Tarea No. 2 Manometros

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA CONSTRUCCION INGENIERIA CIVIL TAREA No. 2 DE HIDRAULICA 1

DR. NÉSTOR JAVIER LANZA MEJIA viernes, 20 de abril de 2012

Tarea No. 2

Ingeniería Civil

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1. Un manómetro de tubo en U se conecta a un depósito cerrado que contiene aire y agua como se muestra. En el extremo cerrado del manómetro la presión del aire es de 16 psi (abs). Determine la lectura en el indicador de presión para una lectura diferencial de 4 pies en el manómetro. Expresar la respuesta en psi (man). Suponer presión atmosférica normal e ignorar el peso de las columnas de aire en el manómetro.

2. La presión barométrica es de 758 mm de mercurio. Calcular h.

3. En la figura se muestra los elementos básicos de una prensa hidráulica. El embolo buzo tiene un área de 1 2 pie y se le puede aplicar una fuerza F1 a través de un mecanismo de palanca cuya ventaja mecánica es de 8 a 1. Si el pistón grande tiene un área de 150 plg2, ¿Qué carga F2 se puede elevar con una fuerza de 20 lb aplicada a la palanca?

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4. Dos cascos hemisféricos se remachan entre sí como se muestra. El recipiente esférico resultante, que pesa 400 lb, se llena de mercurio y se suspende de un cable como se muestra. El recipiente cuenta con un respiradero en la parte superior. Si alrededor de la circunferencia hay ocho remaches dispuestos simétricamente, ¿Cuál es la fuerza vertical que debe soportar cada remache?

5. Si el manómetro indica lo mostrado, calcular Px.

6. Un manómetro de presión de Bourdon montado en un tanque cerrado lleno de aire indica 141.1 KPa cuando el barómetro se encuentra en 775 mm de mercurio. Si la presión barométrica desciende a 741.2 mm de mercurio, ¿Qué lectura indicara el manómetro? Haga el esquema. 7. La presión (absoluta) barométrica es de 91 KPa, abs. Calcular la presión de vapor del líquido y la lectura del manómetro.

8. El nivel de agua en una columna reguladora esta a 2.7 m sobre el nivel del suelo. ¿Cuál es la presión estática en un hidrante de incendio conectado a la columna reguladora y que esta a nivel del suelo? Expresar la presión en psi. Haga el esquema. 9. Un manómetro de Bourdon se conecta a un tanque en el cual la presión esta a 276 KPa sobre la presión atmosférica en la conexión del manómetro. Si la presión en el tanque permanece sin cambiar, pero el manómetro se coloca en una cámara en la cual la presión del aire se reduce a un vació de 635 mm de mercurio, ¿Qué lectura indicara el manómetro? Haga el esquema. 10. Cuando se leen en el barómetro 762 mm de mercurio, ¿Qué presión absoluta corresponde a un vació de 305 mm de mercurio? Haga el esquema.

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11. Calcular Px – Py para el manómetro de tubo en U invertida de la figura

12. Un manómetro consiste de dos tubos A y B con ejes verticales y de áreas de sección transversales uniforme 2 2 de 500 mm y 800 mm , respectivamente, conectados por un tubo en U, C, de área de sección transversal de 2 70 mm en toda su longitud. El tubo A contiene un líquido de densidad relativa 0.8; el tubo B contiene uno de densidad relativa 0.9. La superficie de separación entre los dos líquidos esta en el lado vertical de C conectado al tubo A. determínese la presión que, al aplicarse al tubo B, hará que la superficie de separación en el tubo C se eleve 60 mm. Haga el esquema. 13. El menisco entre el aceite y el agua se encuentra en la posición mostrada, cuando P1= P2. Calcular la diferencia de presión (P1 – P2) que hará que el menisco ascienda 50 mm.

