mecanica mec fluidos unidad 1_3 medicion de la presion

7/22/2019 MECANICA Mec Fluidos Unidad 1_3 Medicion de La Presion

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Presin

Se define la presin, como la cantidad de fuerza de compresin normal que se

ejerce sobre una unidad de rea (esfuerzo normal) que acta sobre una superficie

sumergida en un fluido. Esto se enuncia por medio de la ecuacin:

P = F / A

Blas Pascal, describi dos principios importantes acerca de la presin, que son

llamadas Leyes de Pascal.

1) La presin acta

de modo uniforme

en todas las

direcciones de unvolumen pequeo

de un fluido.


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Presin

2) En un fluido confinado por fronteras slidas, la presin acta de manera

perpendicular a la pared.


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Presin

Ejemplo 1: La figura muestra un contenedor de lquido con un mbolo mvil que

soporta una carga. Calcule la magnitud de la presin en el lquido bajo el mbolo,

si el peso total de ste y el de la carga es de 500 N, y el rea del mbolo es de2,500 mm2.

Solucion 0.20 Mpa

Ejemplo 2: Se aplica una carga de 200 libras (lb) sobre un mbolo que sella un

cilindro circular de 2.5 pulgadas de dimetro interior que contiene aceite. Calcule la

presin en el aceite junto al mbolo.

Solucion: 40.7 psi


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Ejercicios Presin


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Presin absoluta y manomtrica.

Al hacer clculos que involucren la presin de un fluido, se deben efectuar en

relacin con alguna presin de referencia. Es normal que la atmsfera sea la

presin de referencia. As la presin que arroja le medicin del fluido se llaman

presin manomtrica. La presin que se mide en relacin con un vaco perfectose denomina presin absoluta.

Una ecuacin sencilla que

relaciona los dos sistemas de

medicin de presin es:

p abs = p atm + p man

P abs = Presin absoluta

P man = Presin manomtrica

P atm = Presin atmosfrica.


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Presin absoluta y manomtrica.


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Vacio absoluto.

The quality of a partial vacuum refers to how closely it approaches a perfect vacuum. Other

things equal, lower gas pressure means higher-quality vacuum. For example, a typical vacuum

cleaner produces enough suction to reduce air pressure by around 20%.[2] Much higher-quality

vacuums are possible. Ultra-high vacuum chambers, common in chemistry, physics, and

engineering, operate below one trillionth (1012) of atmospheric pressure (101.3 kPa), and can

reach around 100 particles/cm3. Outer space is an even higher-quality vacuum, with the

equivalent of just a few hydrogen atoms per cubic meter on average. However, even if every

single atom and particle could be removed from a volume, it would still not be "empty" due to

vacuum fluctuations, dark energy, and other phenomena in quantum physics. In modern particle

physics, the vacuum state is considered as the ground state of matter

Categora Presin en Pa

Presin atmosfrica 101.3 k Pa

Vacio Bajo 3 kPa 100 kPa

Vacio Medio 0.1 Pa 3 kPa

Alto Vacio 0.1 Pa 1 x10-7Pa

Ultra alto vacio 1 x10-7Pa - 1 x10-10Pa

Extra alto vacio Menos de 1 x10-10Pa

Espacio exterior 1 x10-4Pa - 3 x10-15Pa

Vacio Perfecto 0 Pa


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1.11 Presin absoluta y manomtrica.

Basados en la figura anterior, podemos establecer los siguientes conceptos

bsicos:

1. Un vacio perfecto es la presin ms baja posible. Por tanto, una presinabsoluta siempre ser positiva.

2. Una presin manomtrica superior a la presin atmosfrica siempre es

positiva.

3. Una presin manomtrica inferior a la presin atmosfrica es negativa y en

ocasiones se le llama vacio.

4. Una presin manomtrica se expresar en las unidades de Pa o psig.

5. La presin absoluta ha de expresarse en las unidad de Pa y psia.

6. La magnitud de la presin atmosfrica vara con la ubicacin y condiciones

climticas. La presin baromtrica, como la que se emite en los reportes del

clima, es un indicador de la variacin continua de la presin atmosfrica.

7. El rango de variacin normal de la presin atmosfrica en la superficie de la

tierra es de 95 kPa (abs) a 105 kPa (as), o bien de 13.8 psia a 15.3 psia. Al

nivel del mar, la presin atmosfrica estndar es de 101.3 kPa (abs) o 14.69

psia. A menos que se d la presin atmosfrica prevaleciente, se supondr

que es de 101 kPa (abs) o 14.7 psia.


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1.11 Presin absoluta y manomtrica Ejercicios:

1. Exprese una presin de 155 kPa (man) como presin absoluta. La presin

atmosfrica local es de 98 kPa (abs).Solucin: 253 kPa (abs).

