INTRODUCCION

Este trabajo se realiz para presentar los datos obtenidos en las lecturas hechas con el manmetro de bourdon siendo evidentes las diferencias entre presiones manomtricas ascendentes y precisiones manometras descendentes.

La prctica tiene como fin aclarar algunos conceptos de las presiones manomtricas y baromtricas aprendidas en los salones de clases que se rigen de acuerdo a las leyes de Pascal que consiste en: La presin ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

El manmetro es un instrumento utilizado para la medicin de la presin en los fluidos, generalmente determinando la diferencia de la presin entre el fluido y la presin local.En la mecnica la presin se define como la fuerza por unidad de superficie que ejerce un lquido o un gas perpendicularmente a dicha superficie.La presin suele medirse en atmsferas (atm); en el sistema internacional de unidades (SI), la presin se expresa en newtons por metro cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmsfera se define como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barmetro convencional.

OBJETIVOS

Identificar las diferencias entre presin manomtrica y baromtrica.

Estudiar en la prctica el principio de Pascal.

Apreciar los errores que se cometen al realizar lecturas manomtricas.

Determinar si el manmetro esta calibrado.

GENERALIDADES

Manmetros:Un manmetro es un tubo; casi siempre doblado en forma de U, que contienen un lquido de peso especfico conocido (Agua, aceite, mercurio etc.), cuya superficie se desplaza proporcionalmente a los cambios de presin.

PRESION MANOMETRICASe llamapresin manomtricaa la diferencia entre lapresin absolutao real y lapresin atmosfrica. Se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presin es superior a la presin atmosfrica, pues cuando esta cantidad es negativa se llamapresin de vaco.Muchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan lapresin atmosfricacomo nivel de referencia y miden ladiferencia entre la presin real o absoluta y la presin atmosfrica, llamndose a este valorpresin manomtrica.Los aparatos utilizados para medir la presin manomtrica reciben el nombre demanmetrosy funcionan segn los mismos principios en que se fundamentan losbarmetrosde mercurio y los aneroides. La presin manomtrica se expresa bien sea por encima o por debajo de la presin atmosfrica. Los manmetros que sirven para medir presiones inferiores a la atmosfrica se llaman manmetros de vaco ovacumetros.

Tipos de Manmetros:

Manmetro de Burdon:Instrumento mecnico de medicin de presiones que emplea como elemento sensible un tubo metlico curvado o torcido, de seccin transversal aplanada. Un extremo del tubo est cerrado, y la presin que se va a medir se aplica por el otro extremo. A medida que la presin aumenta, el tubo tiende a adquirir una seccin circular y enderezarse. El movimiento del extremo libre (cerrado) mide la presin interior y provoca el movimiento de la aguja.El principio fundamental de que el movimiento del tubo es proporcional a la presin fue propuesto por el inventor francs Eugene Burdon en el siglo XIX.Los manmetros Burdon se utilizan tanto para presiones manomtricas que oscilan entre 0-1 Kg/cm2como entre 0-10000 Kg/cm2y tambin para vaco.Las aproximaciones pueden ser del 0.1 al 2% de la totalidad de la escala, segn el material, el diseo y la precisin de las piezas.El elemento sensible del manmetro puede adoptar numerosas formas. Las ms 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. Tambin se emplea mucho en algunos indicadores elctricos de presin, en los que es permisible o deseable un pequeo movimiento de la aguja. El campo de aplicacin es de unos 1500 Kg/cm2.Las formas espiral y helicoidal se utilizan en instrumentos de control y registro con un movimiento ms amplio de la aguja o para menores esfuerzos en las paredes. Los elementos en espiral permiten un campo de medicin de 0.300 Kg/cm2, y los helicoidales hasta 10000 kg/cm2A menudo se prefiere el tubo torcido, consistente y compacto, especialmente para los indicadores elctricos de presin.Los tubos Burdon se presentan en una serie de aleaciones de cobre y en aceros inoxidables al cromo nquel. En ciertos aspectos las aleaciones de cobre dan mejor resultado, pero los aceros inoxidables ofrecen mayor resistencia a la corrosin. Tambin se utilizan tubos de aleacin hierro-nquel, debido a que tienen un coeficiente de dilatacin muy pequeo, que hace que la lectura d la presin no est influida por la temperatura del instrumento.Los instrumentos mecnicos y neumticos con elementos Burdon permiten una aproximacin del 0.5% de la escala. Si se precisa mayor exactitud se emplean indicadores elctricos. Los manmetros Burdon miden la diferencia entre la presin interior y la exterior del tubo. Como la presin exterior suele ser la atmosfrica, el manmetro indica la diferencia existente entre la presin medida y la presin atmosfrica, es decir la presin manomtrica.El manmetro Burdon es el instrumento industrial de medicin de presiones ms generalizado, debido a su bajo costo, su suficiente aproximacin y su duracin.Manmetro de columna de lquido:Doble columna lquida utilizada para medir la diferencia entre las presiones de dos fluidos. El manmetro de columna de lquido es el patrn base para la medicin de pequeas diferencias de presin.Las dos variedades principales son el manmetro de tubo de vidrio, para la simple indicacin de la diferencia de las presiones, y le manmetro de mercurio con recipiente metlico, utilizado para regular o registrar una diferencia de presin o una corriente de un lquido.Los tres tipos bsicos de manmetro de tubo de vidrio son el de tubo en U , los de tintero y los de tubo inclinado, que pueden medir el vaco o la presin manomtrica dejando una rama abierta a la atmsfera.Manmetro de tubo en U:Si cada rama del manmetro se conecta a distintas fuentes de presin, el nivel del lquido aumentara en la rama a menor presin y disminuir en la otra. La diferencia entre los niveles es funcin de las presiones aplicadas y del peso especfico del lquido del instrumento. El rea de la seccin de los tubos no influye en la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las dos ramas una escala graduada para facilitar las medidas.Los tubos en U de los micro manmetros se hacen con tubos en U de vidrio calibrado de precisin, un flotador metlico en una de las ramas y un carrete de induccin para sealar la posicin del flotador. Un indicador electrnico potenciometrico puede sealar cambios de presin hasta de 0.01 mm de columna de agua. Estos aparatos se usan solo como patrones de laboratorio.

