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7/22/2019 MECANICA Mec Fluidos Unidad 1_3 Medicion de La Presion
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Presin
Se define la presin, como la cantidad de fuerza de compresin normal que se
ejerce sobre una unidad de rea (esfuerzo normal) que acta sobre una superficie
sumergida en un fluido. Esto se enuncia por medio de la ecuacin:
P = F / A
Blas Pascal, describi dos principios importantes acerca de la presin, que son
llamadas Leyes de Pascal.
1) La presin acta
de modo uniforme
en todas las
direcciones de unvolumen pequeo
de un fluido.
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Presin
2) En un fluido confinado por fronteras slidas, la presin acta de manera
perpendicular a la pared.
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Presin
Ejemplo 1: La figura muestra un contenedor de lquido con un mbolo mvil que
soporta una carga. Calcule la magnitud de la presin en el lquido bajo el mbolo,
si el peso total de ste y el de la carga es de 500 N, y el rea del mbolo es de2,500 mm2.
Solucion 0.20 Mpa
Ejemplo 2: Se aplica una carga de 200 libras (lb) sobre un mbolo que sella un
cilindro circular de 2.5 pulgadas de dimetro interior que contiene aceite. Calcule la
presin en el aceite junto al mbolo.
Solucion: 40.7 psi
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Ejercicios Presin
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Presin absoluta y manomtrica.
Al hacer clculos que involucren la presin de un fluido, se deben efectuar en
relacin con alguna presin de referencia. Es normal que la atmsfera sea la
presin de referencia. As la presin que arroja le medicin del fluido se llaman
presin manomtrica. La presin que se mide en relacin con un vaco perfectose denomina presin absoluta.
Una ecuacin sencilla que
relaciona los dos sistemas de
medicin de presin es:
p abs = p atm + p man
P abs = Presin absoluta
P man = Presin manomtrica
P atm = Presin atmosfrica.
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Presin absoluta y manomtrica.
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Vacio absoluto.
The quality of a partial vacuum refers to how closely it approaches a perfect vacuum. Other
things equal, lower gas pressure means higher-quality vacuum. For example, a typical vacuum
cleaner produces enough suction to reduce air pressure by around 20%.[2] Much higher-quality
vacuums are possible. Ultra-high vacuum chambers, common in chemistry, physics, and
engineering, operate below one trillionth (1012) of atmospheric pressure (101.3 kPa), and can
reach around 100 particles/cm3. Outer space is an even higher-quality vacuum, with the
equivalent of just a few hydrogen atoms per cubic meter on average. However, even if every
single atom and particle could be removed from a volume, it would still not be "empty" due to
vacuum fluctuations, dark energy, and other phenomena in quantum physics. In modern particle
physics, the vacuum state is considered as the ground state of matter
Categora Presin en Pa
Presin atmosfrica 101.3 k Pa
Vacio Bajo 3 kPa 100 kPa
Vacio Medio 0.1 Pa 3 kPa
Alto Vacio 0.1 Pa 1 x10-7Pa
Ultra alto vacio 1 x10-7Pa - 1 x10-10Pa
Extra alto vacio Menos de 1 x10-10Pa
Espacio exterior 1 x10-4Pa - 3 x10-15Pa
Vacio Perfecto 0 Pa
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1.11 Presin absoluta y manomtrica.
Basados en la figura anterior, podemos establecer los siguientes conceptos
bsicos:
1. Un vacio perfecto es la presin ms baja posible. Por tanto, una presinabsoluta siempre ser positiva.
2. Una presin manomtrica superior a la presin atmosfrica siempre es
positiva.
3. Una presin manomtrica inferior a la presin atmosfrica es negativa y en
ocasiones se le llama vacio.
4. Una presin manomtrica se expresar en las unidades de Pa o psig.
5. La presin absoluta ha de expresarse en las unidad de Pa y psia.
6. La magnitud de la presin atmosfrica vara con la ubicacin y condiciones
climticas. La presin baromtrica, como la que se emite en los reportes del
clima, es un indicador de la variacin continua de la presin atmosfrica.
7. El rango de variacin normal de la presin atmosfrica en la superficie de la
tierra es de 95 kPa (abs) a 105 kPa (as), o bien de 13.8 psia a 15.3 psia. Al
nivel del mar, la presin atmosfrica estndar es de 101.3 kPa (abs) o 14.69
psia. A menos que se d la presin atmosfrica prevaleciente, se supondr
que es de 101 kPa (abs) o 14.7 psia.
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1.11 Presin absoluta y manomtrica Ejercicios:
1. Exprese una presin de 155 kPa (man) como presin absoluta. La presin
atmosfrica local es de 98 kPa (abs).Solucin: 253 kPa (abs).
