Design, construction and characterization of pneumatic system for measurement of roughness
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Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM)
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This article aims to present the results obtained from the design, construction and characterization of a pneumatic flapper-nozzle amplifier, employed in the measurement of average surface roughness. In the construction of the sensor, low cost materials were used and most pieces were obtained by machining. The data acquisition was performed through PC, using an Arduino interface board. The nonlinear mathematical model of the sensor is based on equations of perfect gas flow through an orifice and the continuity law for a control volume. The characterization of physical parameters obtained through laboratory techniques based on the transient response of the gas pressure in the pressurization and depressurization processes of constant volume chambers, using computational tools for adjusting experimental curves. The validation of the model was based on the specifications of transient response that presents a dynamic system for a step input. For the measurement of the roughness, the mathematical model of average roughness, Ra, was used, and the measured data by the sensor were obtained in sandpapers from P1000 to P2000 size, with reference for validation values of average roughness indicated by the FEPA standard.
Este artículo tiene como propósito presentar los resultados obtenidos a partir del diseño, construcción y caracterización de un amplificador neumático tobera-aleta, empleado en la medición de rugosidad de superficies planas. Para la construcción del sensor se utilizaron materiales de bajo costo y la mayoría de las piezas se obtuvieron mediante mecanizado. La adquisición de datos se realizó a través de PC utilizando como interfaz una tarjeta Arduino. El modelo matemático no-lineal del sensor está basado en las ecuaciones de flujo de gas perfecto a través de un orificio y la ley de continuidad para un volumen de control. La caracterización de parámetros físicos se obtuvo por medio de técnicas de laboratorio basadas en la respuesta transitoria que experimenta la presión de un gas en procesos de llenado y vaciado de cámaras de volumen constante, haciendo uso de herramientas computacionales para el ajuste de curvas experimentales. La validación del modelo se hizo con base en las especificaciones de respuesta transitoria que presenta un sistema dinámico frente a una entrada paso o escalón. Para la medición de la rugosidad, se empleó el modelo matemático de rugosidad promedio, Ra, y los datos medidos por el sensor fueron obtenidos en papeles de lija desde el tamaño P1000 hasta el tamaño P2000, tomando como referencia para su validación los valores de rugosidad promedio indicados por la norma FEPA.
Este artículo tiene como propósito presentar los resultados obtenidos a partir del diseño, construcción y caracterización de un amplificador neumático tobera-aleta, empleado en la medición de rugosidad de superficies planas. Para la construcción del sensor se utilizaron materiales de bajo costo y la mayoría de las piezas se obtuvieron mediante mecanizado. La adquisición de datos se realizó a través de PC utilizando como interfaz una tarjeta Arduino. El modelo matemático no-lineal del sensor está basado en las ecuaciones de flujo de gas perfecto a través de un orificio y la ley de continuidad para un volumen de control. La caracterización de parámetros físicos se obtuvo por medio de técnicas de laboratorio basadas en la respuesta transitoria que experimenta la presión de un gas en procesos de llenado y vaciado de cámaras de volumen constante, haciendo uso de herramientas computacionales para el ajuste de curvas experimentales. La validación del modelo se hizo con base en las especificaciones de respuesta transitoria que presenta un sistema dinámico frente a una entrada paso o escalón. Para la medición de la rugosidad, se empleó el modelo matemático de rugosidad promedio, Ra, y los datos medidos por el sensor fueron obtenidos en papeles de lija desde el tamaño P1000 hasta el tamaño P2000, tomando como referencia para su validación los valores de rugosidad promedio indicados por la norma FEPA.