14. Un manómetro de agua y mercurio tiene una diferencia manométrica de 500 mm (diferencia en elevación de los meniscos). Determine la diferencia de presión en mca. ¿Cuál sería la lectura del manómetro para la misma diferencia de presión? Haga el esquema. 15. Si la presión atmosférica estándar es medida por una columna barométrica de 30” de mercurio. La densidad relativa del mercurio es de 13.6. a) Calcule la correspondiente presión barométrica en mca. b) Calcule esta misma presión en psi. Haga el esquema. 16. Un tanque de almacenamiento de agua se encuentra en la azotea del edificio de una fábrica, y la superficie del agua está a 50 pies por encima del piso de la fábrica. Si un tubo conecta el tanque de almacenamiento con el nivel del piso y el tubo está lleno de agua estática, ¿Cuál es la presión en el tubo al nivel del suelo? Haga el esquema. 17. La presión dentro de un conducto se mide con un manómetro de mercurio abierto en forma de U, como se muestra en la figura. Calcular la variación ∆h (en mm) que se presenta en el manómetro si este se mueve hacia abajo la distancia a (en mm).

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18. Un manómetro de Bourdon se conecta a un tanque en el cual la presión esta a 276 KPa sobre la presión atmosférica en la conexión del manómetro. Si la presión en el tanque permanece sin cambiar, pero el manómetro se coloca en una cámara en la cual la presión del aire se reduce a un vació de 635 mm de mercurio, ¿Qué lectura indicara el manómetro? Haga el esquema. 2

19. Determinar el trabajo W efectuado para mover un embolo, de superficie a = 1 cm , sobre una distancia de l = 2 2 1m de un tubo que une dos recipientes de superficies A1 = 0.5 m y A2 = 0.8 m , llenos de un liquido de peso 3 especifico de 1500 N/m hasta el mismo nivel antes de mover el embolo. Es despreciable la fricción entre las paredes del embolo y el tubo.

20. Para el manómetro diferencial compuesto que se muestra en la figura, calcule (PA– PB).

21. Un tanque de almacenamiento de agua se encuentra en la azotea del edificio de una fábrica, y la superficie del agua está a 50 pies por encima del piso de la fábrica. Si un tubo conecta el tanque de almacenamiento con el nivel del piso y el tubo está lleno de agua estática, ¿Cuál es la presión en el tubo al nivel del suelo? Haga el esquema. 22. El recipiente cilíndrico de la figura pesa 400 N, vació. Se llena con agua y se apoya sobre el pistón. a) ¿Qué fuerza se ejerce sobre el extremo superior del cilindro?, b) si se coloca un peso adicional de 600 N sobre el cilindro, ¿En cuánto aumentara la fuerza del agua contra la parte de arriba del cilindro?

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23. Calcular h en la figura. ¿Cuál sería el valor si los espacios llenos de aire en la figura estuvieran llenos de agua?

24. Determínese el peso W que puede ser sostenido por la fuerza que actúa sobre el pistón de la figura.

25. Dos recipientes pequeños están conectados a un manómetro de tubo en U que contiene mercurio (densidad relativa 13.56) y los tubos de conexión están llenos de alcohol (densidad relativa 0.82). El recipiente que se encuentra a mayor presión esta a una elevación de 2 m menor que la del otro. ¿Cuál es la diferencia de presión entre los recipientes cuando la diferencia estable en el nivel de los meniscos del mercurio es de 225 mm? ¿Cuál es la diferencia en carga de altura piezometrica? Si se usara un manómetro en U invertido conteniendo un liquido de densidad relativa 0.74 en lugar del anterior, ¿Cuál sería la lectura del manómetro para la misma diferencia de presión? Haga el esquema.

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26. Despreciando el peso del recipiente encuentre a) la fuerza que tiende a levantar la tapa circular CD, b) la carga compresiva en la pared del tubo en A-A y c) encuentre la fuerza del aceite en la superficie superior CD, si el nivel del líquido en el tubo abierto se reduce 1 m.

