,a(ia e' (a parte superior )ere,8a se e',ar"a )e

ma'te'er e' (a p(a'ta u'a presi*' 4i7a)a por e( 6a(or )e re4ere',ia.

o ?(6u(a aui(iar. 3e e',ue'tra e' (a parte superior )ere,8a. 3*(o )ee usarse ,ua')o

(a presi*' e' e( )ep*sito aume'te e' 4orma )rsti,a +)ei)o a u'a ma(a ,o'ei*' e'

e( sistema ,o'tro(a)or- su a,ti6a,i*' es ma'ua(.

o ?(6u(a )e 3e"uri)a). Esta )ise;a)a para a,ti6arse ,ua')o (a presi*' e' e( i'terior

)e( )ep*sito sea ma1or a 2 ares.


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Desarrollo

Co'e,te 1 e',ie')a (a 4ue'te a7usta')o a( m5'imo +,ero- e( 6a(or )e (a ,orrie'te 8a"a u' pe9ue;o

"iro 8asta 9ue se e',ie')a e( i')i,a)or )e C?

A7uste e( 6o(ta7e a F2 ?o(ts. APAGUE LA #UENTE.

Co'e,te (os 6o(ta7es )e po(aria,i*' e' (os or'es ,orrespo')ie'tes )e( m*)u(o G/$.

Co'e,te (a sa(i)a )e( 3et Poi't +or'e 2- ,o' (a e'tra)a 3et Poi't I'put +or'e /- )e( (o9ue Error

Amp(i4ier 1 (a sa(i)a )e( (o9ue Co')itio'er +or'e 2&- ,o' (a e'tra)a #ee)a,H I'put +or'e

- )e( (o9ue Error Amp(i4ier.

#i'a(me'te ,o'e,te (a sa(i)a )e( (o9ue PID Co'tro((er +or'e &/- a (a e'tra)a )e( (o9ue

Proportio'a( ?a(6e Poer Amp(i4ier +or'e &-.

A(amre )e( m*)u(o ,o'tro(a)or G/$ a( m*)u(o T>/$ si' ,o'e,tar este =(timo a (a (5'ea )e (a

si"uie'te ma'era:

Prop ?a(6e: Positi6o Positi6o +or'e ro7o-

Ne"ati6o Ne"ati6o +or'e 'e"ro-

PPT Pressure Tra's)u,er +uti(i,e e( ,a(e )e ,o'ei*' DIN -

Co(o9ue (a peri((a Pressure 3et Poi't e' su 6a(or m5'imo a( i"ua( 9ue (a peri((a Proportio'a(

A,tio'.

E',ie')a (a 4ue'te P3&%E?. 3i e( 6o(ta7e )e F2 )e,re,e "ire (a peri((a )e ,orrie'te 8asta 9ue

e',ie')a e( i')i,a)or )e C?

Co'e,te (a u'i)a) T>/$ a (a (5'ea 6eri4i,a')o 9ue (a 6(6u(a aui(iar esté ,erra)a.

Nota. 3i (a presi*' i')i,a)a e' e( ma'*metro aume'ta )es,o'e,te (a u'i)a) T>/$%E? )e (a (5'ea 1

a,,io'e +ara- (a 6(6u(a aui(iar. Re6ise sus ,o'eio'es

Co'e,te e( mu(t5metro e' (a sa(i)a )e( (o9ue Pieoresisti6e Pressure Tra's)u,er +or'e 2& 1

tierra-. Gire (a peri((a Pressure 3et Poi't 8asta 9ue e( ma'*metro )e (a u'i)a) T>/$%E? re"istre

(os 6a(ores )e presi*' i')i,a)os e' (a ta(a &. A'ote e( 6a(or )e 6o(ta7e ,orrespo')ie'te re"istra)o por e( mu(t5metro. 3imu(ta'eame'te a'ote (os 6a(ores )e( 3et Poi't +or'e 2-.

P(ba! P("Pa! V(Vol#$!En#ada

V(Vol#$!Salida

0 0 2./ 0.20J

0.2 20 &.2 0.@&2J

0. 0 &.KJ &.$@0

0.J J0 2.2 2.2@2

0.@ @0 /.@ /.020

&.0 &00 .2@ /.@0K

&.2 &20 $.0/ .$/

&. &0 $.@& $./02

&.J &J0 J.$$ J.0/2


6/9

&.@ &@0 .// J.@

2.0 200 @.0 .

