El documento presenta los resultados de un experimento de laboratorio sobre la medición de la presión utilizando un tubo de Bourdon. Los estudiantes aplicaron diferentes pesos sobre un pistón sumergido en agua y midieron la presión resultante con el tubo de Bourdon y un software. Los resultados del tubo y el software coincidían aunque el software proporcionaba valores más precisos. Los estudiantes concluyeron que a mayor fuerza aplicada mayor es la presión medida, demostrando así la relación directa entre la fuerza y la presión.
Este documento está realizado con el fin de reforzar los conocimientos de los estudiante universitarios, ella nos comenta un poco a cerca de presión y vacío, los instrumentos para su respectiva medición.
Este documento está realizado con el fin de reforzar los conocimientos de los estudiante universitarios, ella nos comenta un poco a cerca de presión y vacío, los instrumentos para su respectiva medición.
Concepto y principios de la presión
Instrumentos de medición
Funcionamiento, calibración y mantenimiento
Indicadores locales de presión
Interruptores de presión o presostatos
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Breve información sobre la higiene y seguridad industrial, tomando en cuenta la ergonomía, los riesgos laborales y el diseño de un buen puesto de trabajo.
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Presentación acerca de la importancia de la Mercadotecnia en las labores del Ingeniero Industrial con una integración efectiva ademas del apoyo de algunos perfiles universitarios.
1º Caso Practico Lubricacion Rodamiento Motor 10CVCarlosAroeira1
Caso pratico análise analise de vibrações em rolamento de HVAC para resolver problema de lubrificação apresentado durante a 1ª reuniao do Vibration Institute em Lisboa em 24 de maio de 2024
Criterios de la primera y segunda derivadaYoverOlivares
Criterios de la primera derivada.
Criterios de la segunda derivada.
Función creciente y decreciente.
Puntos máximos y mínimos.
Puntos de inflexión.
3 Ejemplos para graficar funciones utilizando los criterios de la primera y segunda derivada.
Presión, Saturación y Refrigeración - Termodinámica
1. Benemérita Universidad
Autónoma de Puebla
Facultad de Ingenieria
Colegio de Ingenieria Industrial
TERMODINÁMICA
Mtro. Carlos Roberto Ibáñez Juárez
Reporte de Práctica de Laboratorio: Presión y
Temperatura
INTEGRANTES DEL EQUIPO:
Coyotecatl Mendoza Heber
Cuellar Lobato Paul
Galván Gavito Patricio
Martínez Reyes Samantha
Vázquez Pacheco Emmanuel
Toxqui Tlelo Miguel Ángel
Primavera 2014
2. PRACTICA DE PRESIÓN
(Manómetro de Bourdon)
OBJETIVO GENERAL
Conocer un manómetro de presión, también llamado tubo de Bourdon, así como su
correcto funcionamiento, elementos principales que lo componen, así como su
utilización para el cálculo de la presión resultante en un fluido.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender la relación que existe entre presión, fuerza y área mediante el manejo
del tubo de Bourdon y la recolección de datos que este nos dé.
Analizar y tener más claros algunos conceptos y comprobar, mediante el uso de un
software y mediante algunas fórmulas la relación presión, fuerza y área.
HIPÓTESIS
Mediante la recolección de datos y aplicando las fórmulas correspondientes trataremos
de definir cómo es que el tubo de Bourdon nos puede ayudar a comprobar que la
presión es igual a la fuerza dividida entre el área, comprobaremos, de igual manera
todos nuestros resultados mediante el uso de un software que nos hará tener una
mayor seguridad al realizar este proyecto.
MARCO TEÓRICO
La presión se define como la fuerza por unidad de área. Para describir la influencia
sobre el comportamiento de un fluido, usualmente es más conveniente usar la presión
que la fuerza. La unidad estándar de presión es el Pascal, el cual es un Newton por
metro cuadrado. Un ejemplo claro es cuando en un objeto descansando sobre una
superficie, la fuerza que presiona sobre la superficie es el peso del objeto, pero en
distintas orientaciones, podría tener un área de contacto con la superficie diferente y de
esta forma ejercer diferente presión. Para calcular dicha magnitud existen tres formas:
primero antes que nada al estudiar la presión de un liquido en reposo el medio es
tratado como una distribución continua de la materia, pero puede darse el caso de tratar
con la presión de gas, que debe entenderse a esta como una presión media de las
colisiones moleculares contra las paredes del recipiente.
