RESUMEN EJECUTIVO

El presente informe describe los aspectos del ensayo de laboratorio

realizado para medir la Presión.

La presión es definida como la fuerza que, por unidad de área, ejerce

un material (sea un sólido, un líquido o un gas) sobre una superficie, y

es un aspecto fundamental en el estudio de los fluidos.

Así realizaremos tres experiencias, en la primera calibraremos un

manómetro de Bourdon utilizando un dispositivo llamado Calibrador de

peso muerto.

En la segunda experiencia utilizaremos un Manómetro Inclinado para

medir la presión a lo largo de un ducto circular, por el cual existe un

flujo de aire generado por una bomba.

Para la tercera experiencia utilizaremos el mismo ducto de la

experiencia anterior pero esta vez mediremos la presión a lo largo de su

diámetro usando un micro manómetro.

Se ha realizado los cálculos con los datos recogidos, graficado las

curvas y además, el diagrama de distribuciones de velocidades

puntuales.

Con la experiencia se logró, el aprendizaje de la calibración de un

manómetro y el manejo de curvas de calibración del instrumento en

referencia a un patrón.

I. INTRODUCCIÓN:

1. OBJETIVOS:

Estudiar los dispositivos para medir presión manométrica: Manómetro de Bourdon, Manómetro inclinado y Micro manómetro.

Eliminar los posibles desvíos mediante un proceso de calibración utilizando un calibrador de pesos muertos.

2. MARCO TEÓRICO:

PRESIÓN

Presión es la fuerza ejercida por unidad de área en forma perpendicular y se

expresa en N/m2 en el sistema en el sistema internacional, ésta definición se

muestra en la ecuación (1) y es aplicable a la presión en sólidos (esfuerzo),

líquidos (presión hidráulica) y gases (presión neumática).

(1)

P=M× gA

= FA

Para el caso de una columna vertical de fluido líquido o gas, aplica la

definición expresada en la ecuación (2), ésta ecuación es la que rige a los

manómetros de columna de líquido.

(2)

P= ρ×g×h

La ecuación (3) mejor conocida como la ley de los gases, expresa la presión

absoluta ejercida por un gas en un recipiente hermético a cierta temperatura.

(3)

P=n×R×TV

Ésta ecuación es útil para determinar la diferencia de presión generada por la

columna del gas utilizado para la presurización, columna de gas que se tiene

cuando existe una diferencia de altura entre nivel de referencia de la columna

de líquido (menisco inferior) y el punto de interés (calibrando).

Medida de Presión

Para la medida de la presión se utilizan los barómetros y los manómetros. Los

barómetros miden presión absoluta, respecto al vacío, mientras que los

manómetros miden una presión relativa, diferencial, o presión manométrica,

generalmente una sobrepresión (o depresión) respecto de la presión

atmosférica. Normalmente se llaman barómetros a los instrumentos que

miden la presión atmosférica.

Presión manométrica

Manómetro aneroide de doble escala: en kPa y en psi.

Se llama presión manométrica a la diferencia entre la presión absoluta o real y

la presión atmosférica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la

presión es superior a la presión atmosférica, pues cuando esta cantidad es

negativa se llama presión de vacío.

Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la

presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la

presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor

presión manométrica.

Los aparatos utilizados para medir la presión manométrica reciben el nombre

de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se

fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión

manométrica se expresa bien sea por encima o por debajo de la presión

atmosférica. Los manómetros que sirven para medir presiones inferiores a la

atmosférica se llaman manómetros de vacío o vacuómetros.

Dispositivo de medición de peso muerto

Un comprobador de peso muerto se compone de un pistón de bombeo con un

tornillo que lo presiona dentro del depósito que contiene un fluido como

aceite, un pistón primario que lleva el peso muerto y el indicador de presión.

Funciona mediante la carga del pistón primario (de área de sección

transversal A), con la cantidad de peso (W) que corresponde a la presión de

calibración deseada (P=W/A). El pistón de bombeo a continuación presuriza el

sistema ingresando más fluido en el cilindro de depósito.

ESQUEMA INTERIOR

ESQUEMA EXTERIOR

Manómetro de Tubo InclinadoSe usa para medir pequeños cambios de presión.

Una rama del manómetro está inclinado en un ángulo Ɵ y la lectura

diferencial I2 se mide a lo largo del tubo inclinado.

