Informe de Manometro Diferencial

7/26/2019 Informe de Manometro Diferencial

1/29


2/29

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL_______________________________________________________________________________

________________

RESUMEN

En esta prctica de laboratorio se dise y construy un manmetro diferencial con un

soporte de triplay para el manmetro, cinta mtrica para la medicin de la altura a la que

asciende el fluido, mangueras de nivel, sujetadores; las mangueras de nivel se colocaron en

forma de U dejando los extremos abiertos para la inyeccin de los fluidos a presin

!e esta forma se puede "acer uso de la regla general para resolver de forma prctica

los problemas relacionados con manmetros, la cual consiste en partir de un extremo o

menisco anotando la presin en este punto, ya sea conocida o desconocida #mediante una

incgnita$ y, luego siguiendo el manmetro, avan%ar "acia el otro extremo sumando orestando los cambios de presin, seg&n se descienda o ascienda, de acuerdo a la 'ey

(idrosttica, respectivamente )l llegar al otro extremo o menisco igualar toda la expresin a

la presin en aquel punto conocido o desconocido; luego despejar la presin incgnita o

diferencia de presiones solicitada

*e debe tener en cuenta que la sensibilidad del manmetro diferencial es ms sensible

cuando el peso espec+fico del l+quido manomtrico se encuentre ms cerca de los fluidos

que se desea determinar su presin Es por esto que es recomendable usar el mercurio

como l+quido manomtrico para grandes diferencias de presin

MECNCA DE FLUIDOS I - PRCTICA DE LABORATORO N 02 PAG. 1


3/29



________________

NDICE



4/29



________________

I. INTRODUCCIN

Una de las propiedades bsicas de los procesos industriales es la presin y la

variacin de presin 'a presin est influenciada por la temperatura, el nivel yo el

flujo en un proceso, ya que la medicin de presin esta directa o indirectamente

relacionada con ellas Es por ello que la medicin y el control de la presin son

fundamentales en el diseo, construccin y mantenimiento del proceso El control

de la presin en los procesos industriales da condiciones de operacin seguras

-ualquier recipiente o tuber+a posee cierta presin mxima de operacin y de

seguridad variando este, de acuerdo con el material y la construccin 'as presiones

excesivas no solo pueden provocar la destruccin del equipo, sino que tambin

puede provocar la destruccin del equipo adyacente y ponen al personal en

situaciones peligrosas, particularmente cuando estn impl+citos, fluidos inflamables

o corrosivos .ara tales aplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisin con

frecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema

.or otro lado, la presin puede llegar a tener efectos directos o indirectos en el

valor de las variables del proceso #como la composicin de una me%cla en el

proceso de destilacin$ En tales casos, su valor absoluto medido o controlado con

precisin es de gran importancia ya que afectar+a la pure%a de los productosponindolos fuera de especificacin

) pesar de que la presin es una de las variables ms comunes en los procesos

industriales, no puede ser medida directamente /eneralmente, es utili%ado un

dispositivo 00 mecnico que convierte el cambio de presin en un despla%amiento y

ste a su ve% es convertido en una seal elctrica utili%ando un transductor

elctrico

II. OBJETIVOS

Objetivo general



5/29



________________

1edir la presin de un fluido mediante diferencia de alturas de los fluidos a

travs del diseo y construccin de un manmetro diferencial, "aciendo uso de

la regla general para resolver problemas relacionados con manmetros

Objetivos ese!"#i!os !isear y construir un manmetro diferencial que permita la medicin de

presiones Encontrar una ecuacin que verifique las medidas experimentales encontradas

