Primer Lab de Termodinamica

7/25/2019 Primer Lab de Termodinamica

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

LABORATORIO DE

TERMODINAMICA

INFORME No1

PRESION

EstudianteIvan

Carrera

DoenteHernandez

Fe!a


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Laboratorio Termodinmica

PRESI"N

1# OB$ETIVOS1#1 OB$ETIVO GENERAL

Introducir al estudiante en el manejo de los diversos instrumentos y equipos de

medicin de presin

1#% OB$ETIVOS ESPEC&FICOS Construir un manmetro tipo tubo en U

Construir un manmetro inclinado a partir de un tubo de plstico

%# FUNDAMENTO TE"RICO%#1 MAN"METRO TIPO TUBO U

El manmetro es un instrumento de medicinpara la presinde fuidos contenidos en

recipientes cerrados

La !orma ms tradicional de medir presin en !orma precisa utiliza un tubo de vidrio en

!orma de "U"# donde se deposita una cantidad de l$quido de densidad conocida %para

presiones altas# se utiliza &abitualmente mercurio para que el tubo ten'a dimensiones

razonables( sin embar'o# para presiones peque)as el manmetro en U de mercurio

ser$a poco sensible*

Este tipo de manmetros tiene una 'anancia que e+presa la di!erencia de presin entrelos dos e+tremos del tubo mediante una medicin de di!erencia de altura %es decir# una

lon'itud*
http://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_medici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Instrumento_de_medici%C3%B3n


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,i consideramos un manmetro de tubo abiertoconsta de un tubo de vidrio doblado en !orma de U#una de las ramas %la izquierda en la ima'en* muylar'a y abierta al e+terior# mientras que la otra# mscorta# se ensanc&a !ormando un receptculo y lue'odobla en n'ulo recto# quedando tambi-n abierta ale+terior El tubo apoya en una tabla de madera en la&ay marcada una escala 'raduada en cent$metros.ntes de medir es necesario introducir su/cientecantidad de mercurio en el manmetro# que quedaralmacenado en su mayor$a en el receptculo

El manmetro de tubo abierto se utiliza para medir lapresin manom-trica del 'as contenido en unrecipiente 0ara ello %ver esquema de la /'urain!erior* la rama izquierda se conecta al recipienteque contiene el 'as que se &alla a una presin absoluta 0 desconocida que se pretendeencontrar

Tras la cone+in# y siempre que la presin 0 sea superior a la atmos!-rica# se producir elascenso de mercurio por la rama izquierda &asta alcanzar una posicin de equilibrio En-se momento podemos a/rmar que la presin es la misma en las dos ramas del tubo

manom-trico al nivel marcado por el punto .

La presin a ese nivel# analizando la rama izquierda es1

P (izq )=Patm+dgh

2onde 0atm es la presin atmos!-rica# d es la densidad de la sustancia a la temperaturade trabajo y & es la altura de la columna de mercurio que se &alla por encima de esepunto

%#% MAN"METRO INCLINADO

Es un tipo de manmetro que tiene comocaracter$stica a una o dos ramas inclinadas en unn'ulo con la &orizontal# usualmente se empleanpara mediciones menores a 345 mm de columna dea'ua

Los manmetros de tubo en U tienen una


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apro+imacin del orden de 6mm en la columna de a'ua# mientras que el de tuboinclinado# con su columna ms lar'a aprecia &asta 534mm de columna de a'ua Estaprecisin depende de la &abilidad del observador y de la limpieza del l$quido y el tubo

El n'ulo inclinado del manmetro proporciona muc&as ventajas Una peque)a o bajacantidad de presin contra el manmetro inclinado producir un 'ran movimiento dell$quido relativo a las 'raduaciones del tubo Como resultado# la escala de 'raduacinpuede ser muy precisa# &asta una cent-sima de pul'ada .dems# el dise)o simpledel manmetro inclinado lo &ace una &erramienta barata pero precisa para medir lapresin de 'as

La alta precisin del manmetro inclinado lo &ace una &erramienta precisa para calibrarlas otras &erramientas# como la presin espec$/ca necesaria en una unidad de aireacondicionado El trabajador puede colocar el manmetro inclinado en el fujo de presindel aire acondicionado 2espu-s# el trabajador puede ajustar lentamente el sistema delaire acondicionado mientras monitorea la presin refejada en el manmetro inclinado

