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INFORME # 1
Práctica De La Olla De
Presión
1. OBJETIVOS
Determinar la presión atmosférica en la ciudad de Sucre por los siguientes
métodos.
o Ecuación de presión de vapor
o Tablas de saturacion
o P.E.C.
Comparar la P atm calculada con el dato del SENAMHI y determinar el error y
determinar cuál es el método más exacto.
Aplicar el Balance de energía de una olla de presión desde el momento que se
ha alcanzado la presión de operación.
Determinar la masa final de agua que quede en la olla en forma experimental y
teórica, calcular el (%) de error.
graficar el perfil temperatura (T) vs Tiempo (t), Presion (P) vs Tiempo(t),
temperatura superficie (Tsup) vs Tiempo (t)
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
PRESION DE SATURACION.-Es a la presión cuando una sustancia pura
cambia de fase.
TERMOMETRO DE VIDRIO.- Consta de un dispositivo de vidrio que
contiene mercurio y que al calentarse se expande y sube en el tubo capilar
marcando un margen de temperatura.
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INFORME # 1
MANOMETRO.- El manómetro es un instrumento utilizado para la
medición de la presión en los fluidos, generalmente determinando la
diferencia de la presión entre el fluido y la presión local.
MULTIMETRO TERMOCUPLA.- Es un instrumento eléctrico portátil
para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y
potencias o pasivas como resistencias, capacidades y otras.
PROBETA.- Una probeta es un instrumento de plástico o de vidrio que se
utiliza en los laboratorios para contener y medir un líquido o un gas. Se
trata de un tubo transparente que incluye una graduación para que el
observador pueda saber qué volumen ocupa la sustancia albergada en su
interior.
VASO DE PRECIPITADO.- Un vaso de precipitado es un contenedor
cilíndrico usado para almacenar, mezclar y calentar líquidos en los
laboratorios. La mayoría están hechos de vidrio, pero otros materiales no
corrosivos, como metal y plástico resistente al calor, son usados.
DENSIMETRO DIGITAL.- Un densímetro, es un instrumento de
medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin
necesidad de calcular antes su masa y volumen.
PIROMETRO.- Un pirómetro, dispositivo capaz de medir
la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella.
El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir
temperaturas superiores a los 600 grados celsius. El rango de temperatura
de un pirómetro se encuentra entre -50 grados celsius hasta +4000 grados
celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de
metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.
MALLA DE AMIANTO.- Es un instrumento que se coloca encima del
trípode o de un aro de soporte universal sobre ella se sitúa el recipiente que
a de calentarse.
PIPETA.- Es un instrumento volumétrico de laboratorio que permite medir
la alícuota de un liquido con bastante precisión.
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INFORME # 1
HORNILLA ELECTRICA.- Un horno eléctrico de 220 voltios requiere su
propio circuito para proteger el suministro de energía y evitar que
demasiada energía se extraiga a través de los cables eléctricos y sirve para
calendar, hacer cocer, etc.
OLLA A PRESION.- La olla a presión es un recipiente hermético para
cocinar que no permite la salida de aire o líquido por debajo de una presión
establecida. Debido a que el punto de ebullición del agua aumenta cuando
se incrementa la presión, la presión dentro de la olla permite subir la
temperatura de ebullición por encima de 100 °C (212 °F), en concreto hasta
unos 130 °C.
3. MATERIAL Y EQUIPOS
EQUIPOS:
Pirómetro.
Vaso de precipitado.
Probeta (500, 250) ml.
Térmometro.
Olla de presión.
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INFORME # 1
Termocupla.
Multímetro.
Densímetro Digital.
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INFORME # 1
REACTIVO.-
1050 ml de agua
4. PROCEDIMIENTO
Utilizando un multimetro determinar el voltaje de la corriente eléctrica y la
resistencia de la hornilla, para calcular la potencia de la hornilla.
Mediante un densímetro digital medir la densidad del agua.
Medir 750 ml de agua, vaciar a la olla de presión y suministrar calor.
Controlar el tiempo desde el momento que se suministra energia hasta el
momento en que termina el proceso. A intervalos de 3 minutos registrar
tiempo, temperatura, presión y temperatura de superficie.
Registrar el tiempo y las demás variables en el momento en que la olla a
presión alcanza la presión de operación y apartar de ese momento realizar 5
lecturas.
Enfriar la olla a presión hasta que la presión manométrica sea cero y luego
medir el volumen de agua de la olla.
Vaciar 60ml de agua a un vaso de precipitado, suministrar calor y leer la
temperatura de ebullición con el termómetro de vidrio y la termocupla.
5. REGISTRO DE DATOS
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INFORME # 1
R(Ω) V(W) ρH2o(gr/cm3) T (°C)
Potencia
(W=(J/s))
54,9 219 0,997 21,2 873,6065574
T H2O (termómetro) To(Termocupla)
T eb.
(Term.) T eb(Termómetro) V H2O (ml)
V olla
(ml)
21 23 92,6 94 7506750
t(mi
n)
T
(°C)
P(Ps
i)
0 26 0
2 30 0
4 34 0
6 39,7 0
8 47 0
10 54,8 1
12 64,9 1,5
14 75,6 3
16 86,6 5
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INFORME # 1
18 96,3 8
20
103,
1 12
22
108,
4 14,7
24
114,
9 14,5
26
115,
6 14,5
28
115,
9 14
30 116 14
32
116,
2 13,5
34
116,
1 13,5
V i (ml) V f (ml)
1000 805
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INFORME # 1
6. CÁLCULOS
- Determinación de la presión atmosférica de la ciudad de Sucre por
diferentes métodos
o TABLAS
T H2O (termómetro)
T o
(Termocupla)
T eb.