con el manmetro diferencial construido

III. JUSTI$IC%CIN

'a prctica sobre el manmetro diferencial, se desarrolla para comprobar

experimentalmente el valor la diferencia de presiones en un tubo en forma 234 en

el cual actuaron tres fluidos diferentes como5 aceite, agua y alco"ol

*e sabe que todos los fluidos poseen comportamientos diferentes, frente a

condiciones como la temperatura y esto influye en el clculo de la diferencia de

presiones #de las jeringas$

IV. %&C%NCES

'. M%NMETRO

'.' (istoria )el *an+*etro

'a "istoria del descubrimiento parece "aber sido la siguiente5 )ntiguamente

se "ab+a observado que si por el extremo superior de un tubo abierto y vertical

se aspiraba el aire mediante una bomba, estando el otro extremo en

comunicacin con un recipiente con agua, esta ascend+a por el tubo, este

fenmeno era atribuido al "orror que manifestaban los cuerpos al vac+o, seg&n



6/29



________________

)ristteles .ero un constructor de bombas de 6lorencia se propuso elevar por

este medio agua a una altura superior de 78 metros, sin conseguirlo 6ue y la

pregunto a /alileo la ra%n del "ec"o, y este le respondi que era que el agua

"ab+a alcan%ado su l+mite de "orror al vac+o

El primero que se dio cuenta del fenmeno real fue una de los disc+pulos de

/alileo, 9iviani #7:$, quien afirm que era la presin atmosfrica y que la

mxima altura del agua en un tubo vertical cerrado, suficientemente largo, y en

cuya parte superior se "iciera vac+o, deb+a exactamente medir la presin

atmosfrica, ya que esta era la que sosten+a la columna de agua .ens luego

que si la presin atmosfrica sosten+a a nivel de mar una columna de agua de78 metros aproximadamente, podr+a sostener una columna de mercurio de unos

veces ms pesado que el agua Esta

observacin fue el fundamento del experimento de ?orricelli, un amigo de

9iviani, que confirm la explicacin de su amigo

El experimento de ?orricelli consiste en tomar un tubo de vidrio cerrado por un

extremo y abierto por el otro, de 7 metro aproximadamente de longitud, llenarlo de

mercurio, taparlo con el dedo pulgar e invertirlo introduciendo el extremo abierto

en una cubeta con mercurio 'uego si el tubo se coloca verticalmente, la altura de

la columna de mercurio de la cubeta es aproximadamente cerca de la altura del

nivel del mar de


7/29



________________

Fig. N 01 - Experimento de Torricelli

V. ,RINCI,IOS TERICOS %,&IC%DOS

$l-i)os *is!ibles.

-onsiderando el caso de un sistema de vasos comunicantes #o un tubo en U$ que

contiene un fluido de densidad @ *i denominamos 8)y 8Aa dos puntos en la base



8/29



________________

que se encuentran a la misma altura y sin ning&n obstculo entre medias, est claro

que la presin en ambos puntos es la misma, p8)B p8A *in embargo queda la duda

acerca de lo que ocurre con las presiones en los puntos 1 y C, que se encuentran a

una altura d por encima de 8)y 8Ay que no estn comunicados de una forma tan

clara y directa como lo estn los puntos 8)y 8A *in embargo, se ve enseguida que si

la diferencia de presiones entre 1 y 8) es p1 D p8) B D@gd y la diferencia de

presiones entre 1 y 8A es p1 D p8AB D@gd, al tener en cuenta que p8) B p8A, se

obtiene directamente que para un fluido en reposo, pCB p1

$l-i)os no *is!ibles.

*i se tienen fluidos no miscibles -onsiderando el caso de la figura en el que se

tienen dos fluidos no miscibles, de forma que el fluido en la columna A es ms denso

que el fluido en la columna ) *ea - la l+nea que pasa por la interfase entre los dos

fluidos y une dos puntos a la misma altura *ean 1 y C dos puntos a la altura del

nivel superior de la columna A *i las dos columnas estn abiertas a la atmsfera, las

presiones respectivas en 1 y C sern pC B patm y p1 B patm F)d), por lo que

claramente p1G pC En l+quidos no miscibles las presiones a la misma altura son en

general distintas

Fig. N 02 Presin en un tubo en U. ! "so de #luidos miscibles. b! "so de

#luidos no miscibles.

