Capitolul 1

INTRODUCERE

Metrologia contribuie la îmbunătăţirea continuă a proceselor tehnologice

şi la sporirea calităţii produselor fabricate de industria ţării noastre.

Metrologia este o ramură a fizicii care se ocupă cu măsurile, unităţile de

măsură, sisteme de unităţi de măsură, mijloace de măsurare, precum şi cu totalitatea

normelor legale şi administrative privitoare la folosirea măsurilor, mijloacelor şi

metodelor de măsurare în toate domeniile activităţii umane.

La inceput masurarile s-au facut prin cantarire,cu mana,prin aprecierea

dupa ochi, prin aprecierea distantelor dupa durata mersului etc.Apoi s-a trecut la

folosirea primelor unitati de masura: cu palma,cu cotul si pasul.Aceste masuri fiind

prea diferite de la o persoana la alta au inceput cu timpul sa apara unitati de masura

folosite pe anumite teritorii,care erau mai precise.Insa complexitatea deosebita a

tehnologiilor moderne realizate pe instalatii,agregate si utilaje de un inalt nivel tehnic,

multe din acestea automatizate au impus utilizarea aparatelor de masura, control si

automatizare.De fapt, este greu de imaginat vreun domeniu de activitate umana in

care sa lipseasca masurarea,efectuata prin utilizarea celor mai diverse tipuri de

instrumente de masurat.Toate acestea se realizeaza cu ajutorul metrologiei.

Deoarece numai pe cale metrologică se pot exprima mărimile fizice şi

valorile lor, metrologia are o importanţă excepţională pentru ştiinţă şi economie.

Aceasta justifică promovarea sa prin mulţimea cunoştinţelor legate de obiectivele sale

atât aspectul ştiinţific, cât şi cel legal al metrologiei se dezvoltă continuu.

Tot metrologia a determinat dezvoltarea capacitatilor de productie din tara

noastra si asimilarea de noi sortimente de aparate de masura,control si automatizare,

in special aparate de precizii ridicate, astfel incat sa se satisfaca necesitatile mereu

crescande ale economiei noastre in plin avant.

2

Capitolul 2

NOŢIUNI FUNDAMENTALE DE METROLOGIE

1. Noţiuni generale de metrologie

A măsura o mărime oarecare înseamnă a stabili printr-un procedeu convenabil

de câte ori mărimea măsurată este mai mare sau ami mică decât o mărime de referinţă

de aceeaşi natură, pe care o considerăm drept unitate.

Mărimile fundamentale reprezintă prima categorie de mărimi care se mai

numesc primitive sau de bază. Cea de-a doua grupă poartă denumirea de mărimi

derivate.

Aprobarea de model este aprobarea prin care se atesta ca modelul unui

instrument de masurat construit de un producator corespunde conditiilor tehnice

stabilite prin acest tip de instrument.

Verificarea este ansamblul operatiilor efectuate de un laborator metrologic de

verificari avand ca scop sa constate si sa confirme ca instrumentul de masurat

satisface, sau nu, in intregime conditiile stabilite.

Instructiunea de verificare stabileste metodologia obligatorie de verificare a

unui instrument de masurat.

Marcarea este operatia de aplicare a marcii de stat,pe un instrument de

masurat, prin care se atesta ca a fost admis la verificare.

Etalonarea este un ansamblu de operatii prin care se determina si se certifica

valorile erorilor unui instrument de masurat.

Calibrarea este un ansamblu de operatii avand ca scop, fie sa determine

valorile minime masurate, cărora le corespund reperele de pe scara gradata a

instrumentului de masurat.

Buletinul de verificare este documentul prin care se certifica faptul ca un

instrument de masurat a fost verificat.

3

Certificatul metrologic este actul in care se inscriu rezultatele obtinute la

etalonari si calibrari.

Marimea masurabila este o caracteristica comuna a unor obiecte sau fenomene,

care poate fi determinata cantitativ si calitativ.

Masurarea unei marimi este compararea marimii de masurat,cu o marime de

aceasi natura,denumita unitate de masura a marimi respective.

2. Mărimi, măsurare, măsurand2.1. Mărimi

Evaluarea cantitativă a unei mărimi de o anumită natură se realizează prin

măsurare. Principala caracteristică a mărimilor fizice este că sunt măsurabile.

Mărimea este o expresie fizică, având dimensiuni şi fiind susceptibilă la creşteri şi

reduceri. Nu variază cu unitatea de măsură aleasă şi este caracterizată prin cantitate şi

calitate.

Cantitatea caracterizează obiectul şi fenomenul prin gradul de dezvoltare a

însuşirilor.Calitatea stabileşte proprietăţile, trăsăturile şi laturile esenţiale şi stabile ale

obiectelor şi fenomenelor şi le diferă unele de altele.

Calitatea şi cantitatea sunt legate între ele, iar schimbarea uneia duce la

modificarea alteia. Mărimea poate reprezenta calitatea sau cantitatea, are proprietatea

de a varia, de a creşte sau descreşte şi se poate exprima numeric.

Mărimile fizice pot fi:

fundamentale;

derivate;

vectoriale;

scalare.

a) Mărimile fundamentale sunt mărimile fizice ale căror unităţi de măsură au fost

definite riguros şi prin intermediul cărora se exprimă unităţile de măsură ale tuturor

celorlalte mărimi fizice. Ele sunt unice, independente unele de altele, principale, nu

depind de alte mărimi.

