Fuente: Shreyas Narsipur, Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, Universidad Estatal de Carolina del Norte, Raleigh, Carolina del Norte

La presión de fluido es una característica de flujo importante que se requiere para determinar la aerodinámica de un sistema. Uno de los sistemas de medición de presión más antiguos y aún existentes es el manómetro debido a su precisión y simplicidad de funcionamiento. El manómetro es generalmente un tubo de vidrio en forma de U que está parcialmente lleno de líquido, como se muestra en la Figura 1. El manómetro de tubo En U no requiere calibración porque no tiene ninguna parte móvil, y sus medidas son funciones de gravedad y la densidad del líquidos. Por lo tanto, el manómetro es un sistema de medición simple y preciso.

Figura 1. Esquema de un manómetro de tubo en U.

Las mediciones de presión en tiempo real se obtienen en aeronaves conectando los puertos de estancamiento y presión estática de una sonda pitot-estática, un dispositivo que se utiliza comúnmente para medir la presión de flujo de fluido, a los puertos de un dispositivo de medición de presión. Esto permite a los pilotos obtener las condiciones de vuelo existentes y advertirles si se producen cambios en las condiciones de vuelo. Mientras que los manómetros proporcionan lecturas de presión muy precisas, son inherentemente voluminosos. Se necesita una solución más realista para medir las presiones de las aeronaves, ya que uno de los principales objetivos de diseño es mantener el peso total de la aeronave lo más bajo posible. Hoy en día, los transductores de presión electromecánicos, que convierten la presión aplicada en una señal eléctrica, se utilizan ampliamente para aplicaciones de detección de presión en aeronaves porque son pequeños, ligeros y se pueden colocar casi en cualquier lugar del fuselaje. Las características anteriores no solo ayudan a reducir el peso, sino que también reducen la cantidad de tubos necesarios para conectar la sonda pitotestática al transductor, lo que reduce el tiempo de respuesta de los datos. Además, en las pruebas de vuelo de aeronaves experimentales, los transductores de presión en miniatura son útiles, ya que permiten a los investigadores maximizar la recopilación de datos de presión sin aumentar significativamente el peso de la aeronave. Mientras que existen diferentes tipos de transductores de presión con diferentes técnicas de medición, uno de los tipos más comunes de transductor es el transductor de presión capacitivo. Como los transductores son capaces de enviar sólo señales en términos de voltaje y corriente, se requiere calibración del transductor para relacionar la fuerza de una señal en particular con la presión que hace que el transductor genere la señal. El ajuste de curva final que relaciona la corriente o voltaje del transductor con una medición física, en nuestro caso la presión, se conoce comúnmente como la curva de calibración del transductor.

En este experimento, se coloca una sonda pitotestática en un túnel de viento subsónico con los puertos de estancamiento y presión estática conectados a los puertos totales y estáticos tanto del manómetro del tubo U como del transductor de presión. A continuación, el túnel de viento se ejecuta a diferentes ajustes de presión dinámica, y se registra la lectura de presión correspondiente del manómetro del tubo U y las lecturas de corriente producidas por el transductor. Estos datos se utilizan para generar curvas de calibración para el transductor de presión.

1. Calibración del transductor de presión

En esta demostración, se utilizó un túnel de viento subsónico con una sección de prueba de 2,6 pies x 3,7 pies y un ajuste de presión dinámica máxima de 25 psf. Se utilizó un transductor de presión precalibrado para ajustar la presión dinámica en la sección de prueba del túnel de viento, y se utilizó un manómetro diferencial de tubo U con agua de color y escala para medir la altura del fluido(Figura 3). También se utilizó un

En el análisis se utilizaron las siguientes constantes: densidad de agua, _agua:61,04 lb/pie³; aceleración debido a la gravedad, g: 32,15 ft/s²; y manómetro apagado, h_apagado a 0,8 pulgadas. La variación en los datos del manómetro para aumentar y disminuir las presiones dinámicas (con y sin corrección para el instrumento desactivado) se muestra en la Figura 7. La Figura 8 muestra una gráfica de las lecturas de...

Los transductores electromecánicos son reemplazos populares para algunos de los sistemas de medición más voluminosos. Sin embargo, los transductores deben calibrarse regularmente utilizando dispositivos de medición estandarizados para ser herramientas experimentales eficaces. En este experimento, se calibraba un transductor de presión electromecánico de tipo capacitivo listo para usar comparando las señales de corriente generadas por el transductor para una serie de condiciones de presión dinámica en un túnel d...