El esquema de la figura permite obtener la densidad relativa de los dos fluidos

-omo las presiones en la l+nea - son las mismas para la columna ) que para la A, al



9/29



________________

corresponder a un mismo fluido, se tiene que de p-)B patm F)") y p-AB patm FA"A

se obtiene F)")B FA"A, lo que permite obtener la densidad relativa en funcin de la

altura de las distintas columnas como

Man+*etros.

Un manmetro es un instrumento diseado para medir los cambios en una

presin y convertir estos cambios en un movimiento mecnico, indicndolos sobre

una escala graduada

6unciona bajo un principio de deformacin del elemento elstico )l estar

completamente cerrado por un extremo #sea el caso del Aourdon en 2-4$, ste tiende

a deformarse #comportamiento elstico$ !ic"o movimiento es transferido por medio

del ?ip, el segmento y el movimiento "asta el puntero para indicar la presin en la

escala graduada

-onsiderando el caso de un manmetro que se quiere utili%ar para medir la

presin en un recipiente ) en la forma que se muestra en la figura -omo a la altura

1C "ay un &nico fluido, pCB p1 -omo la presin en 1 viene dada por p1B p) F)d y

la presin en C por pCB patm F", se tiene que la presin en el depsito ) vendr

dada por

% at*/ 01 2 0%)

que en el caso "abitual de un fluido manomtrico muc"o ms denso que el fluido en

) se reduce a

% at*/ 0%1

Esta aproximacin es en general vlida si F F) En caso contrario es necesario

utili%ar la primera de las expresiones Cormalmente con el mercurio como fluido



10/29



________________

manomtrico la aproximacin va bastante bien, a no ser que se quiera medir la

presin de un fluido muy denso, ya que la densidad relativa del mercurio respecto del

agua es alta, de 7=,:

Clasi#i!a!i+n

,or s- ele*ento el3sti!o

- Bo-r)on tio )ia#rag*a, para presiones desde 88 Hgcm0 "asta 8

Hgcm0

- Bourdon en C$para presiones desde vac+o


11/29



________________

superficie que est detrs del tubo U, o en el tubo mismo, calibrada ya en

unidades de presin

!e este tipo de manmetro surgieron las unidades donde la presin se

caracteri%a por una unidad de longitud #el valor de "$ seguido de la naturale%a del

l+quido utili%ado, por ejemplo, pulgadas de agua, mil+metros de mercurio etcEstos manmetros pueden medir tambin presiones menores que la

atmosfrica #vac+o$, la diferencia radica en que la columna de l+quido ascender

en el lado de baja presin

Fig. N 0% - Tubo U Man+*etros )e t-bo )e Bo-r)on

'os manmetros de tubo de Aurdon presentan en su interior un tubo metlico

elstico, aplanado y curvado de forma especial conocido como tubo de Aourdon,

el que le da el nombre al instrumento, tal y como se muestra en la figura 0 en rojo

Este tubo tiende a endere%arse cuando en su interior act&a una presin, por lo

que el extremo libre del tubo curvado se despla%a, y este despla%amiento mueve

un juego de palancas y engranajes que lo transforman en el movimiento

amplificado de una aguja que indica directamente la presin en la escala



12/29



________________

Fig. N 0& 'nmetro de (ourdon

Man+*etros )e #-elle

'os manmetros de fuelle tienen un elemento elstico en forma de fuelle #como

el acorden$ al que se le aplica la presin a medir, esta presin estira el fuelle y el

movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja

indicadora

Fig. N 0)- Es*uem del mnmetro de #uelle.



