MECANICA MECANICA

MECANICA
UNIVERSIDAD DEL VALLE
DE PUEBLA
POR ALUMNOS DE:
5TO
SISTEMA ABIERTO
INGENIERIA INDUSTRIAL
CUATRIMESTR
3.2 Defina presión absoluta.
La Presión absoluta se mide en relación
relación a un vacío perfecto
3.3 Defina presión manométrica
La presión manométrica se mide en relación con la presión
atmosférica
3.4 Defina presión atmosférica
atm osférica..
La presión atmosférica es la presión absoluta en el área local
3.5 Escriba la expresión que relaciona la presión manométrica con la
absoluta y la atmosférica.
Con la absoluta y la
l a atmosférica.
Pabs= Pgsge + Patm
Diga si las afirmaciones 3.6 a 3.10 son (o podrían ser) verdaderas o falsas.
Para las falsas, explique por qué lo son.
3.6 El valor de la presión absoluta siempre será más grande que la presión
manométrica.
Verdadero
3.7E Mientras se esté en la superficie
superficie de la Tierra, la presión atmosférica
atmosférica será
de 14.7 psia.
R= Falso. La presión atmosférica varía con la altitud y las condiciones
climáticas.
3.8M La presión en cierto tanque es de —55.8 Pa(abs).
Falso. La presión absoluta no puede ser negativo debido a un vacío perfecto
es la referencia para la presión absoluta y un vacío perfecto es la presión
más baja posible.
3.9E La presión en cierto tanque es de —4.65 psig
Verdadero
3.10M La presión en cierto tanque es de —150 kPa(man).
falso. Un medidor puede ser inferior a una atmósfera por debajo de la
presión atmosférica que prevalece. En la tierra, la presión atmosférica nunca
sería tan alta como 150 kPa
3.11 E Si fuera a viajar en un aeroplano de cabina abierta a una elevación
de 4000 pies sobre el nivel del mar ¿cuál sería la presión atmosférica de
acuerdo con la atmósfera estándar?
3.12E El pico de cierta montaña está a 13 500 pies sobre el nivel del mar.
¿Cuál es la presión atmosférica aproximada?
3.13 Si se expresa como presión manométrica ¿cuál es la presión en la
superficie de un vaso de leche?
Para resolver los problemas 3.14 a 3.33 es necesario que usted convierta la
presión, de manométrica a absoluta o de absoluta a manométrica, según
se le pida. El valor de la presión atmosférica está dado.
3.14.- M 583 kPa(abs) 103 kPa(abs) Presión manométrica
3.16 30 kPa(abs) 100 kPa(abs) Presión manométrica
Pgage= 30 – 100 = -70 K Pa (gage)
3.17
Presión dada
P atm
74 KPa (abs)
Exprese el resultado
como:
Pman= 74-97=
-23KPa( man)
97 KPa (abs)
3.18
101 kPa(abs)
104 kPa(abs)
Presión manométrica = 101-104= -3kPa
3.19M 284 kPa(man) 100 kPa(abs) Presión absoluta
Pabs=284 + 100 = 384 Kpa (abs)
3.20
128 kPa(man)
3.21M
98.0 kPa(abs)
Presión absoluta= 128+98= 226kPa
4.1 kPa(man) 101.3 kPa(abs) Presión absoluta
