LABORATORIO 01

1) TITULO:

Medición de presión

2) OBJETIVOS:

Medir la presión atmosférica el la UNA Puno. Hacer las correcciones por temperatura, latitud y altura.

3) RESUMEN:

En la carrera Ingeniería Mecánica es muy importante la presión atmosférica porque nos permite determinar el tipo de material a escoger y la resistencia que posee a una determinada presión las estructuras, sistemas mecánicos, etc.

Es importante para el desarrollo tecnológico en la ciudad de Puno el análisis de presión atmosférica y sus correcciones por lo cual temperatura, altitud y latitud.

4) TEORIA:

Mecánica de fluidos.Física.ASME.

5) INSTRUMENTOS UTILISADOS:

Baromento.Termometro.

6) MARCO TEORICO:

a) Presión:

La presión es la magnitud vectorial que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie.

Cuando sobre una superficie plana de área (A) se aplica una fuerza normal (F) de manera uniforme, la presión (P) viene dada de la siguiente forma:

P=VA

En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.

a.1) Presión atmosférica:

La presión atmosférica es la presión que ejerce el aire sobre la Tierra.

La presión atmosférica en un lugar determinado experimenta variaciones asociadas con los cambios meteorológicos. Por otra parte, en un lugar determinado, la presión atmosférica disminuye con la altitud, como se ha dicho. La presión atmosférica decrece a razón de 1 mmHg o Torr por cada 10 m de elevación en los niveles próximos al del mar. En la práctica se utilizan unos instrumentos, llamados altímetros, que son simples barómetros aneroides calibrados en alturas; estos instrumentos no son muy precisos.

La presión atmosférica también varía según la latitud. La menor presión atmosférica al nivel del mar se alcanza en las latitudes ecuatoriales.

a.2) Presión absoluta y relativa:

a.2.1) presión absoluta.-

los manómetros son incapaces de medir presiones absolutas (toman como “0 de referencia” al espacio que habitamos nosotros, que sabemos que no vale 0); por esa razón, a las lecturas que dan estos instrumentos las llamamos presiones manométricas o relativas. No obstante, a partir de ese dato, es fácil conocer la presión absoluta.

Presión absoluta = presión relativa + presión de la atmósfera

Los instrumentos que miden la presión absoluta se llaman barómetros, y son los que usan los meteorólogos para conocerla y te la informan por la radio. De modo que a la presión absoluta también se la llama barométrica.

a.3) Barómetro:

Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. La presión atmosférica es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera. Uno de los barómetros más conocidos es el de mercurio

Funcionamiento:

Los primeros barómetros estaban formados por una columna de líquido encerrada en un tubo cuya parte superior está cerrada. El peso de la columna de líquido compensa exactamente el peso de la atmósfera.

Unidades de medida:

La unidad de medida de la presión atmosférica que suelen marcar los barómetros se llama hectopascal, de abreviación hPa. Esta unidad significa: hecto: cien; pascales:unidad de medida de presión.

El barómetro de mercurio, determina en muchas ocasiones la unidad de medición, la cual es denominada como "pulgadas de mercurio" o "milímetros de mercurio" (método abreviado mmHg). Una presión de 1 mmHg es 1 torr (por Torricelli).

a.4) Latitud:

La latitud es la distancia angular entre la línea ecuatorial (el ecuador), y un punto determinado de la Tierra, medida a lo largo del meridiano en el que se encuentra dicho punto. Se abrevia con lat. Según el hemisferio en el que se sitúe el punto, puede ser latitud norte o sur.

La latitud proporciona la localización de un lugar, en dirección Norte o Sur desde el ecuador y se expresa en medidas angulares que varían desde los 0° del ecuador hasta los 90°N del polo Norte o los 90°S del polo Sur. Esto sugiere que si trazamos una recta que vaya desde un punto cualquiera de la tierra hasta el centro de la misma, el ángulo que forma esa recta con el plano ecuatorial expresa la latitud de dicho punto. La orientación Norte o Sur depende de si el punto marcado está por encima del paralelo del ecuador (latitud norte) o si está por debajo de este paralelo (latitud Sur).

