■ Aparatele cu lichid pentru măsurarea presiunii se caracterizează prin construcţie simplă şi precizie ridicată, fiind utilizate în laboratoare şi în industrie, ca aparate etalon. Ele pot fi manometre, vacuummetre şi manovacuummetre. Principiul de funcţionare se bazează pe echilibrarea presiunii de măsurat, prin presiunea hidrostatică produsă de o coloană de lichid. Din punct de vedere constructiv, ele sunt aparate cu citire directă şi se pot împărţi în următoarele grupe: - aparate cu tub U; - aparate cu rezervor şi tub, care pot fi cu tub vertical sau înclinat; - aparate cu plutitor; - 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 inoperante, din cauza lungimii prea mari a coloanei de lichid. 1. Aparatul cu tub U (Fig. 3.43) este cel mai simplu aparat cu lichid. El se compune dintr-un tub de sticlă în formă de U, fixat pe un suport rigid.

Fig. 3.43. Manovacuumetrul cu tub U

Între cele două braţe ale tubului, se găseşte o scară gradată, cu reperul zero la mijloc (scară bilaterală). Tubul de sticlă este umplut până la jumătatea scării gradate, adică până la reperul zero, cu lichid manometric - care poate fi apă sau mercur, iar pentru manometre foarte sensibile cu benzen, toluen sau alcool. Cu acest tip de aparate, se pot măsura atât supra-presiuni, cât şi depresiuni. Presiunea de măsurat „se leagă" la unul din capetele tubului, celălalt capăt rămânând în legătură cu presiunea atmosferică. Cea mai mare dintre presiuni împinge lichidul din tub în cealaltă ramură (Fig. 3.44.). Diferenţa de nivel apărută între cele două ramuri este direct proporţională cu diferenţa dintre cele două presiuni.

Fig. 3.44. Funcţionarea monovacuummetrului De obicei, valoarea presiunii este exprimată direct în unităţi de măsură, datorită gradării scării în aceste unităţi. Sensibilitatea acestor aparate este invers proporţională cu greutatea specifică a lichidului manometric; pentru aceeaşi presiune, denivelarea produsă în tub va fi cu atât mai mare, cu cât densitatea lichidului este mai mică. Tuburile se construiesc până la o înălţime de 2 m, iar în cazuri speciale, pentru laboratoare, au înălţimea de 3 m. Limita inferioară de măsurare pentru acest tip de aparate este 100 mm H20, deoarece, sub această limită, erorile relative de măsurare cresc foarte mult. 2. Aparate cu rezervor şi tub vertical. La aceste aparate (Fig. 3.45.), unul din braţe se înlocuieşte cu un vas cu secţiunea mult mai mare (de aproximativ 400 ori) decât celălalt braţ. Ca lichid manometric, la aceste aparate se foloseşte mercurul.

Fig. 3.45. Manometru cu tub vertical Deosebirea faţă de aparatul cu tub U este aceea că, la aparatele cu rezervor şi tub vertical, presiunea se află făcând o singură citire pentru determinarea diferenţei de nivel. Dacă Pa > , rezervorul se racordează la instalaţia cu presiunea de măsurat Pa, capătul tubului vertical rămânând liber, sub acţiunea presiunii atmosferice Pb

. În al doilea caz, Pa <, tubul vertical se racordează la instalaţia de presiune de măsurat P, iar rezervorul rămâne sub acţiunea presiunii atmosferice. Aceste aparate se folosesc în laboratoare, ca manometre sau vacuummetre etalon de verificare - când lichidul manometric este mercurul - sau în industrie, caz în care lichidul manometric este apa. Scara aparatelor este etalonată în unităţi de presiune. Gradarea se face prin comparare cu un aparat etalon.Domeniul de măsurare este limitat la valori cuprinse între 0,15 - 0,3 MN/m2

- pentru suprapresiuni şi de până la - 0,15 MN/m2 pentru depresiuni. Erorile de măsurare sunt cuprinse în intervalul ±1,5-3 mm coloană de lichid. 3. Aparatele cu rezervor şl tub înclinat (Fig. 3.46) sunt folosite pentru măsurarea micropresiunilor de ordinul milimetrilor coloană de apă. Aceste aparate sunt asemănătoare cu aparatele cu rezervor şi tub vertical, cu deosebirea că tubul este înclinat cu un unghi a faţă de orizontală. Acest lucru este necesar pentru a se obţine deplasări mari ale lichidului în tub, pentru variaţii mici de presiune.