Manmetro de tubo en UManmetro de tinteroUna de las ramas de este tipo de manmetro tiene un dimetro manmetro relativamente pequeo; la otra es un depsito. El rea de la seccin recta del depsito puede ser hasta 1500 veces mayor que la de la rema manmetro, con lo que el nivel del depsito no oscila de manera apreciable con la manmetro de la presin. Cuando se produce un pequeo desnivel en el depsito, se compensa mediante ajustes de la escala de la rama manmetro. Entonces las lecturas de la presin diferencial o manomtrica pueden efectuarse directamente en la escala manmetro. Los barmetros de mercurio se hacen generalmente del tipo de tintero.

Manmetro de tintero con ajuste de cero

Manmetro de tubo inclinadoSe usa para presiones manomtricas inferiores a 250mm de columna de agua. La rama larga de un manmetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. Tambin se usan manmetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presin muy pequeas.Si bien los manmetros de tubo de vidrio son precisos y seguros, no producen un movimiento mecnico que pueda gobernar aparatos de registro y de regulacin. Para esta aplicacin de usan manmetros de mercurio del tipo de campana, de flotador, o de diafragma.Los manmetros de tubo en U y los de depsito tienen una aproximacin del orden de 1mm en la columna de agua, mientras que el de tubo inclinado, con su columna ms larga aprecia hasta 0.25mm de columna de agua. Esta precisin depende de la habilidad del observador y de la limpieza del lquido y el tubo.

Manmetro de tubo inclinado

El Barmetro:El barmetro es bsicamente un manmetro diseado para medir la presin del aire. Tambin es conocido como tubo de Torricelli. El nombre barmetro fue usado por primero vez por Boyle.Historia del manmetro:La historia del descubrimiento parece haber sido la siguiente: Antiguamente se haba 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 comunicacin con un recipiente con agua, esta ascenda por el tubo, este fenmeno era atribuido al horror que manifestaban los cuerpos al vaco, segn Aristteles. 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 razn del hecho, y este le respondi que era que el agua haba alcanzado su lmite de horror al vaco.El primero que se dio cuenta del fenmeno real fue una de los discpulos de Galileo, Viviani (1644), quien afirm que era la presin atmosfrica y que la mxima altura del agua en un tubo vertical cerrado, suficientemente largo, y en cuya parte superior se hiciera vaco, deba exactamente medir la presin atmosfrica, ya que esta era la que sostena la columna de agua. Pens luego que si la presin atmosfrica sostena a nivel de mar una columna de agua de 10 metros aproximadamente, podra sostener una columna de mercurio de unos 760mm, ya que el mercurio es 13.5 veces ms pesado que el agua. Esta observacin fue el fundamento del experimento de Torricelli, un amigo de Viviani, que confirm la explicacin de su amigo.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 vaco de Torricelli, que realmente es un espacio llenado por vapor de mercurio a muy baja tensin.Torricelli observ que la altura de la columna variaba, lo que explico la variacin de la presin atmosfrica.