Indicando a qué hemisferio pertenece la coordenada necesaria.

Añadiendo valores positivos, si la latitud es mayor que 45° y de la gravedad (g) dependerá de la latitud, cuanto más se acerque al norte subirá.Añadiendo valores negativos, si la latitud es menor que 45° y de la gravedad (g) dependerá de la latitud, cuanto más se acerque al sur bajara.

a.5) Altitud:

En geografía, la altitud es la distancia vertical de un punto de la Tierra respecto al nivel del mar, llamada elevación sobre el nivel medio del mar, en contraste con la altura, que indica la distancia vertical existente entre dos puntos de la superficie terrestre; y el nivel de vuelo, que es la altitud según la presión estándar medida mediante un altímetro, que se encuentra a más de 20 000 pies sobre el nivel medio del mar.

7) PROCEDIMIENTO:

Visita al nuevo laboratorio de física de la UNA Puno.Tomamos datos de la presión atmosférica y temperatura en el ambiente del nuevo laboratorio de física.Presión atmosférica que se tomo es de 486.5 mmHg.Temperatura que se tomo es de 17°C.

CORRECCIONES:

En esta parte se procederá a realizar siguientes correcciones:

Corrección por temperatura.Corrección por latitud.Corrección por altitud.

Para la realización de las correcciones se utilizara la tabla de ASME.

DATOS TOMADOS EN EL LABORATORIO DE FISICA:

Presión atmosférica (487 mmHg. = P )Temperatura 19°C.

DATOS BUSCADOS EN LA INTERNET NESESARIOS PARA LAS CORRECIONES:

Latitud de puno sur 15° 50' 15' (15.837°)Altitud de puno 3827 m.s.n.m.

CORRECCION POR TEMPERATURA (°C).- ( CT )

Siendo la T ˃ 0, el CT se tendrá que restar.

Temperatura (°C). Presión en (mmHg)

450 487 50015 1.3 R 1.4

19 T CT U

20 1.7 S 1.8

Siendo la T ˃ 0, el CT se tendrá que restar a la presión tomada.

De la fórmula: Patm = P - CT………. (I)

Interpolando por partes para sacar los valores de (T;U;R;S) para poder hallar CT (Usando la tabla 2.2 )

Tablita básica

Xa Ya

X YXb Yb

Formula de interpolación lineal

Para (T) = 1.62

15 1.3

19 T

20 1.7

Aplicando la formula

T=1.3+(19−15)(1.7−1.3)(20−15)

T=1.3+ 4∗0.45

T=1.3+ 1.65

T=1.62

para (U) = 1.72

15 1.4

19 U

20 1.8

U=1.4+(19−15)(1.8−1.4 )(20−15)

U=1.4+40.45

U=1.4+0.32

U=1.72

para (R) = 1.374

450 1.3

487 R

500 1.4

R=1.3+(487−450)(1.4−1.3)(500−450)

R=1.3+370.150

R=1.3+0.074

R=1.374

para (S) =1.774

450 1.7

487 S

500 1.8

S=1.7+(487−450)(1.8−1.7)(500−450)

S=1.7+370.150

S=1.7+0.074

S=1.774

Para (CT) = 1.694

15 R=1.374

19 CT

20 S=1.774

C t=1.374+(19−15)(1.774−1.374 )

(20−15)

C t=1.374+40.45

C t=1.374+0.32

C t=1.694

Finalmente se procede a reemplazar en la formula (I)

Patm = P - CT

P = 487 Patm = 487 – 1.694

CT = 1.694 Patm = 485.306 mmHg

CORRECCION POR LATITUD: (Cg)

Latitud (°). Presión en (mmHg)450 487 500

15.837 P Cg Q25 -1.2 R -1.230 -1 S -1.2

Si la estación medida con respecto a la estación base, se acerca más al Ecuador, la corrección se debe sumar y se restará entre más se acerque a los Polos

En este caso como la latitud de puno está cerca al ecuador se procederá a sumar el CL a la presión.