2. Exprese una presin de 225 kPa (abs) como presin manomtrica. La presin

atmosfrica local es de 101 kPa (abs).Solucin: 124kPa (man)

3. Exprese una presin de 10.9 psia como presin manomtrica. La presin

atmosfrica local es de 15.0 psia.Solucin: -4.1 psig.

4. Exprese una presin de -6.2 psig como presin absoluta.Solucin: 8.5 psia.


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1.11 Relacin entre la presin y la elevacin.

El trmino elevacin significa la distancia vertical entre un nivel de referencia y

un punto de inters que se denotar z. Un cambio en la elevacin entre dos

puntos se llama h. La elevacin siempre se mide en forma positiva en direccinhacia arriba. En otras palabras, un punto ms elevado tiene una elevacin

mayor que otro ms bajo.

En un lquido homogneo en reposo el cambio de presin, debido a un

cambio en la elevacin, se calcula as:

p = h

p = Cambio en la presin

= Peso especfico del

lquido.h = Cambio en la elevacin


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1.11 Relacin entre la presin y la elevacin Ejercicios.

1. Calcule el cambio en la presin del agua, de la superficie a una profundidad de

5m.Solucin: 49.05 kPa

2. Calcule el cambio en la presin del agua, de la superficie a una profundidad de 15

pies.Solucin: 6.5 psi

3. La figura ilustra un tanque de aceite con un

lado abierto a la atmsfera y otro sellado en

el que hay aire sobre el aceite. El aceite tiene

una gravedad especfica de 0.90. Calcula la

presin manomtrica en los puntos A, B, C,

D, E y F, y la presin del aire en el lado derechodel tanque.Solucin:

Punto A = 0 Pa.

Punto B = 26.5 kPa

Punto C = 53.0 kPa

Punto D = 26.5 kPa

Punto E = 0 kPa

Punto F = -13.2 kPa


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Presin: Paradoja de Pascal

En el desarrollo de la relacin p = h, el tamao del volumen de fluido no afecta

el resultado. El cambio en la presin slo depende del cambio en la elevacin y eltipo del fluido, no del tamao del contenedor del fluido. Por lo tanto, todos los

contenedores mostrados en la figura tendrn la misma presin en su fondo, an si

contienen cantidades muy diferentes de fluido.


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1.11 Presin: Paradoja de Pascal

Este fenmeno es til cuando se trata de producir una consistente presin elevada

en un sistema de tuberas y tanques interconectados. Esto es frecuente en

sistemas urbanos, usando torres de agua ubicadas en colinas altas para mantener

la presin lo suficientemente alta en el sistema hidrulico.


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1.11 Presin: Manmetros

Dentro de los dispositivos medidores de la presin, el ms comn es el manmetro,

el cual emplea la relacin entre un cambio en la presin y un cambio en la elevacin

en un fluido esttico.

El tipo ms simple es el de tubo en U, donde un extremo est conectado a la presin

que va a medirse, y el otro est abierto a la atmosfera. El tubo contiene un lquido

llamado fluido manomtrico, el cual no se mezcla con aquel cuya presin va a medir.

Los fluidos manomtricos comunesson el agua, mercurio y aceites

ligeros coloreados.


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Manmetro

Diferencial

Manmetro de

Vacio

Manmetro de

Presin


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INITIAL START-UP OF FILTER

1. Be sure correct amount of filter sand media is in tank and that all connections have

been made and are secure. IMPORTANT: To prevent unnecessary strain on piping

system and valving, always shut off pump before switching Filter Control Valve

positions.

2. Depress Vari-Flo control valve handle and rotate to BACKWASH* position. (To

prevent damage to control valve seat, always depress handle before turning.) (For

the Slide Valve, the Handle needs to be fully down and LOCKED by rotating

clockwise.)

3. Prime and start pump according to pump instructions. (be sure all suction and

return lines are open), allowing the filter tank to fill with water. WARNING All suction

and discharge valves must be open when starting the system. Failure to do so could

cause severe personal injury and/or property damage.

4. Once water flow is steady out the waste line, run the pump for at least 2 minutes.

This initial backwashing of the filter is recommended to remove any impurities or fine

sand particles in the sand media.

5. Turn pump off and set Slide valve to FILTER (Counterclockwise turn and full UPposition) or Vari-Flo valve to RINSE position. Start pump and operate until water in

sight glass is clearabout 1/2 to 1 minute. Turn pump off, set valve to FILTER

position and restart pump. Your filter is now operating in the normal filter mode,

filtering particles from the pool water.

6. Adjust pool suction and return valves to achieve desired flow. Check system and

filter for water leaks and tighten connections, bolts, nuts, as required.