Fig. 3.46. Micromanometrul cu rezervor şi tub înclinat Ca lichide manometrice, pot fi utilizate toate lichidele folosite la manometre; doar în mod special, este folosit alcoolul etilic. Din punct de vedere constructiv, aceste aparate pot fi realizate cu unghi de înclinare, fix sau variabil, a tubului. La acelaşi lichid manometric şi pentru aceeaşi scară a aparatului, presiunea limită măsurată va fi cu atât mai mare cu cât unghiul de înclinare este mai mare. Unghiul de înclinare are valoarea minimă de 15°, deoarece, sub această valoare a unghiului, se obţine în tub un menise întins şi neclar, ceea ce duce la lipsa de precizie a citirii. Scara aparatului se gradează în mm coloană de apă. Domeniile de măsurare ale acestor aparate sunt cuprinse între aproximativ 10 şi 200 mm H20 (100-2000 N/m2). Erorile de măsurare variază între 0,5 şi 1,5% din limita superioară a domeniului de măsurare. Erorile aparatelor pentru măsurat presiunea cu lichid manometric depind mai puţin de calitatea execuţiei manometrului şi mai mult de citirea valorii presiunii. Erorile de citire au ponderea cea mai mare. Ele se produc, în general, din neatenţia operatorului. Aceste erori pot fi diminuate prin folosirea unor dispozitive speciale de vizare, cu lupă şi vernier (Fig. 3.47.).

Fig. 3.47. Dispozitiv de citire cu lupă şi vernier

Fig. 3.48. Meniscul lichidelor în tuburi capilare O altă eroare este cauzată de capilaritate (Fig. 3.48.). Aceasta este dată de forţele de tensiune superficială. Aceste forţe pot fi orientate spre exteriorul lichidelor (menise concav) sau spre interiorul acestora (menise convex). În cazul aparatelor cu tub U, presiunile suplimentare se anulează, deoarece cele două braţe au acelaşi diametru. La aparatele cu braţe de diametre diferite, aceste presiuni nu se echilibrează. De aceea, se produce o denivelare iniţială, chiar pentru poziţia zero a aparatului. La aparatele cu mercur, nivelul scade în tubul capilar sub poziţia zero, iar la cele cu apă, creşte peste poziţia zero. Această eroare se elimină prin aplicarea de corecţii, folosind pentru aceasta tabele. Fenomenele de capilaritate se reduc prin folosirea de tuburi cu diametre mai mari de 5 mm. Pentru compensarea erorii de capilaritate, citirea se va face totdeauna vizând vârful calotei meniscului.0 altă eroare însemnată este provocată de modificările de temperatură. La creşterea temperaturii, tubul se dilată diferit de scara gradată, ceea ce face ca, la temperaturi crescute, aceste manometre să fie mai puţin precise.

Lichidul manometric este, de asemenea, dilatat de căldură; densitatea lichidului scade, iar manometrul arată presiuni mai mari. Corecţia se face tot cu ajutorul tabelelor. 0 altă eroare este dată de neverticalitatea tubului sau a riglei gradate. Ea este evitată folosind firul cu plumb sau nivela cu apă. Verificarea aparatelor cu coloană de lichid cuprinde următoarele operaţii: - verificarea aspectului exterior; - verificarea scării gradate; - verificarea sensibilităţii. ■ Mijloacele de măsurare cu traductor elastic sunt cel mai frecvent utilizate, datorită următoarelor avantaje: - obţinerea directă a valorii măsurate; - construcţie simplă şi robustă; - precizie crescută; - utilizare simplă; - posibilitatea de adaptare a dispozitivelor de semnalizare, înregistrare şi transmitere la distanţă. Toate aceste mijloace de măsurare a presiunii au în componenţa lor un traductor de presiune, un element elastic. Funcţionarea aparatelor cu traductor elastic se bazează pe deformarea acestui traductor, sub acţiunea presiunii. Deformarea elastică a elementului este proporţională cu presiunea de măsurat şi se transmite la un ac indicator prin intermediul unui mecanism cinematic, care are rol şi de amplificator. Acul indicator traduce deformaţia direct în unităţi de presiune. Traductoarele elastice pot fi: - cu tub Bourdon (Fig. 3.49.a); - cu tub elicoidal (Fig. 3.49.b); - cu tub spiral (Fig. 3.49.c); - cu membrană (Fig. 3.49.d); - cu capsulă (Fig. 3.49.e); - cu silfon (Fig. 3.49.f).

