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8/10/2019 MEDICION DE PRESION.docx

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INDICE

I. RESUMEN TCNICO ........................................................................................... 2

II. OBJETIVOS .......................................................................................................... 3

III. INTRODUCCIN ............................................................................................... 4

IV. FUNDAMENTO TERICO ................................................................................ 5

V. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS ..................................................... 100

VI. PROCEDIMIENTO: ....................................................................................... 133

VII. CLCULOS Y RESULTADOS......................................................................... 18

VIII. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 244

IX. CONCLUSIONES .......................................................................................... 255

X. BIBLIOGRAFA .............................................................................................. 266


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA-FACULTAD DE ING.MECANICA

MEDICIN DE PRESIONES 3

II. OBJETIVOS

Calcular las velocidades para los diferentes puntos del tnel de viento a partir de los

datos de presin medidos. Mediante la comparacin de lectura de presin del manmetro y presin por pesos,

poder indicar las condiciones en la que se encuentra el instrumento de medicin.


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III. INTRODUCCIN

En el presente informe detallamos dos experiencias realizadas en el laboratorio.

Primero, la calibracin del manmetro de Bourdon donde en un inicio se analiza las

caractersticas principales del instrumento de medicin, en este caso el manmetro de

Bourdon; y tambin se observa de manera directa el concepto de calibracin. Para esta

experiencia de calibracin tomamos como referencia el manmetro de peso muerto,

recomendada, la cual usa un principio de comparacin entre generar la presin con pesas y

medir el valor marcado por manmetro de Bourdon.

Segundo, el uso adecuado de los manmetros digitales, las cuales son usadas para medir

valores muy pequeos. En la experiencia, analizar un punto del flujo de aire, entorno a las

presiones, y de esta manera definir la presin absoluta, dinmica, las cuales fueron

medidas con el manmetro digital mediante pequeos tubos y finalmente por diferencia la

presin esttica, para luego realizar una comprobacin de la calibracin de instrumentos de

presin.

Conocer la importancia de instrumentos adicionales, como el pitot, para lo cual se

recomienda que se encuentre en una posicin adecuada y un manmetro digital, el cual

usamos como referencia o base para datos en el caso de las paredes del ducto.

Finalmente en el presente informe encontramos el procedimiento adecuado para obtener las

medidas, tambin las recomendaciones detalladas para poder realizar de manera correcta

cada una de las experiencias en el laboratorio, los instrumentos utilizados en cada una de

las experiencias, la presentacin y el anlisis de resultados, finalmente observaciones

durante la experiencia y a la hora de observar y comparar los clculos y finalmente

conclusiones de cada experiencia.


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IV. FUNDAMENTO TERICO

Junto con la temperatura, la presin es la variable ms comnmente medida en

plantas de proceso. Su persistencia se debe, entre otras razones, a que la presinpude reflejar la fuerza motriz para la reaccin o transferencia de fase de gases; la

fuerza motriz para el transporte de gases o lquidos; la cantidad msica de un gas en

un volumen determinado; etc. Debido a este concepto es necesario conocer el

manmetro de Bourdon, cuyo medidor de presin industrial es usado tanto a

presiones como a vacos. El cual se dar a conocer en el presente informe. Para ello

realizamos una parte terica y prctica la cual va a consistir en la calibracin del

manmetro de Bourdon, en cual utilizaremos un calibrador de manmetro y elmanmetro de Bourdon.

PRESIN

Presin es la fuerza ejercida por unidad de rea en forma perpendicular y se expresa

en N/m2 en el sistema internacional, esta definicin se muestra en la ecuacin (1) y

es aplicable para la presin en slidos (esfuerzo), lquidos (presin hidrulica) y

gases (presin neumtica).

Para el caso de una columna vertical de fluido lquido o gas, aplica la definicin

expresada en la ecuacin (2), esta ecuacin es la que rige a los manmetros de

columna de lquido, punto de inters en este documento.

La ecuacin (3) mejor conocida como la ley de los gases, expresa la presin

absoluta ejercida por un gas en un recipiente hermtico a cierta temperatura,

esta ecuacin es til para determinar la diferencia de presin generada por la

columna del gas utilizado para la presurizacin, columna de gas que se tiene cuando


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existe una diferencia de altura entre el nivel de referencia de la columna de lquido

(menisco inferior) y el punto de inters (calibrando).