4

b) Mărimile derivate sunt mărimile fizice ale căror unităţi de măsură se exprimă

prin intermediul unităţilor de măsură ale mărimilor fundamentale. Se definesc cu

ajutorul mărimilor fundamentale.

c) Mărimile vectoriale sunt acele mărimi fizice pe care le putem caracteriza

complet numai dacă pe lângă valoare precizăm şi orientarea lor: direcţia şi sensul.

d) Mărimile scalare sunt mărimile fizice pe care le putem caracteriza complet

precizând numai valoarea lor. Masa, energia, densitatea, temperatura sunt mărimi

scalare.

Mărimile fundamentale se definesc nemijlocit, arătându-se:

procedeul de măsurare;

unitatea de măsură.

Dimensiunea mărimilor fizice reprezintă expresia care se obţine prin produsul

puterilor mărimilor fundamentale.

2.2. Măsurarea

Măsurarea este operaţia metrologică de determinare a valorii de măsurat.

A măsura o mărime înseamnă a o compara cu o mărime de aceeaşi natură

considerată convenţională drept unitate de măsură şi a vedea de câte ori unitatea de

măsură se cuprinde în mărimea de măsurat.

Determinarea valorii de măsurat se realizează prin comparare. Măsurarea poate fi:

directă;

indirectă – se calculează cu ajutorul formulelor.

Majoritatea mărimilor se măsoară indirect.

Măsurarea implică două operaţii:

alegerea unităţii de măsură;

compararea unităţii de măsură cu mărimea ce se măsoară.

Măsura este un număr, reprezentând raportul dintre mărime şi unitatea respectivă

de măsură.

2.3. Măsurandul

5

Obiectul poate avea proprietăţi măsurabile şi proprietăţi nemăsurabile. Numai

o proprietate măsurabilă poate constitui o mărime.

Pentru a stabili dacă o proprietate este măsurabilă, se va presupune că există

posibilitatea de a parcurge gama întreagă a nivelurilor (intensităţilor) proprietăţii

respective. Fie mulţimea stărilor această mulţime posibilă a proprietăţii considerată

(de exemplu, mulţimea durităţilor unui corp solid, de la cel mai moale până la cel mai

dur cu putinţă).

A măsura înseamnă a pune în corespondenţă mulţimea stărilor cu mulţimea

numerelor reale (sau cu o submulţime a acestora). Ca urmare se poate măsura o

propritate dacă se poate asocia fiecărei stări posibile (din mulţimea stărilor) un număr

(din mulţimea numerelor reale).

În cazul mărimilor fizice accesibile simţurilor umane nu se întâmpină

dificultăţi în a stabili asemenea relaţie de ordonare. Astfel, se va putea decide oricând,

cel puţin în principiu, asupra unor relaţii ca: mai lung sau mai scurt; mai greu sau mai

uşor; mai cald sau mai rece. Nu acelaşi lucru, este adevărat pentru alte proprietăţi de

exemplu relaţii ca: mai frumos sau mai urât; mai valoros sau mai puţin valoros; mai

gustos sau mai puţin gustos; mai sănătos sau mai puţin sănătos.

Între mulţimea stărilor şi mulţimea numerelor reale să se poată stabili efectiv o

corespondenţă biunivocă, adică fiecărui element din mulţimea stărilor să-i corespundă

un număr real şi numai unul. Această corespondenţă stabilită convenţional, se

numeşte scară sau scară de referinţă şi ea inlude şi alegerea unităţii de măsură.

Convenţia de scară trebuie să indice experimentul necesarul reproducerii ei,

astfel ca oricând şi oriunde ea să fie aceeaşi.

2.4. Operaţii şi activităţi metrologice

Numărarea – reprezintă determinarea numărului de elemente sau de

evenimente care apar la procedeul cercetat.

6

Exprimarea - reprezintă operaţia prin care se stabileşte dacă măsurantul

îndeplineşte condiţiile precise, condiţii care de regulă se exprimă prin abateri de la

limită.

Sortarea - reprezintă operaţia de ordonare a unei mulţimi de obiecte după

proprietăţile măsurabile.

Clasarea - înseamnă determinarea frecvenţelor cu care elemente identice ale

unui colectiv pot fi împărţite în clase după anumite proprietăţi..

Calibrarea - este operaţia prin care se stabileşte legătura dintre valoarea

măsurată sau dintre valoarea efectivă a semnalului de ieşire şi valoarea corectă a

mărimii de măsurat stabilă convenţional

Ajustarea - este operaţia de poziţionare a unui aparat de măsurat cu scopul de a

apropia pe cât se poate indicaţia aparatului de măsurat sau valoarea corectă a mărimii

măsurate.

Gradarea - este operaţia de stabilire şi de aşezere a reperelor scării, ordonate

valorilor măsurate, pe suportul scării unui aparat de măsurat.

Tararea - reprezintă ansamblul de operaţii făcute în vederea stabilirii scării

gradate, a valorilor diviziunilor potrivit corelaţiei dintre semnalul de ieşire şi

semnalul de intrare.

Operatiile metrologice reprezinta operaţiile prin care se asigură transmiterea unităţii

de măsură.

Acestea pot fi:

Operaţii de etalonare - adică ansamblul operaţiilor prin care un etalon de ordin

inferior se compară direct cu un etalon de ordin superior în scopul determinării

erorilor de măsurare ale primului.

