Informe N°2 El Manómetro 2015-I
February 11, 2021 | Author: Anonymous | Category: N/A
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INGENIERÍA CIVIL
MECÁNICA DE FLUIDOS I
MANOMETRÍA I.
INTRODUCCIÓN Un fuido, ya sea gas o líquido tiene un papel de suma importancia en el campo de la ingeniería, pues tenemos el caso más común el uso de agua en tuberías para abastecimiento de la misma a viviendas, edicios o cualquier tipo de edicación. Ahora bien un tema importante al usar el recurso agua, es la presión de la misma con la que se tiene que bombear por eemplo a un determinado aparato sanitario. !s entonces que la presión en fuidos se lo l o debe de estudiar de la manera correcta y con la mayor precisión posible. "a manometría es una disciplina dedica al estudio de presiones en fuidos, este estudio lo reali#a a trav$s trav$ s de manómetros los cuales sean del tipo que sea sirven para calcular presiones o di%erencia de presiones en fuidos. !sta disciplina estudia tanto su %uncionamiento como su importancia. !n el in%orme siguiente se ha tratado a manera de aprendi#ae reali#ar un manómetro casero, en dicho caso se ha reali#ado un manómetro di%erencial, además de ello se comprobará su %uncionamiento utili#ando el conocimiento teórico aprendido en clase.
II.
OBJETIVOS 1. Objeti Objetivo vo Gee!" Gee!"#$ #$ % &eali#ar un manómetro di%erencial casero. &. Objeti Objetivo' vo' E'(e) E'(e)*+) *+)o'$ o'$ % Anali#ar el comportamiento de un manómetro di%erencial. % Aprender a medir di%erencia de presiones en un manómetro di%erencial. % &eali#ar una ecuación que compruebe los datos e'perimentales.
III.
MATERIALES , M-TODOS
son( )
"os materiales que empleamos para la elaboración del manómetro *angueras ras y e eringas
MANOMETRÍA
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IV.
MECÁNICA DE FLUIDOS I
)
+inta *$trica
)
7ieras, cuchilla y +inta adhesiva
)
*adera y 8apel
)
"íquidos( Agua, Aceite multiusos y /asolina
REVISIÓN LITERARIA 1. M"oet!*" "a manometría es la disciplina orientada a conocer el %uncionamiento de los manómetros. -nstrumentos importantes en el registro del valor de la presión, en un sistema y9o proceso
MANOMETRÍA
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MECÁNICA DE FLUIDOS I en las industrias, los laboratorios, la vida cotidiana u otras es%eras de la actividad humana. !emplo de ello, en la vericación de procesos industriales y determinar unto con la temperatura el estado de un gas ya sea a la salida o entrada de una máquina de fuido. +onocer y controlar el valor de la presión es importante para la seguridad tanto de personas como de equipos :+alderas, recipientes de presión, entre otros;.
&. E# "/et!o !l manómetro es un instrumento utili#ado para la medición de la presión en los fuidos, generalmente determinando la di%erencia de la presión entre el fuido y la presión local. !n la mecánica la presión se dene como la %uer#a por unidad de supercie que eerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha supercie. "a presión suele medirse en atmós%eras :atm;< en el sistema internacional de unidades :-;, la presión se e'presa en ne=ton por metro cuadrado< un ne=ton por metro cuadrado es un pascal :8a;. "a atmós%era se dene como >?>.@B 8a, y equivale a CD? mm de mercurio en un barómetro convencional. +uando los manómetros deben indicar fuctuaciones rápidas de presión se suelen utili#ar sensores pie#oel$ctricos o electrostáticos que proporcionan una respuesta instantánea. 3ay que tener en cuenta que la mayoría de los manómetros miden la di%erencia entre la presión del fuido y la presión atmos%$rica local, entonces hay que sumar $sta última al valor indicado por el manómetro para hallar la presión absoluta. +uando se obtiene una medida negativa en el manómetro es debida a un vacío parcial. 7ipos de *anómetros(
". M"/et!o 0e B!0o -nstrumento mecánico de medición de presiones que emplea como elemento sensible un tubo metálico curvado o torcido, de sección transversal aplanada. Un e'tremo del tubo está cerrado, y la presión que se va a medir se aplica por el otro e'tremo. A medida que la presión aumenta, el tubo tiende a adquirir una sección circular y endere#arse. !l movimiento del e'tremo libre :cerrado; mide la presión interior y provoca el movimiento de la agua. !l principio %undamental de que el movimiento del tubo es proporcional a la presión %ue propuesto por el inventor %ranc$s !ugene Eurdon en el siglo F-F.