MEDIDA DE LA PRESIN

Para la medida de la presin se utilizan los barmetros y los manmetros. Los

barmetros miden presin absoluta, respecto al vaco, mientras que los manmetros

miden una presin relativa, diferencial, o presin manomtrica, generalmente una

sobrepresin (o depresin) respecto de la presin atmosfrica. Normalmente se

llaman barmetros a los instrumentos que miden la presin atmosfrica.

TIPOS DE PRESIN

Presin Esttica

Lapresin total que ejerce un fluido -bien seagaseoso olquido-se define como la

suma de la presin esttica y lapresin dinmica.

Donde:

Po = Presin total

Ps= Presin esttica

Pd= Presin dinmica

De esta manera, cualquier presin ejercida por un fluido la cual no es ejercida por el

movimiento ovelocidad del fluido es llamada presin esttica del fluido.

Para fluidos en reposo (estticos) la presin dinmica es nula y la presin esttica es

igual a la presin total. Mientras que la presin dinmica acta nicamente en la

direccin del flujo, la presin esttica acta por igual en todas las direcciones y

siempre en ngulo recto con todas las superficies que contengan al fluido.

Presin Dinmica

Se puede decir cuando los fluidos se mueven en un conducto, la inercia delmovimiento produce un incremento adicional de la presin esttica al chocar sobre
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_din%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_din%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n


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Manmetro digital

V. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS

MICROMANMETRO DIFERENCIAL:

Rango: 0-10 pulg. H2O Precisin: 0.001 pulg. H2O

TACMETRO DE MANO: Marca: TESTO

Rango: 0-9999 rpm Precisin: 1rpm

Micromanmetro Diferencial


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TNEL VENTILADOR:

Tnel Ventilador

MOTOR DE REDUCCIN: Marca: VEUTE

Rango: 0-9 HP Precisin: 0.1 HP

Motor de reduccin

FLEXMETRO: Marca: STANLEY

Tacmetro de mano


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RANGO: 0-3m Precisin: 0.1 m

Flexmetro

Llave de tuercas:

RANGO: 0-3m Precisin:

0.1 m

Manometro de Bourdon: Marca: STANLEY

RANGO: 0-500 psi Precisin: 10 psi.


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VI. PROCEDIMIENTO:

MEDICION DE LA PRESION DE UN VENTILADOR:

Primero encendemos el motor elctrico del ducto y este arroja un flujo de aire,

por lo que se debe medir con el tacmetro, a que revolucin arroja aire el motor

del ventilador..

A continuacin se coloca una manguera al manmetro digital para medir la

presin esttica.

Despus se coloca la manguera del manmetro a cada uno de las tomas que se

encuentran a lo largo del ducto midiendo las distancias entre cada toma y

tomando las presiones respectivas.

Comenzando la medicin con el manmetro desde la entrada

Resultado que se muestra en el equipo durante la medicin de un punto


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MEDICION DE PRESION DE VELOCIDAD:

Como primer paso se realiz el correcto ajuste o calibracindel tubo de Pitot,

como bien sabemos esto es el primer paso al usar un instrumento de medida;tambin revisamos que el motor se encuentre en buenas condiciones de

funcionamiento.

Ahora encendemos el motor, esto permite que circule un flujo de aire a travs del

ducto.

Tras realizar esta operacin observamos si la compuerta permite la circulacin

del flujo de aire hacia el ducto.

Disposicin del ducto de seccin variable y el motor elctrico

Nosotros queremos hallar la presin de velocidadpor la tanto conectamos al tubo

mvil donde se halla la escala mvil dos mangueras que llegan al tubo de Pitot, auna manguera llega la presin esttica y a la otro llega la presin total. Por lo

tanto lo que se mide en el manometro digital es la diferencia de ambas presiones

la cual es lapresin dinmicao la de velocidad.

Ya teniendo todo conectado realizamos la primera medicin, para las otras

mediciones simplemente se desplaza la escala del tubo por medio de una perilla

Los desplazamientos del tubo de Pitot se anotan para cada medicin.


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Vista de la escala mvil y el ducto.

Esquema del funcionamiento de la escala mvil y el ducto.

CALIBRADOR DE PESO MUERTO:

En la experiencia se desarroll la calibracin de un manmetro de Bourdon,

mediante un instrumento en el que se agregan pesos equivalentes a ciertas

presiones que ya estn determinadas.