Operaţii de verificare - adică ansamblul operaţiilor prin care se constată dacă

mijloacele de măsurare de lucru corespund prescripţiilor legate pentru caracteristicile

metrologice.

7

Verificări de stat - reprezintă ansamblul de operaţii prin care se asigură

uniformitatea şi exactitatea măsurilor şi aparatelor de măsurat în scopul transmiterii

unităţii de măsură supusă verificării.

Verificările de stat pot fi:

iniţiale

periodice

inopinate

3. Metode de măsurareMetodele de măsurare reprezintă ansamblul de procedee folosite pentru

obţinerea informaţiei de măsurare.

Clasificarea metodelor de măsurare:

După modul de determinare a valorii mărimii de măsurat, sunt:

1. metode directe, unde valoarea mărimii respective se face direct şi aceste

metode directe se împart în:

metoda comparării;

metoda substituţiei;

metoda de nul (de zero, 0);

metoda diferenţială;

metoda coincidenţei.

2. metode indirecte, unde se obţine valoarea unei mărimi prin măsurarea directă

a alteia;

3. metode combinate, unde determinarea valorii mărimii de măsurat se obţine

printr-o combinaţie de metode directe şi indirecte.

După precizia şi operativitatea necesară:

metode de laborator – unde se ţine seama de erorile de măsurare ale

instrumentelor folosite;

metode tehnice – se ţinea seama de eroare, dar nu se determină, iar precizia

instrumentului este suficientă pentru necesităţi curente.

8

După poziţia aparatului faţă de mărimea de măsurat:

metode prin contact – aparatul vine în atingere cu mărimea de măsurat;

metode fără contact – determinarea se face fără atingere mecanică a mărimii

de măsurat.

Pentru determinarea valorii cantitative a unei mărimi se măsoară mărimi de altă

natură şi prin legile sau relaţiile care există între acestea se calculează valoarea

mărimii de măsurat.

Citirea directă se foloseşte în cazul aparatelor cu scară gradată direct în unităţi

ale mărimii de măsurat.

4. Mijloace de măsurare

Mijloacele de măsurare reprezintă totalitatea mijloacelor tehnice utilizate în

procesul de măsurare.

Procesul de măsurare se caracterizează prin:

obiectul măsurării (ce se măsoară);

mijloacele de măsurare (cu ce se măsoară);

metode de măsurare (cum se măsoară).

Mijloacele de măsurare se clasifică, astfel:

După complexitate:

măsuri – materializarea unităţii de măsură sau a unui multiplu sau submultiplu

al acestuia;

aparate de măsurat – sistem tehnic care permite determinarea cantitativă a

mărimilor ce se măsoară;

instalaţii de măsurat – ansamblu de aparate de măsură şi măsuri conectate între

ele după o anumită schemă în scopul măsurării unei mărimi.

Măsuri sunt calele plan paralele, calibrele, lesele. Metrul, şublerul, micrometul

sunt aparate de măsurat.

După precizie:

etalon (etaloane);

9

mijloace de lucru.

Etaloanele servesc la definirea, materializarea, conservarea sau reproducerea

unităţii de măsură în scopul transmiterii unităţii de măsură către alte mijloace de

măsurare.

5. Sistemul Internaţional de măsură [SI]Unitatile fundamentale, unitatile derivate si unitatile suplimentare ale

Sistemului International care constituie la un loc un ansamblu coerent de unitati de

masura sunt desemnate sub denumirea de unitati S.I.

SI este un sistem coerent de măsură care cuprinde şapte mărimi fundamentale şi este

un sistem general aplicat în toate domeniile fizicii, care permite simplificări şi

unificări în prezentarea fenomenelor fizice şi realizează unificarea metrologică

internaţională.

Mărimile şi unitătile lor de măsura din S.I

Nr.Mărimea

Unitatea de măsurăDenumirea Simbol

Unităţi fundamentale1. lungime metru m2. masă kilogram kg3. timp secundă s

4.intensitatea curentului

electricAmper A

5. temperatura termodinamică Kelvin K6. intensitatea luminoasă Candelă Cd7. Cantitatea de substanţa Mol mol

Unităţi suplimentare

1 unghi plan radian rad2 unghi solid stiradian sr

Nr. Mărimi geometrice şi mecanice1 suprafaţă metru pătrat m2

2 volum metru cub m3

3 număr de undă unu pe metru 1/m4 frecvenţă hertz Mz, 1/s5 densitate (masă volumică) kilogram pe metru cub kg/m3

10

6 viteză metru pe suprafaţă m/s7 viteză unghiulară unu pe secundă 1/s

8 acceleraţiemetru pe secundă la

pătratM/s2

9 acceleraţie unghiularăunu pe secundă la

pătrat1/s2

10 forţă newton N, kg.m/s2

11 presiune, tensiune mecanică newton pe metru pătrat N/m2

12 vâscozitate dinamică newton pe secundă N.s/m2

13 vâscozitate cinematicămetru pătrat pe

secundăM2/s

14lucru mecanic, energie,

cantitate de căldurăjoule J, N.m

15 putere watt W, J/sMărimi electrice şi magnetice

1sarcină electrică (cantitate

de electricitate)coulomb C, A.D

2tensiune electrică, forţă

electromotoare (tensiune)volt V, W/A

3intensitatea câmpului

electricvolt pe metru V/m

4 rezistenţă electrică ohm Ω, V/A5 capacitate electrică farad F, A.s/V6 fluxul inducţiei magnetice weber Wb, V.S/A7 inductanţă henry H/V.S/A8 inducţie magnetică tesla T/Wb/m2

