Objetivo: RECORDAR LA DEFINICIÓN DE PRESIÓN, SUS UNIDADES Y CLASIFICACIÓN.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA Laboratorio de Mecánica de Fluidos I

PRÁCTICA 2

Presión

Fecha de realización: 23/02/2016Fecha de entrega: 01/03/2016

Alumno: Legazpi Ascencio Alexis Grupo: 7Profesor: Sandoval Rodríguez Juan Antonio

Marco Teórico

Conceptos teóricos

Presión: La presión se define como fuerza por unidad de área. Para describir la influencia sobre el comportamiento de un fluido, usualmente es más conveniente usar la presión que la fuerza. La unidad estándar de presión es el Pascal, el cual es un Newton por metro cuadrado y para el sistema métrico (uks gravitacional) se tiene kilogramos por centímetro cuadrado.

P= FA

Clasificación

Presión barométrica o atmosférica local : Es la ocasionada por el peso de la columna de aire de la atmosfera. La presión atmosférica en un punto que coincide numéricamente con el peso de una columna estática de aire de sección recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el límite superior de la atmósfera.

A nivel del mar la mide la midió Torricelli, encontrando su valor (760 mmhg o 10.33 mH2O).

P= ρhg g hhg=101.325 (KPa)

1 atm=1 bar=101325 Pa

1Kgf

cm2 =98100 Nm2

Presión manométrica : Es una presión relativa que se mide con respecto y por encima de la presión atmosférica local.

V f 100°c 1atm=0.001 m3

kg

V g100 ° c 1atm=1.6 m3

kg

Presión vacuométrica o de vacío: Es la presión inferior a la atmosférica local.

Nota: Es común que las unidades a utilizar sean de longitud de un fluido. Ejemplo: mmhg

Presión absoluta o total : Es la presión interna que tiene el sistema, ya sea un recipiente o una tubería.

P|¿|=Pman+Patm ¿

P|¿|=Patm+¿ Pvacu∨¿¿

Instrumentación

Manómetro: Es un instrumento de medición para la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Se distinguen dos tipos de manómetros, según se empleen para medir la presión de líquidos o de gases.

Ecuación general de la hidrostática

Si suponemos un elemento diferencial en el interior de un fluido n reposo y de dimensiones dx,dy,dz, se debe cumplir la condición de equilibrio:

∑ F x=¿∑ Fy ¿=∑ F z=0

Para x

Si suponemos que con el eje x actúa una presión P y en el sentido opuesto la misma presión más una variación de este con respecto al eje x.

F=P*A tenemos

Pdydz-Pdydz-dPdx dxdydz=0

-dPdx dxdydz=0

dxdydz≠ 0∴ dPdx

=0 No hay variacón de la presión en el eje x

Para y

Pdxdz-Pdxdz-dPdy dxdydz=0

-dPdy dxdydz=0

dxdydz≠ 0∴ dPdy

=0 No hay variacón de la presión en el eje y

Si

dPdx =

dPdy

=0 entonces no hay cambio en el plno horizontal.

Para eje z, actúa además el peso del elemento W

W=ρgdxdydz ya que W=mg ; m=ρv y v=dxdydz

Pdxdy-Pdxdy-dPdz dxdydz- ρgdxdydz =0

- ρgdxdydz =dPdz dxdydz

dPdz =-ρg

dP=−ρgdz → ecuacion general de la hidroestrática

Casos particulares:

1) Fluido incompresible ρ=cte

dP=−ρgdz

P2-P1¿−ρg(z2−z1) o

∆P=ρgh

2) Fluido compresible ρ ≠ cte

Se requiere encontrar una relacion P y ρ

Si consideramos un gas ideal

dP=−ρgdz----1

Ec de gas ideal.

