practica Fes Aragon termodinamica

1. Universidad Nacional Autónoma
de México.
Facultad de Estudios Superiores
Aragón.
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
PRACTICA No. 2: CONCEPTOS BÁSICOS:
“PRESION”
PROFESOR: ING. RICARDO HUGO SOTO REYES
JAIR DE JESUS IDUETA MORENO
GRUPO: 8041
CICLO ESCOLAR: 2021-2

2. OBJETIVO:
Aplicar los conceptos de presión, presión atmosférica, presión
absoluta, presiónmanométrica, para comprenderelfuncionamiento de
un barómetro de Torricelli y sus diferentes tipos de aplicaciones.
ACTIVIDADES:
1. Determinar la presión atmosférica local mediante un barómetro
de Torricelli.
2. Determinar las presiones absolutas en un sistemade bombeo.
3. Determinar la presión absoluta en el punto B mediante la
obtenciónde la diferenciade presiones, con un manómetro
diferencial en un sistemade bombeo.
EQUIPO Y MATERIAL
1 Barómetro de Torricelli1
Flexómetro
1 Sistemade Bombeo(pre-instalado).
SUSTANCIAS:
Agua Mercurio

3. ASPECTOS TEÓRICOS:
Presión.- Indica la relación entre una fuerza perpendicular aplicaday
el área sobre la cual actúa. Matemáticamente se expresacomo:
P 
F
A
Donde:
P= Presión(N/m2
, lbf/in2
)
F= fuerza (N, lbf)
A= área (m2
, in2
)
Esta expresión indica que cuando mayor sea la fuerza aplicada,
mayor será la presión para una misma área.
Peso Específico de un Cuerpo.- Es el peso del cuerpo por su
unidad de volumen:
 
P
V
Donde:
  Peso específico (N/m3,
lbf/in3
)
P= Peso delcuerpo (N, , lbf)
V= Volumen (m3
, in3
)
Peso Específico de un Líquido.- Es la densidad del fluido por la
gravedad, o bien el peso por unidad de volumen del fluido:
  g ó  
P
V
Donde:
  Peso específico (N/m3
, lbf/in3
)
  Densidad absoluta del líquido (Kg/m3
,lb/in3
)g=
Gravedad (m/s2
, in/s2
)
P= Peso delcuerpo (N, lbf)
V= Volumen (m3
, in3
)

4. Presión Hidrostática.- Es la ejercida por los líquidos en forma
perpendicular a las paredes del recipiente que los contienen. Dicha
presión actúa en todas direcciones y sólo es nula en la superficie libre
del líquido.
Las fuerzas F1, representan las fuerzas que se generan sobre el fondo
de un barco. Las F2, representarían las fuerzas que se generan
alrededor de un submarino. Las F3, representaríanlasfuerzas sobre las
paredes del mar. Las F4, las fuerzas ejercidas en las paredes de un
recipiente que contiene un gas. Esto se debe a lafuerza que el peso de
las moléculas se ejerce sobre unárea determinada; la presiónaumenta
conforme es mayor la profundidad.
Esta presión puede calcularse:
P    h
Donde:
P= Presión(N/m2
)
 = Peso específico (N/m3
,lb/in3
)h=
Altura [m, ft]
o bien:
Donde:
P  gh
P= Presión (N/m2
),(lbf/in2
)
  Densidad (kgm/m3
),(lbm/in3
) g=
Gravedad Local (m/s2
),(in/s2
)h=
Altura (m), (in)