Fig. 3.49. Tipuri constructive de traductoare elastice Elementul elastic este cel care dă şi denumirea aparatului pentru măsurat presiunea, astfel că există: aparate cu membrană, aparate cu tub Bourdon, aparate cu burduf etc. Aparatele de măsurare cu traductor elastic sunt folosite ca manometre, vacuummetre, manovacuummetre şi manometre diferenţiale. Eroarea de măsurare a acestor aparate este provocată de comportarea elementului elastic. Erorile care apar sunt: - de liniaritate a caracteristicii presiune-deformaţie; - de citire a indicaţiilor; - de încadrare a limitei superioare a măsurării sub limita de proporţionalitate a materialului din care este confecţionat elementul elastic. Materialele folosite pentru elementele elastice sunt aliaje cupru-beriliu, bronz fosforos, aliaje cupru-nichel şi oţeluri inoxidabile aliate cu Ni, Cr, Ti, Mo. La aparatele care măsoară presiunea unor lichide agresive, piesele care vin în contact cu lichidul trebuie executate din materiale inerte din punct de vedere chimic. Aparatele construite pentru măsurători obişnuite nu pot fi folosite în cazul unor fluide agresive sau în medii corosive. Pentru aceste măsurători, se folosesc aparate construite special.În mod obişnuit, aceste aparate sunt protejate din construcţie împotriva prafului, a apei, a mediilor explozive, a umidităţii. Aparatele de construcţie obişnuită pot fi folosite în condiţii de vibraţii care nu depăşesc valorile vibraţiilor din halele industriale.

Pentru condiţii de şocuri de orice natură, se construiesc aparate speciale. • Aparatele cu tub elastic au elementul elastic sub formă de tub, care poate fi curbat (Bourdon) sau spiral. Tubul are secţiune ovală. Aparatele cu tub Bourdon (Fig. 3.50) se folosesc la măsurarea presiunii, atât pentru lichide, cât şi pentru gaze. Aparatele pentru gaze au prevăzută în peretele carcasei o fereastră pentru expansiunea gazelor, în cazul apariţiei unei suprapresiuni. Carcasa acestor aparate este vopsită în culori convenţionale, specifice gazului de măsurat.

Fig. 3.50. Aparat cu tub Bourdon 1 - element elastic; 1 - arc tubular de deschidere; 2 - pârghie de legătură; 3 - sector dinţat; 4 - pinion; 5 - ac indicator; 6 - cadran; 7 - cep filetat de legătură; 8 - carcasă; 9 - ramă; 10 - geam de protecţie Elementul elastic al acestor aparate este un tub Bourdon, care se prezintă sub forma unui tub curbat, cu secţiune ovală (Fig. 3.51), care se deformează atât în secţiune, cât şi în deschidere. Deformaţiile deschiderii sunt transmise printr-un mecanism cu roţi dinţate la axul acului indicator. Acul indicator transformă mişcarea de rotaţie în unităţi de presiune.

Fig. 3.51. Schema deformării tubului Bourdon sub influenţa presiunii: a, b - axele elipsei în repaus; a, b' - axele elipsei sub presiune; y, y', R, R' - parametrii geometrici ai tubului în stare de repaos şi, respectiv, sub presiune. La aparatele cu tub spiral, deplasarea capătului liber este mai mare pentru aceeaşi temperatură şi, de aceea, ele sunt preferate în cazul în care măsurarea este însoţită de înregistrare (sunt necesare curse mai mari). Sensibilitatea aparatelor cu tub depinde de: - forma secţiunii tubului; - mărimea razei de curbură a tubului; - grosimea pereţilor tubului; - materialul din care este confecţionat tubul. Domeniul de măsurare al acestui tip de aparate este: 1. pentru aparate cu tub Bourdon, între 1000 N/m2 -1000 MN/m2; 2. pentru aparate cu tub spiral, între 1000 N/m2 - 25 NM/m2; 3. pentru aparatele cu tub elicoidal, între 10 000 N/m2 - 60 MN/m2. • Aparatele cu membrană funcţionează pe baza deformării elastice a membranelor sub acţiunea presiunii. Membranele pot fi folosite singure sau combinate câte două, când formează capsule. a) Aparate cu membrană, al căror element elastic este o membrană montată într-o cameră de presiune (Fig. 3.52.).

Fig. 3.52. Manometru cu membrană Transmiterea presiunii şi transformarea ei în indicaţie pe cadranul aparatului se face prin acelaşi mecanism multiplicator, ca şi în cazul manometrului cu tub. Membranele sunt plăci metalice subţiri, cu feţe plane sau ondulate concentric, confecţionate din diferite aliaje metalice (bronz fosforos, bronz cu beriliu). Sub acţiunea presiunii, membrana se deformează, iar centrul ei se deplasează şi transmite mişcarea la mecanismul amplificator. Deoarece deformaţia membranei sub acţiunea presiunii este mică, aparatele cu membrană au o sensibilitate scăzută. Aceste aparate sunt utilizate în medii agresive sau în medii care au viscozitate mare. Domeniul de măsurare este cuprins între 1000 N/ m2şi4MN/m2. b) Aparate cu capsulă, al căror element elastic este o capsulă formată din două membrane lipite pe contur (Fig. 3.53.).