Como resultado# el trabajador retiene una presin de aire precisa a trav-s del sistema deaire acondicionado de una manera puntual

,i se supone un manmetro simple como el empleado en el laboratorio1

P=dgh+Patm

0or 0it'oras1 h=Lsin si se busca la presin en unidades de mm de mercurio

h1d

1=h

2d

2

P=dg(Lsin)(d2)

d1

+Patm

%#' REGULADOR DE PRESI"N DE GAS

Un re'ulador de 'as es un instrumento usado paracontrolar la entre'a de 'as a presin constante Losre'uladores de 'as ayudan a reducir la alta presinen la l$nea de cilindros o en la l$nea de proceso a unnivel utilizable a medida que pasa a otros equipostales como un &orno de 'as Una presin constantese mantiene dentro del sistema de suministro de'as Esto no a!ecta el fujo del 'as# pero controla la


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presin de suministro

Un re'ulador de 'as se compone de tres componentes principales1 un elemento dedeteccin# un elemento de control y un mecanismo de car'a

El re'ulador de 'as tiene un principio de!uncionamiento Cuando se 'ira la perilladel re'ulador de 'as# el mecanismo de car'a secomprime El muelle desplaza el elementosensor y el dia!ra'ma empuja el elemento decontrol &aciendo que se separedel re'ulador de 'as# a continuacin# el ori/cio se&ace ms 'rande para proporcionar la presin yel fujo requerido como se aprecia en la ima'en

Hay cuatro tipos principales de los re'uladores de

presin de 'as1 los re'uladores de uso 'eneral# losre'uladores de presin de 'as de l$nea# losre'uladores de presin de 'as de alta pureza y losre'uladores de 'as de servicios especiales Los re'uladores de l$nea son de punto de usoy son usados para tuber$as de baja presin Los re'uladores de l$nea tambi-n se utilizancon los re'uladores del cilindro de alta presin y mantienen la presin entre 345 y 755psi' %libras8!uerza por pul'ada cuadrada*

Cuando la instalacin e inspeccin son inadecuadas# los cilindros de 'as pueden causaraccidentes El re'ulador debe ser prote'ido de las condiciones climticas e+tremas Encondiciones climticas bajo cero# el a'ua puede bloquear la ventilacin de se'uridad enel re'ulador mediante la !ormacin de &ielo El re'ulador entonces no puede controlar la

presin del 'as adecuadamente

'# MATERIAL Y E(UIPO Tablero de soporte

Tinta %Cualquier color*

6 9etro de man'uera

: &ojas papel

milimetrado ;rapas


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)# 0ROCEDIMIENTO)#1 CONSTRUCCI"N DEL MAN"METRO EN U

0rimero cortamos la lon'itud necesaria de man'uera %.pro+ 6 metro*

,e coloc la man'uera en !orma de U en el tablero de

soporte 0ara sujetar la misma se emplearon las'rapas y tornillos . lo lar'o del tubo en U pe'amos las &ojas de papel

milimetrado para realizar despu-s las mediciones depresin

0ara llenar la man'uera con l$quido se procedi acolocar un e+tremo en un bote de a'ua con tintura yabsorber la misma por el e+tremo libre El l$quidoabsorbido no debe llenar totalmente la man'uera#dado que al realizar mediciones parte del l$quidoascender por una rama del manmetro

Unir el e+tremo libre con el re'ulador de presin

presente en la 'arra!a# en caso que la man'uera no entre en la abertura#emplear un mec&ero o encendedor para a'randarlo


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*# TRATAMIENTO DE DATOS*#1 MAN"METRO EN U

Las alturas encontradas !ueron h1=230 [ mm ] h2=224 [ mm ] h3=216 [ mm]

Como las mismas se encuentran en mm de a'ua se proceder a trans!ormar lasmismas a mm de mercurio para encontrar la presin manom-trica Esta e+presin

tambi-n podr$a calcularse con la ecuacin p=gh

h1=

h2d2

d1

=

(230mm)(1 g

cm3)

