UNIVERDAD NACIONAL DE INGENIERÍA RECINTO UNIVERSITARIO PEDRO ARÁUZ PALACIOS RUPAP FTC – FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN DPTO. HIDRÁULICA INFORME DE LABORATORIO DE HIDRÁULICA
PRACTICA #1 “MANÓMETRO DE BOURDON” INTEGRANTES:
ISAÍ SUÁREZ MA!E"LING RUIZ FRANCISCO URIARTE SOLANGEL GARCIA
GRUPO: IC$1D SUBGRUPO: D% PROFESOR TEÓRICO: NESTOR LANZA PROFESOR PRÁCTICO: NO& HERNÁNDEZ DURÁN
o o o o
FECHA DE REALIZACIÓN: LUNES '( DE MARZO) A*O '(1+. FECHA DE ENTREGA: ,UEVES '$ DE MARZO) A*O A*O '(1+.
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INTRODUCCIÓN:
Los manómetros son instrumentos usados para determinar presiones. Hay diferentes
tipos
de
de Bourdon, nombrado
manómetros, uno así
en
honor
de al
ellos
es
ingeniero e
el
manómetro
inventor francés
Eugene Bourdon (!"!#!!$%. &onsta de un tubo met'lico hueco, doblado como un gancho, cuyo etremo se cierra y se conecta a la agu)a de un indicador de car'tula. &uando el tubo se abre a la atmósfera, el tubo *ueda sin cambiar de forma y, en este estado, la agu)a de la car'tula se calibra para *ue indi*ue la lectura cero (presión manométrica%. &uando se presuri+a el flu)o *ue est' en el tubo, este tiende a endere+arse y mueve el fluido en proporción a la presión aplicada.
La presión atmosférica se mide con un instrumento llamado barómetro, con frecuencia se hace referencia la presión atmosférica como presión barométrica. El italiano evangelista orricelli (-"!#-$% fue el primero en aprobar de manera concluyente *ue se puede medir la presión atmosférica cuando se invierte un tubo lleno de mercurio en un recipiente lleno con este mismo lí*uido *ue est' abierto a la atmósfera. La presión en el punto B es igual a la presión atmosférica y se puede tomar la presión en & como cero, ya *ue sólo eiste vapor de mercurio arriba del punto &, y la presión es muy ba)a en relación a la presión atmosférica por lo *ue se puede despreciar para tener una aproimación ecelente.
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ANTECEDENTES: El -/0-234 4 2564 7 B45374/ es un dispositivo para medir la presión, desarrollado y patentado en !$/ por el ingeniero francés E589/ B45374/. Es la base de muchos tipos de manómetros aneroides. En -$$, el E/8;<=2 T433<>;;<, llenó un tubo de un metro de largo sellado herméticamente con mercurio y lo colocó de forma vertical, con un etremo abierto en un recipiente con mercurio. La columna de mercurio, invariablemente, ba)aba unos -" mm, de)ando un espacio vacío encima de este nivel. orricelli atribuyó la causa del fenómeno a una fuer+a en la superficie de la tierra, sin saber de dónde provenía. ambién concluyó *ue el espacio en la parte superior del tubo estaba vacío, *ue no había nada allí y lo llamó un vacío. 0ue de inspiración para otros científicos como B;<= P=>;, conoció los eperimentos de orricelli y 1alileo. Llegó a la conclusión de *ue la fuer+a *ue mantiene la columna a -" mm es el peso del aire de encima. 2or lo tanto, en una monta3a la fuer+a se reducir' debido al menor peso del aire. 2redi)o *ue la altura de la columna disminuiría, cosa *ue demostró con sus eperimentos en el monte 2uy# de# 4ome, en el centro de 0rancia. 4e la disminución de altura se puede calcular el peso del aire. 2ascal formuló también *ue esta fuer+a, *ue la llamó presión hidrost'tica, act5a de manera uniforme en todas las direcciones. 6 así muchos otros como7 -8-# O224 4/ G53<>?. --# R4632 B4@; . !"9# C=< '(( 4= 7=5=) ,4= L45<= G@L5==>.