MANOMETRÍA
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MECÁNICA DE FLUIDOS I "os manómetros Eurdon se utili#an tanto para presiones manom$tricas que oscilan entre ?)> Gg9cm como entre ?) >???? Gg9cm y tambi$n para vacío. "as apro'imaciones pueden ser del ?.> al H de la totalidad de la escala, según el material, el diseIo y la precisión de las pie#as. !l elemento sensible del manómetro puede adoptar numerosas %ormas. "as más corrientes son las de tubo en +, espiral y helicoidal. !l tubo en + es simple y consistente y muy utili#ado con es%eras indicadoras circulares. 7ambi$n se emplea mucho en algunos indicadores el$ctricos de presión, en los que es permisible o deseable un pequeIo movimiento de la agua. !l campo de aplicación es de unos >B?? Gg9cm. "as %ormas espiral y helicoidal se utili#an en instrumentos de control y registro con un movimiento más amplio de la agua o para menores es%uer#os en las paredes. "os elementos en espiral permiten un campo de medición de ?.@?? Gg9cm, y los helicoidales hasta >???? Jg9cm . A menudo se preere el tubo torcido, consistente y compacto, especialmente para los indicadores el$ctricos de presión. "os tubos Eurdon se presentan en una serie de aleaciones de cobre y en aceros ino'idables al cromo níquel. !n ciertos aspectos las aleaciones de cobre dan meor resultado, pero los aceros ino'idables o%recen mayor resistencia a la corrosión. 7ambi$n se utili#an tubos de aleación hierro)níquel, debido a que tienen un coeciente de dilatación muy pequeIo, que hace que la lectura d la presión no est$ infuida por la temperatura del instrumento. "os instrumentos mecánicos y neumáticos con elementos Eurdon permiten una apro'imación del ?.BH de la escala. i se precisa mayor e'actitud se emplean indicadores el$ctricos. "os manómetros Eurdon miden la di%erencia entre la presión interior y la e'terior del tubo. +omo la presión e'terior suele ser la atmos%$rica, el manómetro indica la di%erencia e'istente entre la presión medida y la presión atmos%$rica, es decir la presión manom$trica.
MANOMETRÍA
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MECÁNICA DE FLUIDOS I !l manómetro Eurdon es el instrumento industrial de medición de presiones más generali#ado, debido a su bao costo, su suciente apro'imación y su duración.
b. M"/et!o 0e )o#" 0e #*2i0o Koble columna líquida utili#ada para medir la di%erencia entre las presiones de dos fuidos. !l manómetro de columna de líquido es el patrón base para la medición de pequeIas di%erencias de presión. "as dos variedades principales son el manómetro de tubo de vidrio, para la simple indicación de la di%erencia de las presiones, y le manómetro de mercurio con recipiente metálico, utili#ado para regular o registrar una di%erencia de presión o una corriente de un líquido. "os tres tipos básicos de manómetro de tubo de vidrio son el de tubo en U, los de tintero y los de tubo inclinado, que pueden medir el vacío o la presión manom$trica deando una rama abierta a la atmós%era. *anómetro de tubo en U( i cada rama del manómetro se conecta a distintas %uentes de presión, el nivel del líquido aumentara en la rama a menor presión y disminuirá en la otra. "a di%erencia entre los niveles es %unción de las presiones aplicadas y del peso especíco del líquido del instrumento. !l área de la sección de los tubos no infuye en la di%erencia de niveles. ormalmente se a entre las dos ramas una escala graduada para %acilitar las medidas. "os tubos en U del micro)manómetro se hacen con tubos en U de vidrio calibrado de precisión, un fotador metálico en una de las ramas y un carrete de inducción para seIalar la posición del fotador. Un indicador electrónico potenciómetro puede seIalar cambios de presión hasta de ?.?> mm de columna de agua. !stos aparatos se usan solo como patrones de laboratorio.