9intensitatea câmpului

magneticamper pe metru A/m

10 forţă magneto motoare amper A

Nr Mărimi termice1 entropie joule pe kelvin J/K2 căldură specifică joule pe kilogram-

kelvinJ/Kg.K

3 conductivitate termică watt pe metru kelvin W/m.KNr Mărimi optice1 intensitate energetică watt pe steradian W/sr2 flux luminos lumen lm, cat.sr3 luminanţă candelă pe metru pătrat cd/m2

4 Iluminare lux lx, lm/m2

11

Nr Mărimi nucleare1 activitatea unui radio nuclid

sau a unei surse radioactiveunu pe secundă 1/s

MULTIPLII SAU SUBMULTIPLII CU DENUMIREA

SPECIALĂ AI UNITĂŢILOR DE MĂSURĂ DIN S.I.

Nr Mărime

Multiplu sau

submultiplu al

unităţii din S.I.

Denumire

specialăSimbol

1 volum, capacitate, masă 10-3 m3 litru l

2 masă 103 Kg tonă t

3 forţă, greutate 10-5N dină dyn

4 presiune 10-5N/m2 bar bar

5 lucru mecanic, energie,

cantitate de căldură

10-7 y erg erg

6 Viscozitate dinamică 10-1 N.s/m2 poise P

MULTIPLII SI SUBMULTIPLII ZECIMALI AI

UNITĂŢILOR DE MĂSURĂ DIN S.I.

Factorul de multiplicare Prefixul Simbolul prefixului

1012 tera T

109 giga G

106 mega M

103 kilo k

102 hecto h

10 deca da

10-1 deci d

12

10-2 centi c

10-3 mili m

10-6 micro μ

10-9 nano m

10-12 pico P

10-15 fento f

10-18 atto a

6. Caracteristici metrologiceReprezinta rezultatele măsurătorilor. Cele mai importante dintre acestea sunt

următoarele:

Justeţea - este caracteristica metrologică a unei măsuri de a avea valoarea

nominală apropiată de cea efectivă.

Fidelitatea - este caracteristica unei măsuri de a avea variaţii cât mai mici la

măsurarea aceleiaşi mărimi în condiţii identice.

Sensibilitatea - este raportul dintre variaţia mărimii de ieşire observată la

aparat şi variaţia mărimii de intrare care este generată.

Coeficientul de temperatură - este variaţia indicaţiei aparatului de măsurat,

corespunzătoare unei variaţii de temperatură de un grad.

Influenţa încălzirii - este diferenţa dintre valoarea mărimii de ieşire la punerea

în funcţiune a instalaţiei şi valoarea mărimii de ieşire la sfârşitul timpului de încălzire.

Timpul de încălzire - este timpul ce se scurge de la punerea în funcţiune a

instalaţiei până în clipa în care sunt atinse limitele erorilor.

13

Capitolul 3

DEFINIŢIE, CLASIFICARE, UNITĂŢI DE MĂSURĂ

1. Definiţie

Presiunea (fig. 1) este o mărime fizică scalară şi derivată, egală cu raportul dintre mărimea forţei F, care apasă normal şi uniform pe o suprafaţă, şi aria S a cestei suprafeţe.

Fig. 1.

Presiunea se calculează cu relaţia:

p = F / Aunde:

F = forţa care se exercită perpendicular pe suprafaţa măsurată în N, A = aria măsurată în m2

Dacă forţa nu este perpendiculară pe suprafaţa pe care acţionează, apar deplasări ale particulelor fluidului; presiunea nu are aceeaşi valoare în toate punctele fluidului.

În industrie, presiunea este un parametru important pentru diferite procese: chimice, hidraulice, pneumatice, mecanice etc. Astfel că măsurarea şi verificarea ei devin obigatorii pentru supravegherea desfăşurării acestor procese.

2. Clasificare

În funcţie de originea scării pe care se măsoară, există mai multe tipuri de presiuni:

presiunea barometrică (absolută), măsurată pe scara barometrică în care reperul “0” corespunde vidului absolut; este simbolizată pb , şi este presiunea exercitată de către atmosferă;

14

presiunea manometrică (realtivă), măsurată pe scara manometrică, unde reperul “0” corespunde presiunii atmosferice. În acest caz, presiunea mai mare decât presiunea atmosferică se numeşte suprapresiune, simbolizată ps, iar presiunea mai mică decât presiunea atmosferică se numeşte depresiune sau vacuum (denumit uneori şi vid tehnic), simbolizată pd .

presiunea diferenţială, reprezintă diferenţa dintre două presiuni. Aceste presiuni pot fi parametrii unor procese diferite sau parametrii unor etape diferite ale aceluiaşi proces:

pd = p1 – p2

presiunea hidrostatică, reprezintă presiunea exercitată de greutatea unei coloane de lichid: ph = ρ*g*h

3. Unităţi de măsură

În SI, unitatea de măsură pentru presiune derivă chiar din relaţia de definiţie şi este Newton pe metro pătrat: [p] = N / m2

1 N / m2 este presiunea produsă de o forţă de 1 newton, normală şi uniform distribuită pe o suprafaţă cu aria de 1 metru pătrat.