13/29



________________

Con!etos t4!ni!os )e los *an+*etros

E5a!tit-) Es la diferencia #error$ entre el valor verdadero y la indicacin delinstrumento, y est expresada como un porcentaje del alcance mximo de la escala

Reetibili)a).'a mxima diferencia entre dos o ms lecturas consecutivas para la

misma presin aplicada bajo las mismas condiciones de operacin

Restri!tor *e coloca en la conexin del manmetro y nos permite una lectura ms

estable, al evitar el golpe de ariete

6ole )e ariete 1i)r3-li!o El golpe de ariete "idrulico se produce en la tuber+a de

suministro de agua cuando una vlvula se cierra rpidamente El agua circulante golpea

de forma permanente la vlvula cerrada y rebota como una onda

$rente s+li)o !e una caja, es una mampara cuyo objetivo es proporcionar seguridad

al operario, que tiene una separacin intermedia entre el elemento de presin y la

ventana 'a mampara debe ser una parte integral de la caja ) diferencia de stas, en

las cajas de frente abierto no "ay separaciones entre el elemento de presin y la

ventana

Manova!-+*etro.!ispositivo que detecta e indica presin positiva y negativa, al usar

como referencia la presin atmosfrica

$allas en los *an+*etros

Error )e 1ist4resis.Es la diferencia entre lecturas de presiones crecientes y presiones

decrecientes en cualquier punto de la escala, obtenidas durante un ciclo de presin

Error or #ri!!i+n. Es la diferencia entre lecturas antes y despus de que el

manmetro "a sido ligeramente golpeado

$alla or #atiga Es la falla del elemento elstico como resultado de repetidas

aplicaciones de esfuer%os

&inea*ientos )e seg-ri)a)



14/29



________________

.ara las principales caracter+sticas tcnicas y metrolgicas que son obligatorias

para los manmetros, vacumetros y manovacumetros con elementos sensores

elsticos e indicacin directa del instrumento, se debe cumplir con5

%SME B78.' 6a-ges9 ,ress-re In)i!ating )ial t:e9 Elasti! ele*ent;

'


15/29



________________

Fig. N 0) 'edid de l presin con un mnmetro. ! 'nmetro norml b!

'nmetro di#erencil

Me)i)ores )e resi+n

'a presin es la fuer%a que ejerce un fluido por unidad de rea, sta solo se

emplea cuando se trata de un gas o un l+quido 'a contraparte de la presin en los

slidos es el esfuer%o 'a presin en un fluido aumenta con la profundidad como

resultado del peso del fluido, este aumento se debe a que el fluido a niveles ms

bajos soporta ms peso que el fluido a niveles ms altos 'a presin var+a en

direccin vertical como consecuencia de los efectos gravitacionales, pero no existe

variacin en la direccin "ori%ontal

, F

A

En procesos industriales existen variadas aplicaciones de medicin de presin;

entre estas aplicaciones se tienen5 +1! "lidd del producto, la cual frecuentemente

depende de ciertas presiones que se deben mantener en un proceso; +2! Por



16/29



________________

seguridd, como por ejemplo, en recipientes presuri%ados donde la presin no debe

exceder un valor mximo dado por las especificaciones de diseo; +%! En

plicciones de medicin de ni,el, +&! En plicciones de medicin de #luo, donde la

diferencial de presin a travs de una restriccin es proporcional al cuadrado del

flujo

Instr-*entos ara *e)i!i+n )e la resi+n

Instr-*entos *e!3ni!os

Col-*nas )e &"-i)o9

- 1anmetro de .resin )bsoluta- 1anmetro de ?ubo en U- 1anmetro de .o%o- 1anmetro de ?ubo Jnclinado- 1anmetro ?ipo -ampana

Instr-*entos El3sti!os9

- ?ubos Aourdon- 6uelles- !iafragmas

Instr-*entos ele!tro*e!3ni!os : ele!tr+ni!os

'os instrumentos electromecnicos y electrnicos utili%ados para medir presin

pueden clasificarse en5

- 1edidores de Esfuer%o #*train /ages$- ?ransductores de .resin Mesistivos- ?ransductores de .resin -apacitivos- ?ransductores de .resin 1agnticos- ?ransductores de .resin .ie%oelctricos

