MANOMÉTRI CA ” “DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA PRESI ÓN MANOMÉTRI (" E xperimental determination of manometric pressure " )
L. Acostaa, ALAYO Alexandra b, CHACÓN Wildo b, GUILLÉN Deily b, MEDINA Din b, POLO Miriam b, RODRÍGUEZ Maria b a
Docente - Universidad Privada del Norte. Estudiantes de Ingeniería - Universidad Privada del Norte.
b
RESUMEN: El presente ensayo de laboratorio denominado “Funcionamiento del Manómetro” se realizó con la finalidad de contrastar los conocimientos teóricos con la experimentación y observar el funcionamiento de un manómetro de aire. Para cumplir con el objetivo descrito antes, nos dirigimos al laboratorio de fluidos donde localizamos el manómetro de aire por el cual hicimos circular agua. Los datos encontrados de las diferentes presiones medidas por el manómetro fueron evaluados y calculados posteriormente en gabinete, evaluando la presión de un tubo con respecto a las otras.
1 INTRODUCCIÓN El Manómetro es una herramienta de medición de fluidos, que calcula la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local. Para pequeñas diferencias de presión se emplea un manómetro que consiste en un tubo en forma de U con un extremo conectado al recipiente que contiene el fluido y el otro extremo abierto a la atmósfera. El tubo contiene un líquido, como agua, aceite o mercurio, y la diferencia entre los niveles del líquido en ambas ramas indica la diferencia entre la presión del recipiente y la presión atmosférica local. Para diferencias de presión mayores se utiliza el manómetro de Bourbon, llamado así en honor al inventor francés Eugene Bourbon.
2 MARCO TEÓRICO 2.1 Presión
Los fluidos son sustancias que presentan una gran movilidad entre sus partes, no tienen rigidez, ya que cambian de forma por efectos de fuerzas tangenciales tangenciales pequeñas y esto se manifiesta por su capacidad de fluir, Los fluidos son líquidos o gases y únicamente resisten esfuerzos normales debido a la presión. Los líquidos son prácticamente incompresibles, mientras los gases son altamente compresibles. Para su estudio en reposo, los líquidos y los gases generalmente deben encontrarse confinados adoptando la forma del recipiente que los contiene. Es así que su estudio se presenta en términos de densidad, peso específico, volumen y presión. 2.1.1. Tipos de presión a) Presión absoluta: Es la presión interna que tiene el sistema, ya sea un recipiente o una tubería. b) Presión atmosférica: Es la presión que ejerce la atmósfera sobre los cuerpos en la Tierra, también se le llama barométrica. baro métrica.
c) Presión manométrica: Se obtiene directamente de un manómetro, indica la diferencia entre la presión de un punto determinado del fluido y la presión atmosférica. Tanto la presión absoluta (Pabs) como la presión manométrica (Pm) cambian linealmente con la profundidad (h) en los líquidos. Estas se relacionan así: Pabs = Patm + Pm Para determinar la diferencia de presiones entre puntos se toma toma la resta entre entre ambos [1]
dos
3 ANTECEDENTES Medida de la presiona manométrica:
La presión de un fluido estático se determina por la densidad del fluido y la profundidad, se usa normalmente la diferencia de profundidad o altura de un líquido determinado para la medida de la presión. El hecho de que los niveles de líquido son iguales en los tres manómetros, demuestra que la presión en el colector de vidrio de la parte superior es uniforme. Esto es bajo condiciones estáticas, sin flujo de aire a través del sistema, de modo que todas sus partes están a la presión atmosférica. El hecho de que los líquidos, busquen un nivel común, es el principio princi pio para su uso en el campo de la construcción. El flujo en este sistema va de izquierda a derecha, impulsado por una bomba de aire de alta presión.
El sistema se dice que tiene una presión manométrica positiva, ejercida por el suministro de aire. Esta presión actúa para empujar los niveles de los manómetros hacia abajo, de modo que la mínima altura en el manómetro de la izquierda, indica que está sometido a la presión más alta. El hecho de que el manómetro del centro, tenga un nivel mayor bajo estas condiciones de flujo de aire rápido, indica que la presión en el manómetro ha sido disminuida al estar conectado al estrechamiento, por el efecto Bernoulli. Note que el nivel de líquido en el tubo de la derecha, es ligeramente mayor que el del tubo de la izquierda. Esto es indicativo de la caída de presión normal en el flujo de un líquido por la ley de Poiseuille, puesto que el diámetro del tubo superior es el mismo en los tubos de la derecha e izquierda.