În Sistemul Internaţional SI, unitatea de măsură a presiunii derivă din relaţia de definiţie este pascalul, simbolizată Pa:

[p]SI = [F]SI / [S]SI = N / m2 = Pa

Multiplii şi submultiplii cel mai des utilizaţi ai N / m2 sunt: daN/m2; MN/ m2; N/cm2; mN/ mm2.

Alte unităşi de măsură sunt redate în tabelul 1. Tabelul 1

15

Pentru măsurarea presiunii, mai există o serie de unităţi de măsură care, deşi nu fac parte din SI, mai sunt uneori folosite.

În sistemul CGS, unitatea de măsură pentru presiune se numeşte dyna pe centimetru pătrat sau barye şi se notează dyn/cm2. ea se defineşte ca fiind presiunea rezultată din aplicarea unei forţe normale şi uniform distribuită de o dynă, pe o suprafaţă de un centimetru pătrat: 1 dyn/cm2 = 1μbar.

Multiplii barynei mai des utilizaţi sunt următorii:Hectobarul 1 hbar = 108 dyn/cm2

Barul 1 bar = 106 dyn/cm2

Milibarul 1 mbar = 103 dyn/cm2

Se utilizează şi următoarele unităţi de măsură: Milimetru coloană mercur (la temperatura de 00C şi acceleraţia

gravitaţională g = 9,80665 m/s2), notat mm Hg sau torr; Milimetru coloană de apă (la temperatura de 00C), notat mm H2O; Atmosfera tehnică (kilogram forţă / cm2), notată at; Atmosfera fizică, folosită în metrologie.

16

Capitolul 4

MIJLOACE PENTRU MĂSURAREA PRESIUNII

4.1 Clasificarea mijloacelor de măsurare

Mijloacele pentru măsurarea presiunii se deosebesc între ele în funcţie de: Soluţia constructivă; Precizia de măsurare; Tipul fluidului de măsurat, lichid sau gaz; Valoarea presiunii nominale.

1. După principiul de funcţionare, mijloacele pentru măsurat presiuni se împart în :

Aparate cu lichid, a căror funcţionare se bazează pe legea fundamentală a hidrostaticii : diferenţa de presiune dintre două puncte aflate la adâncimi diferite într-un lichid este egală cu produsul dintre greutatea specifică a lichidului şi diferenţa de nivel dintre cele două puncte.

Din această grupă de aparate, fac parte aparate cu tub în formă de U. Aparate cu element elastic, a căror funcţionare se bazează pe deformaţia

unor elemente elastice sub acţiunea presiunii (membrane, tuburi Bourdon, tuburi spirale, silfoane);

Aparate cu piston şi greutăţi, a căror funcţionare se bazează pe legea lui Pascal : presiunea exercitată din exterior asupra unui lichid se transmite integral în toată masa lichidului; ele sunt construite numai ca etaloane.

Aparate electrice – care funcţionează pe baza variaţiei proprietăţilor electrice ale materialelor supuse la presiuni (manometre cu cuarţ, manometre cu rezistenţă de manganin);

Aparate combinate – care funcţionează pe baza combinaţiei diferitelor principii de măsurare (traductoare electrice, traductoare pneumatice).

2. După valoarea presiunii măsurate, mijloacele pentru măsurat presiunea sunt : Manometre – care măsoară presiuni mai mari decât presiunea

atmosferică ; Vacuummetre – care măsoară presiuni mai mici decât presiunea

atmosferică; Manovacuummetre – care măsoară atât presiuni mai mari, cât şi mai

mici decât presiunea atmosferică;

17

Micromanometre, microvacuumetre, micromanovacuummetre, care măsoară presiuni cu valori până la 500 mm H2O.

Clasificarea mijloacelor de măsurare a presiunii este dată în tabelul 2. Tabelul 2.

4.2 Mijloace pentru măsurarea presiunii

1. Aparate cu lichid pentru măsurarea presiunii

Aceste aparate se bazează pe echilibrarea presiunii de măsurat cu ajutorul presiunii unei coloane de lichid (mercur, apă, alcool, glicerină, petrol sau derivatele lui şi poartă numele de lichide manometrice). Se caracterizează prin construcţie simplă şi precizie ridicată, fiind utilizate în laboratoare şi în industrie, ca aparate etalon. Ele pot fi manometer, vacuummetre şi manovacuummetre.

Principiul de funcţionare se bazează pe echilibrarea presiunii de m,ăsurat, prin presiunea hidrostatică produsă de o coloană de lichid.

Din punct de vedere constructive, ele sunt aparate cu citire directă şi se pot împărţi în următoarele grupe:

- aparate cu tub U;- aparate cu rezervor şi cu tub, care pot fi cu tub vertical sau înclinat;- aparate cu plutitor;

18

- aparate cu balanţă inelară;- aparate cu clopot.

Domeniul de măsurare al acestor aparate este cuprins între 0,1 – 0,15 MN/m2. Peste aceste valori ale presiunii, ele devin inopportune, din cauza lungimii prea mari a coloanei de lichid.

