Tècniques Instrumentals en Enginyeria

ENGINYERIA INDUSTRIAL
Tècniques
Instrumentals a
l’Enginyeria
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25087 Tècniques instrumentals a l’Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
1
Crèdits: 4,5 (1,5T + 3L)
Crèdits ECTS: 3,6
Tipus: Optativa
Coordinadors: J.M.Aulí, Jordi Romeu, Salvador de las Heras
Altres Professors: Miquel Torrent
Departament: Resistència de Materials, Enginyeria Mecànica i Mecànica de Fluids i
Turbomàquines
Presentació
Coneixements previs
Mecànica de fluids. Mecànica dels medi continu i Resistència de materials. Física de les ones.
Camps professionals
Enginyeria de projectes i instal·lacions. Manteniment industrial. Sistemes avançats de control.
Disseny i optimització de elements de màquina i estructures.
Relació amb altres assignatures
Càlcul i construcció de Maquinaria, Estructures Metàl·liques i de Formigó Armat, Vibracions i Acústica.
Enginyeria tèrmica i de fluids. Màquines hidràuliques. Automatització per fluids. Enginyeria de control.
Objectius generals
Qualsevol maquinària o procés de fabricació pot requerir estudis relacionats amb estàtica i dinàmica
de sòlids i mecànica de fluids. Encara que molts d’aquests càlculs es poden dur a terme mitjançant
tècniques de simulació, els requeriments de qualitat dels productes i processos de fabricació, la
necessitat d’innovació dels mateixos i el marc legal, comporten la necessitat de caracteritzar diverses
magnituds físiques relacionades amb l’enginyeria mecànica. En conseqüència, els objectius de
l’assignatura són:
-
Comprensió del fenomen físic a mesurar.
-
Coneixement de les tècniques més habituals de mesura en Enginyeria Mecànica
-
Reconeixement de la utilitat d’aquestes mesures i la seva repercussió en aspectes de disseny
i manteniment d’equips
-
Adquisició de les habilitats essencials per a dur a terme els assaigs de forma correcte
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25087 Tècniques instrumentals a l’Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
2
Temari
Mòdul 1
Tema 0. Característiques dels elements de mesura.
(1)
Camp de mesura, abast, precisió, sensibilitat, repetitivitat, histèresi, resposta freqüencial, fiabilitat.
Tema 1. Mesura de variables de fluids.
(14)
Tema 1.1. Sensors de pressió. Sensors primaris. Transductors: piezoelèctric, galga extensiomètrica,
semiconductor, inductiu, capacitiu, potenciomètric. Transmissors. Sortides normalitzades.
Tema 1.2. Sensors de cabal. Característiques funcionals: compatibilitat amb el fluid, rang de
temperatures i pressió, pèrdua de càrrega, tipus de sortida, compatibilitat electromagnètica, posicions
de muntatge, etc. Tipus de cabalímetres: diferencials, rotàmetres, tensió induïda, vòrtex,
desplaçament volumètric, coriolis, tèrmic.
Tema 1.3. Sensors de temperatura. Mesura sense contacte. Termoparells. Termoresistències.
Termistors.
Tema 1.4. Sensors de nivell. Mesura directa. Mesura manomètrica. Mesurador conductiu. Mesurador
ultrasònic. Mesurador per radiació.
Mòdul 2
Tema 1. Introducció a les tècniques d´anàlisi de tensions en general, i en concret a la Extensometria.
(1 hore)
Tema 2. Conceptes fundamentals en las bandes extensométricas.
(2 hores)
- Introducció- Característiques destacades de las bandes extensométricas- Consideracions generalsAnàlisi de la sensibilitat a la deformació als metalls- Bandes extensométricas tipus Foil- Selecció de
bandes.
Tema 3. Efectes laterals a las bandes.
(2 hores)
- Significat de la sensibilitat a la deformació i factor de banda- Equacions bàsiques- Utilització de
bandes en condicions diferents a las de calibració .
Tema 4. Practica de instal·lació de bandes.
(4 Hores)
- Tractament de superfícies- Alineació - Encolat - Soldadura a les connexions- Comprovacions de les
instal·lacions- Proteccions.
Tema 5. Circuits de Mesura.
(2 Hores)
- Introducció- Pont de Wheastone- Balanç nul del pont- Efectes de la resistència de la línia – circuits
de calibració.
Tema 6. Experiències básicas.
(3 Hores)
- Introducció- Experiències de elements estructurals que treballen a tracció i flexió.
Tema 10. Transductors extensométrics.
(1 Hores)
- Introducció- Transductors: Axials, voladís, bigues a flexió, tallant, torsió i pressió.
Mòdul 3. Vibracions i acústica.
Tema 3.1. Magnituds mesurables. Introducció a l’anàlisi freqüencial. (3 h.)
Tema 3.2. Fonaments de vibracions: Sòlids deformables, freqüències pròpies, resonància. (3 h.)
Tema 3.3. Mesura de vibracions: transductors i analitzadors. Anàlisi de màquines rotatives. (3 h.)
Tema 3.4. Introducció a l’acústica: generació i propagació del so. (3 h.)
Tema 3.5. Mesura del so: sonòmetres i sonda d’intensitat. Caracterització acústica de equipaments
(3h.)
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25087 Tècniques instrumentals a l’Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
3
Objectius específics dels mòduls
n
Mòdul 1
Presentar a l’alumne la terminologia emprada en la pràctica de l’enginyeria en la selecció, instal·lació,
ús i manteniment dels diferents sensors.