Fig. 3.53. Manometru cu capsulă Sub acţiunea presiunii introduse în capsulă, deformaţia care apare este transmisă prin acelaşi tip de mecanism ca şi la manometrele descrise anterior. Domeniul de măsurare este cuprins între 100 N/m2 până la 60 000 N/m2. • Aparatele cu silfon au o construcţie asemănătoare cu a celorlalte manometre, cu diferenţa că elementul elastic este un tub elastic, numit silfon. Silfonul este un tub cilindric cu pereţii ondulaţi, ale cărui variaţii de lungime sub efectul presiunii sunt transformate în deplasări circulare ale acului indicator, printr-un mecanism cinematic (Fig. 3.54.).

Fig. 3.54. Aparat cu silfon Materialele din care se confecţionează elementul elastic sunt acelaşi ca şi la celelalte elemente elastice prezentate până acum. în unele cazuri, pentru mărirea domeniului de măsurare, în interiorul burdufului se montează un arc spiral. Presiunea poate acţiona atât din interior cât şi din exterior. Se utilizează în special cu dispozitive de înregistrare sau în sisteme de reglare automată. Domeniul de măsurare al acestor aparate este cuprins între 50 N/m2 - 0,5 MN/m2. ■ Aparatele pentru măsurat presiunea arterială sunt utilizate în domeniul medical

CAPITOLUL I. NORME DE TEHNICA SECURITĂŢII MUNCII ȘI DE PREVENIRE ȘI STINGERE A INCENDIILOR 1.1. Norme de tehnica securităţii muncii Problemele cu caracter organizatoric aferente activităţii de măsurare pot influenţa hotărâtor (direct sau indirect) producerea accidentelor de muncă sau a îmbolnăvirilor profesionale, a securităţii personalului şi a aparatelor (instalaţiilor). 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 a personalului, cu echipament şi materiale de protecţie, înainte de începerea lucrului; - organizarea locului de 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, respectând îndrumările şi indicaţiile profesorului; - nu se va lucra cu mâinile ude şi nu se vor atinge părţile aflate sub tensiune, - nu se va efectua niciun fel de modificări asupra montajului, atâta timp cât acesta se află sub tensiune; - se vor utiliza echipamentul şi materialele de protecţie individuală. Este strict interzisă orice modificare a destinaţiei aparatului sau a utilajului, dacă acestea contravin normelor şi regulamentelor în vigoare. Existenţa şi buna funcţionare a aparatelor de măsură şi control şi a dispozitivelor de protecţie a muncii fac parte din buna organizare a locului de muncă. La fiecare loc de muncă, vor fi afişate la loc vizibil instrucţiunile de protecţia muncii şi de lucru, însoţite de schemele aparatelor şi ale utilajelor şi de instrucţiunile de folosire. 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, luând măsuri operative de remediere a deficienţelor; - verificarea modului în care se întreţin aparatele, instalaţiile şi legarea la pământ şi la nul a celor care pot produce accidente prin electrocutare; - instruirea corespunzătoare a elevilor, verificarea cunoştinţelor acestora, menţinerea strictă a ordinii şi disciplinei; - repartizarea sarcinilor, îndrumarea şi controlul operaţiilor, asigurarea asistenţei tehnice permanente; - asigurarea iluminatului, a încălzirii şi a ventilaţiei în laborator. Personalul desemnat poate îndeplini lucrările de verificare numai după ce şi-a însuşit temeinic următoarele cunoştinţe: - regulamentul de ordine interioară a unităţii; - legislaţia de protecţie a muncii în vigoare, aferentă activităţii respective; - normele de protecţie a muncii, generale, şi cele specifice locului de muncă; - instrucţiunile de lucru;