3. En la primera forma para calcular la presión es que se puede ver como una medida
de la energía por unidad de volumen por medio de la definición del trabajo, ya que
esta energía esta relacionada con las otras formas de energía de un fluido, y esto se
puede hacer por medio de la Ecuación de Bernoulli:
P= F/A = F*d/A*d = W/V = Energía/Volumen.
En la segunda forma, en vez de utilizar la ecuación de Bernoulli, se utilizara la
energía cinética del fluido en movimiento:
P= Energía Cinética/Volumen = ½(mv^2)/V = ½ pv^2.
En la tercera y ultima forma, se utilizará para calcular la presión la energía potencial
del fluido en movimiento, es decir, que se expresa como energía potencial por
unidad de volumen:
P= Energía Potencial/ Volumen = mgh/V = pgh.
Algunas de las principales aplicaciones de la presión en la vida diaria son: en los frenos
hidráulicos de los automóviles, la refrigeración, y por ultimo en los neumáticos de los
automóviles, ya que necesitan inflarse a una determinada presión. Otra cosa que cabe
mencionar es que cuando la presión se origina en la superficie libre de los líquidos
contenidos en tubos capilares, o en gotas liquidas se denomina presión capilar.
El instrumento más común y utilizado en esta practica de laboratorio fue el Tubo de
Bourdon, el cual sirve para medir las presiones por medio del barómetro de Bourdon, y
el cual consiste en un tubo aplanado bronce o acero curvado en arco.
A medida que se aplica presión al interior del tubo, éste tiende a enderezarse, y éste
movimiento se transmite a un cuadrante por intermedio de un mecanismo amplificador
adecuado. Los tubos Bourdon para altas presiones se hace de acero. Puesto que la
exactitud del aparato depende en gran parte del tubo, sólo deben emplearse tubos
fabricados de acuerdo con las normas más rigurosas y envejecidas cuidadosamente por
el fabricante. Es costumbre utilizar los manómetros para la mitad de la presión máxima
de su escala, cuando se trata de presión fluctuante, y para los dos tercios de ella,
cuando la presión es constante. Si un tubo Bourdon se somete a presión superior a la
de su límite y a presiones mayores que las que actuó sobre él en el proceso de
4. envejecimiento, puede producirse una deformación permanente que haga necesaria su
calibración.
Algunos elementos que se utilizaron para poder llevar a cabo la practica con respecto a
la presión, fue la utilización de los sensores de presión, los cuales son capaces de
medir valores muy bajos que se pueden llegar a considerar como un vacio, hasta miles
de toneladas por unidad de área, y para medir dicha presión es necesaria la utilización
de estos sensores que están dotados de un elemento sensible a la presión y que
pueden emitir una señal eléctrica al variar la presión, o que llega a provocar operaciones
de conmutación si esta logra superar un determinado valor limite. También hay que
tener en cuenta que la presión se puede medir, ya que puede distinguirse diferentes
tipos de presión como: presión absoluta, presión diferencial, y por ultimo la
sobrepresión.
Los sensores de presión constan de tres elementos muy importantes para poder llevar a
cabo la medición de la presión los cuales son:
Columna del líquido: Es el instrumento de medición de presión más antiguo y de
los más exactos en los rangos de alcance de 500Pa a 200KPa. La selección de la
configuración de la columna y del fluido manométrico permite la medición de todos
los tipos de presión. La principal ventaja de este elemento es su versatilidad.
Sensor diferencial: Es el instrumento capaz de medir la presión relativa entre dos
puntos, es decir, mide la presión relativa con respecto a la presión atmosférica.
Además cabe mencionar que este sensor esta basado en una galga de extensión.
5. Tubo de Bourdon: Es el instrumento más usual para medir presiones por medio del
barómetro de Bourdon, donde estos se hacen de acero para resistir altas presiones,
y depende de la elasticidad de los materiales utilizados en su construcción.
