Informe L2 Manometria
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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES
LABORATORIO DE FENÓMENOS DE TRANSPORTEDENSIDAD Y MANOMETRÍA
PRACTICA N° 4
DENSIDAD Y MANOMETRÍA
Néstor Yesid Serrano Güiza Cód.: 2122435
Orlando Alfredo Suárez Rangel Cód.: 2122466
GRUPO: E1 SUBGRUPO: 4
Ing. John Freddy Palacios
Profesor.
Bucaramanga
2015
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE LOS MATERIALES
LABORATORIO DE FENÓMENOS DE TRANSPORTEDENSIDAD Y MANOMETRÍA
INTRODUCCIÓN
La manometría es la disciplina orientada a conocer el funcionamiento de los
manómetros. El manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la
presión de los gases, habitualmente determina la diferencia de presión entre el
fluido y la presión precisa en un sistema, en las industrias, los laboratorios u otros
aspectos de la vida cotidiana.
Saber y controlar el valor de la presión es importante para la seguridad tanto de
personas como de equipos. En esta experiencia de laboratorio se realizó el
análisis correspondiente a la densidad y presión fluido como el mercurio y la
glicerina, observando las características que durante el laboratorio se
evidenciaron, es así como en el siguiente informe se plasmó los resultados de la
practica con el fin de fortalecer los conceptos teóricos estudiados.
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LABORATORIO DE FENÓMENOS DE TRANSPORTEDENSIDAD Y MANOMETRÍA
OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS.
OBJETIVOS GENERALES
Experimentar cómo influye la forma en la cual se conecta un conjunto de
manómetros y su importancia y utilidad.
Examinar el efecto que tiene el orden de ubicación de cada fluido según su
densidad y determinar cómo influye está en el sistema.
Observar el funcionamiento de un densímetro y por medio de este poder
determinar la densidad de cierto fluido.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Establecer las diferencias del efecto al ubicar un conjunto de manómetros
en serie y comprobar que la presión total que se presenta en el sistema es
la suma de la presión ejercida sobre cada fluido.
Demostrar la diferencia de densidad del mercurio y la glicerina se aplica
una mayor presión.
Calcular la densidad experimental del aceite a partir de la distribución que
ésta presente en el manómetro con respecto al agua.
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MARCO TEÓRICO
DENSIDAD
Cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia; ρ=mV
PESO ESPECÍFICO
Relación entre el peso de una sustancia y su volumen; γ=pV
=mgV
=ρg
DENSÍMETROS
Instrumentos que sirven para determinar la densidad relativa de los líquidos sin
necesidad de calcular su masa y volumen.
Lactómetro: Para medir la densidad específica y calidad de la leche.
Sacarómetro: Para medir la cantidad de azúcar de una melaza.
Salímetro: Para medir la densidad específica de las sales.
Areómetro Baumé: Para medir concentraciones de disoluciones.
PRESIÓN DE LIQUIDOS EN REPOSO
P= ρgh+P0 ρ=densidad, g=gravedad, h=altura, P0=¿ presión atmosférica¿
ESCALA DE PRESIONES
La presión puede variar entre 10−8 y 10−2 mmHg de presión absoluta en
aplicaciones de alto vacío.
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MANÓMETRO
Es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los fluidos,
generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y la presión
local.
TIPOS DE MANÓMETROS:
Manómetro Bourdon: El principio de medida en el que se basa este instrumento
es el sensor conocido como tubo Bourdon. El sistema de medida está formado por
un tubo aplanado de bronce o acero, cerrado, en forma de “C” de ¾ de
circunferencia para la medición de bajas presiones, o enrollado en forma de
espiral para la medición de bajas presiones y que tiende a enderezarse
proporcionalmente al aumento de la presión; este movimiento se transmite
mediante un elemento transmisor y multiplicador que mueve la aguja indicadora
sobre una escala graduada. La forma, el material y el espesor de las paredes
dependen de la presión que se quiera medir.
Manómetros de columna líquida: Este tipo de manómetros es la forma más
sencilla de dispositivo para medir presiones, donde la altura, carga o diferencia de
nivel, a la que se eleva un fluido en un tubo vertical abierto conectado a un aparato
que contiene un líquido, es una medida directa de la presión en el punto de unión
y se utiliza con frecuencia para Mostar el nivel de líquidos en tanques o
recipientes.
Manómetro tipo pozo: Un manómetro de tipo pozo es similar al manómetro de
tubo en U, pero tiene algunas diferencias importantes. En el extremo cerrado del
manómetro hay un gran pozo del que el líquido sube y baja de acuerdo con la
presión. Esta configuración es favorable ya que no requiere que el observador
haga un cálculo mirando a ambos lados del tubo, como es necesario hacer en un
manómetro de tubo en U. Esto lo hace mucho más sencillo de usar.
