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8/18/2019 Investigación Formativa. Fluidos II
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UNI VERSIDAD CATÓLICA LOS ÁNGELES DECHIMBOTE
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVI L
Asignatura : MECÁNICA DE FLUIDOSI
Docente : PAZ PEREZ EDGAR
Ciclo : V
Título : MANOMETROS-TIPOS
Integrantes :GIRÓN ANDRADE MELISSAMORENO CHAVEZ JUNIORSALIRROSAS MORENO GUSTAVOPEREZ AGUINAGA LUIS FERNANDOSANCHEZ MARCIO
Chimbote – Perú2015
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INTRODUCCION
En el presente trabajo se trata de dar una explicación más clara y precisa de lo
que es el manómetro explicando un poco de su historia sus diferentes tipos ysus funciones y aplicaciones.
Junto con la temperatura, la presión es la variable más comúnmente medida en
plantas de proceso. Su persistencia se debe, entre otras razones, a que la
presión pude reflejar la fuerza motriz para la reacción o transferencia de fase
de gases; la fuerza motriz para el transporte de gases o líquidos; la cantidad
másica de un gas en un volumen determinado.
Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan la
presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la
presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor
presión manométrica; dichos aparatos reciben el nombre de manómetros y
funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros
de mercurio y los aneroides. La presión manométrica se expresa ya sea por
encima, o bien por debajo de la presión atmosférica. Los manómetros que
sirven para medir presiones inferiores a la atmosférica se llaman manómetros
de vacío o vacuómetros.
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MARCO TEÓRICO
MANÓMETRO
El manómetro es un instrumento utilizado para la medición de la presión en los
fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presión entre el fluido y
la presión local.
En la mecánica la presión se define como la fuerza por unidad de superficie
que ejerce un líquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.
La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el sistema internacional de
unidades (SI), la presión se expresa en Newton por metro cuadrado; un newton
por metro cuadrado es un pascal (Pa).
La atmósfera se define como 101325 Pa. Hay que tener en cuenta que la
mayoría de los manómetros miden la diferencia entre la presión del fluido y la
presión atmosférica local, entonces hay que sumar ésta última al valor indicado
por el manómetro para hallar la presión absoluta. Cuando se obtiene una
medida negativa en el manómetro es debida a un vacío parcial.
MARCO HISTÓRICO
La historia del descubrimiento parece haber sido la siguiente: Antiguamente se
había observado que si por el extremo superior de un tubo abierto y vertical se
aspiraba el aire mediante una bomba, estando el otro extremo en comunicación
con un recipiente con agua, esta ascendía por el tubo, este fenómeno era
atribuido al horror que manifestaban los cuerpos al vacío, según Aristóteles.
Pero un constructor de bombas de Florencia se propuso elevar por este medio
agua a una altura superior de 10 metros, sin conseguirlo. Fue y la pregunto a
Galileo la razón del hecho, y este le respondió que era que el agua había
alcanzado su límite de horror al vacío.
El primero que se dio cuenta del fenómeno real fue una de los discípulos de
Galileo, Viviani (1644), quien afirmó que era la presión atmosférica y que la
máxima altura del agua en un tubo vertical cerrado, suficientemente largo, y encuya parte superior se hiciera vacío, debía exactamente medir la presión
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atmosférica, ya que esta era la que sostenía la columna de agua. Pensó luego
que si la presión atmosférica sostenía a nivel de mar una columna de agua de
10 metros aproximadamente, podría sostener una columna de mercurio de
unos 760mm, ya que el mercurio es 13.5 veces más pesado que el agua.
EXPERIMENTO DE TORRICELLI
El experimento de Torricelli consiste en tomar un tubo de vidrio cerrado por un
extremo y abierto por el otro, de 1 metro aproximadamente de longitud, llenarlo
de mercurio, taparlo con el dedo pulgar e invertirlo introduciendo el extremo
abierto en una cubeta con mercurio. Luego si el tubo se coloca verticalmente, la
altura de la columna de mercurio de la cubeta es aproximadamente cerca de la
altura del nivel del mar de 760mm apareciendo en la parte superior del tubo el
llamado vacío de Torricelli, que realmente es un espacio llenado por vapor de
mercurio a muy baja tensión. Torricelli observó que la altura de la columna
variaba, lo que explico la variación de la presión atmosférica.
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TIPOS DE MANÓMETROS
MANOMETRO DE MCLEOD
Modelo de instrumento utilizado para medir bajas
presiones. También se llama vacuometro de McLeod.
Se recoge un volumen conocido del gas cuya presión
se ha de medir y se eleva en el nivel de fluido
(normalmente mercurio) por medio de un embolo, por
una elevación del depósito, con una perno de goma o
inclinando el aparato. Al elevar más el nivel del
mercurio el gas se comprime en el tubo capilar. De
acuerdo con la Ley de Boyle, el gas comprimido
ejerce ahora una presión suficiente para soportar una
columna de mercurio lo bastante alta como para que pueda ser leída. Las
lecturas son casi por completo independientes de la composición del gas.