Por ultimo, los sensores de presión pueden agruparse en: basados en principios
mecánicos, como deformación por fuerza y basados en principios eléctricos, por
conversión de una deformación o fuerza a una propiedad eléctrica. Estos instrumentos
solo son capaces de llegar a medir la presión absoluta, presión manométrica, presión
diferencial, presión atmosférica, y por ultimo medir la presión del vacio con respecto a
otra.
Otros instrumentos y elementos capaces de medir los diferentes tipos de presiones son:
Fuelle
Diafragma
Bandas extensométricas
Capacitivo o inductivo
Piezoeléctrico
Etc.
PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA
Para realizar la practica sobre como medir la presión con el Tubo de Bourdon antes que
nada se analizaron todos los elementos que contiene dicho instrumento para ver la
funcionalidad y eficiencia en los cálculos así como checar que este bien calibrado.
6. 1. Añadir agua al interior del recipiente en donde se ejercerá la presión a diferentes
pesos (1/2kg, 1kg, 1 1/2kg, 2kg).
2. Se empiezan a colocar los pesos en el pistón para que así se ejerza la presión
sobre el liquido (agua), además hay que girar el disco del peso en el pistón para que
se asiente bien y quede fijo. Cabe mencionar que se tiene que considerar la masa
del pistón, es decir, añadir este dato a la masa que se va a aplicar y el diámetro del
pistón también.
3. Leer y analizar la lectura que marca el tubo de Bourdon, que hace referencia a la
presión resultante que se genere con el peso de la masa aplicada, el diámetro y
peso del pistón todo aplicado sobre el agua. Esta magnitud es marcada en KN/m^2
y también marca la temperatura a la cual esta sometida el agua, que en todos los
casos fue a temperatura ambiente.
4. Manipular el software (TH2 Pressure Measurement and Calibration) para
cerciorarse que los datos estén correctos, y que nos indique cual es la presión
resultante evitando leer el tubo de Bourdon. Tal como lo muestra la siguiente
imagen:
5. Comprobar que la presión que nos dio el software y el tubo de Bourdon sea
verdadera, haciendo los cálculos correspondientes a mano, utilizando las formulas y
despejes necesarios en la formula de la presión P=F/A. Tomando en cuenta los
valores que nos da el software para los pesos del pistón, y su diámetro.
6. Cambiar el peso de la primera masa por otras de mayor cantidad y realizar los
mismos pasos anteriores, pero esta vez obteniendo todas las presiones por medio
del uso del software, para así facilitar el trabajo, cabe mencionar que dicho software
guarda todas las presiones y demás datos obtenidos anteriormente en una tabla
que se muestra a continuación:
7. 7. Comparar todos los resultados obtenidos a partir del tubo de Bourdon, del software,
y los obtenidos por medio de cálculos y la utilización de las formulas, para así saber
que tanto varían entre ellas y poder analizar cual es la presión resultante mas
confiable.
8. Hacer todo el mismo proceso con cualquiera de los pesos en el pistón, pero ahora
con una temperatura mas alta, con ayuda de un sensor y termistor de presión que
también viene indicada en el software y se observa que calculando ahora la presión
con una temperatura mas alta, aumenta considerablemente, para este paso no se
realizaron cálculos utilizando las formulas, sino que todo fue con el software,
simplemente se cambio la temperatura como se muestra a continuación:
CÁLCULOS
Los cálculos que se hicieron en esta práctica sobre la presión fueron cuando se trataba
de comprobar que las presiones obtenidas en el software y el tubo de Bourdon eran
correctas, y para ello se utilizaron formulas como:
P=F/A
Diameter
of piston
d
[m]
Mass
of
piston
Mp
[kg]
Mass
applied
Ma
[kg]
Total
mass
M
[kg]
Applied
force
F
[N]
Needle
position
[°]
Bourdon
pressure
Pb
[kN/m²]
Semicond.
output
e
[mV]
Semicond.
pressure
Ps
[kN/m²]
Barometric
Pressure
Patm
[kN/m²]
0.0177 0.50 0.50 0 00.00 17.87 45.3 00.0
0.0177 0.50 0.50 0 00.00 17.72 45.9 00.0
0.0177 0.50 1.00 0 00.00 26.17 64.9 00.0
0.0177 0.50 1.50 Hidden Hidden 0 00.00 33.11 82.6 00.0
0.0177 0.50 2.00 0 00.00 42.29 105.1 00.0
0.0177 0.50 2.50 0 00.00 49.95 125.9 00.0
8. Despejando la anterior F=PA
Masa= Peso*Gravedad con m (pistón)= 0.5kg, discos m= 1kg, m= 1.5kg, m= 2.0kg,
y m= 2.5kg.
