Práctica 2. Manometría Objetivo general Reconocer el concepto de presión, su medición y cálculo mediante la ecuación fundamental de la hidrostática. Objetivos específicos Medir la presión atmosférica por medio de un barómetro. Calcular la presión ejercida por líquidos en reposo utilizando un piezómetro diferencial. Verificar la calibración de manómetros haciendo uso del calibrador de émbolo. Identificar diferentes manómetros existentes en el Laboratorio de Energética (LAEN). Equipos Necesarios: Experiencia A. Medición de presión atmosférica: 1. Barómetro de Mercurio (a). Experiencia B. Presión ejercida por líquidos en reposo: 1. Cilindro graduado (b) 2. Manómetro de tubo en U con agua (piezómetro diferencial) (c). 3. Tubo flexible y termómetro digital. 4. Pipeta (d). Fig. 2.1 Equipos a utilizar en las experiencias A y B. Experiencia C. Verificación de la calibración de manómetros: 1. Calibrador de Manometros de Embolo (a). 2. Manómetros de Prueba (b). 3. Pesos Complementarios de 5N y 10N. Fig. 2.2 Equipos a utilizar en la experiencia C Consideraciones teóricas: Presión (P): la presión sobre un fluido, se define como la componente normal de la fuerza que actúa sobre la superficie de un determinado volumen de fluido por unidad de área el mismo: P = F/A. En Unidades SI, N/m² ó Pascal (Pa). Presión atmosférica: presión ejercida por el aire en cualquier punto de la atmósfera. A nivel del mar en unidades SI es aproximadamente 101325 Pa. Presión manométrica: es la presión que ejerce un sistema cuando se toma como referencia la presión atmosférica. Manómetro: aparato que emplea columnas de líquido para determinar diferencias de presión. Apreciación: es la menor medida que puede registrarse con un instrumento, es decir, el valor mínimo de las divisiones de la escala graduada. Estimación: es el menor intervalo que el observador puede discernir o aproximar en la escala del instrumento. Datos Experimentales: Experiencia A: Densidad relativa del mercurio: Shg=13,6 Experiencia B: Temperatura del agua. Apreciación del cilindro graduado: 1 mm Experiencia C: Área del pistón (A): 1 cm2. Pesos pistón: 5N; pesos suplementarios: 5N y 10N. Procedimiento Experimental: Experiencia A: 1. Medir la altura de la columna de mercurio en el barómetro: hbar (cm de mercurio: cmHg). Experiencia B: 1. Medir la temperatura del fluido. 2. Sumergir la pipeta hasta determinado punto que se le indique. Tomar nota de las profundidades sobre la escala del cilindro graduado de acuerdo al esquema de la figura 2.3. Anotar los valores de: a, b, c. 3. Medir Δh sobre el piezómetro diferencial. Figura 2.3 Alturas a Medir (Experiencia B) Cálculos a Realizar: Presión atmosférica: Patm hg hbar [Pa] ec. 1 [m] ec. 2 [m] ec. 3 Experiencia C: Comparar la presión aplicada (peso) con las lecturas (valor de presión) de los manómetros probados, indicando si los manómetros se encuentran calibrados. Justifique su respuesta. Profundidades: h1 h2 a c b c Además deberá: Identificar al menos cinco (5) manómetros presentes en el LAEN. Presión Manométrica en la profundidad c (PCman): ec. 4 [Pa] h h PCman PCman H 2O H 2O 2 H 2O h1 [Pa] Tabla de Datos: Experiencia A y B. ec. 5 Ec. 4: Para el cálculo de presión por manometría. Ec. 5: Para el cálculo de presión cuando se conoce la profundidad del punto en estudio (EFH). Donde: peso especifico del agua (N/m3), H2O: temperatura de trabajo. h1: longitud sumergida de la pipeta (m). h2: nivel el agua dentro de la pipeta (m). Δh: diferencia de niveles en el piezómetro (m). a Patm PCman b (cm) c (cm) Temp Agua (ºC) hbar (cmHg) Experiencia B. Presión Aplicada (N/cm2) [Pa] Δh (cm) la Presión absoluta (PCabs): PCabs a (cm) 5 10 15 20 ec. 6 Patm: presión atmosférica local calculada con la ecuación 1. PCman: presión manométrica calculada por medio de la ecuación 5. Experiencia B: 1. Tomar nota del primer peso aplicado (pistón). 2. Tomar el valor de presión indicado por los manómetros a probar (recuerde anotar las unidades). 3. Variar la presión ejercida haciendo uso de los pesos suplementarios (N/cm2): 10N, 15N y 20N. 4. Repetir los pasos 2 y 3. Cálculos a Realizar: Convertir los valores de presión aplicada (N/cm2) y los valores de las presiones leídas en los manómetros de prueba 1 y 2 (Pa, Psi, Bar, etc. según sea el caso) a Pascales. Trabajo a Realizar: Experiencia A: Convertir la altura de presión atmosférica del barómetro a Pascales. Experiencia B: Calcular la presión manométrica en la profundidad c por medio del Manómetro de Tubo en U o piezómetro diferencial (ec.4) y de la Ecuación Fundamental de la Hidrostática “EFH” (ec.5). Analice y comente. Calcular la presión absoluta en c en unidades del SI (Pa) y del Sist. Ingles (Psi). Presión Leída Man. 1 (_____) Presión Leída Man. 2 (_____) Tabla de Resultados: Experiencias A y B. Patm (Pa) h1 (m) h2 (m) PCman Ec. 4 (Pa) PCabs Ec. 5 (Pa) Pa Psi Experiencia C. Presión Aplicada (peso) N/cm2 Pa Presión Leída en Manómetro de Prueba Man. 1 (Pa) Calibrado (SI/NO) Man. 2 (Pa) Calibrado (SI/NO) 5 10 15 20 Nota: considere el manómetro calibrado, si la desviación porcentual entre la medida del manómetro ensayado y la presión ejercida por el embolo no supere el 5%. Observación: Será imprescindible el uso de zapatos de seguridad o en su defecto botas cerradas, de lo contrario no podrá ejecutar la práctica, sin excepción. Cumplir las medidas de seguridad sugeridas por el Profesor y el Técnico.