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). M"/et!o 0e tite!o Una de las ramas de este tipo de manómetro tiene un diámetro manómetro relativamente pequeIo< la otra es un depósito. !l área de la sección recta del depósito puede ser hasta >B?? veces mayor que la de la rema manómetro, con lo que el nivel del depósito no oscila de manera apreciable con la manómetro de la presión. +uando se produce un pequeIo desnivel en el depósito, se compensa mediante austes de la escala de la rama manómetro. !ntonces las lecturas de la presión di%erencial o manom$trica pueden e%ectuarse directamente en la escala manómetro. "os barómetros de mercurio se hacen generalmente del tipo de tintero.
0. M"/et!o 0e tbo i)#i"0o e usa para presiones manom$tricas in%eriores a B?mm de columna de agua. "a rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. 7ambi$n se usan manómetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir di%erenciales de presión muy pequeIas.
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MECÁNICA DE FLUIDOS I i bien los manómetros de tubo de vidrio son precisos y seguros, no producen un movimiento mecánico que pueda gobernar aparatos de registro y de regulación. 8ara esta aplicación de usan manómetros de mercurio del tipo de campana, de fotador, o de dia%ragma. "os manómetros de tubo en U y los de depósito tienen una apro'imación del orden de >mm en la columna de agua, mientras que el de tubo inclinado, con su columna más larga aprecia hasta ?.Bmm de columna de agua. !sta precisión depende de la habilidad del observador y de la limpie#a del líquido y el tubo.
e. M"/et!o' Di3e!e)i"# "as etapas o pasos que se utili#an en el cálculo de di%erencia de presiones son( ) umero de Lpuntos estrat$gicosL indicados por los niveles de contacto de los fuidos. e requiere cierta práctica para escoger los puntos que permitan los cálculos más sencillos. ) A partir de la carga de presión incógnita 89 h en uno de los puntos e'tremos, escríbase una suma algebraica continua de cargas , pasando de un punto a otro e igualando la suma continua a la carga incógnita 8 9 h en el otro e'tremo. ) &esu$lvase la ecuación para la di%erencia de cargas, de presión y redú#case a di%erencias de presión si se desea.
4. 5!e'i/ Ab'o#t" 6 5!e'i/ Re#"tiv" "a intensidad de la presión medida por encima del cero absoluto se denomina presión absoluta. !videntemente es imposible una presión absoluta negativa. 8or lo común los manómetros se diseIan para medir intensidades de presión por
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MECÁNICA DE FLUIDOS I encima o por debao de la presión atmos%$rica, que se emplea como base. "as presiones medidas en este modo se denominan presiones relativas o manom$tricas. "as presiones manom$tricas negativas indican la cantidad de vacío y en condiciones normales< al nivel del mar< son posible presiones de hasta M >N,C litros por pulgadas cuadradas :pero no más baos; :) > atmós%era;. "a presión absoluta es siempre igual a la manom$trica más la atmos%$rica. Pabsoluta = Pmanométrica + Patmosférica
"as presiones absolutas se miden en ocasiones en Latmós%erasL estándar, así, una atmós%era O >N,C lb9pulgP abs O presión manom$trica cero< @ atmós%eras O NN,> lb 9 pulgP abs O Q,N lb 9 pulgP manom$tricas. 7. 5!e'i/ B"!o8t!i)" !s la presión o el peso que eerce la atmós%era en un punto determinado. "a medición puede e'presarse en varias unidades de medidas( hectopascales, milibares, pulgadas o milímetros de mercurio :3g;. 7ambi$n se conoce como presión atmos%$rica
V.