2. Exprese una presin de 225 kPa (abs) como presin manomtrica. La presin
atmosfrica local es de 101 kPa (abs).Solucin: 124kPa (man)
3. Exprese una presin de 10.9 psia como presin manomtrica. La presin
atmosfrica local es de 15.0 psia.Solucin: -4.1 psig.
4. Exprese una presin de -6.2 psig como presin absoluta.Solucin: 8.5 psia.
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1.11 Relacin entre la presin y la elevacin.
El trmino elevacin significa la distancia vertical entre un nivel de referencia y
un punto de inters que se denotar z. Un cambio en la elevacin entre dos
puntos se llama h. La elevacin siempre se mide en forma positiva en direccinhacia arriba. En otras palabras, un punto ms elevado tiene una elevacin
mayor que otro ms bajo.
En un lquido homogneo en reposo el cambio de presin, debido a un
cambio en la elevacin, se calcula as:
p = h
p = Cambio en la presin
= Peso especfico del
lquido.h = Cambio en la elevacin
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1.11 Relacin entre la presin y la elevacin Ejercicios.
1. Calcule el cambio en la presin del agua, de la superficie a una profundidad de
5m.Solucin: 49.05 kPa
2. Calcule el cambio en la presin del agua, de la superficie a una profundidad de 15
pies.Solucin: 6.5 psi
3. La figura ilustra un tanque de aceite con un
lado abierto a la atmsfera y otro sellado en
el que hay aire sobre el aceite. El aceite tiene
una gravedad especfica de 0.90. Calcula la
presin manomtrica en los puntos A, B, C,
D, E y F, y la presin del aire en el lado derechodel tanque.Solucin:
Punto A = 0 Pa.
Punto B = 26.5 kPa
Punto C = 53.0 kPa
Punto D = 26.5 kPa
Punto E = 0 kPa
Punto F = -13.2 kPa
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Presin: Paradoja de Pascal
En el desarrollo de la relacin p = h, el tamao del volumen de fluido no afecta
el resultado. El cambio en la presin slo depende del cambio en la elevacin y eltipo del fluido, no del tamao del contenedor del fluido. Por lo tanto, todos los
contenedores mostrados en la figura tendrn la misma presin en su fondo, an si
contienen cantidades muy diferentes de fluido.
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1.11 Presin: Paradoja de Pascal
Este fenmeno es til cuando se trata de producir una consistente presin elevada
en un sistema de tuberas y tanques interconectados. Esto es frecuente en
sistemas urbanos, usando torres de agua ubicadas en colinas altas para mantener
la presin lo suficientemente alta en el sistema hidrulico.
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1.11 Presin: Manmetros
Dentro de los dispositivos medidores de la presin, el ms comn es el manmetro,
el cual emplea la relacin entre un cambio en la presin y un cambio en la elevacin
en un fluido esttico.
El tipo ms simple es el de tubo en U, donde un extremo est conectado a la presin
que va a medirse, y el otro est abierto a la atmosfera. El tubo contiene un lquido
llamado fluido manomtrico, el cual no se mezcla con aquel cuya presin va a medir.
Los fluidos manomtricos comunesson el agua, mercurio y aceites
ligeros coloreados.
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Manmetro
Diferencial
Manmetro de
Vacio
Manmetro de
Presin
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INITIAL START-UP OF FILTER
1. Be sure correct amount of filter sand media is in tank and that all connections have
been made and are secure. IMPORTANT: To prevent unnecessary strain on piping
system and valving, always shut off pump before switching Filter Control Valve
positions.
2. Depress Vari-Flo control valve handle and rotate to BACKWASH* position. (To
prevent damage to control valve seat, always depress handle before turning.) (For
the Slide Valve, the Handle needs to be fully down and LOCKED by rotating
clockwise.)
3. Prime and start pump according to pump instructions. (be sure all suction and
return lines are open), allowing the filter tank to fill with water. WARNING All suction
and discharge valves must be open when starting the system. Failure to do so could
cause severe personal injury and/or property damage.
4. Once water flow is steady out the waste line, run the pump for at least 2 minutes.
This initial backwashing of the filter is recommended to remove any impurities or fine
sand particles in the sand media.
5. Turn pump off and set Slide valve to FILTER (Counterclockwise turn and full UPposition) or Vari-Flo valve to RINSE position. Start pump and operate until water in
sight glass is clearabout 1/2 to 1 minute. Turn pump off, set valve to FILTER
position and restart pump. Your filter is now operating in the normal filter mode,
filtering particles from the pool water.
6. Adjust pool suction and return valves to achieve desired flow. Check system and
filter for water leaks and tighten connections, bolts, nuts, as required.