Descriure a l’alumne els diferents sensors emprats en l’enginyeria de les instal·lacions de fluids o
tèrmiques: sensors de pressió, cabal, temperatura i nivell.
n
Mòdul 2
Donar a conèixer i comprendre els coneixements teòrics i pràctics que es requereixen per l´aplicació e
interpretació de l´extensometría.
n
Mòdul 3
Expossició dels fenòmens físics de generació i propagació de vibracions i so. Coneixement dels
equips i tècniques de mesura. Utilitat tècnica dels resultats obtinguts
n
Objectius de l’alumne
Modul 1- L’alumne ha de conèixer els tipus de sensors més freqüents, la seva morfologia i les
característiques de funcionament que serveixen per a la seva correcta selecció i instal·lació final.
Modul 2 -L´alumne ha d’estar capacitat a diferents nivells:
- Muntatge, comprovació i protecció de les seves instalacions.
- Conexions extensométricas
- Calibracions
- Presa de dades
- Tractament e interpretació de les mateixes
- Valoració de deformacions o bé tensions, i coeficients de seguretat
Mòdul 3- Comprensió dels fenòmens físics que hi intervenen. Adquisició de metodologia en la
realització de les mesures i presentació i anàlisi de resultats. Extrapolació a casos realistes.
Metodologia de treball
L´assignatura s´organitza en classes de Teoria i Practiques.
Per la part que correspon a la Teoria, ens ajudarem de pissarra, transparències. En aquesta part, a la
vegada que es donen a conèixer els aspectes teòrics, paral·lelament si inclouen petites aplicacions en
format de problemes.
Las pràctiques són un pilar fonamental per l´assignatura, donat a que tractem que aquesta sigui
eminentment d´aplicació. Ja veiem en el programa, que si bé es treballen els aspectes teòrics, hi ha
tota una sèrie de temes que fan referència exclusivament a pràctiques.
Las practiques son tutoritzades i avaluades a temps real. Al final del curs es presentarà una memòria
que recull totes les practiques, que a la vegada serà una eina de avaluació.
Durant tot el curs es farà un control de assistència, donat el caràcter presencial que exigeix aquesta
assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25087 Tècniques instrumentals a l’Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
4
Sessions teoria, problemes
n
1 Sessió presencial Teoria/setmana de 1 Hora
n 1 Sessió presencial Pràctiques/setmana de 2 Hores
NOTA:
Pràctiques, laboratoris
n
Mòdul 1. Laboratori de Mecànica de fluids
n
n
n
n
n
Pràctica 1: Identificació de les característiques funcionals de dos sensors de pressió.
Pràctica 2: Circuit de càrrega d’un sensor. Calibració.
Pràctica 3: Identificació de les característiques funcionals dels sensors de cabal.
Pràctica 4: Identificació de les característiques funcionals d’un termoparell i una PT100.
Mòdul 2 . Laboratori de Resistència de Materials
n Pràctica 1: Tema 4. Practica de instal·lació de bandes
n
n
Pràctica 2: Tema 6. Experiències bàsiques
Mòdul 3
n
n
Pràctica 1: Vibracions en màquines rotatives
Pràctica 2: Caracterització acústica de màquines
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Temps de
Classe
15 hores
Temps
d’estudi
15 hores
Temps
total
30 hores
Mòdul 2: Extensometria
15 hores
15 hores
30 hores
Mòdul 3: Vibracions i acústica
15 hores
15 hores
30 hores
Mòdul
Mòdul 1: Mesura de variables de fluids
Importància i dificultat dels mòduls
Els mòduls són independents i complementaris entre sí. L’estructura dels mòduls també és similar,
doncs es planteja la introducció teòrica suficient i es requereix un treball pràctic de la laboratori. En
conseqüència, tots els mòduls presenten el mateix nivell d’importància i dificultat.
Materials
Bibliografia bàsica Mòdul 1
1. Flow Measurement Engineering Handbook
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25087 Tècniques instrumentals a l’Enginyeria. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
5
Richard W. Miller
McGrawHill NY, 1996
ISBN 0-07-042366-0
2. Mediciones en ingeniería
C.V.Collett, A.D.Hope
Gustavo Gili, S.A. BCN, 1974
ISBN 84-252-0605-7
Bibliografia bàsica Mòdul 2
1.W.Murray/ W.Miller, The bonded Electrical Resistance Strain Gage, Oxford Univertsity Press,
(1992).
2.J.Auli, Apunts de Tècniques d´Anàlisi de Tensions, ETSIIT, (1998)
Bibliografia bàsica Mòdul 3
Kenneth G. McConnell, Vibration Testing. Theory and Practice, John Wiley & Sons. 1995
L. L. Beranek; I. L. Ver, Noise and vibration control engineering, John Wiley & Sons. 1992
Avaluació
El sistema d’avaluació segueix la fórmula que s’indica, què és mitja ponderada de les qualificacions
obtingudes per l’alumne en cadascun dels mòduls de l’assignatura, incloses les pràctiques de
laboratori.
Nf = (1/6)(N1m+N1p)+ (1/6) (N2m+N2p)+ (1/6)(N3m+N3p)
Nf : Nota final
N1m : Nota examen 1r mòdul
N2m : Nota examen 2on mòdul
N3m : Nota examen 3er mòdul
N1p : Nota pràctiques 1er mòdul
N2p : Nota pràctiques 2on mòdul
N3p : Nota pràctiques 3er mòdul