Manometrul cu tub de sticlă în formă de U este cel mai simplu aparat pentru măsurat presiunea . El constă dintr-un tub de sticlă în formă de U, umplut cu un lichid manometric (fig. 2). Unul dintre braţe se pune în legătură cu recipientul a cărui presiune trebuie măsurată, celălalt aflându-se în legătură cu atmosfera. Dacă presiunea din recipient este mai mare decât cea atmosferică, se va produce o denivelare a coloanelor de lichid. Această denivelare exprimă valoarea presiunii din recipient.

La acest aparat presiunea pa fiind mai mare ca presiunea pb lichidul coboară în braţul din dreapta şi se ridică în braţul din stânga.

La schilibru se scrie ecuaţia:pa = pb + γh

unde: pa= presiunea absolută a fluidului exprimată în Pa, care se va calcula.pb = presiunea atmosferică sau barometrică, în Pa, cunoscută,

Fig. 2 Manometrul γ = greutatea specifică din tubul U în N/m3,

h = difernţa de nivel a lichidului în m, citită pe scara gradată a aparatului.

Manometru cu tub U

Constructiv, sunt cele mai simple aparate fiind compuse dintr-un suport rigid 1 pe care sunt fixate cele doua braţe ale tubului din sticlă 2 şi scara gradată 3 (fig. 3). În cazul majorităţii aparatelor, întreg ansamblul este protejat de o cutie metalică 4

prevazută cu sticlă de protecţie. La partea superioară se pot prevedea doua robinete de izolare 5 şi un robinet pentru egalizarea presiunilor 6. Dacă nivelul lichidului în ambele ramuri ale tubului este acelaşi, presiunea din rezervor va fi egală cu presiunea atmosferică (fig. 4, a). Considerând echilibrul coloanei de lichid manometric la nivelul A-A’ (fig. 4, b), presiunile din cele doua ramuri, exprimate în unităţi de lungime ale coloanei de lichid, vor fi egale rezultând:

pa = pb + h ,

19

Fig. 3 Manometrul cu tub Uunde h este presiunea hidrostatică dată de greutatea coloanei de lichid dintre cele doua nivele, exprimată în unităţi de lungime ale coloanei de lichid. Când rezultă h = ps, aparatul masurând în acest caz o suprapresiune.

Asemanator, montajele din figurile 4, c, d, servesc pentru măsurarea depresiunilor pv respectiv a diferenţelor de presiune dintre două rezervoare Δ p.

Fig. 4 Moduri de utilizare a tubului U

Aparat cu rezervor şi tub vertical

Acestea inlatura inconvenientul care apare la aparatele cu tub U datorita necesitatii a doua citiri, dificultati care cresc mai ales cind presiunea variaza. Principial, aceste aparate sunt construite la fel ca cele de tip U, unul dintre tuburi fiind insa inlocuit cu un rezervor de sectiune mult mai mare decit sectiunea celuilalt tub (fig. 5).

La acest aparat unul din braţe se înlocuieşte cu un vas de secţiune mult mai mare (de 400 de ori mai mare) decât celălalt braţ. Ca lichid manometric se utilizează mercurul. Deosebirea faţă de aparatul cu tub U este aceea că presiunea se află făcând o singură citire pentru determinarea diferenţei de nivel.Dacă rezervorul se racordează la instalaţia cu presiunea de măsurat, capătul tubului vertical rămâne liber, sub acţiunea presiunii atmosferice .Dacă tubul vertical se racordează la instalaţia cu presiunea de măsurat, rezervorul rămâne sub acţiunea

presiunii Fig. 5 atmosferice.Aceste aparate se folosesc în laboratoare, ca manometre sau vacuummetre (lichidul utilizat fiind mercurul), sau se folosesc în industrie (caz în care lichidul manometric este apa). Scara aparatelor este etalonată în unităţi de presiune, gradarea făcându-se prin comparare cu un aparat etalon.

20

Erorile de măsurare sunt cuprinse în intervalul ±1-3 mm coloană de lichid.

Aparate cu rezervor si tub inclinat. Aceste aparate, numite si micromanometre, se utilizează pentru masurarea presiunilor sau a depresiunilor reduse de ordinul milimetrilor coloană de apă.

Se utilizează pentru măsurarea micropresiunilor de ordinul milimetrilor coloană de apă. Se utilizează orice fel de lichid manometric, dar în special alcoolul etilic.

Spre deosebire de aparatele cu rezervor si tub vertical, la aceste aparate tubul este inclinat fata de orizontala cu un unghi α putindu-se obtine deplasari mari ale lichidului manometric in tub la presiuni reduse.

Din figura 6 rezulta: h1 = l x sin α , unde l este lungimea coloanei de lichid din tub fata de reperul zero.

Din punct de vedere constructiv, unghiul de înclinare poate fi fix sau variabil, presiunea limită măsurată fiind cu atât mai

mare cu cât unghiul de înclinare este mai mare. Cu toate acestea, valoarea inferioară limită a unghiului a este de 15°.

Fig. 6 Micromanometru cu tub înclinat Scara aparatului este gradată în mm coloană de apă.

Domeniul de măsurare variază între 10-200 mm (100-200 mm), iar erorile de măsurare variază între 0,5-1,5 % din limita superioară de măsurare.