La diferencia de presión entre los puntos A y B está dada por:

PA−PB=γ 2l2 sinθ+γ 3h3−¿γ 1h1¿

Para ángulos relativamente pequeños, la lectura diferencial a lo

largo del tubo inclinado se puede hacer grande incluso para

pequeñas diferencias de presión.

El manómetro de tubo inclinado se usa para medir pequeñas

diferencias de presión en gases, así si los tubos A y B contienen un

gas, entonces:

PA−PB=γ 2l2 sinθ

Es decir:

l2=PA−PBγ 2sin θ

La lectura diferencial del manómetro de tubo inclinado se puede

incrementar por un factor de 1/sin θ sobre la que se obtiene con un

manómetro de tubo en U convencional.

Micromanómetro

Los micromanómetros de tubo de Pitot es un instrumento elemental

para la medición de velocidades de flujo de gases o de aire en

canales.

Un tubo de Pitot o tubo de remanso opera según las bases de la

dinámica de fluidos y es un ejemplo clásico para la aplicación

práctica de las ecuaciones de Bernoulli. Un tubo de remanso es un

tubo abierto en la parte delantera que se dispone contra una

corriente de forma que su eje central se encuentre en paralelo con

respecto a la dirección de la corriente para que la corriente choque

de forma frontal en el orificio del tubo. La parte trasera se fija a un

manómetro. Estos micro manómetros pueden ser recalibrados para

garantizar una precisión continua, además pueden ir acompañados

de certificados de calibración ISO.

3. INSTRUMENTOS:

Dispositivo de peso muerto

Llave de ½ Pesas en libras

Manómetro de tubo inclinado

Manómetro de tubo inclinado junto a la tubería de velocidades de un fluido (aire)

Micromanómetro Tubo de Pitot

Micromanómetro conectado al tubo de Pitot

II. PROCEDIMIENTO: 1. EXPERIMENTAL:

PROCEDIMIENTO 1

Para tomar los datos, fuimos colocando pesas que iban

incrementando la presión (psi) hasta completar el rango de nuestro

manómetro Bourdon (600 psi), con una aproximación de 0,1.

Luego fuimos retirando las pesas para volver a tomar los datos de

descenso y así obtener una lectura promedio, la cual compararemos

con la lectura patrón.

PROCEDIMIENTO 2

Se comenzó a medir la toma de presión alrededor de la tubería:

Luego se procedió a medir las presiones en cada toma, haciendo uso

de un manómetro:

Dwyer Instruments Inc. Michigan City.

PROCEDIMIENTO 3

Para realizar este procedimiento utilizamos el siguiente Tubo de Pitot:

2. ANALÍTICO:

PROCEDIMIENTO 3

Transformaremos a unidades métricas, mediante el factor de

conversión 0.0254, luego calcularemos hvaire:

hvaire =γaireγagua

* hvagua

Así podremos calcular la velocidad que se produce:

v1 = √2ghCalcularemos la velocidad promedio:

vp = ∑ v

12

Y por último calcularemos el caudal, para lo cual medimos el

diámetro de la tubería D = 30 cm.

Q = vp (π D2

4)

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

1. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS:

Lectura Instrumento Lectura ascendente Lectura descendente Promedio Desfasaje

0 0 0 0 020 34 32 33 1330 44 44 44 1440 54 53 53.5 13.550 63 62 62.5 12.560 72 72 72 1270 82 82 82 1280 92 92 92 1290 102 102 102 12

100 111 112 111.5 11.5110 122 121 121.5 11.5120 132 130 131 11130 142 141 141.5 11.5140 152 150 151 11150 164 160 162 12

160 174 169 171.5 11.5170 182 179 180.5 10.5180 191 190 190.5 10.5190 206 199 202.5 12.5200 211 211 211 11210 220 216 218 8220 235 226 230.5 10.5230 243 236 239.5 9.5240 253 246 249.5 9.5250 263 256 259.5 9.5260 272 265 268.5 8.5270 282 274 278 8280 292 283 287.5 7.5290 302 292 297 7300 311 300 305.5 5.5310 320 315 317.5 7.5320 332 324 328 8330 342 333 337.5 7.5340 350 341 345.5 5.5350 359 351 355 5360 372 361 366.5 6.5370 382 371 376.5 6.5380 393 382 387.5 7.5390 402 390 396 6400 415 400 407.5 7.5410 429 410 419.5 9.5420 433 420 426.5 6.5430 442 430 436 6440 452 440 446 6450 461 450 455.5 5.5460 472 458 465 5470 484 468 476 6480 495 478 486.5 6.5490 504 484 494 4500 515 494 504.5 4.5