7. Note the initial pressure gauge reading when the filter is clean. (It will vary

from pool to pool depending upon the pump and general piping system.) As thefilter removes dirt

and impurities from the pool water, the accumulation in the filter will cause the

pressure to rise and flow to diminish. When the pressure gauge reading is 6-8

PSI (0.41-0.55 BAR) higher than the initial "clean" pressure you noted, it is time

to backwash (clean) the filter (see BACKWASH under Filter Control Valve

Functions).

NOTE: During initial clean-up of the pool water it may be necessary to backwash

frequently due to the unusually heavy initial dirt load in the water. To prevent damage

to the pump and filter and for proper operation of the system, clean pump strainer andskimmer baskets regularly.


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INITIAL START-UP OF FILTER

7. Note the initial pressure gauge reading when the

filter is clean. (It will vary from pool to pool depending

upon the pump and general piping system.) As the

filter removes dirt and impurities from the pool water,

the accumulation in the filter will cause the pressure

to rise and flow to diminish. When the pressure

gauge reading is 6-8 PSI (0.41-0.55 BAR) higher

than the initial "clean" pressure you noted, it is time

to backwash (clean) the filter (see BACKWASH

under Filter Control Valve Functions).

6.ANOTE LA PRESION INICIAL DEL MANOMETROCUANDO EL FILTRO ESTA LIMPIO (LA PRESION

VARIARA DE ALBERCA A ALBERCA

DEPENDIENDO DE LA BOMBA Y DEL SISTEMA

DE BOMBEO). CONFORME EL FILTRO REMUEVE

SUCIEDAS E IMPUREZAS DEL AGUA DE LA

ALBERCA, LA ACUMULACION EN EL FILTRO

CAUSARA QUE LA PRESION AUMENTE Y ELFLUJO DE AGUA DISMINUYA. CUANDO EL

MANOMETRO TENGA UNA LECTURA DE 6-8 PSI

(0.41-0.55 BAR) MAS ALTA QUE LA PRESION

INICIAL CUANDO EL FILTRO ESTABA LIMPIO,

ES NECESARIO HACER EL LAVADO INVERSO

DEL FILTRO (ver funciones de la vlvula de control

del filtro en la seccin de lavado inverso)


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Presin: Procedimiento para escribir la ecuacin de un Manmetro

1. Comience a partir de un extremo del manmetro y exprese la presin en forma

simblica. (por ejemplo pAse refiere a la presin en el punto A). Si un extremo

se encuentra abierto, la presin es atmosfrica y se toma como presin

manomtrica cero.

2. Sume trminos que representan los cambio en la presin, con p = h.

3. Cuando el movimiento de un punto a otro es hacia abajo, la presin se

incrementa y se suma el valor dep y viceversa.

4. Este proceso continua hasta que se alcanza el otro punto extremo.

5. Resuelva la ecuacin en forma algebraica para la presin deseada en un punto

dado o la diferencia de presin entre dos puntos de inters.

6. Introduzca los datos conocidos y despeje para la presin deseada.


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Presin Problemas

Para el manmetro de la figura

calcule la presin en el punto A.

Solucin: Pa = 29.28 KPa


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Presin

A este manmetro se le conoce como

manmetro diferencial porque indica

la diferencia de presin entre dos

puntos, pero no el valor real en alguno

de ellos.

Calcule la diferencia en la presin

entre los puntos A & B de la figura

3.11 y exprsela en la forma pBpA.


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Presin

A este manmetro se le conoce como

manmetro diferencial porque indica

la diferencia de presin entre dos

puntos, pero no el valor real en alguno

de ellos.

Calcule la diferencia en la presin

entre los puntos A & B de la figura

3.11 y exprsela en la forma pBpA.

Solucin: pB pA = -0.0149 psi

El signo negativo indica que la presin en

el punto A es mayor que en B (note como

el aceite empuja al fluido manomtrico

que es el agua).


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3.68 Para el manmetro compuesto de lafigura, calcule la diferencia de presin Pa -

Pb

3.48 Para el tanque de la figura, calcule la

profundidad del aceite si la profundidad del

agua es de 2.80m y el medidor del fondo

del tanque da una lectura de 52.3 kPa

(manomtrica)

Solucin: Pa Pb = 6.51 psi Solucin: h1= 2.94 m


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3.70 Para el manmetro tipo pozo de la

figura, calcula la presin en A

3.71 La figura muestra un manmetro tipo

pozo inclinado, en el que la distancia L

indica el movimiento en el nivel del fluidodel instrumento conforme se aplica la

presin en A. El fluido manomtrico tiene

una gravedad especfica de 0.87 y

L=115mm. Ignore el descenso del nivel del

fluido ene l tubo y calcule Pa.

Solucin: Pa = 0.2455 psi

Solucin: Pa = 0.254 kPa

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