El manómetro de McLeod es sencillo y económico.
Es muy usado como patrón absoluto de presiones en la zona de 0.0001-10mmde mercurio; a menudo se emplea para calibrar otros manómetros de bajas
presiones que tienen un uso más práctico. El vapor de mercurio puede
ocasionar trastornos al difundirse en el vacío que se va a medir.
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MANOMETRO DE BURDON
Instrumento mecánico de medición de presiones que emplea como elemento
sensible un tubo metálico curvado o torcido, de sección transversal aplanada.
Un extremo del tubo está cerrado, y la presión que se va a medir se aplica por
el otro extremo. A medida que la presión aumenta, el tubo tiende a adquirir una
sección circular y enderezarse. El movimiento del extremo libre (cerrado) mide
la presión interior y provoca el movimiento de la aguja.
El principio fundamental de que el movimiento del tubo es proporcional a la
presión fue propuesto por el inventor francés Eugene Burdon en el siglo XIX.
Los manómetros Burdon se utilizan tanto para presiones manométricas queoscilan entre 0-1 Kg/cm2 como entre 0-10000 Kg/cm2 y también para vacío.
Las aproximaciones pueden ser del 0.1 al 2% de la totalidad de la escala,
según el material, el diseño y la precisión de las piezas.
El elemento sensible del manómetro puede adoptar numerosas formas. Las
más corrientes son las de tubo en C, espiral y helicoidal.
El tubo en C es simple y consistente y muy utilizado con esferas indicadoras
circulares. También se emplea mucho en algunos indicadores eléctricos de
presión, en los que es permisible o deseable un pequeño movimiento de la
aguja. El campo de aplicación es de unos 1500 Kg/cm2 .
Las formas espiral y helicoidal se utilizan en instrumentos de control y registro
con un movimiento más amplio de la aguja o para menores esfuerzos en las
paredes. Los elementos en espiral permiten un campo de medición de 0.300
Kg/cm2 , y los helicoidales hasta 10000 kg/cm2.
A menudo se prefiere el tubo torcido, consistente y compacto, especialmente
para los indicadores eléctricos de presión.
Los tubos Burdon se presentan en una serie de aleaciones de cobre y en
aceros inoxidables al cromo níquel. En ciertos aspectos las aleaciones de
cobre dan mejor resultado, pero los aceros inoxidables ofrecen mayor
resistencia a la corrosión. También se utilizan tubos de aleación hierro-níquel,
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debido a que tienen un coeficiente de dilatación muy pequeño, que hace que la
lectura d la presión no esté influida por la temperatura del instrumento. Los
instrumentos mecánicos y neumáticos con elementos Burdon permiten una
aproximación del 0.5% de la escala. Si se precisa mayor exactitud se emplean
indicadores eléctricos. Los manómetros Burdon miden la diferencia entre la
presión interior y la exterior del tubo. Como la presión exterior suele ser la
atmosférica, el manómetro indica la diferencia existente entre la presión medida
y la presión atmosférica, es decir la presión manométrica.
El manómetro Burdon es el instrumento industrial de medición de presiones
más generalizado, debido a su bajo costo, su suficiente aproximación y su
duración.
MANOMETRO DE COLUMNA DE LÍQUIDO
Doble columna líquida utilizada para medir la diferencia entre las presiones de
dos fluidos. El manómetro de columna de líquido es el patrón base para la
medición de pequeñas diferencias de presión.
Las dos variedades principales son el manómetro de tubo de vidrio, para la
simple indicación de la diferencia de las presiones, y le manómetro de mercurio
con recipiente metálico, utilizado para regular o registrar una diferencia de
presión o una corriente de un líquido.
Los tres tipos básicos de manómetro de tubo de vidrio son el de tubo en U , los
de tintero y los de tubo inclinado, que pueden medir el vacío o la presión
manométrica dejando una rama abierta a la atmósfera.
MANOMETRO DE TUBO DE U
Si cada rama del manómetro se conecta a distintas fuentes de presión, el nivel
del líquido aumentara en la rama a menor presión y disminuirá en la otra. La
diferencia entre los niveles es función de las presiones aplicadas y del peso
específico del líquido del instrumento. El área de la sección de los tubos no
influyen en la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las dos ramas
una escala graduada para facilitar las medidas.
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Los tubos en U del micro manómetros se hacen con tubos en U de vidrio
calibrado de precisión, un flotador metálico en una de las ramas y un carrete de
inducción para señalar la posición del flotador. Un indicador electrónico
potencio métrico puede señalar cambios de presión hasta de 0.01 mm de
columna de agua. Estos aparatos se usan solo como patrones de laboratorio.
