Secretaria De Educación Pública. Instituto Tecnológico Nacional De México. Departamento de Metal Mecánica. Termodinámic
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Secretaria De Educación Pública. Instituto Tecnológico Nacional De México. Departamento de Metal Mecánica.
Termodinámica.
Proyecto # 2: Diseñar y construir un manómetro de tubo en U.
Alumno: Basto Centeno Josué. Cumba Ramírez Pablo. Pech Barrera Edwin. Grupo: 5M2
Prof. Ing. Emiliano Canto Quintal. Fecha: 26 de Febrero del 2016.
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Índice. Introducción........................................................................................................... 1 Objetivo................................................................................................................ 1 Diseñar y construir un manómetro de tubo en U..........................................................2 Marco teórico......................................................................................................... 2 Metodología.......................................................................................................... 5 Conclusión............................................................................................................ 5 Bibliografía............................................................................................................ 6
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Introducción. Un manómetro es un instrumento que se utiliza para medir la presión puntual de un gas o un líquido encerrado en un recipiente, o que fluye por una tubería o canal cerrado. Los manómetros son muy utilizados en la industria y en la vida cotidiana, para verificar la presión de gases comprimidos o almacenados en taques. Por lo general, están hechos con tubos de vidrio en forma de U y llevan dentro un líquido, que al ser empujado por la presión del gas o del fluido a medir crea una diferencia de altura, la cual, muestra la presión del gas que estamos analizando. En este artículo veremos cómo hacer un manómetro casero con materiales cotidianos y fáciles de conseguir.
Objetivo. Establecer las relaciones entre la presión atmosférica, hidrostática, manométrica y la absoluta. Relacionar las escalas de cm de columna de agua o glicerina u otro fluido que utilicen y la de Pascales. Diseñar y construir un manómetro de tubo en U con fuente de aire a presión.
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Diseñar y construir un manómetro de tubo en U. Marco teórico. Un manómetro consta principalmente de un tubo en U de vidrio o plástico que contiene uno o más fluidos como mercurio, agua, alcohol o aceite. Para que el manómetro tenga un tamaño manejable se usan fluidos pesados como el mercurio, si se anticipan grandes diferencias de presión.
Figura 1 manómetro Observe el manómetro que aparece en la figura, el cual se utiliza para medir la presión en el recipiente. Puesto que los efectos gravitacionales de gases son insignificantes, la presión en cualquier parte del recipiente y en la posición 1 tiene el mismo valor. Además, dado que la presión en un fluido no varía dentro de éste en dirección horizontal, la presión en el punto 2 es la misma que la presión en el punto 1, P2 = P1. La columna diferencial de fluido de altura h está en equilibrio estático y se halla abierta a la atmósfera; por lo tanto, la presión en el punto 2 se determina de forma directa, como
Donde es la densidad del fluido en el tubo. Note que el área de sección transversal del tubo no tiene efecto en la altura diferencial h, y por lo tanto, en la presión que ejerce el fluido. Sin embargo, el diámetro del tubo debe ser suficientemente grande (mayor a unos cuantos milímetros) para asegurar que el efecto de la tensión superficial, y por ende el aumento debido a la capilaridad, sea insignificante. Definición de presión
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Es la fuerza por unidad de superficie, cuando la fuerza es perpendicular a dicha superficie. Esto es lo que ocurre comúnmente en fluidos confinados. Referencias de presión La presión siempre se mide respecto a una referencia o valor patrón, la cual puede ser el vacío absoluto u otra presión como en el caso más común en que se trata de la presión atmosférica. Según la referencia de presión utilizada se le dan nombres distintos a las medidas de presión. Presión absoluta Es la presión referida al vacío absoluto. Presión manométrica Es la presión referida a la `presión atmosférica. Presión de vacío Es la presión referida a la presión atmosférica pero por debajo de ella. Presión diferencial Es la diferencia entre dos presiones cualesquiera Presión atmosférica Es la presión ejercida por el peso de la atmósfera sobre la tierra. AS nivel del mar esta es de aproximadamente 760 mm de Hg , 14.7 psia o 100 KPa. En Mérida que se encuentra a aproximadamente 1600 metros de altitud esta es de aproximadamente 85 KPa. Presión barométrica
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Es la medida de la presión atmosférica la cual varía levemente con las condiciones climáticas.
Tabla 1.- Tabla de presiones.
Cómo calcular la presión en un manómetro.