Micromanovacuummetru cu rezervă şi tub înclinat

Aparatul se compune dintr-un postament 2 pe care este montat rezervorul 3 care se afla in comunicatie cu tubul din sticla 4. Tubul se poate roti in plan vertical prin intermediul bucsei 5, pozitia acestuia fiind fixata pe sectorul circular 1 cu ajutorul unei armaturi si a unei tije 6. Cu ajutorul suruburilor 7 si 8 si a nivelelor 9 si 10 se realizeaza reglarea la zero a aparatului.

Fig. 7 Micromanovacuummetrul

21

2. Aparate cu element elastic

Aparatele cu element elastic de măsurare au o răspândire largă în cele mai diverse ramuri ale tehnicii având un domeniu foarte intins de măsurare, de la presiuni de ordinul milimetrilor coloană de apă pâna la mai mult de 10.000 bar. Sunt în acelaşi timp robuste, construcţia elementului de măsurare precum şi manipularea fiind simplă, iar precizia satisfăcatoare. Elementul elastic poate fi de tip tub Bourdon (simplu, dublu curbat, elicoidal, spiralat etc.), membrana, capsulă sau burduf.

Manometru cu tub simplu curbat.

Principiul de funcţionare al acestor aparate se bazează pe deformarea elastică sub acţiunea suprapresiunii asupra suprafeţei active a unui element de măsurare. Majoritatea acestor aparate au elementul elastic de tip tub Bourdon (fig. 8). Suprapresiunea determină deplasarea capătului liber al tubului 1 transmţând mişcarea prin intermediul unei tije 2 şi a unui sistem dinţat 3 la un ac indicator 4 care se deplasează în faţa unei scări gradate 5.

Fig. 8 Manometrul cu tub simplu

Manometrele cu membrană

Manometrele cu membrană (fig. 9) au elementul sensibil constituit dintr-o membrană de oţel 1 cu ondulaţii circulare concentrice. Sub acţiunea suprapresiunii, membrana se curbează în sus iar sub acţiunea depresiunii aceasta se curbeaza în jos. Printr-o tijă 2 legată de centrul membranei 3 şi a unui angrenaj 4, mişcarea se transmite unui ac indicator 5.

Fig. 9 Manometru cu membrană

Burduful elastic

22

Burduful elastic (fig. 10) se mai numeşte şi tub ondulat. Este format dintr-un tub cilindric cu ondulaţii uniforme. Supus la acţiunea presiunilor din interiorul şi exteriorul lui, înalţimea acestuia va creşte sau va scădea, determinând deplasarea acului indicator.

Aparate cu piston şi greutăţi

Aparatele cu piston şi greutăţi se utilizează în special ca aparate etalon datorită performanţelor deosebite ale acestora. Principiul de funcţionare se bazează pe legea lui Pascal, presiunea lichidului manometric din interiorul cilindrului 1 (fig.2.11) fiind echilibrată de presiunea data de piesele calibrate 2, care se aşeaza pe talerul 3 al pistonului 4. La echilibru, valoarea presiunii este dată de relatia:

Fig. 11 Aparate cu piston

unde : G este suma forţelor corespunzătoare greutăţilor pistonului cu taler şi a pieselor calibrate aşezate pe acesta, în N; Aa – aria activă a pistonului, în m2; r1, r2 – raza pistonului respectiv a cilindrului, în m.

Manometru cu tub simplu curbat BOURDON este prezentat în figura 12.

Elementul sensibil de măsurare este un tub cu pereţi subţiri, confecţionat din alamă, bronz fosforos sau oţel, curbat sub forma unui arc de cerc cu deschiderea unghiulară de 200…270º.

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

Ca urmare capătul liber al tubului îşi schimbă poziţia iniţială, modificându-se poziţia pârghiei,

23

care va acţiona asupra sectorului dinţat, rotindu-l şi făcându-l să angreneze cu pinionul.

Fig. 12 Manometrul cu tub Bourdon 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.

Manometru cu capsulă este prezentat în figura 13.

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.

Fig. 13 Manometre cu capsulă

Manometru cu Burduf

Au construcţie (fig. 14) asemănătoare cu celelalte manometre, cu diferenţa că elementul elastic este un tub elastic numit burduf.

Burduful este un tub cilindric cu pereţi ondulaţi , ale cărui variaţii de lungime, sub acţiunea presiunii de măsurat, sunt transformate, printr-un mecanism cinematic, în deplasări circulare ale acului indicator.

Presiunea de măsurat poate acţiona atât din interior cât şi din exterior. Deplasarea capătului

24

liber al silfonului este direct proporţională cu presiunea aplicată şi este transmisă la acul indicator.

Se utilizează, de regulă, cu dispozitive de înregistrare sau în sisteme de reglare automată.

Fig. 14 Manometrul cu burduf

Capitolul 5

MĂSURAREA PRESIUNII ATMOSFERICE

Presiunea atmosferică este forţa cu care aerul atmosferic apasă pe unitatea de suprafaţă. Ea se datorează efectului gravitaţional care atrage atmosfera catre Pămant. Presiunea atmosferică variază în funcţie de temperatură şi altitudine, fiind mai mare la nivelul mării.

Unitatea de masură standard pentru presiune atmosferică barul. S-a stabilit că presiunea medie a atmosferei este de 1,013 bar.Aparate de măsură a presiunii atmosferice sunt:

Barometrul cu mercur

Barometrul aneroid

Barografe

Barometrul cu mercur Primul barometru cu mercur a fost inventat de Torricelli în anul 1643. Presiunea

atmosferică este mai mică la Ecuator şi mai mare la Poli.