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Para esto es necesario tener en claro:

a. Verificar que el plano de trabajo este nivelado, esto se logra haciendo que la

burbuja del indicador se coloque entre las marcas.

b. Se colocan pesas en un cilindro hidrulico y con un juego de vlvula (vlvula

principal) se regula de tal forma que la marca del cilindro quede en la marca

de referencia, de esa forma la presin marcada por las pesas, se muestra en

el manmetro.

c. Las vlvulas reguladoras se encargan de regular la vlvula principal. Si la

vlvula principal se abre mucho (llega a su tope), entonces una de ella se

encarga de cortar el paso del aceite del cilindro hidrulico (del que viene de la

vlvula principal) y la otra se encarga de dar el paso al aceite que viene del

manmetro a la vlvula principal, con esto, la vlvula se puede cerrar, luego

se le cambia el orden de apertura de las vlvulas reguladoras y el proceso

para la toma de muestra contina.

d. Para tomar lectura de la presin se debe esperar a que el mbolo se

encuentre a la altura del tope colocado cercano a l.


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Lectura del manmetro de Bourdon

e. Se colocan las pesas de presin equivalente de manera sucesiva para tomar

los datos de presin ascendente.

Pesas distribuidas para ser colocadas sobre el mbolo

f. Despus de colocar varias pesas se procede a sacarlas de manera

descendente, y se toma los datos de presin descendente.

manometro de Bourdon

a calibrar

valvula 2

valvula 1

indicador de nivel

embolo de tornillo

piston de areaconocida y peso conocido

tornillo de referencia

filo de referenciadel piston

Dibujo esquemtico del manmetro calibrador de peso muerto


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VII. CLCULOS Y RESULTADOS

1. Calibracin del manmetro Bourdon con el calibrador de peso muerto.

LECTURA PATRON

Psi

(LR)

MANOMETRO DE BOURDON (psi)

ASCENDENTE(LI) DESCENDENTE(LI)

5 18 20

10 22 25

20 41 43

40 52 53

60 73 76

80 91 94

100 112 115

200 210 212

300 308 309

400 407 406

500 508 509

Con las lecturas ascendentes y descendentes, calculamos el valor promedio, la correccin y

el error porcentual.

P promedio

2

P+P=P

edescendentascendentepromedio

Error

promediopatron LLE


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Error porcentual

patron

promediopatron

L

LLEr

(%) * 100%

De esta forma se calculan los dems valores para cada lectura medida en el patrn, as entonces,

tenemos:

LECTURA

PATRON

(PESAS) psi

(LR)

MANOMETRO DE BOURDON (psi)

LECTURA

PROMEDIO(psi)

(LI promedio)ERROR

ERROR

PORCENTUAL

(%)

ASCENDENTE

(LI)

DESCENDENTE

(LI)

5 18 20 19 14 280.00

10 22 25 23.5 13.5 135.00

20 41 43 42 12 110.00

40 52 53 52.5 12.5 31.25

60 73 76 74.5 14.5 24.17

80 91 94 92.5 12.5 24.17

100 112 115 113.5 13.5 13.5

200 210 212 211 11 5.50

300 308 309 308.5 8.5 2.83

400 407 406 406.5 6.5 1.63

500 508 509 508.5 8.5 1.70


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Grafica Lectura Promedio vs Lectura Patrn

Grafica Lectura Promedio vs % Error.

y = 1.0184x - 15.551

R = 0.9998

0

100

200

300

400

500

600

0 100 200 300 400 500 600

LR(LECTURAPATRON)

LI (LECTURA PROMEDIO)

LI vs LR

y = 24023x-1.569

R = 0.9798

0

50

100

150

200

250

300

0 100 200 300 400 500 600

ERRORPORCENTUAL(%

)

LECTURA PROMEDIO DE MANOMETRO

Curva de % errorLectura promedio vs % error


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2. Medicin de la Presin de Velocidad y velocidad en un ventilador

Esquema de la experiencia realizada

Se cumple:

; AIRE =1.2 kg/m3

Para 1872 RPM

Punto

Distancia

Referencial

desde 7

(cm)

Radio(cm)Presion de

Velocidad(inH2O)

Presin de

Velocidad(Pa)Velocidad(m/s)

1 7 30.48 .193 48,0728 8.9511

2 10 27.48 .245 61,0251 10.0851

3 15 22.48 .266 66,2558 10.5084

4 20 17.48 .271 67,5012 10.6067

5 25 12.48 .298 74,2264 11.1225

6 30 7.48 .303 75,4718 11.2155

7 35.9 1.58 .284 70.7393 10.8581


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Encontramos el promedio de las velocidades.

10.2417 m/s

Calculamos el caudal.

