UNIVERSIDAD NACIONAL DESAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS , GEOLOGÍA Y CIVIL

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Curso : LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS-I

Tema : MANOMETRIA

Docente : Ing. BENDEZU PRADO, Jaime Leonardo

Integrantes : ALARCÓN TUEROS, Juan Carlos: ALIAGA PAÑAGUA, Beatriz: CASAFRANCA LUZA, Jhonatan: CISNEROS ARROYO, Jean Bettner: GUTIERREZ PEREZ, Yuri: MAURICIO CUCHURI, John: MOTTA RAMIREZ, Alexander: ONCEBAY CUYA, Edison: PÁUCAR CORONADO,Conan Aurelio: TENORIO PARIONA, Darwin Nolberto

|4 de mayo de 2015|

Índice general

0.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.2. Marco Teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20.3. Equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40.4. Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50.5. Toma de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70.6. Cuestionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80.7. Análisis de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110.8. Conclusiones y Sugerencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130.9. Bibliográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

0.1 Objetivos

Determinar la diferencia de presiones entre dos puntos.

Verificar los desniveles de diferentes líquidos.

Determinar la presión relativa negativa.

0.2 Marco Teórico

Instrumentos para medir presiones.La presión es la fuerza normal que empuja contra un área plana dividida por elárea. Existen varios instrumentos destinados a medir la presión. Entre estos estánel manómetro y el barómetro así como distintas modalidades de los mismos.El manómetro es un instrumento destinado para medir las presiones de los gaseslíquidos. Se fundan en la relación existente entre los volúmenes de una masa gaseosay las presiones a las que se somete.

Manómetros diferenciales.

1. El manómetro de aire o columna de mercurio: consiste en tuvo de vidrio cón-cavo en forma de sifón, abierto en sus extremidades y que contiene mercurio.Una rama es larga y de pequeño diámetro y va verticalmente colocada so-bre una escala graduada en milímetros; la otra de un diámetro mayor, estáen comunicación con el gas liquido. La presión hace subir el mercurio por larama larga, leyéndose en la escala la graduación correspondiente. Es de granprecisión por lo que es utilizado en laboratorios.

2. El manómetro de aire comprimido: tiene el tubo largo cerrado en la partesuperior, el mercurio al subir comprime el aire que contiene y puede medirgrandes presiones.

3. El manómetro metálico: está fundado en la propiedad que tienen los tubosmetálicos curvados, que encierran un gas con presión diferente a la exterior,debe rectificarse a medida que la presión aumenta.

Los barómetros son instrumentos que sirven para medir la presión at-mosférica y por consiguiente, la altura a la que nos encontramos sobre el niveldel mar y para predecir las variaciones del tiempo. su nombre proviene degriego baros = peso y metron = medida.

2 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

Mide la diferencia de presiones entre dos puntos, utilizando columnas delíquido.

MANÓMETROS.Son tubos en forma de U que contiene un liquido propio, generalmente mercuriollamado liquido manométrico, sirven para medir presiones positivos y negativos.

3 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

0.3 Equipos

Manguera transparente Wincha metálica

Probeta graduada Balanza

Aceite de cocina Barómetro

4 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

0.4 Procedimiento

I. DETERMINAR EL PESO ESPECIFICO DE LOS LÍQUIDOS DEPRUEBA.

1. Se vierte cierta cantidad de líquidos independientemente en un recipiente y sepesa para determinar sus pesos.

2. Se determina los volúmenes de los líquidos pesados.

5 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

3. Se determina el peso específico de los líquidos de prueba.

II. DIFERENCIA DE PRESIONES EN DOS PUNTOS Y NIVELESDE SUPERFICIE LIBRE.

1. Se vierte agua en la manguera transparente y se verifica los niveles de lasuperficie libre en ambos extremos de la manguera (A y B).

2. Se succiona el agua del extremo B hasta que se tenga un desnivel A y B, luegose cierra el extremo B.

6 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

3. Se vierte agua en la manguera transparente y sobre esta en ambos extremosse vierte aceite en ambos extremos de dicha manguera hasta tener desnivelesen los límites de líquidos.

0.5 Toma de Datos

PRUEVA 01ρH2O = 0,99g/cm3

VH2O = 150cm3

Pa = 74,98cmHg

PRUEVA 02m(recipiente) = 2,14g

m(recipiente+aceite) = 91,4g

⇒ m(aceite) = 89,26g

V(aceite) = 100cm3

Diametro(vaso) = 6,65cm

7 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

0.6 Cuestionario

1. Demostrar ¿ Por qué los niveles de A y B están en un mismo planohorizontal en el primer caso?RESPUESTA: Del gráfico:

La presión actúa en un mismo liquido (agua) de igual peso especifico.

Sea ρ la densidad del agua y g la gravedad.

Tracemos como nuestro nivel de referencia 1− 2.

Calculemos la presión a una altura h determinada en nuestro nivel dereferencia 1− 2, en donde P1 sera igual a P2.