Masa Total = Masa del pistón + Masa de cada disco
F= Masa Total*Aceleración de la Gravedad
Área (pistón)= πR^2 = 3.1416(0.018/2)^2
P= masa*gravedad*altura (Energía potencial)
P= ½ mv^2/V (Energía cinética)
También se realizaron algunas conversiones de unidades en este mismo
procedimiento, como lo fue de milímetros a metros, de kilogramos a Newtons, de
Newtons sobre metro cuadrado a kilonewtons sobre metro cuadrado (Presión). Con la
realización de estos cálculos se obtuvieron los resultados esperados, es decir, los
mismos que se obtuvieron en el software y el tubo de Bourdon.
RESULTADOS
Después de una introducción en base a los conceptos que aplicamos para determinar
las presiones aplicando diferentes fuerzas, observamos en el manómetro y en el
software diferentes presiones aplicando 0.5 Kg, 1 Kg, 1.5 Kg, 2 Kg, y 2.5 Kg. Con el
apoyo del software se demostró como obtuvimos resultados diferentes, que iban
aumentando conforme agregábamos 0.5 Kg extra al Tubo de Bourdon, determinando
que el manómetro, y así mismo el software nos arrojan resultados que varían ciertas
décimas, pero en ambos casos llegamos al resultado correcto. Sabemos que el
software nos arroja resultados más específicos ya que este nos da el resultado en
números decimales mientras que el manómetro no. Se demostró el comportamiento de
la presión debido al aumento de peso en el tubo, teniendo en cuenta que se debe tener
calibrado el manómetro para que tengamos los resultados esperados.
CONCLUSIONES
Después de elaborar la práctica de presión, podemos concluirla importancia de conocer
las fórmulas y conceptos aplicados, así como los instrumentos que utilizamos que
fueron el manómetro y el tubo de Bourdon que es donde aplicamos la fuerza, y como
9. dependiendo la fuerza aplicada en determinada área nos va a generar una presión
diferente. Nos dimos cuenta que al aplicarle más fuerza aumentaba la presión en el
manómetro.
Se puede resumir fácilmente como: Entre mas fuerza se aplique al tubo de Bourdon,
mas presión nos marcará el manómetro.
Usamos un software que nos permitió conocer más exacta la presión ejercida por la
fuerza aplicada y automáticamente el software nos arrojaba la presión que nosotros
aplicábamos en el tubo de Bourdon. La presión variaba un poco del manómetro ya que
no es el instrumento más exacto de medición, pero los resultados obtenidos en el
manómetro y en el software fueron correctos.
BIBLIOGRAFIAS
Wark, Kenneth & Donald E. Richards, “Termodinámica”, Mc Graw Hill, 6a edición,
Mexico, D.F, 2001, Pags: 20-45.
WEBGRAFIA
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/manometro/manometro.html
http://sensoresdepresion.blogspot.mx/2009/05/tubo-de-bourdon.html
10. PRACTICA DE TEMPERATURA
(Termómetro de Vapor a Presión o de Mercurio, Termocoplas y
Transistores)
OBJETIVO GENERAL
Determinar que termómetro se comporta de una manera eficiente. En este caso
manejamos dos tipos de termómetros:
a) Termómetro de Vapor a Presión.
b) Termómetro de Mercurio.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Analizar todas las funciones y aplicaciones que tienen los diferentes tipos de
termómetros, así como la manipulación de software para la interpretación de
datos y gráficos.
Interpretar los valores obtenidos con los termómetros, así como de comprender
el funcionamiento de las graficas con respecto al comportamiento del agua a
distintas temperaturas.
HIPÓTESIS
Se cree que el termómetro de mercurio es el más eficiente debido a que todos los
integrantes del equipo han tenido algún tipo de contacto o de uso con este termómetro
de mercurio, ya que el de vapor a presión no se sabe cómo se va a comportar, se
conocen sus funciones pero su eficiencia aún no se conoce.