7. Note the initial pressure gauge reading when the filter is clean. (It will vary
from pool to pool depending upon the pump and general piping system.) As thefilter removes dirt
and impurities from the pool water, the accumulation in the filter will cause the
pressure to rise and flow to diminish. When the pressure gauge reading is 6-8
PSI (0.41-0.55 BAR) higher than the initial "clean" pressure you noted, it is time
to backwash (clean) the filter (see BACKWASH under Filter Control Valve
Functions).
NOTE: During initial clean-up of the pool water it may be necessary to backwash
frequently due to the unusually heavy initial dirt load in the water. To prevent damage
to the pump and filter and for proper operation of the system, clean pump strainer andskimmer baskets regularly.
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INITIAL START-UP OF FILTER
7. Note the initial pressure gauge reading when the
filter is clean. (It will vary from pool to pool depending
upon the pump and general piping system.) As the
filter removes dirt and impurities from the pool water,
the accumulation in the filter will cause the pressure
to rise and flow to diminish. When the pressure
gauge reading is 6-8 PSI (0.41-0.55 BAR) higher
than the initial "clean" pressure you noted, it is time
to backwash (clean) the filter (see BACKWASH
under Filter Control Valve Functions).
6.ANOTE LA PRESION INICIAL DEL MANOMETROCUANDO EL FILTRO ESTA LIMPIO (LA PRESION
VARIARA DE ALBERCA A ALBERCA
DEPENDIENDO DE LA BOMBA Y DEL SISTEMA
DE BOMBEO). CONFORME EL FILTRO REMUEVE
SUCIEDAS E IMPUREZAS DEL AGUA DE LA
ALBERCA, LA ACUMULACION EN EL FILTRO
CAUSARA QUE LA PRESION AUMENTE Y ELFLUJO DE AGUA DISMINUYA. CUANDO EL
MANOMETRO TENGA UNA LECTURA DE 6-8 PSI
(0.41-0.55 BAR) MAS ALTA QUE LA PRESION
INICIAL CUANDO EL FILTRO ESTABA LIMPIO,
ES NECESARIO HACER EL LAVADO INVERSO
DEL FILTRO (ver funciones de la vlvula de control
del filtro en la seccin de lavado inverso)
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Presin: Procedimiento para escribir la ecuacin de un Manmetro
1. Comience a partir de un extremo del manmetro y exprese la presin en forma
simblica. (por ejemplo pAse refiere a la presin en el punto A). Si un extremo
se encuentra abierto, la presin es atmosfrica y se toma como presin
manomtrica cero.
2. Sume trminos que representan los cambio en la presin, con p = h.
3. Cuando el movimiento de un punto a otro es hacia abajo, la presin se
incrementa y se suma el valor dep y viceversa.
4. Este proceso continua hasta que se alcanza el otro punto extremo.
5. Resuelva la ecuacin en forma algebraica para la presin deseada en un punto
dado o la diferencia de presin entre dos puntos de inters.
6. Introduzca los datos conocidos y despeje para la presin deseada.
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Presin Problemas
Para el manmetro de la figura
calcule la presin en el punto A.
Solucin: Pa = 29.28 KPa
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Presin
A este manmetro se le conoce como
manmetro diferencial porque indica
la diferencia de presin entre dos
puntos, pero no el valor real en alguno
de ellos.
Calcule la diferencia en la presin
entre los puntos A & B de la figura
3.11 y exprsela en la forma pBpA.
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Presin
A este manmetro se le conoce como
manmetro diferencial porque indica
la diferencia de presin entre dos
puntos, pero no el valor real en alguno
de ellos.
Calcule la diferencia en la presin
entre los puntos A & B de la figura
3.11 y exprsela en la forma pBpA.
Solucin: pB pA = -0.0149 psi
El signo negativo indica que la presin en
el punto A es mayor que en B (note como
el aceite empuja al fluido manomtrico
que es el agua).
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3.68 Para el manmetro compuesto de lafigura, calcule la diferencia de presin Pa -
Pb
3.48 Para el tanque de la figura, calcule la
profundidad del aceite si la profundidad del
agua es de 2.80m y el medidor del fondo
del tanque da una lectura de 52.3 kPa
(manomtrica)
Solucin: Pa Pb = 6.51 psi Solucin: h1= 2.94 m
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3.70 Para el manmetro tipo pozo de la
figura, calcula la presin en A
3.71 La figura muestra un manmetro tipo
pozo inclinado, en el que la distancia L
indica el movimiento en el nivel del fluidodel instrumento conforme se aplica la
presin en A. El fluido manomtrico tiene
una gravedad especfica de 0.87 y
L=115mm. Ignore el descenso del nivel del
fluido ene l tubo y calcule Pa.
Solucin: Pa = 0.2455 psi
Solucin: Pa = 0.254 kPa