P1 = ρgh+ PA

P2 = ρgh+ PB

⇒ P1 + PA = P2 + PB

ρgh+ PA = ρgh+ PB

PA − PB = 0

Como se puede ver la diferencia de presiones en A y B es cero, lo cual hacesuponer una altura también cero por lo que se concluye que están a un mismonivel o plano horizontal. Ademas cabe mencionar que solo existe la presiónatmosférica en ambos puntos (A y B), que si trabajamos manometricamentese anula.

8 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

2. Determinar la presión en el extremo B del caso 2

RESPUESTA:

Resolviendo manometricamente, es decir la Pa = 0Tomamos como nivel de referencia (1-1)

PA = PB + ρgh

0 = PB + ρgh

PB = −ρgh

9 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

3. Comprobar matemáticamente las diferencias de niveles y verificacon los valores medidos durante el experimento.RESPUESTA:

Calculando la densidad del aceite de los datos obtenidos

m(acetite) = 89,26g

V(acetite) = 100cm3

Se sabe que ρ = mv, entonces

ρ(ac) =89,26

100

ρ(ac) = 0,89g/cm3

Ademas la densidad del agua es ρ(h2O) = 0,99g/cm3

Calculando h de la referencia (a-a)

(ρgh)(ac) = (ρgh)(H2O)

0,89 ∗ 16,5 ∗ g = 0,99 ∗ g ∗ hh = 14,8cm

calculando geometricamente h=15 cmcalculando manometricamnete h=14.8 cmhaciendo un análisis de error

ER = (Vreal − Vexperimental)/Vreal ∗ 100

ER =15− 14,3

15∗ 100

ER = 1,11

Se supone que las presiones atmosféricas en el nivel b son igualesEl desnivel es de 1.7 cm se origina debido a que la presión que es producidopor el agua en la referencia (a-a) es mayor que la presion producida porel aceite en (b-b) todo por una misma altura

10 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

0.7 Análisis de datos

PRUEVA 01calculando el área (A)

A =πD2

4

A =π6,652

4

A = 34,73cm2

calculando el peso (W)

W = ρgV

W = (990) ∗ (9,81) ∗ (150 ∗ 10−6)

W = 1,455N

Calculando la presión (P)

W = F

W = PA

1,455 = P ∗ (34,73 ∗ 10−4)

P = 419,03Pa

11 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

Conclusión de la prueba 01

La hoja de papel experimenta una fuerza desde abajo debida a la presiónatmosférica muy superior a la que experimenta desde arriba donde sólola empuja el agua contenida en el vaso cuya fuerza es mucho menor.

La hoja de papel experimenta una presión atmosférica (calculada graciasal barómetro en el laboratorio) por abajo, en tanto que desde arribasólo la empuja el agua cuya fuerza es mucho menor (como se sabe estafuerza es tantas veces menor como la columna de agua de 10 m de altura,correspondiente a la presión atmosférica, es mayor que el vaso); el excesode presión aprieta el papel a los bordes del recipiente.

Como ejemplo tendríamos que si entre dos superficies planas que estánen contacto, no hubiera una capa de aire, sería imposible levantar ningúnobjeto colocado; por ejemplo sobre la mesa, apoyado sobre ella con su baseplana: habría que vencer la presión atmosférica. Al cubrir la superficie deagua con una hoja de papel, siempre dejamos una delgada capa de aireentre ellas.

Sea lo que fuere, debajo del fondo del recipiente se desocupa un espaciopara el aire que había entre el agua y el papel (o la lámina); este espacio esmayor que el inicial, por lo cual el aire se rarifica y su presión disminuye.

La hoja de papel sufre la acción de toda la presión atmosférica (desdeafuera) y parte de la presión atmosférica más el peso del agua (desdedentro). Ambas magnitudes, la interna y la externa, están equilibradas.Por tanto, basta aplicar un esfuerzo muy pequeño, superior a la fuerzade adhesión (o sea, a la tensión superficial de la película de líquido) paradesprender el papel de los bordes del vaso.

12 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

0.8 Conclusiones y Sugerencias

De la prueba 01, mostrar un resultado de presión atmosférica y observar quela presión actúa en todas las direcciones.

De la prueba 02 concluimos que la presión producida por el agua es mayor quela del aceite, lo cual nos damos cuenta al ver el nivel de referencia (a-a).

Podemos observar en la prueba dos que la densidad de un liquido es un factorimportante que influye en la presión.

Se concluye que la densidad del agua es mayor que la densidad del aceite.

A causa de la diferencia de presiones se genera un desnivel o diferencia dealturas entre líquidos.

como sugerencia podemos mencionar una mayor implementación en los equiposde laboratorio.

13 Ingenieria civil

Ing. Civil

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS-I

0.9 Bibliográfica

1. Giles, Ronald V. : Mecánica de los fluidos e hidráulica

2. Shames: Mecánica de los fluidos

3. Streter, Victor: Mecánica de los Fluidos

4. Chereque Moran, Wendor: Mecánica de los Fluidos

5. Fox, Robert : Mecanica de los Fluidos

14 Ingenieria civil

Ing. Civil