A( térmi'o )e (a pr,ti,a re"rese (a peri((a Pressure 3et Poi't a su 6a(or m5'imo 1 ,ua')o (a

presi*' ((e"ue a ,ero )es,o'e,te (a u'i)a) T>/$%E?. Por =(timo apa"ue (a 4ue'te P3&%E?.

Hoja de resultados

1. Cu( es e( o7eti6o )e (a pr,ti,a

Conocer los dispositivos empleados en laboratorio para llevar a cabo sistemas de control de presión.

También se persigue conocer la operación y características de algunos transductores de presión y sumanejo adecuado en la obtención de señales para los sistemas de control.

2. Cu(es so' (as pri',ipa(es u'i)a)es )e me)i)a )e (a presi*'

El Pascal el bar y la atmós!era. "e!iniéndose la primera como sigue

NO&

NO&NO&

2m

# Pa =

Es la unidad $ue se emplea en el %istema &nternacional de 'nidades. (as e$uivalencias con las otras

dos unidades son

[ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]bar Paatm

Pabar

0&/.&&00&/.&&

&0&

$

$

=×=

=

3. ué )i4ere',ia eiste e'tre (a presi*' aso(uta (a re(ati6a 1 (a )i4ere',ia(

(as di!erencias radican en la re!erencia de las unidades.

Presión absoluta. %e mide con respecto a la presión nula )del vacío*.

Presión relativa. %e mide con respecto a la presión atmos!érica al nivel del mar.

Presión diferencia. (a re!erencia es distinta a los dos casos anteriores.

4. ué es u' )ia4ra"ma 1 ,u( es su 4u',i*'

Es el elemento básico de los transductores de presión. Convencionalmente estaban !abricados de metal.

+ctualmente el dia!ragma se graba sobre una cara de la placa y típicamente su espesor es de varias

decenas de micrómetros. (a de!le,ión del dia!ragma es dependiente de su espesor en tercer grado de

manera $ue una variación del - en su espesor resultará en un cambio del / en su de!le,ión. +un$ue se emplea boro para controlar el espesor del dia!ragma el alto nivel de dopaje in0ibe el uso de 1strain

gauges2. "ebido a $ue el dia!ragma está grabado sobre la super!icie de una placa puede combinarse

con el estándar de la !abricación de circuitos integrados.


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P vs Vin V in=(0.0386V!"#$% '0.36)V%

R* =0.+++6

0

,

*

3

)

-

6

8

+

0 -0 ,00 ,-0 *00 *-0

P [kPa]

Vout vs Vin

V/ =0.+--,Vin 1 0.*)83V%

R* =0.++8(

1,

0

,

*

3

)

-

6

(

8

0 , * 3 ) - 6 ( 8 +

Vin [V]

7. 3o' (i'ea(es (as "r4i,as )e (a pre"u'ta a'terior


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%í. En ambas grá!icas se 0a incluido el modelo matemático lineal $ue se apro,ima a las distribuciones

de las lecturas. (os dos casos corresponden a un modelo lineal de la !orma pendiente 9 ordenada al

origen. También se 0a calculado el coe!iciente de correlación se apro,ima a la unidad con una

di!erencia menor a 6.66-. Es decir puede concluirse $ue la relación establecida entre cada par devariables es la adecuada.

8. C*mo )ee ser (a respuesta )e ,ua(9uier tra's)u,tor

"ebe ser lineal. Cada variación en la señal de entrada debe corresponderse con una variacióndirectamente proporcional en la señal de entrada para todos los valores dentro del rango de operación

del transductor

9. C*mo es (a ,ara,teristi,a e'tra)a%sa(i)a

(ineal y se apro,ima a la unidad siendo en todos los casos el voltaje de entrada menor al de salida.

10.A'ote sus ,o',(usio'es.

#ue'te

E(e'spoeH M< ie"eri'H R. Mechanical Microsensors. Ber(5': 3pri'"er Q ?er(a" Ber(i' !ei)e(er".200&.

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