5. Presión Atmosférica.- La atmósfera es una capa de aire constituida
por el 20% de oxígeno, 79% de nitrógeno y el 1% de otros gases.
Debido asu peso ejerce unapresiónsobre todos los cuerpos que están
en contacto con él, por lo que se le llama presiónatmosférica.
La presión atmosférica varía con la altura, por lo que al nivel del mar
tiene su máximo valor o presión normal equivalente a:
1atm = 760mmHg =1.013x105
Pa.
En la Ciudad de México su valor aproximado es de:
586mmhg = 0.78x105
Pa.
Torricellifue el primero enconstruir un barómetro de mercurio en el año
de 1642.
Presión Manométrica.- Es aquella que se mide por encima de la
presión atmosférica. Los dispositivos para medir la presión
manométricase llama manómetros,porejemplo,un manómetro de uso
comúnes el de tubo abierto o manómetro de líquido,el cual tiene forma
de “U”; generalmente contiene mercurio, pero si se requiere mayor
sensibilidad existen otros que pueden contener agua o alcohol. Son
utilizados para medirla presiónen calderas, tanques de gas o cualquier
recipiente a presión.
Presión Vacuométrica.-Se mide pordebajo de la presiónatmosférica
por lo que se le conoce como presión de vacío.
Presión Absoluta y Presión Relativa.-La presión relativa es tomada
como punto de referenciade un valor dado, ya que, los manómetros y
vacuómetros indican la presiónrelativa a la presión atmosférica.En un
sistemala presiónrelativa se refiere al vacío perfecto o presióncero,la
presiónrelativa manométrica y vacuométrica se refierena la diferencia
entre la presión absoluta de un sistema y la presión atmosférica de la
localidad.
La presión referida al vacío perfecto se le da el nombre de presión
absoluta.

6. Pabs=Patm+Prel.Pabs.vac=Patm -
Pvac. Pabs man = Patm+Pman
Cuando la presión en un sistema es menor que la presión
atmosféricala presión es negativa
Se denota con un signo negativo si es presión manométrica devacío
(vacuométrica).
La siguiente figura representa la equivalencia entre PresionesAbsolutas
y Relativas.
Presión relativamanométrica positiva
Presión de un sistema conmayor presión
que la atmosférica
Presión relativamanométrica
negativa o
vacuométrica
Presión atmosférica
Presión absoluta de un sistema con menor presión
que la atmosférica
Presión cero
( vacío perfecto)
Principio Fundamental de Hidrostática.- La presión ejercida por un
líquido en cualquier punto de un recipiente, esta en función del peso
específico yde la altura que hay en el punto considerado ala superficie
libre del líquido.
Principio de Flotación o Empuje Hidrostático.- El empuje
hidrostático ascensional W es numéricamente igual a la suma de los
pesos de los líquidos desplazados por el cuerpo sumergido, y cuyas
densidades respectivas son diferentes. Esta dado por:
W  gV  g`V'`

7. Donde:
W= Empuje hidrostático (N, lb)
g= Gravedad (m/s2
, in/s2
)
 ,` Densidad de los fluidos desplazados.
V y V´ = Volumen desplazado de cada líquido.Si
un fluido es un gas:
W  gV
Si la densidad del cuerpo sumergido (C ):
  C
  C
El cuerpo flota,
, El cuerpo esta suspendido,
  C , El cuerpo se hunde.
Principio de Pascal.- “Si se aplica una presión a un fluido
incompresible (un líquido), la presión se transmite, sin disminución,a
través de todo el fluido”.
Este principio se aplicaal funcionamiento de la prensahidráulica y otros
dispositivos semejantes en los que pequeñas fuerzas, pueden
vencer grandes fuerzas, es decir: (
F

f
)
A1 A2
F f
A1
A1 A2

8. Principio de Arquímedes.-Todo cuerposumergido enun fluido recibe
un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado, Esdecir:
W V
Donde:
W= Empuje ascendente (N,lb)
  Peso específicodellíquido (Kg/m3
, lb/in3
)
V= Volumen que desalojado la parte sumergidadelcuerpo
(m3
, in3
)
Reglasde Presión.
1. La presiónes la misma en cada uno de sus puntos.
2. La presión de un gas encerrado es la misma en todos los puntos
que toca dicho gas.
3. Dos puntos a la misma altura o profundidad de un mismo liquido
conectados entre sí deberánsoportar la misma presión.
4. Un punto a mayor profundidad en un líquido soportará mayor
presiónque otro que se encuentra a menos profundidad.
Característicasde la Presión y las Fuerzas dentro de Fluidos.
1. En un fluido en reposo, la fuerza ejercidapor él sobre una
superficie colocadaen el fluido es perpendiculara la superficie.
2. La presiónsobre la superficie es independiente de la orientación
de la superficie.
3. En un fluido en reposo,la presiónes constante a lo largo de un
plano horizontal, si la superficie de un líquido cuya densidad esta
sometidaa una presiónP, la presiónP en el interior de este
líquido a una profundidad h esta dada por:
P  gh
4. Un líquido en equilibrio en una serie de recipientes abiertos,
conectados tiene superficies abiertas en el mismo nivel.