;

A: rea de la seccin transversal del ducto del ventilador

Q: caudal de aire

2.9892m3/s

Perfil de velocidades

3. Medicin de la presin en el ventilador

De los datos medidos en laboratorio:

y = -0.002x2- 7E-16x + 11.251

R = 0.8401

0

2

4

6

8

10

12

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40

V

elocidad((m/s)

Radio (cm)

Velocidad vs Radio

Punto

(i)

Pe

(inH2O)

Distancia entre

[ i-1 ; i ] (cm)

Longitud total

desde una salida.

0 0 0 0

1 -.38 31 31

2 -.37 30.5 61.5

3 -.36 31.2 93

4 -.357 31 124


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5 -.354 30,8 154.8

6 -.373 31 185.8

7 -.356 61.2 247

8 .32 273.2 520.2

9 .28 61.6 581.8

10 .018 61.6 643.4

11 .056 62 705.4

12 .065 31.1 736.5

13 .068 91.5 828

14 .065 31.3 859.3

15 .064 30.4 889.7

16 .043 31 920.7

17 .061 31 951.7

18 .053 31 982.7

19 0 93.1 1075.8


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y = -0.0008x - 0.2285

R = 0.2646

y = -0.0004x + 0.4321

R = 0.5203

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 200 400 600 800 1000 1200

Pe(inH2O)

L(cm)

Pe vs L

Grafica Pe vs L

VIII. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

CALIBRADOR DE PESO MUERTO:

Debido a pequeos movimientos en la mesa de apoyo del calibrador, generaba que la

aguja del manmetro se moviera y por lo tanto debamos de estimar la lectura del

manmetro.

En nivel que presentaba el calibrador no estaba constante, por lo que no se encontraba

estable.

Se trabaj con la magnitud que tenan las pesas, mas no se procedi a realizar o

corroborar si la magnitud indicada era la correcta.

MEDICION DE LA PRESION DE VELOCIDAD:


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Se observ que al momento de colocar el tubo en el punto de entrada para medir la

presin de ventilador, sino se ajustaba correctamente, arrojaba valores distintos, a

cuando se aseguraba bien la manguera.

En el ajuste de grafica de distribucin de velocidades se observa que la tendenciatiene mayor presin de velocidad en el centro del ducto.

MEDICION DE LA PRESION EN UN VENTILADOR:

Se observ que las presiones en los puntos de entrada fueron negativas, debido a la

succin del aire

Se observ un cambio en el signo de la presin luego de que se pasase de un tubo a

otro tubo del ventilador, pasando por el motor

IX. CONCLUSIONES

CALIBRACION DE PESO MUERTO

El manmetro Bourdon es recomendable usarlo en presiones altas por que produce

menor porcentaje de error.

Ningn instrumento puede indicar el valor exacto de la cantidad medida, por dos

razones: Imprecisin resultante de la condicin o empleo del instrumento,

Imprecisin intrnseca del instrumento en s. En consecuencia hay que asegurarse

que se entrega al instrumento una verdadera muestra promedio de la cantidad que

se mide.

MEDICION DE LA PRESION DE VELOCIDAD


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La velocidad es menor en las paredes del tubo, adems de tener distribucin

parablica, comprobando lo terico.

La inestabilidad de marcar un valor exacto en el instrumento se debe a que el flujo de

aire era turbulento, debido a ello el valor variaba constantemente. A mayores velocidades aumenta la turbulencia, es decir, mientras ms RPM nos d

el motor, se dificulta la experiencia, ya que se tendran mayores errores

En el diagrama de velocidades, la disminucin de las velocidades prximas a las

paredes del tubo se debe a presencia de friccin.

MEDICION DE LA PRESION EN UN VENTILADOR

La presin en el ducto de succin es negativa, esto es, menor que la presin

atmosfrica. Esta consideracin debe tenerse en cuenta al usar el manmetro

diferencial, pues se debe colocar la manguera de presin en el lado que nos permita

tomar la lectura de la diferencia de presin.

La presin tiende a cero al alejarse del motor del ventilador.

Se concluye que existe un punto donde el cambio de presiones pasa de ser negativa

a positiva, este cambio se produce donde el motor del ventilador comienza a hacer

su trabajo de expulsar el aire que absorbi.

X. BIBLIOGRAFA El laboratorio del Ing. Mecnico, Segunda Edicin. Editorial Hispano Americana S.A -

Seymour, Jess.

Mecnica de Fluidos, Ediciones McGraw-Hill. Tercera edicin. - Shames Irving, H.

Gua de Laboratorio de Ingeniera Mecnica.

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