Experimento de TorricelliManmetro de McLeod:Modelo de instrumento utilizado para medir bajas presiones. Tambin se llama vacuometro de McLeod. Se recoge un volumen conocido del gas cuya presin se ha de medir y se eleva en el nivel de fluido (normalmente mercurio) por medio de un embolo, por una elevacin del depsito, con una pero de goma o inclinando el aparato. Al elevar ms 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 presin suficiente para soportar una columna de mercurio lo bastante alta como para que pueda ser leda. Las lecturas son casi por completo independientes de la composicin del gas.El manmetro de McLeod es sencillo y econmico.Es muy usado como patrn absoluto de presiones en la zona de 0.0001-10mm de mercurio; a menudo se emplea para calibrar otros manmetros de bajas presiones que tienen un uso ms prctico.Este manmetro tiene como inconvenientes que las lecturas son discontinuas, que necesita cierta manipulacin para hacer cada lectura y que esta lectura es visual. El vapor de mercurio puede ocasionar trastornos al difundirse en el vaco que se va a medir.Posicin de carga Posicin de medida

APLICACIONES COTIDIANAS DE LOS MANOMETROS.El manmetro en el buceoEl manmetro es de vital importancia para el buceador por que le permite conocer cunto aire le resta en el tanque (multiplicando el volumen del tanque por la presin), durante una inmersin y determinar entonces si debe continuarla o no.Se conecta, mediante un tubo de alta presin o latiguillo, a una toma de alta presin (HP). Normalmente, indica la presin 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 atmsferas, denominada reserva.La manometra en la medicinaEn las mediciones se utiliza la manometra para realizar mediciones de actividades musculares internas a travs de registros hidroneumocapilares, por ejemplo la manometra anorectal o la manometra esofgica.En la industria del frigorfico:Para mantener controlada la presin del lquido refrigerante que pasa por la bomba.

Diferencias entre barmetro y manmetros

El barmetro es un instrumento que mide la presin atmosfrica. La presin atmosfrica es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmsfera.La unidad de medida de la presin atmosfrica que suelen marcar los barmetros se llama hectopascal, de abreviacin (hPa), aunque tambin es muy usado milmetros de mercurios pero este ltimo es por barmetros de mercurio.El manmetro es un aparato que sirve para medir la presin de fluidos contenidos en recipientes cerrados.Las unidad de medidas de los manmetros son muy diversas van desde psi (Lb/in2), el N/m2 hasta los metros columnas de agua.

EQUIPO EMPLEADO

* Juego de pesas de 1kg cada una (6 en total)* Aceite* Un desatornillador de ranura* Un manmetro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

1. Se quit el pistn del cilindro.2. Se llen el cilindro con aceite hasta el rebose.3. Se expuls el aire entrampado inclinando y golpeando suavemente el dispositivo, utilizando el tornillo del cilindro del manmetro.4. Se coloc el pistn de peso y conociendo el rea se anot la lectura del manmetro de Bourdn.5. Incrementando el peso sobre el pistn, colocando cada una de las pesas y se anot la lectura manomtrica para cada una de las pesas colocadas.6. Se retir gradualmente las pesas y se anotaron las nuevas lecturas para cada peso a la par de la anterior correspondiente.7. Posteriormente se efectu una lectura en el manmetro al finalizar la prctica.

CONCLUSIONES

Se pudo observar de forma practica el principio de pascal de la incomprensibilidad de los lquidos y la presin que estos ejercen al tratar de buscar una salida, tambin aprendimos a cmo utilizar el manmetro de bourdon el cual es fcil de utilizar y mide de forma directa a diferencia de los dems manmetros, Debido a esta gran ventaja el manmetro de bordn es el ms utilizado, otra de las ventajas que se pudo observar es su fcil montaje y que puede resistir presiones muy altas lo cual lo hace de gran utilidad en diferentes ramas ingenieriles.

Se observaron ciertas desventajas, existe cierta imprecisin del manmetro si este no est correctamente calibrado, se hizo muy notable al comparar los clculos hechos con lo obtenido por el manmetro; aunque los porcentajes de error estn en los estndares que van del 0.14% al 16% por ciento de error.

Se pudo observar que es muy probable cometer errores en las lecturas debido a las agujas del manmetro (en forma de reloj) y a veces el observador puede calcular mal las lecturas a diferencia que este fuese digital.