MANOMETRO DE TINTERO
Una de las ramas de este tipo de manómetro tiene un diámetro manómetro
relativamente pequeño; la otra es un depósito. El área de la sección recta del
depósito puede ser hasta 1500 veces mayor que la de la rema manómetro, con
lo que el nivel del depósito no oscila de manera apreciable con la manómetro
de la presión. Cuando se produce un pequeño desnivel en el depósito, secompensa mediante ajustes de la escala de la rama manómetro. Entonces las
lecturas de la presión diferencial o manométrica pueden efectuarse
directamente en la escala manómetro. Los barómetros de mercurio se hacen
generalmente del tipo de tintero.
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MANOMETRO DE TUBO INCLINADO
Se usa para presiones manométricas inferiores a 250mm de columna de agua.
La rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical
para alargar la escala. También se usan manómetros de tubo en U con las dos
ramas inclinadas para medir diferenciales de presión muy pequeñas.
Si bien los manómetros de tubo de vidrio son precisos y seguros, no producen
un movimiento mecánico que pueda gobernar aparatos de registro y de
regulación. Para esta aplicación de usan manómetros de mercurio del tipo de
campana, de flotador, o de diafragma.
Los manómetros de tubo en U y los de depósito tienen una aproximación del
orden de 1mm en la columna de agua, mientras que el de tubo inclinado, con
su columna más larga aprecia hasta 0.25mm de columna de agua. Esta
precisión depende de la habilidad del observador y de la limpieza del líquido y
el tubo.
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RANGO DE PRESIONES
Las presiones pueden variar entre 10-8 y 10-2 mm de mercurio de presión
absoluta en aplicaciones de alto vacío, hasta miles de atmósferas en prensas y
controles hidráulicos. Con fines experimentales se han obtenido presiones del
orden de millones de atmósferas, y la fabricación de diamantes artificiales exige
presiones de unas 70.000 atmósferas, además de temperaturas próximas a los
3.000 °C.
En la atmósfera, el peso cada vez menor de la columna de aire a medida que
aumenta la altitud hace que disminuya la presión atmosférica local. Así, la
presión baja desde su valor de 101.325 Pa al nivel del mar hasta unos 2.350
Pa a 10.700 m (35.000 pies, una altitud de vuelo típica de un reactor).
Por 'presión parcial' se entiende la presión efectiva que ejerce un componente
gaseoso determinado en una mezcla de gases. La presión atmosférica total es
la suma de las presiones parciales de sus componentes (oxígeno, nitrógeno,
dióxido de carbono y gases nobles).
ALGUNAS APLICACIONES COTIDIANAS DEL MANOMETRO
El manómetro en el buceo:
El manómetro es de vital importancia para el buceador por que le permite
conocer cuánto aire le resta en el tanque (multiplicando el volumen del tanque
por la presión), durante una inmersión y determinar entonces si debe
continuarla o no.
Se conecta, mediante un tubo de alta presión o latiguillo, a una toma de alta
presión (HP). Normalmente, indica la presión mediante una aguja que se
mueve en una esfera graduada, en la que acostumbra a marcarse en color rojo
la zona comprendida entre las 0 y las 50 atmósferas, denominada reserva.
La manometría en la medicina:
En las mediciones se utiliza la manometría para realizar mediciones de
actividades musculares internas a través de registros hidroneumocapilares, por
ejemplo la manometría anorectal o la manometría esofágica.
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En la industria del frigorífico:
Para mantener controlada la presión del líquido refrigerante que pasa por la
bomba.
BIBLIOGRAFIA
Medición de Presión. Manómetro de tubo Inclinado.
http://www.slideshare.net/ilianareyes501/medicin-de-presin
Fundamentos de la Mecánica de Fluidos. Munson, Young, Okiishi.
http://pro-estudio.tumblr.com/post/94501279093/fundamentos-de-mecanica-de-
fluidosmunson
http://www.slideshare.net/ilianareyes501/medicin-de-presinhttp://www.slideshare.net/ilianareyes501/medicin-de-presinhttp://pro-estudio.tumblr.com/post/94501279093/fundamentos-de-mecanica-de-fluidosmunsonhttp://pro-estudio.tumblr.com/post/94501279093/fundamentos-de-mecanica-de-fluidosmunsonhttp://pro-estudio.tumblr.com/post/94501279093/fundamentos-de-mecanica-de-fluidosmunsonhttp://pro-estudio.tumblr.com/post/94501279093/fundamentos-de-mecanica-de-fluidosmunsonhttp://pro-estudio.tumblr.com/post/94501279093/fundamentos-de-mecanica-de-fluidosmunsonhttp://www.slideshare.net/ilianareyes501/medicin-de-presin