MARCO TEÓRICO
Utilizaremos algunos “Termocoplas” estas se forman al unir dos metales diferentes,
como resultado de esta unión aparece entre los extremos libres de los metales una
diferencia de potencia que depende de la Temperatura. Este fenómeno se conoce
como Efecto Seebeck.
Se utilizará también el termómetro de mercurio para medir el agua que se deposita en
la caldera junto con termistores y los transductores térmicos de presión. Los cuales con
11. ayudarán para averiguar cuál de estos mide la temperatura que se encuentra en la
caldera con más precisión.
PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA
Agregamos agua a la caldera, observamos las cifras que tenía cada termómetro, la
prendemos; incrementamos la temperatura gradualmente hasta llegar a la deseada
(40 grados centígrados). Al mirar la caldera y monitoreamos las gráficas que venían
en la computadora en un intervalo de 5 segundos varias veces y vimos que los
termómetros marcaban cifras similares. Corroboramos que la presión que se
genera se agrava con la temperatura. Todo esto representaba con el uso del
software como se muestra continuación:
Decentemente las gráficas que se observaban de los diferentes receptores de
temperatura. Solo variaban en lo más mínimo después de ese procedimiento
“apagamos” la caldera para que la temperatura se estabilizará con la del ambiente y
monitoreamos las gráficas para colaborar que tanto la temperatura y presión
descendían gradualmente para quedar en su punto fijo.
12. CÁLCULOS
No hay cálculos debido a que solamente era determinar la eficiencia de los
termómetros, y los datos los arrojaba el software. Se determinaron todos los datos y la
grafica por medio de la computadora.
RESULTADOS
Con la ayuda del software se demostró cómo se comporta el agua a medida que se va
calentando con ayuda de una resistencia teniendo en cuenta que el punto de
referencia con respecto a la temperatura fue el de la temperatura ambiente que se
tenía al momento de iniciar la práctica de 24 C y llegando a una máxima de 40 C.
Datos del comportamiento del agua:
PT100
REF
[°C]
PT100
IND (LO)
[Ohms]
Thermocouple
[µV]
Thermistor
[Ohms]
Liquid-
in-Glass
[°C]
Vapour
Pressure
[°C]
33.19 114.72 1213.11 2107.36 0.0 0.0
34.54 115.06 1219.72 2042.59 0.0 0.0
34.59 115.06 1217.52 2042.59 0.0 0.0
34.38 115.04 1217.52 2037.61 0.0 0.0
34.32 115.09 1219.72 2037.61 0.0 0.0
-500.00
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
3500.00
24.00 29.00 34.00 39.00 44.00
IND(LO)[Ohms]
REF [°C]
PT100
IND (LO)
[Ohms]
Thermocouple
[µV]
Thermistor
[Ohms]
Liquid-
in-Glass
[°C]
Vapour
Pressure
[°C]
16. CONCLUSIONES
Después de haber realizado este trabajo podemos concluir la importancia de los
termómetros los cuales se diferencian en distintos tipos y rangos los cuales pueden
medir temperatura, así mismo, por ello los diferentes resultados que se obtuvieron al
observar cada termómetro era muy semejante y varia en poco, notamos que el
termómetro que tardaba más en medir su lectura era el del gas, y el del mercurio era
uno de los que más rápidamente se estabilizara. También entre más temperatura y
presión halla en la caldera más tardará regresar a la temperatura ambiente.
El termómetro de mercurio se comportó de la manera más eficiente en tanto como
subía la temperatura y como tratamos de disminuirla el termómetro de mercurio
respondió de una manera más eficiente.
BIBLIOGRAFIA
Wark, Kenneth & Donald E. Richards, “Termodinámica”, Mc Graw Hill, 6a edición,
Mexico, D.F, 2001, Pags: 20-45.
WEBGRAFIA
http://es.scribd.com/doc/30674725/Clases-de-termometros
http://estudiarfisica.wordpress.com/2009/01/17/fisica-general-13-conceptos-basicos-
de-la-termodinamica-principio-cero-temperatura-empirica-escalas-termometricas-
gas-ideal/