METODOLOGÍA , 5ROCEDIMIENTO 1. METODOLOGIA$
"a metodología utili#ada es la e'perimental ya que hemos hecho uso de di%erentes obetos para la construcción de nuestro manómetro.
&. 5ROCEDIMIENTO$ ) Kenimos la %ormas para la construcción del manómetro :%ormas de U;, ) !legimos el orden de los líquidos a usar en el manómetro. ) +olocamos las eringas en los e'tremos de las mangueras.
)
MANOMETRÍA
"a madera la cubrimos con papel blanco para que tenga una meor presentación.
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MANOMETRÍA
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)
"uego pegamos las mangueras con cinta adhesiva a la madera, seguidamente colocamos una cinta m$trica al costado de las mangueras.
)
-ntroducimos los líquidos manom$tricos( agua, aceite y gasolina en las mangueras.
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)
VI.
+omo resultado tendremos el manómetro di%erencial.
RESULTADOS , DISCUSIÓN
MANOMETRÍA
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D"to'$ ) 8eso especíco del aceite γ a= 920
)
( ) kg m
3
() m s
= 9025
2
.2
N m
3
8eso especíco del agua R colorante γ agua =1 0 2 0
)
( ) kg m
x 9 . 81
3
() m s
.2
= 10006
2
N m
3
Kensidad de la gasolina γ g =731
%
x 9 . 81
( ) kg
3
m
x 9 . 81
() m
2
= 717 1
s
. 11
N m
3
Re"#i9"o' #" e)")i/: ("!" ;"##"! #" 0i3e!e)i" 0e (!e'ioe'$
P1+ 17.5 γ g−17.5 γ a + 17.5 γ a−15.5 γ a−2 γ agua + 17.5 γ agua −17.5 γ agua = P2
P1+ 17.5 γ g−15.5 γ a−2 γ agua = P2
P1+ 0.17 5 m
P1+
(
(
1254.94
MANOMETRÍA
7171.11
N m
N m
3
)( −
3
)
− 0.155
1398.906
N m
3
m
(
9025.2
)( −
N 3
m
200.124
)
− 0.0 2
N m
3
)
(
10006.2
N m
3
)
P2
=
P2
=
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P 1 − P 2 =344.09
∆ P= 344.09
VII.
N m
3
N m
3
CONCLUSIONES , RECOMENDACIONES ) ) ) )
e anali#ó el comportamiento del manómetro di%erencial notándose que en el solo se puede utili#ar una ve# para calcular la di%erencia de presiones. !l comportamiento del manómetro se basa en %unción de alturas y pesos especícos de los fuidos. "a di%erencia de presiones se calcula teniendo en cuenta las medidas tomadas en el manómetro, además de conocer los pesos especícos o densidad de los fuidos. e obtuvo como di%erencia de presiones la siguiente ecuación( ∆ P= P 1− P 2= 344.09
)
N m
3
e recomienda trabaar en un ambiente adecuado para un meor trabao e'perimental.
VIII. BIBLIOGRAFÍA % ) ) ) ) ) )
MANOMETRÍA
http(99es.=iJipedia.org9=iJi9*anH+@HE@metro http(99lv.cuae.edu.cu9catalogo9item9S)manometrH+@HAKa http(99===.slideshare.net9n.ando9mecnica)de)los) fudospresion http(99===.slideshare.net9marco@9manometro http(99fuidos.eia.edu.co9hidraulica9articuloses9medidores9ma nometro9manometro.html http(99===.monograas.com9trabaos>B9manometros9mano metros.shtmlTi'##@b=1Sn*1 undamentos de *ecánica de luidos, segunda edición, 8. /erhart, &. /ross, 0. 3ochtein, Addison)Vesley -beroamericana. UA >QQB.
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