R= Pabs=4.1+101.3= 105.4 kPa (abs)
3.22M
-29.6 KPa (man)
101.3 KPa (abs)
Ps = Pm + Pa.
Pabs = -29.6+101.3 = 71.7KPa (abs)
Presión absoluta
3.26E
4.3psia
14.6psia
Presión manometrica
R=
3.27E
10.8 psia
14.0 psia
Presión manométrica
3. 28 E 14.7 psia 15.1 psia Presi
3.30E
18.5 psig 14.2 psia Presión absoluta
Respuesta: Pabs= 18.5 + 14.2= 32.7 psia
3.31
Presión dada
0.6 lbs/
plg(rel)
3.32
-4.3 psig
P atm
14.7 lbs/
14.7 psia
plg(abs)
Exprese el resultado
como:
Pabs=14.7+0.6=
15.3 psia
Presión absoluta= -4.3+14.7= 10.4psia
3.33E -12.5 psig 14.4 psia Presión absoluta
P abs = -12.5 + 14.4 = 1.9 psia
3.34 Si la leche tiene una gravedad especifica de 1.08¿Cuál es la presión en
el fondo de una lata de 550 mm de profundidad ?
=ℎ=1.08(9.81 kN)0.550  =5.83 kN = .  
3.35E Se mide la presión en un fluido desconocido a una profundidad de
4.0 pies, y resulta ser de 1.820 psig. Calcule la gravedad específica del fluido.
R=
3.36M La presión en el fondo de un tanque de alcohol de propileno a 25 °C
debe mantenerse a 52.75 kPa(mano- métrica). ¿Cuál es la profundidad que
debe mantenerse para el alcohol?
3.37E Si se bucea a 12.50 pies de profundidad en el océano ¿cuál es la
presión?
3.40M Para el tanque de etilenglicol que se describe en el problema 3.9,
calcule la presión a una profundidad de 12.0m.
R=
3.41E La figura 3.20 muestra el diagrama de un sistema hidráulico para
levantar vehículos. Un compresor de aire mantiene la presión arriba del
aceite en el depósito.
¿Cuál debe ser la presión del aire si en el punto A debe haber al menos una
de 180 psig?
3.42.- E La figura 3.21 ilustra una máquina para lavar ropa. La bomba saca
el fluido de la tina y la traslada al desagüe. Calcule la presión en la entrada
de la bomba cuando el agua se encuentra estática (no hay flujo). La
solución de agua jabonosa tiene una gravedad específica de 1.5
3.44E
Para el tanque que se muestra en la figura 3.22, calcule la lectura en psig
del medidor de presión que se encuentra en el fondo, si la parte superior del
tanque tiene contacto con la atmósfera y la profundidad del aceite h es de
28.50 pies
3.45E Para el tanque de la figura 3.22, determine la lectura en
lbs/  (relativa), en el medidor de presión del fondo, si la parte superior esta
sellada, el medidor de arriba señala 50.0 lbs/  relativa, y la profundidad
del aceite es de
h= 28.50 pies
P= 50.0 psig + ϒh= 50psig + 11.73psi= 61.73 psi
plg
plg
3.46 Para el tanque de la figura 3.22, calcule la lectura del medidor de
presión del fondo, en psig, si el tanque tiene sellada su parte superior, en el
medidor de la parte de arriba se lee —10.8 psig, y la profundidad del aceite,
h, es de 6.25 pies.