PV=mRT

P=mv

RT

P=ρRT

ρ=P

RT

Sust en 1:

dP=−PRT

gdz

Separando variables

dPP

=−gRT

dz

Integrando y desejando

∆ P=eg

RT ∗(z1− z 1)

Desarrollo de la PrácticaExperimento I. Calibración de un manómetro Bourdon

Para la verificación de la calibración de un manómetro tipo Bourdon, se utilizó un dispositivo cilindro embolo. Sobre el embolo se fue colocando distintos pesos y lo dejábamos caer para que de esa manera se creara presión sobre nuestro fluido de trabajo; y fuimos anotando las presiones marcadas en el manómetro.

Dispositivo embolo con un manómetro bourdon conectados por medio de una manguera.

Se pesó el embolo para conocer la fuerza ejercida sobre el agua así como también se midió el diámetro interior del dispositivo donde se coloca el embolo para así poder calcular el área transversal. Durante cada experimento tuvimos que llenar el dispositivo con agua ya que el dispositivo tenia algunas fugas.

Pesas de diferentes masas.

Tabla de datos y datos obtenidos

Diametro interior: 1.77 cm Masa del émbolo: 490 gr

Pesos Experimento 1: Émbolo=490 gr Experimento 2: Émbolo+W 500 gr=990 gr Experimento 3: Émbolo+W 500 gr+W 485 gr=1475gr Experimento 4: Émbolo+W 500 gr+W 485 gr+W 500 gr=1975 gr Experimento 5: Émbolo+W 2460 gr=2950 grh Experimento 6: Émbolo+W 500 gr+W 2460 gr=3450 gr Experimento 7: Émbolo+W 2460 gr+W 985 gr=3935 gr Experimento 8: Émbolo+W 4900 gr=5390 gr

Experimento

F [kg] Lectura [kg/cm^2]

1 0.49 0.292 0.99 0.473 1.475 0.644 1.975 0.825 2.95 1.26 3.45 1.397 3.935 1.588 5.39 2.1

Cálculos

Área transversal

A=π (D)2

4; A=

π (1.77)2

4=2.46057 cm2

Presiones

Dato 1

P= FA

;P=.490 kg f

2.46057 cm2 =0.199kg f

cm2

Dato 2

P= FA

;P=.990 kg f

2.46057 cm2 =0.402kgf

cm2

Dato 3

P= FA

;P=1.475 kg f

2.46057 cm2 =0.599kg f

cm2

Dato 4

P= FA

;P=1.975 kg f

2.46057 cm2 =0.820kg f

cm2

Dato 5

P= FA

;P=2.950 kg f

2.46057 cm2 =1.199kgf

cm2

Dato 6

P= FA

;P=3.450 kg f

2.46057 cm2 =1.402kg f

cm2

Dato 7

P= FA

;P=3.935 kg f

2.46057 cm2 =1.599kgf

cm2

Dato 8

P= FA

;P=5.390 kg f

2.46057 cm2 =2.190kgf

cm2

Resultados

# F [kg] P=F/A [kg/cm^2] Lectura [kg/cm^2]

1 0.49 0.199140068 0.292 0.99 0.402344218 0.473 1.475 0.599452245 0.644 1.975 0.802656395 0.825 2.95 1.198904489 1.26 3.45 1.40210864 1.397 3.935 1.599216666 1.588 5.39 2.19054074 2.1

Conclusiones

De la gráfica puedo concluir que el manómetro está en buen estado y que cuando las rectas intersectan significa que el manómetro está bien calibrado en caso contrario, las rectas jamás se intersectarían lo que nos indica que el manómetro está dañado. Gracias a esta práctica recordé la definición de presión así como el concepto de presión manométrica, fundamentales para muchas de las aplicaciones de la ingeniería. También me fue de utilidad esta práctica ya que conocí un método para verificar si está bien un manómetro aunque debo mencionar que fue difícil tomar la lectura del manómetro ya que el dispositivo cilindro embolo tenía muchas fugas con lo nos dificultaba la medición.

Bibliografía y/o Mesografía

Yunus A. Cengel, “Mecánica de fluidos”, editorial Mc Graw Hill, Claudio Mataix, Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas.

0 1 2 3 4 5 60

0.5

1

1.5

2

2.5

Fuerza v.s PresionPreal=F/A [kg/cm^2] Lectura [kg/cm^2]

Fuerza

Pres

ion