27. En el recipiente mostrado en la figura tiene una sección transversal circular. Determínese la fuerza hacia arriba sobre la superficie del tronco de cono ABCD. ¿Cuál es la fuerza hacia abajo sobre el plano EF? ¿Es, esta fuerza, igual al peso del fluido? Explique.

28. El recipiente cilíndrico de la figura pesa 400 N, vació. Se llena con agua y se apoya sobre el pistón. a) ¿Qué fuerza se ejerce sobre el extremo superior del cilindro?, b) si se coloca un peso adicional de 600 N sobre el cilindro, ¿En cuánto aumentara la fuerza del agua contra la parte de arriba del cilindro?

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29. En la figura se muestra un manómetro que se utiliza para indicar la diferencia de presión entre dos puntos de un tubo. Calcule (PA– PB).

30. La tubería y la conexión B están llenas de aceite de densidad relativa 0.9 bajo presión. Determine la elevación del punto A en pies. El líquido manométrico es de mercurio.

31. El sifón está lleno de agua y cerrado en el punto A y abierto en el punto B. ¿Cuál es la presión en C en a) en pulgadas de mercurio, b) en atmósferas? Si, ahora, el punto B está cerrado y el punto A esta abierto, cual es la presione en C en a) en psi, b) en pies de columna de agua, c) altura Piezometrica en pies de columna de agua absoluta.

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32. Predecir la lectura del manómetro después de que se haya colocado sobre el platillo un peso de 1 N. Suponer que no hay fuga ni fricción entre el embolo y el cilindro.

33. Determine el ángulo del tubo inclinado, si la presión en A es 2 psi mayor que en B.

34. En el manómetro de la fig. se usa para medir la diferencia de los niveles de agua en los tanques. Calcular esta diferencia, si h= 380 mm y la densidad relativa del aceite es de 0.9.

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35. Los niveles del depósito A es igual al depósito B cuando están cerrado, después a uno de ellos se le abre y actúa la presión atmosférica y el líquido desciende Δh/2. Calcular la presión P, si h=D2=2d2 (los depósitos son cilíndricos).

36. El depósito está lleno de agua y mide 5 pies de longitud. La lectura del manómetro conectado al depósito es de 7 psi. Determine : a) la altura h en la columna de agua abierta, b) la presión manométrica que actúa sobre la superficie inferior AB del depósito, y c) la presión absoluta del aire en la parte superior del mismo si la presión atmosférica local es de 14.7 psi (abs).

37. Un manómetro de agua y mercurio tiene una diferencia manométrica de 500 mm (diferencia en elevación de los meniscos). Determine la diferencia de presión en mca. Haga el esquema.

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38. En el aire del recipiente de la izquierda de la fig., esta a una presión de -200mm de mercurio. Para las condiciones mostrada determinar la cota del líquido manométrico en la parte derecha en el punto A.

39. En la fig. A contiene agua y el fluido manométrico tiene una densidad relativa de 2.94. Cuando el menisco izquierdo esta en cero en la escala para PA = 100 mmca. Encuentre la lectura en el menisco derecho para PA = 8 KPa sin ningún ajuste del tubo en U, o de la escala. Haga todos los esquemas.

40. Determínese el peso W que puede ser sostenido por la fuerza que actúa sobre el pistón de la figura.

41. Un deposito A, a una elevación de 2.5m contiene agua a una presión de 1.05 kgf/cm2. Otro depósito B, a una 2 elevación de 3.7m, contiene un liquido a una presión de 0.70 kgf/cm . Si la lectura de un manómetro diferencial es de 30 cm de mercurio, estando la parte más baja en el lado A y a una cota de 30 cm. ¿determinar la densidad relativa del líquido contenido en B? Haga el esquema. 42. Determine las columnas de agua, de mercurio (dr = 13.6), de alcohol (dr = 0.86) y de gasolina (dr = .72) de una presión manométrica de 0.4 atm (1 atm = 10000 kgf/m2).