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OB,ETIVOS:
. :clarar el concepto de presión manométrica, barométrica y absoluta. 9. :plicación pr'ctica del principio de 2ascal. ;. 4eterminar si el manómetro est' calibrado. $. Estudiar en el error *ue se comete al efectuar una lectura manométrica.
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MARCO TEÓRICO:
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2resión
epresenta la diferencia positiva entre la presión medida y la presión atmosférica eistente. 2uede ser convertida a presión absoluta, sum'ndole el valor de la presión atmosférica actual.
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2resión de vacío7 es la presión medida por deba)o de la presión atmosférica.
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2resión diferencial7 es la diferencia en magnitud entre el valor de una presión y el valor de otra tomada como referencia, en el caso de la presión manométrica, se podría decir *ue ésta es una medida de presión diferencial en la cual la presión de referencia es la presión atmosférica.
•
2resión hidrost'tica7 es la presión e)ercida por una columna de li*uido. ?e calcula por una columna de lí*uido. ?e calcula multiplicando la altura de la columna de lí*uido por la densidad o por la gravedad específica del lí*uido.
•
4oble columna lí*uida utili+ada para medir la diferencia entre las presiones de dos fluidos. El manómetro de columna de lí*uido es el patrón base para la medición de pe*ue3as diferencias de presión. Las dos variedades principales son el manómetro de tubo de vidrio, para la simple indicación de la diferencia de las presiones, y le manómetro de mercurio con recipiente met'lico, utili+ado para regular o registrar una diferencia de presión o una corriente de un lí*uido. Los tres tipos b'sicos de manómetro de tubo de vidrio son el de tubo en @ , los de tintero y los de tubo inclinado, *ue pueden medir el vacío o la presión manométrica de)ando una rama abierta a la atmósfera.
tubo en @ con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presión muy pe*ue3as. El Barómetro7 El barómetro es b'sicamente un manómetro dise3ado para medir la presión del aire. ambién es conocido como tubo de orricelli. El nombre barómetro fue usado por primero ve+ por Boyle. Historia del manómetro7 La historia del descubrimiento parece haber sido la siguiente7 :ntiguamente se había observado *ue si por el etremo superior de un tubo abierto y vertical se aspiraba el aire mediante una bomba, estando el otro etremo en comunicación con un recipiente con agua, esta ascendía por el tubo, este fenómeno era atribuido al horror *ue manifestaban los cuerpos al vacío, seg5n :ristóteles. 2ero un constructor de bombas de 0lorencia se propuso elevar por este medio agua a una altura superior de " metros, sin conseguirlo. 0ue y la pregunto a 1alileo la ra+ón del hecho, y este le respondió *ue era *ue el agua había alcan+ado su límite de horror al vacío. El primero *ue se dio cuenta del fenómeno real fue una de los discípulos de 1alileo, =iviani (-$$%, *uien afirmó *ue era la presión atmosférica y *ue la m'ima altura del agua en un tubo vertical cerrado, suficientemente largo, y en cuya parte superior se hiciera vacío, debía eactamente medir la presión atmosférica, ya *ue esta era la *ue sostenía la columna de agua. 2ensó luego *ue si la presión atmosférica sostenía a nivel de mar una columna de agua de " metros aproimadamente, podría sostener una columna de mercurio de unos -"mm, ya *ue el mercurio es ;.8 veces m's pesado *ue el agua. Esta observación fue el fundamento del eperimento de orricelli, un amigo de =iviani, *ue confirmó la eplicación de su amigo. El eperimento de orricelli consiste en tomar un tubo de vidrio cerrado por un etremo y abierto por el otro, de metro aproimadamente de longitud, llenarlo de mercurio, taparlo con el dedo pulgar e invertirlo introduciendo el etremo abierto en una cubeta con mercurio. Luego si el tubo se coloca verticalmente, la altura de la columna de mercurio de la cubeta es aproimadamente cerca de la altura del nivel del mar de -"mm apareciendo en la parte superior del tubo el llamado vacío de orricelli, *ue realmente es un espacio llenado por vapor de mercurio a muy ba)a tensión.
