PRESIÓN MANOMÉTRICA

Guía
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Departamento: Ciencias Básicas
Laboratorio: Física y Química
Asignatura: Física.
PRESIÓN MANOMÉTRICA
Objetivos específicos
a) Medir las diferentes alturas y presión que se indique.
b) Determinar la densidad de un líquido, aplicando el principio de igualdad de presiones
en puntos a igual profundidad en un fluido en reposo.
c) Calcular la presión manométrica y la presión absoluta en dos puntos de un gas
confinado, haciendo uso de un manómetro en “U “abierto usando un líquido manométrico
como agua.
Introducción teórica
Los fluidos son sustancias que presentan una gran movilidad entre sus partes, no tienen
rigidez, ya que cambian de forma por efectos de fuerzas tangenciales pequeñas y esto se
manifiesta por su capacidad de fluir, Los fluidos son líquidos o gases y únicamente
resisten esfuerzos normales debido a la presión.
Los líquidos son prácticamente incompresibles, mientras los gases son altamente
compresibles. Para su estudio en reposo, los líquidos y los gases generalmente deben
encontrarse confinados adoptando la forma del recipiente que los contiene. Es así que su
estudio se presenta en términos de densidad, peso específico, volumen y presión.
La presión de los fluidos puede ser absoluta o manométrica. En el primer caso, se tiene
una presión referida a la presión cero en el vacío. La presión manométrica que se obtiene
directamente de un manómetro, indica la diferencia entre la presión de un punto
determinado del fluido y la presión atmosférica.
Tanto la presión absoluta (Pabs) como la presión manométrica (Pm) cambian
linealmente con la profundidad (h) en los líquidos. Estas se relacionan así:
Pabs = Patm + Pm ,
P = ρgh
(1)
En la ecuación anterior,ρ es la densidad del líquido y g es la aceleración de la gravedad,
ambas consideradas constantes, donde Patm es la presión atmosférica en ese lugar, por
lo tanto: Una de las propiedades de los fluidos es que dos puntos en un mismo líquido y a
la misma profundidad tienen la misma presión.
La presión es por definición P =
F
A
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En donde las unidades son N/m2 denominadas pascales en el sistema SI: Lb/pul2 que se
llaman psi en el sistema americano.
Además de las unidades arriba mencionadas, existen aún más de acuerdo a las
actividades técnicas o científicas en que se desarrollen, por ejemplo en mecánica de
fluidos con relación a dispositivos como bombas de agua, válvulas y tuberías,
generalmente las presiones se dan como el equivalente de la presión ejercida por una
columna de agua o de mercurio (Hg). Una atmósfera estándar equivale a una presión de
760 mm-Hg en un tubo vertical, esta lectura es conocida a partir de un instrumento de
medición llamado barómetro.
Entonces por ejemplo si con un movimiento obtenemos el dato de la presión en las
unidades de pascal o psi y nos interesa conocer la altura de un líquido cualquiera que
ejerza la misma presión que el dato anterior, sólo se tendrán que igualar el dato de la
presión en pascal o psi con la expresión ρgh, en donde ρ tiene que ser la densidad del
líquido. Previamente identificado, considerar el valor de la gravedad y finalmente la
incógnita que será el valor a encontrar.
Tarea previa
1. ¿Cuáles son las características de un líquido manométrico?
2. ¿Qué es un manómetro?
3. Investigue la definición de los términos: Presión, Presión manométrica, presión
atmosférica, Presión absoluta, fluido, gas confinado y no confinado, líquido.
4. Estudiar el problema resuelto 15.1 del capítulo 15, del libro Fisica Vol. 1, 5ª. Ed.
Del autor Resnick – Halliday - Krane
Materiales y equipos
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Cinta métrica
Barómetro
Dos varillas sostén con base; Vejiga
Aparato manométrico
Tubo de vidrio en U
Procedimiento
Parte A: DENSIDAD DE UN LÍQUIDO
1. Sosteniendo verticalmente el tubo en U, colocar agua hasta una altura de 4 cm
aproximadamente como se muestra en la figura 1.
2. Pegar pedacitos de tirro en ambas ramas del tubo para indicar el nivel inicial del agua
y a la vez la horizontal de referencia.
3. Verter cuidadosamente aceite en la rama del tubo en U provocando un desnivel de 2 a
4 cm entre las ramas izquierda y derecha.
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Figura 1.
Figura 2.
4. Colocar más agua en la otra rama del tubo en U hasta que la superficie de separación
entre los líquidos coincida con el nivel original del agua que marca el tirro. Ver figura 2.
5. Medir las alturas h1 y h2, usando el calibrador vernier
6. Mida la presión atmosférica con el barómetro digital
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Hoja de resultados
Parte A. DENSIDAD DE UN LIQUIDO
Indique en cada lectura el número de cifras significativas.
Altura h1= __________ cm ± ______ cm
Altura h2= __________ cm ± ______ cm
cifras sign. _______
cifras sign. _______
Valor de la presión atmosférica: ________________ milibares. cifras sign. _______
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Hoja de análisis de resultados
Parte A: DENSIDAD DE UN LÍQUIDO
1. Tomando ρ= 1.0 g/cm3. como valor de la densidad del agua, calcular la densidad
del aceite aplicando el concepto de la igualdad de presiones en los puntos 1 y 2 de
la figura 2
2. Calcule el valor de la presión absoluta, ejercida sobre la interfaz de los líquidos.
3. Realice las conversiones necesarias para expresar la presión absoluta en atm, cm
de agua, mm de Hg, psi.