Manómetro InclinadoMedicón Presión Distancias Distancia Total

1 0.45 55 552 0.34 24 793 0.39 24 1034 0.39 24.25 127.255 0.4 12 139.256 0.4 24.75 1647 0.4 11 1758 0.4 12 1879 0.4 12 199

10 0.4 12 21111 0.4 12 22312 0.395 24 247

MicromanómetroMedición Presión (psi) Posición (plg) Distancia (plg) Velocidad plg/s

1 0.075 6 1 0.1017095262 0.081 7 2 0.105699643 0.081 8 3 0.105699644 0.081 9 4 0.105699645 0.07 10 5 0.0982607376 0.073 11 6 0.1003442357 0.073 12 7 0.1003442358 0.081 13 8 0.105699649 0.081 14 9 0.10569964

10 0.081 15 10 0.1056996411 0.075 16 11 0.10170952612 0.045 17 12 0.07878386

2. GRÁFICOS:

MANOMETRO DE BOURDON

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Lectura Instrumento vs Lectura Real Promedio

Lectura del Instrumento

Pres

ión

man

omét

rica

(psi)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000123456789

101112131415

Desfasaje vs Lectura Real

MANOMETRO INCLINADO

55 75 95 115 135 155 175 195 215 2350.33

0.35

0.37

0.39

0.41

0.43

0.45

0.47

Longitud de Tubo vs Presión

Longitud (pulgadas)

Pres

ión

man

omét

rica

(psi)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.04

0.045

0.05

0.055

0.06

0.065

0.07

0.075

0.08

0.085

Posición Radial vs Presión

Distancia desde un extremo del tubo (pulgadas)

Pres

ión

de e

stan

cam

ient

o (p

si)

MICRO MANOMETRO:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 120.0750.0770.0790.0810.0830.0850.0870.0890.0910.0930.0950.0970.0990.1010.1030.1050.1070.109

Perfil de Velocidades

Distancia desde un extremo del tubo (pulgadas)

Velo

vida

d (p

lg/s

)

IV. CONCLUSIONES, OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

Siempre que trabajemos con manómetros Bourdon, estamos en la

obligación de calibrarlos, obteniendo así nuestros datos de error,

para no descuidar las lecturas erróneas y así prevenir accidentes.

No se debe golpear la base de apoyo del dispositivo de peso

muerto ya que genera vibraciones y ésas vibraciones producen

una disminución en la presión que inicialmente marcó el

manómetro de Bourdon.

Existen variaciones grandes de presión al inicio y al final del

recorrido de un fluido por un tubo.

Se observa que hay más error cuando hay menos peso, y el error

va disminuyendo a medida que se aumenta la cantidad de pesas.

En el manómetro inclinado vemos que al aumentar la longitud del

tubo de velocidades la presión se va haciendo constante, diríamos

más estable.

V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: https://www5.uva.es/guia_docente/uploads/2012/442/41834/1/Documento8.pdf http://www.equiposylaboratorio.com/sitio/contenidos_mo.php?it=5037 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/press.html http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_manom%C3%A9trica http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/Jchamorro/Mecanica-fluidos%20I/

Presionymanometria[Modode%20compatibilidad].pdf http://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/metros/micromanometros-

tubo-pitot.htm Manual de laboratorio

VI. ANEXOS: http://www.youtube.com/watch?v=i6wSp0btJQQ http://www.youtube.com/watch?v=yw74RPPCxlI http://www.youtube.com/watch?v=kVMYpOTjy3s http://www.youtube.com/watch?v=0FIhOcoItUY http://www.youtube.com/watch?v=Hk1uPV-ppfs

TIPOS DE MANÓMETROS BOURDONhttp://kycsa.com/catalogo/productos/presion/manr.pdf

¿QUIÉNES LO FABRICAN Y DISTRIBUYEN?http://www.termokew.mx/manometros.phphttp://www.quiminet.com/productos/manometros-tipo-tubo-bourdon-44722242360/proveedores.htmhttp://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/metros/micromanometros-tubo-pitot.htmhttp://gruposie7e.com/category.php?id_category=401

Empresas que fabrican Manómetros:

Kobold Resato (high pressure technology) Stauff Golden Mountain Enterprise (New – flow * ISO 9001 registered) Georgin S.A. Riels Instruments Air Com Pneumatic Brooks Instrument Nouva Fima Ametek U.S. Gauge Sika Crystal Engineering PCI DWYER