En laboratorio localizamos el manómetro de aire, dejando circular por esta agua. Procedimos a eliminar el aire existente en los tubos que determinan la presión, estos eran un total de 12 y estaban ubicados uno a continuación de otro aunque contaban con formas iguales el diámetro variaba de tubo a tubo. En cada uno de dichos tubos se apreció una presión con proporcionalidad directa cuando el diámetro era más grande. Finalmente tomamos tres lecturas de presión en cada tubo para luego obtener el promedio, el cual fue comparado con cada uno de los 11 promedios de presiones restantes.
5 RESULTADOS Tabla 1: Resultados del experimento realizado para la obtención de la presión manometrica del agua en un tubo. y (cm)
Peso esp. ( ɤ) H20 (ρ=952.67Kg/m3) y prom Δy respecto (m) 9345,69 N/m3 a 1 (m)
Pto.
y1
y2
y3
1
44,0
43,8
43,5
0,4377
2
43,3
43,2
43,1
0,4320
0,0057
52,96
3
38,4
38,6
38,7
0,3857
0,0520
485,98
4
23,3
24,3
24,3
0,2397
0,1980
1.850,45
5
25,7
25,8
26,1
0,2587
0,1790
1.672,88
6
29,5
29,2
30,1
0,2960
0,1417
1.323,97
7
33,3
32,6
33,5
0,3313
0,1063
993,76
8
34,6
35,1
34,9
0,3487
0,0890
831,77
9
36,0
37,0
36,3
0,3643
0,0733
685,35
10
38,2
37,0
37,6
0,3760
0,0617
576,32
11
39,0
38,0
38,5
0,3850
0,0527
492,21
12
38,7
38,0
38,3
0,3833
0,0543
507,78
ΔP entre 1 y n=12 (Pa)
Fuente: Elaboración propia. .
1. Medida de la presión manométrica
4 EXPERIMENTAL 4.1 Materiales y equipos: El material que se usó durante el ensayo fue nanómetro de aire. 4.2Procedimiento
Gráfica 1: Gráfica de la variacion de la presión manometrica del agua en un tubo, entre el punto 1 y los demas puntos.
GRAFICA DE PERDIDA DE CARGA ENTRE EL PUNTO 1 Y LOS DEMAS PUNTOS 0.2500 0.2000 0.1500 0.1000 0.0500 0.0000 0
2
4
6
8
10
12
14
Gráfica 2: Gráfica de perdida de carga entre el punto 1 y los demas puntos.
Por otro lado al evaluar la perdida de carga de los puntos respecto al punto N°1 se puede observar en la gráfica 2 que en el punto 2 existe una mínima perdida de carga debido a que se encuentran a una pequeña distancia y el área de del tubo horizontal es el mismo ; pero a partir del punto N°3 y N°4 se observa una mayor pérdida de carga a pesar de mantener una equidistancia constante; pero el área del tubo más pequeño y este va aumentado linealmente. En los puntos N°10, 11,12 la pérdida de carga va disminuyendo debido a que existe una mayor distancia desde el punto N°1. En la gráfica de variación de presiones es directamente proporcional e inversamente proporcional a la perdida de carga porque y a las alturas en cada punto respectivamente. Al haber una mayor pérdida de carga mayor será la variación de presiones y las alturas son menores respecto al punto N°1.
ALTURA DE CADA TUBO POR DIFERENTE PRESION 0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000
7 BIBLIOGRAFÍA
0.0000 0
2
4
6
8
10
12
14
Gráfica 3: Gráfica de altura de cada tubo por diferente presion.
6 INTERPRETACIÓN En le grafico de las alturas se puede observar que en el tubo 1 y 2 casi tienes la mismas altura es decir tiene la misma presión debido a que se relaciona de manera proporcional a la presión en cada tubo; asimismo se observa una gran caída de presión en el punto N°3 y N°4, esto es debido a que en el punto N° 3 el tubo horizontal tiene una menor longitud aumentando linealmente en cada punto hasta el punto N° 12 , por otra lado es necesario afirmar que a medida que se va alejando del punto N°1 la presión va disminuyendo esto puede verificarse en la gráfica 3
[1] Laboratorio de Física y Química. Presión manométrica – Guía de Laboratorio. Recuperado el 23 dde mayo del 2017. Disponible en: http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/ciencias basicas/fisica-tma/2012/i/guia-5.pdf
8 ANEXOS
Fig.2. Manometro de aire de hidraulica.
Fig.1: Equipo para medir la presion manometrica.
Fig.2.1. Parte superior del equipo en el que se mide las Alturas de agua en los tubos. Fig.1.1. regla que sirve para medir las diferentes Alturas.
Fig.1.1. Parte superior del equipo en el que se mide las Alturas de agua en los tubos. Fig.2.2. Tanque del manometro de aire.
