Collaudo di un manometro mediante l'apparecchio di AmslerScopo:Collaudare un manometro usando l'apparecchio di Amsler

Strumenti utilizzati: Apparecchio di AmslerManometro BourdonPesi: 4 x 0.1kg,1x 0.5kg, 1 x 1kg, 2 x 2kg, 1 x 4kg, 4 x 10kg, 2 x 50kg.

Descrizione dell'esperienza: Esistono due tipi di manometri,tipo Schaeffer e Bourdon,entrambi funzionano basandosi sulla legge di Hooke. Secondo questa legge la deformazione che i corpi subiscono direttamente proporzionale alla sollecitazione applicata. Quando un materiale viene sollecitato al suo interno si formano delle tensioni che equilibrano il carico esterno, se aumentiamo il carico aumentano anche le tensioni. Se il carico applicato troppo grande il materiale non riesce pi a generare delle tensioni in grado di equilibrarlo, quindi si rompe. L'equazione della legge di Hooke la seguente: =E dove dove la tensione interna del materiale, E il modulo di elasticit normale e la deformazione.

Il manometro Schaeffer costituito da una membrana metallica sulla quale agisce la pressione del fluido che la fa flettere,questa deformazione che molto piccola viene amplificata con e mediante un trasduttore che determina il movimento dell'indice. Il manometro Bourdon al posto della lamina ha un tubo cavo e piatto che si chiama molla tubolare. Alla fine della molla attaccata una leva di collegamento (ascola) che collega il tubo a un segmento che termina con una ruota dentata. La ruota dentata ingrana con l'indice. La distanza tra il punto di attacco dell'ascola al segmento e l'altra estremit di questo pu essere aumentata o diminuita per aumentare o diminuire il momento prodotto. Se questa distanza diminuisce di conseguenza diminuisce anche il momento, se la distanza aumenta, aumenta il momento. Quando il fluido in pressione entra nel tubo questo tende a raddrizzarsi per la pressione esercitata dal fluido stesso. Quindi tira la leva e si crea un momento, il segmento ruota intorno alla ruota dentata che ingrana con l'indice, la rotazione viene trasmessa all'indice che sulla scala graduata ci indica il valore della pressione esercitata dal fluido. Manometro Bourdon

Scala graduata

Indice

Ruota dentata

Fluido in pressione

Segmento

Ascola

Molla tubolare

Il collaudo del manometro Bourdon viene eseguito con l'apparecchio di Amsler. Una scatola all'interno della quale presente una camera all'interno della quale scorre un pistone movimentato dalla manovella. Nella parte sinistra dell'apparecchio presente il serbatoio contenete l'olio che comunica con la camera mediante due valvole. Nella parte superiore dell'apparecchio presente il condotto superiore al quale collegato un tubo attraverso il quale l'olio passa in una camera che comunica con il manometro. Il condotto superiore porta l'olio al pistoncino (sezione 0,5cm2 ) inserito nel condotto, inoltre sul condotto presente una valvola di scarico che serve a scaricare la pressione facendo defluire l'olio nel serbatoio. Il condotto superiore comunica con la camera mediante due valvole. Per mandare olio nel condotto superiore dobbiamo ruotare la manovella, che pu essere ruotata in senso orario oppure antiorario, in ogni caso manda olio nel condotto superiore. L'apparecchio dotato di una livella che ci permette di verificare se esso montato in modo parallelo alla superficie della terra. Se cos non fosse il carico applicato non sarebbe perpendicolare e non tutta la sua forza peso sarebbe applicata sulla superficie dell'olio e il valore della pressione non sarebbe corretto.

Pistoncino Area 0.5 cm^2 Massa 0.1kg

Condotto superiore

Pistone

Manovella

Indice

Scala graduata

Livella

Valvola di scarico

Serbatoio

Olio

A

B

C

D

Camera

Quando ruotiamo la manovella in senso orario il cilindro si sposta verso il serbatoio, in questo modo nella camera 1 l'olio esercita una pressione sulla valvola A aprendola, mentre la valvola D rimane chiusa per la pressione esercitata dall'olio. Nella camera 2 si crea una depressione che fa aprire la valvola C dalla quale entra l'olio nel serbatoio. La valvola B rimane chiusa per la depressione e per la pressione esercitata dall'olio che passa nel condotto superiore. Quando ruotiamo la manovella in senso antiorario il cilindro si allontana dal serbatoio, in questo nella camera 1 si crea una depressione che fa aprire la valvola D, dalla quale entra l'olio, e chiude la valvola A. Nella camera 2 l'olio esercita una pressione che fa aprire la valvola B, dalla quale l'olio passa nel condotto superiore, e chiude la valvola C.A

B

A

B

D

C

C

D

Rotazione della manovella in senso antiorario

Rotazione della manovella in senso orario

L'apparecchio di Amsler funziona basandosi sul principio di Pascal e sulla definizione della pressione. Applicando un carico sul pistoncino (la cui massa 0,1kg) si esercita una pressione sull'olio pari al rapporto tra la forza applicata F e la sezione del pistoncino S . Per leggere il valore della pressione sulla scala graduata dobbiamo equilibrare la pressione esercitata dal carico sull'olio, per far questo dobbiamo pompare l'olio nel condotto superiore ruotando la manovella. Quando il pistoncino si alza le due pressioni sono equilibrate e possiamo leggere il valore della pressione sulla scala graduata. Per il principio di Pascal l'olio immesso nel condotto superiore esercita una pressione sulla molla tubolare pari alla pressione esercitata dal carico. Perci, se il manometro tarato in modo corretto, la pressione letta sulla scala graduata deve essere uguale alla pressione esercitata dal carico.

Avendo a disposizione diversi pesi possiamo produrre la pressione che voliamo,es. Per produrre una pressione di 1at (1 atmosfera tecnica= 1 kgf/1 cm^2= 98100 Pa) dobbiamo applicare sul pistoncino (m=0,1kg) un carico di 0,4 kg

p=F/S F=p S = 1at 0,5cm^2= 0,5 kgf.

Prima di applicare i carichi sul pistoncino verifichiamo con l'aiuto della livella se l'apparecchio orizzontale, poi apriamo la valvola di scarico per essere sicuri che l'indice del manometro sia sullo 0 e in seguito la chiudiamo. Applichiamo diversi carichi finch non raggiungiamo il valore massimo della pressione che il manometro pu misurare.

Tabelle e grafici:

Carico applicato (kg)Papplicata (at)Pmanometro (at)%

0,511,220,00%

122,315,00%

1,533,413,33%

244,410,00%

2,555,48,00%

366,610,00%

3,577,68,57%

488,78,75%

4,599,88,89%

510Fuori scala

Riportando i valori delle pressioni sul grafico dovremmo ottenere una retta passante per l'origine degli assi inclinata di 45, se i valori non sono collocati sulla retta significa che il manometro non collaudato in modo corretto. Sull'asse delle ordinate riportiamo i valori della pressione applicata, sull'asse delle ascisse i valori delle pressioni lette sul manometro.Conclusione: In quest'esperienza abbiamo controllato un manometro di tipo Buordon con l'apparecchio di Amsler. Il manometro non risulta essere tarato in modo corretto, infatti l'errore percentuale molto alto. Inoltre, osservando il grafico possiamo notare che i punti non stanno sulla retta la cui inclinazione di 45, questo perch i valori letti sul quadrante del manometro sono diversi dei rispettivi valori delle pressioni esercitate dal pistoncino.

Papplicata (at)Pmanometro (at)1,2

11.2

22.3

33.4

1044.4

1055.4

1066.6

1077.6

1088.7

99.8