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43. En el manómetro de la fig. se usa para medir la diferencia de los niveles de agua en los tanques. Calcular esta diferencia, si h= 380 mm y la densidad relativa del aceite es de 0.9, si la presión en el punto M es de 0.25 2 kgf/cm .

44. Determine las columnas de agua (γagua= 1000 kgf/cm3); columnas de mercurio (γhg= 13600 kgf/cm3); columnas de alcohol (γalcohol= 860 kgf/cm3); columnas de gasolina (γgas= 720 kgf/cm3) para una presión 2 manométrica de 0.4 atmosferas (1 atm=10000 kgf/cm ) 2

45. Un pistón que posee un área de sección transversal de 0.09 m está situado en un cilindro que contiene agua. Un manómetro abierto de tubo en U se conecta al cilindro como se muestra. Para h1= 60 mm y h= 100 mm, ¿Cuál es el valor de la fuerza aplicada P que actúa sobre el pistón? El peso del pistón es insignificante.

46. Si la presión en un punto del océano es de 140 KPa, ¿Cuál será la presión debajo de este punto? El peso 3 específico del agua salada es de 10 kN/m . Haga el esquema.

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47. La presión barométrica es de 758 mm de mercurio. Calcular h.

48. Cuando se leen en el barómetro 762 mm de mercurio, ¿Qué presión absoluta corresponde a un vació de 305 mm de mercurio? Haga el esquema. 49. Si el manómetro indica lo mostrado, calcular Px.

50. Un manómetro de Bordón montado en un tanque cerrado lleno de aire indica 141.1 KPa cuando el barómetro se encuentra en 775 mm de mercurio. Si la presión barométrica desciende a 741.2 mm de mercurio, ¿Qué lectura indicara el manómetro? Haga el esquema. 51. La presión (absoluta) barométrica es de 91 KPa, abs. Calcular la presión de vapor del líquido y la lectura del manómetro.

52. Un manómetro de Bordón se conecta a un tanque en el cual la presión esta a 276 KPa sobre la presión atmosférica en la conexión del manómetro. Si la presión en el tanque permanece sin cambiar, pero el manómetro se coloca en una cámara en la cual la presión del aire se reduce a un vació de 635 mm de mercurio, ¿Qué lectura indicara el manómetro? Haga el esquema.

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53. Calcular Px – Py para el manómetro de tubo en U invertida de la figura

54. Los compartimientos de los tanques se cierran y se llenan con aire. El manómetro A indica 207 KPa. El manómetro B registra un vació de 254 mm de mercurio. ¿Qué indicara el manómetro C si se conecta al compartimiento 1, pero está dentro del compartimiento 2? La presión barométrica (absoluta) es de 101 KPa.

55. Si la presión atmosférica estándar es medida por una columna barométrica de 30” de mercurio. La densidad relativa del mercurio es de 13.6. a) Calcule la correspondiente presión barométrica en mca. b) Calcule esta misma presión en psi. Haga el esquema. 56. Dos recipientes pequeños están conectados a un manómetro de tubo en U que contiene mercurio (densidad relativa 13.56) y los tubos de conexión están llenos de alcohol (densidad relativa 0.82). El recipiente que se encuentra a mayor presión esta a una elevación de 2 m menor que la del otro. ¿Cuál es la diferencia de presión entre los recipientes cuando la diferencia estable en el nivel de los meniscos del mercurio es de 225 mm? ¿Cuál es la diferencia en carga de altura piezometrica? Si se usara un manómetro en U invertido conteniendo un liquido de densidad relativa 0.74 en lugar del anterior, ¿Cuál sería la lectura del manómetro para la misma diferencia de presión? Haga el esquema. 57. Un manómetro conectado a un tanque que contiene un gas bajo una presión de 73.5 psi. ¿Cuál es la presión del gas en atmósferas? Haga el esquema.

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