13.6 gcm

3

=16.9mmhg=22.5 [mbar ]

h1=

h2

d2

d1=

(224mm)(1 g

cm3)

13.6 g

cm3

=16.4 mmhg=21.8 [ mbar ]

h1=h

2d2d1

=

(216mm)(1 g

cm3)

13.6 g

cm3

=15.9mmhg=21.2 [mbar ]

La presin absoluta ser P=Pmano+495mmhg

P1=16.9mmhg+495mmhg=511.9 mmhg=682.5 [ mbar ]

P2=21.8mmhg+495mmhg=516.8mmhg=689.0 [ mbar ]

P2=21.2mmhg+495mmhg=516.2mmhg=688.2 [mbar ]


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La altura terica que el l$quido manom-trico deb$a subir era :45 mm de a'ua# por loque calculando de la misma manera la presin absoluta ser1

h1=h2d2

d1=(350

mm)(1 g

cm3 )

13.6 g

cm3

=25.7mmhg=34.4 [mbar ]


P1=25.7mmhg+495mmhg=520.7mmhg=694.2mbar

que ser$a la presin absoluta

terica

Si se calcula el error entre la presionabsoluta teorica y lareal

Error=fmfrfr

=|682.5694.2|

694.2100=1.685

Error=fmfrfr

=|689.0694.2|

694.2100=0.7490

Error =fmfr

fr=|688.2694.2|

694.2100=0.8643

El error puede deberse a varios !actores1 El dimetro de la man'uera no entrabacompletamente en la boquilla del re'ulador de presin por lo que se deb$a !orzarla oemplear un encendedor para a'randarlo Esto 'eneraba peque)as !u'as en la boquilla'enerada por los m>ltiples es!uerzos para ajustarla en la boquilla# esto pudo ser!cilmente comprobado debido a que el olor a 'as licuado se increment desde la

primera prueba &asta la tercera

*#% MAN"METRO INCLINADO

Las alturas encontradas !ueronh1=451mmh

2=496mmh

3=510mm

debe recalcar que

no se midi la lon'itud de la columna de a'ua# sino la altura desde el nivel dere!erencia &asta el punto alcanzado Caso contrario si se &ubiera medido la lon'itud


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del l$quido manom-trico se &ubiera empleado la e+presin h=lsin 60

h1=

h2d2

d1=

(451mm)(1 gcm

3)

13.6 g

cm3

=33.2mmhg=44.3 [mbar ]

h1=

h2

d2

d1=

(496mm)(1 g

cm3)

13.6 g

cm3

=36.5mmhg=48.7 [ mbar ]

h1=

h2d2

d1=

(510mm)(1 g

cm3)

13.6 g

cm3

=37.5mmhg=49.9 [mbar ]




P2=49.9mmhg+495mmhg=544.9mmhg=726.5 [mbar ]

Si se calcula el error entre la presionabsoluta teorica y lareal

Error= fmfrfr=|

719.0

694.2

|694.2

100=3.572

Error=fmfrfr

=|724.9694.2|

694.2100=4.422


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Error=fmfrfr

=|726.5694.2|

694.2100=4.653

El error en este punto puede ser e+plicado debido que al ser la parte /nal delinstrumento ya se &ab$an realizado muc&as mediciones de presin con las 'arra!as ydebido a las !u'as presentes en la cone+in man'uera8boquilla la cantidad de 'aslicuado &ab$a disminuido considerablemente

+# CONCLUSIONES Y RESULTADOS

La presin es una propiedad que puede ser medida tal como se comprob en ellaboratorio al construir dos manmetros .un cuando los resultados demuestran cierto'rado de error que puede atribuirse a la ine+periencia con manmetros# es importante

se)alar que se realizaron los clculos correspondientes que permitieron salir de losconocimientos tericos y conocer de donde nacen los problemas prcticos que seencuentran en diversos libros

. la vez se pudieron construir 3 manmetros que a pesar de ser la primera vez que seconstru$an instrumentos de este tipo# pudieron realizar medidas apro+imadas de losvalores reales

,e recomienda tener cuidado con las !u'as presentes en las mediciones de las'arra!as# debido a que el 'as licuado es altamente infamable por lo que el ambientedebe ventilarse y tener cuidado con las boquillas en los re'uladores de presin

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