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CÁLCULOS TIPO:
Densidad del mercurio: ρHg=13580Kg
m3
Densidad de la glicerina: ρglicerina=1261Kg
m3
Cálculo de manometría
Presión teórica: Pteo=4 Psi
Presión experimental para el mercurio: PHg=ρHg . g . ∆ HHg
PHg=13580( Kg
m3 )∗9.8(m
s2 )∗0.202 (m )=26882.968 (Pa )=3.899(Psi)
Presión experimental para la glicerina: Pglicerina=ρglicerina . g . ∆ H glicerina
Pglicerina=1261(Kg
m3 )∗9.8 (m
s2 )∗0.044 (m )=543.7432 (Pa )=0.079(Psi)
Sumatoria de presiones:
∑ P :PHg+Pglicerina=3.899 ( Psi )+0.079 (Psi )=3.978(Psi)
Error porcentual: ε=|Valorteorico−Valor experimental
Valor teorico|∗100
ε=|4−3.9784 |∗100=0.55%
TABLA DE DATOS:
Presión teórica(Psi)
Fluido∆ H
manométrico(m)
Presión(Pa)
Presión(Psi)
∑ Presion(Psi)
% Error
4Mercurio 0.202 26882.97 3.899
3.978 0.55Glicerina 0.044 543.7432 0.079
Mercurio 0.122 16236.25 2.35
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3 2.97 1Glicerina 0.032 4258.69 0.62
2Mercurio 0.075 9981.3 1.45
1.93 3.5Glicerina 0.025 3327.1 0.48
Calculo tipo de densidad:
ρaceite=ρagua∗∆ H agua
∆ H agua+∆ H aceite
La anterior formula se dedujo matemáticamente, esta deducción la podemos encontrar en la hoja de datos en la parte del cálculo tipo de densidad.
ρaceite=1000(Kg
m3 )∗0.108 (m)
0.108 ( m)+0.017 (m)=864 ( Kg
m3 )Error porcentual: ε=|860−864860 |∗100=0.47%
∆ H aceite
(m)∆ H agua
(m)
Densidad teórica
Kg
m3
Densidad calculada
Kg
m3
% error
Toma 1 0.017 0.108 860 864 0.47
Calculo tipo de presión:
Pexp= ρaceite∗g∗(∆ HH 2O+∆ H aceite )−ρH 2O
∗g∗∆ HH 2O
La anterior formula se dedujo matemáticamente, esta deducción la podemos encontrar en la hoja de datos en la parte del cálculo tipo de presión.
Cuando ∆ H probeta=8x 10−3(m)
Pteo=ρH 2O∗g∗∆ H probeta
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Pteo=1000 (Kg
m3 )∗9.8 (m
s2 )∗8 x10−3 (m )=78.4(Pa)
Pexp=864( Kg
m3 )∗9.8(m
s2 )∗(0.069+0.019 ) (m )−1000 (Kg
m3 )∗9.8 (m
s2 )∗0.069(m)
Pexp=68.9(Pa)
Error porcentual: ε=|78.4−68.978.4 |∗100=12.1%
∆ H aceite
(m)∆ H agua
(m)∆ H probeta Presión
teórica(Pa)
Presión calculada
(Pa)
% error
Toma 1 0.019 0.069 8 x10−3 78.4 68.9 12.1
Toma 2 0.021 0.053 0.012 117.6 107.17 8.87
ANÁLISIS DE RESULTADOS
1. ¿A qué se debe que inicialmente se encuentre en un mismo nivel las
columnas de fluidos de los manómetros en U?
Esto se debe a que ambos extremos del fluido se encuentran sometidos a igual
presión, en nuestro caso a la presión atmosférica por ello el fluido tenderá a
estabilizarse al mismo nivel en ambos extremos del manómetro ya que su
funcionamiento se basa en describir variaciones o diferencias de presión mediante
una diferencia de altura entre las distintas columnas del manómetro a partir de un
mismo fluido.
2. ¿Cuál es el efecto de ubicar los manómetros en serie? ¿Qué sucederá si
se conectaran en paralelo?
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El efecto de ubicar los manómetros en serie nos permite distribuir la presión
ejercida por la bomba de aire a partir de un solo recorrido por lo que se podrán
utilizar distintos fluidos con diferentes densidades e incluso con densidades muy
pequeñas ya que dicho sistema va presentando caídas de presión hasta igualar a
la atmosférica en el extremo final el cual se encuentra expuesto a dicha presión.
De haber sido conectadas en paralelo, a cada tubo y su respectivo fluido se le
atribuirá una proporción de la presión que se está suministrando por ende se
deben considerar que dicha presión no genere el rebosamiento del fluido debido a
bajas densidades del fluido ya que dicha presión tenderá a dirigirse por el
manómetro que tenga menor densidad.
3. ¿Por qué se disponen los fluidos de los manómetros de esa manera
(mercurio, aceite, glicerina)? ¿Es posible realizar la práctica si se
cambiara el orden de los fluidos?
Aunque en nuestra practica se utilizaron simplemente el mercurio y la glicerina
este orden se debe a que los fluidos más densos van a soportar mayores
presiones, es decir, su variación en la atura será acorde o proporcional a los
manómetros que se están implementando sin que estos se derramen y permitirán
la facilidad de los cálculos, con base en esto si se desea cambiar el orden de los
fluidos se deben considerar sus densidad ya que si esta es muy baja se podrá
derramar el fluido y la práctica no funcionara.