Algo muy importante que se pudo aprender es las diferencias entre barmetros y manmetros, los barmetros miden presiones vacas, o sea las presiones atmosfricas en cambio los manmetros miden presiones en el interior de recipientes despreciando la presin atmosfrica.

DESEMPEO DE COMPRENSIONCuestionario

1. Cules son las fuentes de error?La aproximacin decimal al momento de realizar las lecturas, tolerancias de fabricacin, resolucin de visualizacin, lo que con lleva a malas lecturas del aparato el manmetro de Bourdon no est calibrado.

2. Qu otras formas de medir presin conoce?Por el manmetro en forma de U y manmetro de espiral aunque existen muchos ms con mayores precisin que sera importante que furamos conociendo.

3. Exprese la ley de pascal y un ejemplo de la vida real en ella?De forma sencilla la ley de pascal expresa la presin ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

Un ejemplo muy sencillo es el gato hidrulico su funcionamiento consiste en dos cilindros conectados uno ms pequeo y corto que el otro, al aplicar una pequea fuerza al cilindro menor, esto resultar en una presin dada. Mediante el principio de Pascal, se dicen entonces que dicha presin sera la misma en el cilindro ms grande, pero al tener ste ms rea, la fuerza emitida por el segundo cilindro ser mayor.

4. Es la presin atmosfrica constante?En manmetros la presin atmosfricas siempre ser cero al no poder medirla sucede lo contrario a los barmetros, pero si utilizamos un barmetro este fcilmente notamos que la presin atmosfrica cambia de acuerdo a la altitud sea cambia de acuerda a que tan elevado este de acuerdo al nivel medio del mar.

5. Grafique y haga el anlisis correspondiente:

A) PR VS PMA

B) PR VS PMD

c) %ERROR VS PMP

6.Complete la siguiente tabla de conversiones de unidades.| N/m2 | Kgf/cm2 | PSI | m.c.a. | mm.Hg |N/m2 | 1 | 1.019x10-5 | 1.451x10-4 | 1.020x10-4 | 7.503x10-3 |Kgf/cm2 | 98 000 | 1 | 14.225 | 10 | 73.529 |PSI | 6.889x103 | 7.029x10-2 | 1 | 0.7029 | 51.684 |m.c.a. | 9803.922 | 1.00x10-1 | 1.423 | 1 | 73.559 |mm.Hg | 133.280 | 0.0136 | 0.0193 | 0.014 | 1 |

7. Se suspende un diminuto cubo de acero en agua por medio de un cable. Si la longitud de los lados del cubo son muy pequeos, Qu comparacin entre las magnitudes de las presiones sobre la parte superior, el fondo y las superficies laterales de ese cubo?

8. Un manmetro de vaco conectado a una cmara da una lectura de 24 Kpa, en un lugar donde la presin atmosfrica es de 92 Kpa. Determine la presin absoluta en la cmara.

La presin absoluta segn su concepto es la suma de las presiones manomtricas (las del fluido sin considerar la atmosfera) y las presiones baromtricas (la presin de la atmosfera que vara de acuerdo a la altitud) que en este caso sera:

Pabsoluta=24Kpa+92Kpa=116kpa

9. Determine la presin atmosfrica en un lugar donde la lectura baromtrica es de 750mmHg. Tome la densidad de mercurio como 13600 kg/m3.

Segn la tabla del inciso 6 para pasar mmHg es tan solo multiplicarlo por 133.280 que sera:

Patmosferica=750133.280=99.96kpa

10. Se puede usar un barmetro bsico para medir la altura de un edificio. Si las lecturas baromtricas en las partes superior e inferior del edificio son de 730mmHg y 755mmHg respectivamente, determine la altura del edificio suponga una densidad promedio del aire de 1.18kg/m3.

Para calcular la altura es necesario pasar los mmHg a kg/m2 que fcilmente se logra multiplicando por 133.280 y dividiendo por la gravedad (9.81m/s2) que sera:

730mmHg133.2809.81=9917.87kg/m2755mmHg133.2809.81=10257.53kg/m2

Realizado esto proseguimos al clculo de la altura por medio del principio de pascal:

10257.53-9917.87=1.189.81hDespejando hh=339.6611.57=29.35m

BIBLIOGRAFIA

1. http://es.wikipedia.org/

2. Mecnica de Fluidos. Streeter Victor L., Wyle E. Benjamin. Mxico, Mc Graw Hill 1987.

3. Hidrulica general Vol 1. Sotelo Avila Gilberto. Mexico, Limusa S.A 1995.

4. http://www.monografias.com/

5. http://www.biografiasyvidas.com/biografia/b/bourdon.htm