- noţiunile de prim-ajutor. Nici un elev nu va fi repartizat, respectiv, primit în laborator şi nu va fi pus să lucreze, decât după ce i s-a făcut instructajul specific de protecţie a muncii care trebuie finalizat prin verificarea însuşirii cunoştinţelor necesare, rezultatul consemnându-se în fişa de instructaj.Pentru a completa măsurile tehnice, de protecţie colectivă, luate în laboratorul de metrologie, este necesar să se utilizeze echipamentul şi materialele de protecţie. Distanţele de transport manual nu vor depăşi 60 m. înălţimea maximă la care se pot ridica manual pe verticală sarcinile maxime admise este de 1,5 m. Elevii care nu sunt în deplină capacitate de muncă sau care nu sunt echipaţi corespunzător, nu vor fi admişi în laborator. ATENŢIE ! Manevrarea instrumentelor, a mijloacelor de lucru, a machetelor grele se va face cu atenţie, pentru a evita riscul accidentării. 1.2. Norme de prevenire şi stingere a incendiilor Respectarea normelor P.S.I. este obligatorie pentru întreg personalul din instituţii, întreprinderi, ateliere etc. Pentru aceasta, este necesar ca fiecare loc de muncă să fie dotat cu aparatură de stins incendii, formată din: stingătoare de incendiu, furtune de incendiu prevăzute cu ajutaje, rastele cu unelte P.S.I. (găleţi, lopeţi, târnăcoape). Personalul de la locul respectiv de muncă este obligat să cunoască locul de amplasare al aparaturii din dotare şi funcţionarea acesteia. 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 în caz de incendiu şi schema de evacuare. Pentru prevenirea incendiilor sunt interzise: - blocarea căilor de acces; - depozitarea de produse (materiale) 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 etc. la instalaţiile electrice de către personal neautorizat. ATENŢIE ! Este interzisă spălarea mâinilor sau a pieselor cu benzină.

BIBLIOGRAFIE 1. Ciocîrdia, C, Ungureanu, I., Bazele cercetării experimentale în tehnologia construcţiilor de maşini, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979. 2. Ciocîrlea-Vasilescu, A., Constantin, Mariana, Măsurări tehnice, Editura Cvasidocumentaţia PROSER & Printech, Bucureşti, 2005. 3. Ciocîrlea-Vasilescu, A., Metrologie industrială, Editura Cvasidocumentaţia PROSER & Printech, Bucureşti, 2005. 4. Ciocîrlea-Vasilescu, A., Constantin, Mariana; Ciocîrlea-Vasilescu, Ioana, Elemente de tehnologie mecanică, Editura PRINTECH, Bucureşti, 2004. 5. Dodoc, P., Metrologie generală, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1979. 6. Gheorghiu, Tatiana, Constantin, N., Auxiliar curricular pentru ciclul superior al liceului, profilul tehnic, modulul: Tehnici de Măsurare în Domeniu, Ministerul Educaţiei şi Cercetării, 2006, Programul PHARE TVET RO 2005/005 -551.05.01 -02. 7. Ghiţescu, D., Mirea, A.,Instalaţiitehnico-sanitare şi de gaze, Manual pentru şcoli profesionale, anul I şi II, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1972. 8. I liescu, C. şi col., Măsurarea electrică a mărimilor neelectrice; îndrumar de laborator, Institutul Politehnic Bucureşti, 1992. 9. lonescu, G. şi col., Traductoare; principii şi metode de proiectare, Institutul Politehnic Bucureşti, 1980. 10. lonescu, G., Măsurări tehnice şi traductoare, Institutul Politehnic Bucureşti, 1975. 11. Micu, C. şi col., Aparate şi sisteme de măsurare în construcţia de maşini, Editura Tehnică, Bucureşti, 1980. 12. Miilea, A., Cartea metrologului - Metrologie generală, Editura Tehnică, Bucureşti, 1985. 13. Neagu, I., Cecetâri privind utilizarea optimă a mijloacelor de măsurare după 2(3) coordonate în laboratoarele de metrologie, lucrare metodico-ştiinţifică pentru obţinerea gradului didactic I, Universitatea Politehnică Bucureşti, 2004. 14. Neagu, I., Constantin, Mariana, Ciocîrlea-Vasilescu, A., Măsurători şi legislaţie metrologică, Editura Cvasidocumentaţia PROSER & Printech, Bucureşti, 2007. 15. Popescu, D., Sgârciu, V., Echipamente pentru măsurarea şi controlul parametrilor de proces, Editura Electra, Bucureşti, 2002.

16. Sturzu, A. şi col., îndrumător practic uzinal şi de laborator pentru controlul preciziei de prelucrare în construcţia de maşini, Editura Tehnică, Bucureşti, 1976. 17. Sturzu, A., lonescu, Mihaiela, Controlul preciziei dimensionale şi geometrice, Editura PRINTECH, Bucureşti, 2006. 18. Udrea, C, Doboş, F., Panaitopol, H., îndrumar de laborator şi proiectare la automate de control şi servire, Institutul Politehnic Bucureşti, 1980. 19. Lăzărescu, I., şi col., Toleranţe şi măsurări tehnice, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1969.