9. 5. La diferenciade presiones entre dos niveles en un fluido de igual
densidad es:
P2  p1  g( h2  h1 )
6. Si una fuerza externa modificala presiónde equilibrio de
cualquier punto en un fluido confinado,el cambio de presión se
transmite a todos los puntos dentro del fluido (Principio de
Pascal.)
DESARROLLO
ACTIVIDAD I: OBTENCION DE LA PRESION ATMOSFERICA
1. Mediante un flexómetro, tomar la lectura de la columna de
mercurio en el barómetro. Anotar la lectura obtenida en la tabla
2.1A
2. Determinar la presiónatmosféricacon la siguiente expresión:
Patm  gh
Donde:
Patm = Presiónatmosférica(N/m2
, lb/in2
)
 = Densidad (kgm/m3
, lbm/in3
)g =
gravedad local (m/s2
, in/s2
)h =
altura (m , in )
ACTIVIDAD II: “DETERMINAR LA PRESIÓN ABSOLUTA EN UN SISTEMADE
BOMBEO”
1. Verificar que la válvula de globo se encuentre cerrada.
2. Accionar el interruptor del motorde la bomba.
3. En forma gradual, abrir la válvula de globo; hasta que la altura
del mercurio sea considerable.
4. Estabilizar el sistema. (Hasta que la columna de mercurio este
casi sin movimiento.)
5. Efectuar las lecturas en el vacuómetro y en el manómetro,
localizados en la succión y descargarespectivamente.Anotar los
valores en la tabla 2.2A.

10. 6. Obtener la presiónabsoluta con la siguiente ecuación:
Pabs succión = Patm - Pvac. Pabs descarga = Pman + Patm.
Anotar su valor en la tabla 2.2B
DESCARGA
MANÓMETRO
VÁLVULA
BOMBA
SUCCIÓN VACUOMÉTRO
FIGURA 2.2
ACTIVIDAD III :DETERMINAR DIFERENCIA DE PRESIONES
1. Estando la bomba en funcionamiento, con el flexómetro medirla
altura del mercurio en el manómetro diferencial. Anotar la lectura
en la tabla 2.3A.
A
PB
B
ha
ha’hhg
D
C

11. H g a
ESQUEMA DEL MANÓMETRO DIFERENCIAL
2. Cerrar la válvula de globo.
3. Con el interruptor, apagar el sistema
Conocida la altura se obtiene la diferencia de presiones (PA - PB),
basándose en el siguiente desarrollo matemático:
Si:
y
PC  PD
Pc  PA  a gha
PD  PB  a gha´HgghHg
Igualando:
PA  a gha  PB  a gha´HgghHg
Portanto:
PA  PB  a gha´HgghHg  a gha
Factorizando:
PA  PB  a g( ha´ha )   Hg ghH g
Y si
ha  ha´hHg
Sustituyendo:
P  P   gh ´h ´h   gh
A B a a a Hg Hg Hg
P  P   gh ´h ´h   gh
A B
Por lo que:
a a a Hg Hg Hg
PA  PB  Hg ghHg  a ghHg
Factorizando:
PA  PB  ghHg
   