ubos Bourdon 7
0uncionan ba)o el principio mec'nico de un tubo enrollado, cerrado por un etremo tiende a endere+arse cuando por el otro etremo del tubo se le aplica un gas o lí*uido ba)o presión. ipos de tubos Bourdon ubo Bourdon tipo &7 ?e utili+an principalmente para indicación local en medidores de presión local en medidores de presión, *ue est'n conectados directamente sobre recipientes de proceso y tuberías.
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ubo Bourdon en espiral7 ?e construyen enrollando el tubo, de sección transversal plana, en un espira de varias vueltas en ve+ de formar un arco de 9"C como en el tipo c.
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ubo Bourdon helicoidal7 ?e construye de manera en espiral, pero enrollando el tubo en forma helicoidal.
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:plicaciones Los tubos Bourdon se utili+an como sensores de medición directa y como sensores de presión en ciertos tipos de controladores, transmisores y registradores. ipos de errores en manómetros tipo Bourdon Error de cero7 es el primer error *ue se debe diagnosticar, este error crece de una forma progresiva para arriba o para aba)o. 2ara eliminar este tipo de error se debe graduar la agua)a y a)ustarla en cero.
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Es un error constante de todo lo largo del rango del instrumento es decir, la diferencia entre el valor medido por el instrumento y el valor rela o verdadero de la variable de proceso es igual en cual*uier punto del rango del e*uipo. Error de multiplicación7 no cambia el punto e base, pero aumenta progresivamente o disminuye de igual forma las lecturas, sobre el resto de la escala. &ambia la indicación de la curva sin afectar la forma o el punto base. Error de :ngularidad7 ambién llamado error de linealidad, este es un error cuyo valor se incrementa progresivamente hasta lograr un m'imo alrededor del 8"D del rango de la escala del instrumento y luego se observa una disminución progresiva del mismo en la segunda mitad de la escala.
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MATERIALES " M&TODOS:
2rocedimiento eperimental7 . Efectuar una lectura del barómetro al inicio de la pr'ctica. 9. uite el pistón del cilindro. ;. Llene el cilindro con aceite hasta el rebose. $. ?i hay aire entrampado, ep5lselo inclinado y golpeando suavemente el aparato, usando el tornillo *ue hay en el cilindro del manómetro. 8. &oloca el pistón de peso y 'rea conocida, y anote la lectura del manómetro de Bourdon (2eso F Gilogramo, rea F ;;; mm9%. -. Incrementa el peso sobre el pistón poco a poco y anote la lectura manométrica. . >etire gradualmente las pesas y anote las nuevas lecturas para cada peso a la par de la anterior correspondiente. !. Efectuar una lectura en el barómetro el final de la pr'ctica. 9
E*uipo a utili+ar en el ensayo7
o
&alibrador de manómetro.
o
Juego de pesas de Gg.
o
:ceite.
o
BeacGer.
o
@n destornillador de ranura.
o
Barómetro.
TABLAS " CÁLCULOS:
abla de datos levantados7
o
L>253
?8
9 ; $ 8
9 ; $ 8
o
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Ecuaciones a utili+ar7
P- ?N-' P=< 8$ ./ ! ."; 8. 99 ! $8 9
7 ?8 8 $ ; 9
P-7 ?N-' P=< $8 9 8.; /8 $.; -; /.; ;; $.8
P MP =
11
W P + W A
P R =
%e=
A P P MA + P MD 2
P MP − P R P R
DESEMPE*OS DE COMPRESIÓN:
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BIBLIOGRAFÍA P=?4 N)N D4;8> - 1JK H<735;<> @ -54-3474-45/><4/.>4.>4-5/-/4-2347645374/
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A/4
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