62.4

1

 = 10.8  + ℎ = 10.8  + 0.95(   ) ∗ 6.25  ∗ 144 
 = 10.8 + 2.57 = .
3.47E Para el tanque de l a figura 3.22, calcule la profundidad h del aceite si
la lectura que da el medidor del fondo es de 35.5 psig, la parte de arriba del
tanque se encuentra sellada y el medidor superior tiene una lectura de 30.0
psig.
Ptop + ƴoɦ= Pbot : h =
−

.−. ∧    ∧ = 13.36 
∧
h= ∧ ..
3.48 Para el tanque de la figura 3.23, calcule la profundidad del aceite si la
profundidad del agua es de 2.80 m y el medidor del fondo del tanque da
una lectura de 52.3 kPa( manométrica).
0+ℎ+ℎ=
 2.80 
52.3 
9.81

ℎ


ℎ = 
= . 

0.86 9.81 
3.49M Para el tanque de la figura 3.23, calcule la profundidad del agua si
la profundidad del aceite es de 6.90 m y el medidor de la parte inferior del
tanque registra una lectura de 125.3 kPa (manométrica).
R=
3.50M La figura 3.23 representa un tambor para almacenar aceite, abierto
a la atmósfera en su parte superior. Se bombeó por accidente algo de agua
hacia el tanque y se fue al fondo, como se muestra en la figura. Calcule la
profundidad del agua h2 si el medidor de presión del fondo indica que hay
158 kPa (manométrica). Lm profundidad total hT es de 18.0 m
3.51M Un tanque para almacenar ácido sulfúrico tiene 1.5 m de diámetro y
4.0 m de altura. Si el ácido tiene una gravedad específica de 1.80, calcule
la presión en el fondo del tanque. Este se encuentra abierto a la atmósfera
en su parte superior.
La figura 3.24 muestra un tanque cerrado que contiene gasolina
flotando sobre el agua. Calcule la presión del aire por arriba de la gasolina.
3.54
R=
3.55M La figura 3.25 /nuestra un recipiente cerrado que contiene agua v
aceite. El aire esta a 34 kPa por debajo de la presión atmosférica y se
encuentra arriba del aceite.
Calcule la presión que hay en el fondo del contenedor, en
kPa{manométrica).
3.56.- M Determine la presión que existe en el fondo del tanque de la figura
3.26.
FIGURA 3.26 Problema 3.56.
3.58E Describa un manómetro diferencial de tubo en U.
Respuesta: Que es el manómetro diferencial más simple con un tubo en
forma de U con ambos extremos a la misma altura. Con un líquido,
generalmente agua o mercurio, descansando en la parte inferior del tubo.
3.59 Describa un manómetro tipo pozo:
Cuando se aplica una presión sobre este instrumento, el nivel del fluido en el
pozo baja una pequeña distancia, en tanto que el de la rama derecha sube
más, en proporción a la razón de las áreas del pozo y del tubo. Se coloca
una escala a lo largo del tubo, de modo que la deflexión se lee en forma
directa. La escala se calibra, para tomar en cuenta la caída pequeña en el
nivel del pozo
3.60 Describa un manómetro tipo pozo inclinado.
Los manómetros inclinados son similares en estructura a los manómetros tipo
pozo, pero el tubo principal del manómetro está inclinado sobre una
pendiente, en lugar de estar vertical. Esto tiene la ventaja de permitir tomar
la lectura en unidades más pequeñas que los otros modelos, lo que significa
que un manómetro inclinado puede dar una lectura muy específica. Estos
manómetros pueden tener diferentes niveles de inclinación.
3.61E Describa un manómetro compuesto.
Instrumento para medir presiones por arriba y abajo de la presión
atmosférica
3.62 En el tubo que se muestra en la figura 3.27 hay agua. Calcule la presión
en el punto A, en kPa (manométrica.)
.075   0.10  = 
 = 13.549.81 kN0.075  9.810.10 = .
3.63E Para el manómetro diferencial de la figura 3.28, calcule la diferencia
de presiones entre los puntos A y B. La gravedad específica del aceite es de
0.85.
R=
3.64E Para el manómetro de la figura 3.29, Calcule ( Pa - Pb)
3.65M Para el manómetro de la figura 3.30, calcule ( P a ~ P b )
Para el manómetro diferencial compuesto de la figura 3.33, Calcule
(PA-PB)
3.68E
R=
3.70.- E Para el manómetro tipo pozo de la figura 3.35, calcu- 3.33, calcule
(pA - pB). le pA.
3.69E La figura 3.34 muestra un manómetro que se utiliza para
conocer la diferencia de presiones en una tuberia.
Calcule ( Pa. ~ Pn)FIGURA 3.3
3.72M
a. Determine la presión manométrica en el punto A la figura 3.37
b. Si la presión barométrica es de 737 mm de mercurio, exprese la presión
en el punto A en kPa(abs).
Respuesta:
3.73 ¿Cuál es la función de un barómetro?
Un barómetro mide la presión atmosférica
3.74 Describa la construcción de un barómetro.
Consiste en un tubo largo cerrado en uno de sus extremos y se llena al inicio
con mercurio. Después, se sumerge el extremo abierto bajo la superficie del
mercurio que se encuentra en un contenedor y se permite que alcance de
equilibrio. En el extremo superior del tubo se produce un vacío casi perfecto,
que contiene vapor de mercurio a una presión de solo 0.17 Pa a 20 °C.
Debido a que el peso específico del mercurio es aproximadamente
constante, un cambio en la presión atmosférica ocasionará un cambio en la
altura de la columna de mercurio. Es frecuente que esta altura se reporte
como la presión barométrica. Para obtener la presión atmosférica verdadera
es necesario multiplicar por
.