12. Hg
a
Donde:
PA -PB= Diferenciade presiones (N/m2
, lb/in2
)
 = Densidad de mercurio (kgm/m3
, lbm/in3
)
 = Densidad del agua (kgm/m3
, lbm/in3
)
g = gravedad local (m/s2
, in/s2
)
Anotar su valor en la tabla 2.3B.
Ahora se puede conocer la presiónen el punto “B”,despejándola:
PB  PA  ghHg ( Hg  a )
Donde:
PA  La presiónmanométrica de descargade la bomba
Para determinar la presión absoluta en el punto B, tendremos:
PBabs  Patm  PAman
Anotar su valor en la tabla 2.3B
TABLA DE LECTURAS
TABLA 2.1A
CONCEPTO SÍMBOLO UNIDAD LECTURA
Presión en la columna de
mercurio PHg (mmHg)
573.7
TABLA 2.2A
CONCEPTO SÍMBOLO UNIDAD LECTURA
Presiónvacuométrica de
succión Pvac ( cm.Hg)
12.5
Presión manométrica de
descarga Pman
(Kg/cm2
) 0.55

13. TABLA 2.3A
CONCEPTO SÍMBOLO UNIDAD LECTURA
Altura de la columna de
mercurio hHg m
0.457
TABLAS DE RESULTADOS:TABLA 2.1B
TABLA 2.2B
CONCEPTO SÍMBOLO
UNIDADES
mmHg N/m2
bar psi inHg
Presión
absoluta
de succión
Pabs_suc
125 16665300 0.166653 2.4171 2.4171
Presión
absoluta
de descarga
Pabs_des
404.558 53936640000 539366
434 992
1592748
*10^4
159274
8*10^4
CONCEPTO
UNIDADES
mmHg N/m2
bar psi inHg
Presiónatmosférica 760 101325 1.01325 14.6959 14.6959

14. Tabla 2.3B
CONCEPTO
UNIDADES
mmHg N/m2
bar psi inHg
Diferenciade
presiones
Presión absoluta
en el punto B
MEMORIA DE CÁLCULOS

15. CUESTIONARIO:
1) ¿Porqué cuando un buzo desciende al fondo del mar, al subir tiene que
pasar por una cámara de descompresión?
Al estar respirando una mezcla de oxígeno,y nitrógeno, sometidos ala
presióndel agua, pero bajo el agua, nuestro cuerpo asimila el nitrógeno, y
este pasa a la sangre por efecto de la presión.Por lo tanto, debe ser
expulsado en gran medidade la sangre antes de estar en superficie.
2) ¿Varía la presiónatmosférica con el clima?
La presióndel aire también puede cambiar con la temperatura. El aire
caliente
se eleva y la presiónbaja. Por otro lado, el aire frío baja y la presión
atmosféricasube.
3) ¿Qué es la presión Osmótica?
Presión que ejercensobre el tabique semipermeablelas sustancias entre
las cuales se produce la ósmosis.
4) ¿Qué efecto tiene la presión atmosféricacuando una persona
que se ha cortado se desangre?.
La teoría dice que todos los fluidos orientan su flujo hacia presiones más
bajas a la que se encuentren, es por este principio que es posible beber
líquidos por un popote.En el caso de la sangre, ésta se encuentra dentro
de
las arterias con una presión mayor a la presiónatmosférica.
5) ¿Porqué oscilan las agujasde mediciónen la prácticarealizada?
Debido a que el flujo a través de la tubería no era constante, debíatener
aire
circulando, provocando quizá, cavitación.
6) ¿Qué tipo de errores se incurrió en esta práctica?
Los valores obtenidos en el vaucometro pudieron no haber sido los
exactos,
por lo tanto las tablas de resultados podrían variar
7) ¿Cuál es la presión sanguíneade un adulto saludable?
La presiónarterial es normal si está por debajo de 120/80 mm Hg.
8) ¿Qué porcentaje de un “Iceberg”se hallasumergido?
La porcióndel iceberg que se encuentra sumergida corresponde al 89 %.
9) Investigarel valorde la presióna la cual funciona el condensadorde
una planta termoeléctrica.
El condensadortrabaja normalmente a vacío, esto es, una presióninferior
a la
atmosférica.La razón es doble:Que el salto de presiónque se produzca
en la
turbina sea el mayor posible.