Barometrul cu mercur (fig. 15) este alcătuit dintr-un tub de sticlă asezat deasupra unui vas deschis care conţine mercur. Datorită presiunii exercitate de aer mercurul va urca în tub pînă la o înălţime proporţională cupresiunea.Aceste manometre sunt fragile, greu de manipulat,iar mercurul este foarte toxic.Se utilizează doar pentru operaţii de etalonare a altor tipuri de barometre.

Fig. 15 Barometrul cu mercur

Barometru aneroid

25

Barometrul aneroid este alcătuit dintr-o capsulă metalică vidată, etansă.Creşterea presiunii duce la turtirea capsulei, iar scăderea presiunii determină bombarea acesteia. Toate deformaţiile capsulei determină deplasarea unui ac indicator pe un cadran gradat.

Fig. 16 Barometru aneroid Barografele

Statiile metrologice sunt dotate cu Barografe (fig. 17) - aceste instrumente înregistreaza continuu variatiile presiunii atmosferice.

Fig. 17 Barografe

26

Capitolul 6

NORME DE TEHNICĂ A SECURITĂŢII MUNCII ŞI DE PREVENIRE ŞI STINGERE A INCENDIILOR

1. Norme de tehnică a securităţii muncii

Problemele cu caracter organizatoric aferente activităţi de măsurare pot influenţa hotărîtor direct sau indirect producerea accidentelor de muncă sau a înbolnăvirilor profesionale, a securităţii personalului şi a aparatelor.Datorită acestui lucru , se va acorda o atenţie deosebită următoarelor elemente:

controlul frecvent al condiţiilor la locul de muncă controlul dotării instalaţiilor şi al aparatelor cu dispozitive de tehnica

securităţii muncii precum şi apersonalului şi materiale de protecţie ,înainte de începerea lucrului.

organizarea locului muncă şi a activităţii respective asigurarea disciplinei în muncă supravegherea permanentă a elevilor, sub aspectul respectării normelor de

protecţia muncii lucrarea de laborator se va executa numai după verificarea montajului de către

profesor, respectînd îndrumările şi indicaţiile profesorului nu se va lucra cu mîinile ude şi nu se vor atinge părţile aflate sub tensiune nu se va efectua niciun fel de modificări asupra montajului, atîta timp cît acesta

se află sub tensiune se vor utiliza echipamentul şi materialele de protecţie individuală.Este interzisă orice modificare a destinaţiei aparatului,dacă acestea contravin

normelor şi regulamentelor în vigoare.Laboranţii şi profesorii sunt obligaţi să asigure organizarea corespunzătoare a

activităţii, la fiecare loc de muncă,în condiţii de securitate a personalului şi a aparatelor prin:

verificarea bunei funcţionări a aparatelor şi a instalaţiilor, luînd măsuri operative de remediere a deficienţelor

verificarea modului în care se întreţin aparatele,instalaţiile şi legarea la pămînt şi la nul a celor care pot produce accidente prin electrocutare

27

instruirea corespunzătoare a elevilor, verificarea cunoştinţelor acestora,menţinerea strictă a ordinii disciplinei

repartizarea sarcinilor, îndrumarea şi controlul operaţiilor, asigurarea asistenţei tehnice permanente

asigurarea iluminatului, a încălzirii şi a ventilaţiei în laborator.Personalul desemnat poate indeplinii lucrările de verificare numai după cde şi-a însuşittemeinic următoarele cunoştinţe:

regulamentul de ordine interioară a unităţii legislaţia de protecţie a muncii în vigoare, aferentă activităţii respective norme de protecţie a muncii , generale, şi cele specifice locului de muncă instrucţiunile de lucru noţiunile de prim-ajutor.

2. Norme de prevenire şi stingere a incendiilor

La fiecare loc de muncă, trebuie să fie afişat un plan de evacuare în caz de incendiu.În planul de evacuare sunt stabilite atribuţiile personalului in caz de incendiu şi schema de evacuare.Pentru prevenirea incendiilor sunt interzise:

blocarea căilor de acces depozitarea de produse inflamabile în locuri special neamenajate improvizaţiile de natură electrică folosirea materialelor P.S.I în alte scopuri utilizarea focului deschis în locuri neamenajate sau interzise folosirea produselor petroliere pentru degresarea, spălarea pieselor, aparatelor fumatul în locuri neamenajate executarea de lucrări de întreţinere, reparaţii la instalaţiile electrice de către

personal neautorizat interzis spălarea mîinilor sau a pieselor cu benzina.

28

BIBLIOGRAFIE

1. Bichir N. ş.a. – Maşini, aparate, acţionări şi automatizări, Editura Didactivă şi

Pedagogică, Bucureşti, 1995

2. Boţan N.V. ş.a. – Acţionări şi automatizări, Editura Didactivă şi Pedagogică,

Bucureşti, 1981

3. Ciocîrlia – Vasilescu A. ş.a. - Tehnici de măsurare în domeniu, Editura CD Press,

Bucureşti, 2007

4. Ionescu I. ş.a. - Solicitări şi măsurări tehnice, Editura Economica, Bucureşti, 2004

5. Micu C. ş.a. - Aparate si sisteme de masurare in constructii de masini, Editura

Didactivă şi Pedagogică, Bucureşti, 1997

6. Webresources

7. Reviste de specialitate

29