4. ¿Cuál es el principio de funcionamiento del densímetro?
Su funcionamiento se basa en el principio hidrostático de Arquímedes que
consiste en un tubo con forma de ampolleta y pesas en el fondo el cual se
encuentra sellado en ambos extremos y que al introducirlo en un líquido este se
sumergirá de acuerdo a la densidad de dicho líquido y por medio de una escala
graduada marcada a lo largo del tubo se podrá determinar su respectiva densidad,
estos están diseñados para diferentes escalas.
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5. ¿Por qué la fórmula de presión hidrostática solo se cumple para los
fluidos líquidos?
Ya que los fluidos gaseosos no presentan un volumen definido debido a sus
débiles fuerzas de cohesión las moléculas abarcarán todo el espacio del
recipiente, por lo que no se podrá calcular dicha fuerza de presión de la misma
forma que en los líquidos ya que no se distinguirá ninguna interfaz o diferencial de
alturas entre los gases, esto no implica una contradicción del principio de
Arquímedes ya que este se sigue cumpliéndose.
6. ¿Por qué varia el nivel de los fluidos al introducir la manguera en la
probeta de agua?
Debido a que la manguera presenta aire en su interior éste se comprime al
sumergirlo en el agua, el cual se incrementa al sumergirlo a una mayor
profundidad, dicha presión es la que genera la variación del nivel de los fluidos en
el manómetro de sección variable.
CONCLUSIONES
Por medio de esta práctica de laboratorio se pudo comprobar que al tener
un conjunto de manómetros que contienen diferentes fluidos con distintas
densidades y ubicados en serie, la sumatoria de la presión ejercida sobre
cada fluido la cual es diferente para cada uno es prácticamente igual a la
presión total suministrada por medio de la bomba manual.
Se determinó que la mejor forma de trabajar con fluidos con distintas
densidades es ubicar el fluido más denso de primero y seguido por el fluido
menos denso, ya que esto facilita que al aplicar la presión por medio de la
bomba manual el fluido ubicado de primero no se derrame, ya que al ser
más denso es más pesado y su diferencial de altura será menor.
Se ultimó que la fórmula de la presión hidrostática no se cumple para los
fluidos gaseosos, ya que en éstos se presentan fuerzas de cohesión muy
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débiles y por ello no tienen un volumen preciso sino que ocupan todo el
espacio que se les dé.
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ANÁLISIS DE DATOS
Según los resultados obtenidos durante la práctica se puede determinar que los
errores que se presentaron son sistemáticos ya que todas las tomas de las
mediciones dependían exclusivamente de nuestras observaciones y la escala que
estábamos utilizando era demasiado pequeña lo que generaba menor exactitud en
los datos registrados ya que era más difícil para el ojo humano determinar la
medida exacta.
Se debe recordar que en la primera parte de la práctica del laboratorio se trabajó
tan solo con dos fluidos: mercurio y glicerina, ya que los compañeros del grupo
anterior partieron un manómetro y por ende no se pudo trabajar con aceite; tal vez
este percance genero una variación en el banco, lo que influyo en los errores
obtenidos.
FUENTES DE ERROR:
El banco se encuentra incompleto, solo obtenemos las medidas del
manómetro con mercurio dentro de él.
En el momento de aplicar presión al manómetro de mercurio, este no
se encuentra totalmente en cero.
Al tomar las medidas de altura del aceite pudo generar algún error
humano.
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BIBLIOGRAFÍA:
https://prezi.com/e3lskztxzzav/unidades-y-escalas-para-medidores-de-
presion/
http://www.ehowenespanol.com/tipos-manometros-info_341793/
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DENSIDAD
Observe y asegúrese que en el manómetro de sección variable la
interfaz entre el aceite y el agua sea visible.
Mida las diferencias de las alturas en las columnas de fluido utilizando las escalas ubicadas en cada sección.
Tome la densidad del agua como 1000kg/m3
fin
PRESIÓN
Sumerja la manguera que comunica al puerto del manómetro en la probeta de vidrio que contiene agua
Tome el dato de la altura medida de la columna del agua
dentro de la probeta
Se toma este valor como la presión
teórica
Calcular la presión experimental por medio de manometría
teniendo en cuenta la densidad experimental anteriormente
calculada
fin
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DIAGRAMA DE FLUJO CORREGIDO
MANOMETRÍA
Observe los niveles de los fluidos y asegúrese que ambas columnas se encuentren en el máximo nivel
Verifique que las válvulas se encuentren abiertas
Cerrar las válvulas
Comenzar a accionar la bomba de aire manual, teniendo presente no
derramar ningún fluido
No exceder los 6 psi
Esperar que se estabilice el sistema
Tomar las medidas de las alturas de columnas de
fluidos
Realizar el procedimiento tres
veces
Calcular las presiones en cada punto
fin