De la fórmula: Patm = P + Cg………. (II)

Interpolando por partes para sacar los valores de (S; R; P; Q) para poder hallar CL (Usando la tabla 2.3 )

Para (S) = -1.148

450 -1

487 S

500 -1.2

S=−1+(487−450)(−1.2+1)

(500−450)

S=−1+37(−0.2)

50

S=−1−0.148

S=−1.148

Para (R) = -1.2

450 -1.2

487 R

500 -1.2

R=−1.2+(487−450)(−1.2+1.2)500−450

R=−1.2+0

R=−1.2

Para (P) = -1.56652

15.837 P

25 -1.2

30 -1

P=−1(25−15.837)+1.2(30−15.837)

(25−30)

P=−9.163+16.9956−5

P=−1.56652

Para (Q) = -1.2

15.837 Q

25 -1.2

30 -1.2

Q=−1.2(25−15.837)+1.2(30−15.837)

(25−30)

Q=−10.9956+16.9956−5

Q=−1.2

Para (CL) = -1.2952952

15.837 CL

25 R = -1.2

30 S =-1.148

CL=−1.148(25−15.837)+1.2 (30−15.837)

(25−30)

CL=−10.519124+16.9956

−5

CL=−1.2952952

Finalmente se procede a reemplazar en la formula (II)

Patm = P + CL

P = 485.306 Patm = 485.306 + (-1.2952952)

CL = -1.2952952 Patm = 484.0107 mmHg

CORRECCION POR ALTITUD: (msnm)

Altitud (msnm). Temperatura (°C).10 19 20

1800 7 B 72100 7 C 73827 A CA D

De la fórmula: Patm = P + CA………. (III)

Interpolando por partes para sacar los valores de (B;C;A;D) para poder hallar CA (Usando la tabla 2.4 )

Para (B) = 7

10 7

19 B

20 7

B=7+(19−10)(7−7)

(20−10)

B=7

Para (C) = 7

10 7

19 C

20 7

C=7+(19−10)(7−7)

(20−10)

C=7

Para (A) = 7

1800 7

2100 7

3827 A

A=7+(3827−1800)(7−7)

(2100−1800)

A=7

Para (D) = 7

1800 7

2100 7

3827 D

D=7+(3827−1800)(7−7)

(2100−1800)

D=7

Para (CA) = 7

10 A =7

17 CA

20 D =7

C A=7+(17−10)(7−7)

(20−10)

C A=7

Finalmente se procede a reemplazar en la formula (III)

Patm = P + CA

P = 484.0107 Patm = 484.0107 + 7

CA = 7 Patm = 491.0107 mmHg

RESULTADOS:

A) Patm = 485.306 mmHg.

B) Patm = 484.0107 mmHg.

C) Patm = 491.0107 mmHg.

PROMEDIO DE LAS P atm

PT = PMED – CT + Cg + CA

PT = 486.77 – (1.694) + (-1.2952952) + (7)

PT = 490.787 mmHg.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

o Conclusión

Haciendo todos los cálculos podemos llegar a la conclusión de que la presión de la UNA puno en el nuevo laboratorio es de 490.787 mmHg.

También podemos comparar la presión que existe en la costa que es muy diferente a la sierra

En la costa se puede hablar de una presión 760 mmHg mientras en la sierra (puno) se puede decir q se tiene una presión de 490.78 mmHg.

o Recomendación

La recomendación seria que deberíamos de tener un barómetro en la carrera para así nosotros poder hacer nuestras propias mediciones y así mejorar en la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica Eléctrica

Deberíamos contar con un instrumento que software el cual nos ayude a medir una presión atmosférica mas exacta para poder hacer un trabajo mas eficientemente

APENDICE:

BIBLIOGRAFIA:

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/21220/Capitulo3.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Puno http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Puno