1. Determinar la diferencia de altura en centímetros del líquido en la porción en forma de U del manómetro. Por ejemplo, utiliza una diferencia de altura de 35 centímetros. 2. Escribir la diferencia de altura en metros dividiendo por 100, puesto que contiene de 1,0 metros 100 centímetros. Realizar este paso tienes 35 dividido por 100 rendimiento 0,35 metros. 3. Multiplicar la densidad del fluido por la altura y la aceleración debido a la gravedad para obtener la diferencia de presión de los dos embalses en pascales. Tome la aceleración debido a la gravedad de 9,8 metros por segundo al cuadrado y el líquido sea agua, a temperatura ambiente y presión atmosférica, que tiene una densidad de 998 kilogramos por metro cúbico. Completar el ejercicio conduce a 998 kilogramos por metro cúbico veces metros 0,35 veces 9,8 metros por segundo al cuadrado que es 3.423 pascales. El hecho de que un pascal es equivalente a un kilogramo por metro por metro cuadrado segundo se utiliza en la obtención de la final de la unidad en el cálculo. Cómo leer un manómetro de tubo en U.
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1. Mida la distancia vertical en pulgadas entre la parte superior del líquido en las partes izquierdas y derecha del tubo en forma de U. Por ejemplo, asumir una distancia vertical de 16,0 pulgadas. 2. Convertir la distancia vertical en metros dividiendo por 39.37, puesto que un solo metro contiene 39,37 pulgadas. Utilizando el ejemplo, tienes 16,0 pulgadas divididos por 39,37 pulgadas por metro, que es igual a 0,41 metros. Se utilizarán unidades métricas ya que ecuaciones científicas utilizan el sistema métrico. 3. Multiplique la distancia vertical por 9,8 metros por segundo cuadrado y por la densidad del líquido en kilogramos por metro cúbico para obtener la diferencia de presión en pascales entre el depósito cerrado y el aire circundante. La cantidad de 9,8 metros por segundo cuadrado es la aceleración debido a gravedad en la superficie de la tierra y representa cómo rápidamente un objeto cayendo acelera. Para el cálculo de la muestra, para el mercurio líquido de uso, que tiene una densidad de 13.600 kilogramos por metro cúbico. Concluir que el cómputo de ejemplo conduce a 0,41 metros veces 9,8 metros por segundo cuadrado veces 13.600 kilogramos por metro cúbico, lo que resulta en una presión de 54.645 pascales.
Metodología. Materiales. 1 Manguera trasparente 1 in. 2 Válvulas de paso de 1 in. 2 Coplees de rosca de ½ in. 4 Abrazaderas de ½ in. 1 Bomba de Aire 671.21 cm3. 1 Tabla de 29x40 cm.
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Fotografía 1.- Manómetro tipo en U.
Procedimiento. 1.- Fijar manguera de 1 in a tabla de 29x40 cm. 2.- Fijar coplees de roscas de ½ in a válvula de paso de ½ in. 3.- Conectar manguera de 1 in a globo para que este contenga el aire suministrado. 4.- Conectar bomba de aire de 971.21 cm3 a manguera de 1 in. 5.- Se coloca una escala para determinar el desplazamiento del fluido y la presión aplicada.
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Fotografía 2.- Manómetro tipo U escalonado a 20 cm.
Cálculos de medición de presión del manómetro tipo U. Densidad del Agua
Densidad del aire.
1000 kg/m3
1.18 kg/m3
Presión atmosférica en Mérida. 85,000 Pa
Tabla 2.- Datos de la medición del manómetro.
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Presión absoluta.
Presión atmosférica (Pa) Presión manométrica (Pa) Presión absoluta (Pa) 85,000 1,962 86,962 85,000 3,924 88,924 85,000 5,886 90,886 85,000 7,848 92,848 85,000 9,810 94,810 85,000 11,772 96,772 85,000 13,734 98,734 85,000 15,696 100,696 85,000 17,658 102,658 85,000 19,620 104,620 Tabla 3.- Calculo medición de manómetro tipo U.
Conclusión. Este proyecto nos ayuda a determinar la presión absoluta y presión manométrica de acuerdo al fluido que estemos utilizando, la presión atmosférica varia de acuerdo a la zona en donde estemos aplicando el manómetro tipo U. Las presiones absolutas que calculamos están dadas por la densidad del agua por la gravedad y altura de 0.2 m.
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Bibliografía. Termodinámica edición 7ª editorial MC Graw Hill Yunus, A Cengel http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/Documentos/I3_Medic ion_de_presion.pdf http://www.eximbanker.com/6161422/ http://www.eximbanker.com/1684661/
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