Tbl N 01 - Principles crcterstics de los instrumentos pr medir presin



17/29



________________

Existen varios trminos que se utili%an para expresar la medicin de presin5

,resi+n %bsol-ta5 Es la suma de la presin manomtrica ms la presin

atmosfrica

,resi+n Mano*4tri!a5 *e define como la presin relativa a la presin

atmosfrica Mepresenta la diferencia positiva entre la presin medida y la presin

atmosfrica existente .uede ser convertida a presin absoluta, sumndole el valor

de la presin atmosfrica actual

,resi+n )e Va!"o9Es la presin medida por debajo de la presin atmosfrica

,resi+n Di#eren!ial9Es la diferencia en magnitud entre el valor de una presin y

el valor de otra tomada como referencia En el caso de la presin manomtrica, se

podr+a decir que sta es una medida de presin diferencial en la cual la presin de

referencia es la presin atmosfrica



18/29



________________

,resi+n (i)rost3ti!a9Es la presin ejercida por una columna de l+quido *e

calcula multiplicando la altura de la columna de l+quido por la densidad o por la

gravedad espec+fica del l+quido

VI. M%TERI%&; (ERR%MIENT%S EUI,O UT&IF%DO

- *oporte de madera o triplay para la ubicacin del manmetro- -artulina, reglas graduadas, lpi%- ?ijeras, cintas ad"esivas y martillo- -inta mtrica- 1anguera de nivel- Oeringas de 08ml- = tipos de 6luidos5 /licerina, aceite y lec"e

VII. METODO&O6% DES%RRO&&O DE &% ,RGCTIC%

METODO&O6I%9

'a metodolog+a utili%ada es la experimental ya que "emos "ec"o uso de

diferentes objetos para la construccin de nuestro manmetro

DES%RRO&&O DE &% ,RGCTIC%

aH Constr-!!i+n )el *an+*etro )i#eren!ial.i .resentar un esquema de modelo de manmetro

ii 'a madera la cubrimos con papel blanco para que tenga una mejor

presentaciniii Elegimos el orden de los l+quidos a usar en el manmetro -olocamos las

jeringas en los extremos de las mangueras



19/29



________________

iv Una ve% fijada la manguera le introduce los l+quidos por un mismo lado de la

manguera de manera que cada fluido despla%a al otro llenando toda lamanguera de estudio )l final las proporciones vertidas de los l+quidos deben

quedar bien definidas para poder "allar la diferencia de presionesv -olocamos una cinta mtrica al costado de las mangueras

vi -omo resultado tendremos el manmetro diferencial

bH Trabajo )e gabinetei (allar la ecuacin para la diferencia de presiones #.7 P.0$ii Meempla%ar datos obtenidos en el experimentoiii Explicar el mtodo desarrollado para el clculo de las presiones, indicando

claramente las medidas reali%adas y deduciendo las expresiones tericas y

prcticas utili%adas en dic"o clculo

iv Expresar las medidas de presin reali%adas en el *istema Jnternacional y en

mcl del l+quido del manmetro en U

VIII. ,RESENT%CIN DE RESU&T%DOS.

/rafica de manmetro diferencial



20/29



________________

!atos necesarios para "allar la diferencia de presiones

Q .eso espec+fico del aceite

323 3.912381.9.930

mN

sm

m

kga =

=

- .eso espec+fico agua

323 981081.9.1000

mN

sm

m

kga =

=

- !ensidad de la alco"ol

323 774281.9.2.789

mN

sm

m

kga =

=

/10.21%m /20.12m

/%0.1&1m

/&0.11m

Meali%amos las ecuaciones para "allar la diferencia de presiones



21/29



________________

( ) 1132

131221

24.3

2.1.1

..21

..

.