3.75 / Por qué el mercurio es un fluido conveniente para usarlo en un
barómetro?
La altura de la columna de mercurio es conveniente
3.76 Si en lugar de mercurio se usara agua en un barómetro ¿qué tan alta
.sería la columna?
  *  = . 
ℎ =  = .
.  
es muy larga(10.34 m)
3.77E ¿Cuál es la lectura de la presión barométrica en pulgadas de mercurio
que corresponde a 14.696 psia.
R= h=29.29 in
3.78M ¿ Cuál es la lectura de la presión barométrica en milímetros de
mercurio que corresponde a 101.325 kPa(abs)?
h=760 mm
3.79 ¿Por qué debe corregirse una lectura de la presión barométrica para
tener en cuenta la temperatura?
La presión de vapor encima de la columna Mercurio y el peso específico del
mercurio cambia.
Se informa que la presión barométrica es de 28.6 pulgadas de
mercurio. Calcule la presión atmosférica, en psia.
3.82E
R=
3.83E Un barómetro indica que la presión atmosférica es de
30.65 pulgadas de mercurio. Calcule la presión atmosférica, en
psia.
3.84.- E ¿Cuál sería la lectura en pulgadas de mercurio que diera un
barómetro, correspondiente a una presión atmosférica de 14.2 psia?
3.86 Se midió la presión en un ducto de calefacción y fue de 5.37 pulg H2O
. Exprese la presión en psi y en Pa.
Respuesta:
3.87 Describa un transductor de presión tipo medidor de tensión
Los transductores de presión pueden medir la presión diferencial, así como
las presiones extremadamente altas o bajas.
3.88 Se midió la presión en un ducto de aire acondicionado y fue de 3.24
mm Hg. Exprese la presión en Pa y en psi.
 ) = . 
=3.24  (1.0133
1.0  ) =. 
=3.24 (57.71

3.89 Se midió la presión en una línea de gas natural comprimido y fue de 21.6
mili Hg. Exprese la presión en Pa y en psi.
P= 21.6 mmHg (133.3Pa/1.0 mmHg) = 2879 Pa = 2.88 KPa
P= 21.6 mmHg (1.0 psi/57.71 mmHg) = 0.418 psi
3.90 En una cámara de vacío hay una presión de —68.2 kPa. Exprese la
presión en mm Hg.
1.00 ) =  
)(
=68.2  (1000
 133.3 
3.91 En una cámara de vacío hay una presión de — 12.6 psig. Exprese la
presión en pulg Hg.
R= p= -12.6 psig (2.036inHg/psi)= -25.7 inHg
3.92 Se midió el rendimiento de un ventilador a una presión diferencial de
12.4 pulg CA. Exprese la presión en psi y en Pa.
P = 12.4 inWC =12.4 inH2O (1.0 PSI/27.68 in H2O) = 0.448 psi
P= 12.4 inH2O (249.1 in H2O) = 3089 Pa= 3.09kPa
3.93 Se midió la presión diferencial en un calefactor de presión y fue de 115
pulg CA. Exprese la presión en psi y en Pa.