HHHHPP

HHHHPP

DESPEJANDO

PHH

PP

HHP

PP

ALCOHOLACEITE

ALCOHOLACEITEACEITE

ALCOHOLACEITE

DC

ACEITEAGUA

BA

+=

+=

+=

=

=+

=

7 (allamos el valor numrico de la diferencia de presiones en las jeringas5

( ) 1132 ..21 HHHHPP

ALCOHOLACEITE +=

CN?)5 El signo negativo nos indica que P1 3 P24por lo tanto5

IA. OBSERV%CIONES CONC&USIONES

Elaboramos un manmetro diferencial, para medir la diferencia de presiones de las jeringas

*e concluy que la presin .7es menor que la presin .0

*eanali% el comportamiento del manmetro diferencial notndose que en el solo se puede

utili%ar una ve% para calcular la diferencia de presiones *e obtuvo como diferencia de

presiones la siguiente ecuacin5



22/29



________________

( ) 1132

..21 HHHHPPALCOHOLACEITE

+=

A. RECOMEND%CIONES

'os materiales con los que trabajamos deben estar limpios y libres de cualquier residuo que

pueda interferir en la medida de presin

*e debe fijar bien los materiales para evitar complicaciones al momento de reali%ar el

experimento

?ener muc"o cuidado al verter los l+quidos al tubo transparente

?rabajar en un ambiente adecuado para un mejor trabajo experimental



23/29



________________

%NEAO



24/29



________________

Fotogr# N 01 'nguer utili5d pr l construccin del

mnmetroFuente6 Propi

Fotogr# N 02 Fluidos usdos pr l reli5cin de l pr7ctic.Fuente6 Propi



25/29



________________

Fotogr# N 0% 8erings de 20 ml usds en l construccin

del mnmetro.

Fuente6 Propi

Fotogr# N 0& "oloccin del mnmetro sobre un

super#icie medinte suetdores.

Fuente6 Propi



26/29



________________

Fotogr# N 0) "onstruccin de mnmetro di#erencil

#inli5do.Fuente6 Propi

Fotogr# N 09 :ertido del gu dentro de l mnguer.Fuente6 Propi



27/29



________________

Fotogr# N 0; :ertido del segundo #luido$ ceite$ dentro de lmnguer.

Fuente6 Propi

Fotogr# N 0 :ertido del tercer #luido$ lco


28/29



________________

- "ttp5es3iHipediaorg3iHi1anR-=RA=metro- "ttp5lvcujaeeducucatalogoitemLQmanometrR-=R)!a - "ttp5333slides"arenetnandomecnicaQdeQlosQfludospresion - "ttp5333slides"arenet0marco=manometro - "ttp5fluidoseiaeduco"idraulicaarticulosesmedidoresmanometromanometr

o"tml- "ttp5333monografiascomtrabajos7>maometrosmano

metross"tmlSix%%=b3NLn16N- 6undamentos de 1ecnica de 6luidos, segunda edicin, . /er"art, M /ross,

O (oc"tein, )ddisonQTesley Jberoamericana U*) 7KK>

VI. CONC&USIONES

Elaboramos un manmetro diferencial, para medir la diferencia de presiones de las jeringas

*e concluy que la presin .7es menor que la presin .0

http://lv.cujae.edu.cu/catalogo/item/8-manometr%C3%ADahttp://www.slideshare.net/n.ando/mecnica-de-los-fludospresionhttp://www.slideshare.net/2marco3/manometrohttp://www.slideshare.net/n.ando/mecnica-de-los-fludospresionhttp://www.slideshare.net/2marco3/manometrohttp://lv.cujae.edu.cu/catalogo/item/8-manometr%C3%ADa


29/29



________________

*eanali% el comportamiento del manmetro diferencial notndose que en el solo

se puede utili%ar una ve% para calcular la diferencia de presiones *e obtuvo

como diferencia de presiones la siguiente ecuacin5

=P+ ceite!+ /2- /%> /)!>+ lco

Informe de Manometro Diferencial

Documents

Transcript of Informe de Manometro Diferencial