(Term.) T eb(Termómetro) V H2O (ml)
V olla (ml)
21 23 94 92,6 7506750
Con la temperatura te ebullición que es la temperatura de
Saturación leo los datos de la tabla a esa temperatura
Tablas
Agua Saturada
T (°C) Ps(Kpa)
90 70,14
95 84,55
A esa temperatura no tenemos registrados los datos de la
temperatura por lo que es necesario interpolar para tener los datos
a esas temperaturas.
Y tenemos la siguiente tabla para interpolar:
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INFORME # 1
T (°C) Ps (Kpa)
90 70,14
92,6 X
95 84,55
El resultado de la interpolación es
T (°C) Ps (Kpa)
90 70,14
91,9 77,6332
95 84,55
Siendo el 77,6332 Kpa. La presión atmosférica en la ciudad de Sucre
calculado por el método de tablas.
o Ecuaciones de Presión de vapor
Con 4 las ecuaciones que utilizaremos:
La primera Ec.
ln (P s
Pc)=(1−x )−1∗[ A∗X+B∗X1,5+C∗X3+D∗X6 ] ;X=1− T
T c
=1−T R
Reemplazando valores tenemos
T Tc (K) Pc (Kpa) A B C D
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INFORME # 1
365,6 647,3 2212 -7,7645 1,45838 -2,7758 -1,23303
ln ( Ps
2212 )=(1−0,43519 )−1∗[−7,7645∗0,43519+1,45838∗0,435191,5+(−2,7758)∗0,435193+(−1,23303 )∗0,435196 ] ;
X=1−364,15647,3
=0,43519
Ps=7,694287 Kpa
La segunda ecuación:
ln P s=A− BT
+C∗ln T+ D∗P s
T2
Reemplazando valores tenemos
ln P s=−7,7645−1,45838365,6
+(−2,7758 )∗ln 365,6+(−1,23303)∗Ps
364,152
Ps=0.9996289 Kpa
La tercera ecuación:
ln P s=A−B /(T+C )
Reemplazando valores:
ln P s=−7,7645−1,45838 /365,60−2,7758¿¿¿
Ps=0.974900 Kpa
Con la Cuarta Ecuación
ln P s=A−B /T
Reemplazando Valores
ln P s=−7,7645−1,45838 /¿365,6¿
Ps=0.000423 Kpa
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INFORME # 1
De estas cuatro ecuaciones la primera nos dio el resultado correcto
que las otras como se había esperado, porque el texto no explico que
ecuación se debería usar.
o P.E.C.
Compuest
o T Tc (K) Pc (Kpa)
Agua 365,6 647,3 2212
T R=TT C
T R=365,6 Kpa647 ,3 kpa
T R=0 .564808
Como el agua esta ebulliendo entonces nos encontramos en una mezcla
Líquido vapor y solo necesitamos una variable para poder leer los demás
datos que se requiere, con TR leemos en la gráfica la PR y con esa PR luego
calculamos la presión de operación que es la presión atmosférica.
Tr Pr
0,56 0,22
PR=PPC
P=PR∗PC
P=0 ,022∗2212 Kpa
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INFORME # 1
Patm=P=48 ,64 Kpa
- Dato de presión del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología
El dato que nos proporcionaron los personeros de SENAMHI de la presión
atmosférica en la ciudad de Sucre del Día 11 de diciembre de 2014 fue de
728,5 mbar.
Comparando cada dato obtenido observamos que el más exacto fue el de la
1ra Ecuación de Presión de Vapor.
- Balance de Energía para la olla de presión
-
Sistema
ment∗(H+v2
2∗gc
+z∗ggc
)ent
−msal∗(H+v2
2∗gc
+z∗ggc
)sal
+Q−W=
d (U+ v2
2∗gc
+ z∗ggc
)∗m
dt
−∫ msal
dt∗H sal+∫ Q
dt−∫ W
dt=∫
I
Fd (U∗m )
dt
−∫msal∗H sal+∫Q−∫W=∫I
F
d (U∗m )
−msal∗H sal+Q−W=U f∗mf−U i∗mi
Balance de Materia de la olla de Presión
−msal=dmdt
−∫ msal
dt=∫
i
fdmdt
−msal=mf −mi
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INFORME # 1
msal=mi−m f
Reemplazando el balance de materia en la ecuación de balance de energía para
olla de presión tenemos
−msal∗H sal+Q=U f∗mf −U i∗mi
−(mi−mf )∗H sal+Q=U f∗mf −U i∗mi
−mi∗H sal+mf∗H sal+Q=U f∗mf −U i∗mi
Despejando m f
mf =mi∗H sal−U i∗mi−Q
H sal−U f
Condiciones Iniciales
Pi (Kpa) 167,658
Ti (°C) 116,05
Vi(m3) 0,000675
Con T1 = 116,05 °C se leerá los datos de tablas pero como no hay para ese dato
se tendrá q interpolar
T (°C) V liq sat (m3/Kg) V vap sat (m3/kg)
115 0,001056 1,03658
116,05 0,00105684 1,0061888
120 0,00106 0,89186
El volumen específico inicial es:
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INFORME # 1
V=Vm
V=0,00675m3
0,997kg=0,0067703
m3
Kg
V liq sat<V i<V Vap sat→ Mezcla Liq−Vap
V mez=V vap sat∗X+V liq sat (1−X )
0,0067703=1,0061888∗X+0,00105684 (1−X )
X=0,00568
Como está en fase de mezcla solo se necesita una propiedad para determinar las
demás propiedades
T (°C) U liq sat (KJ/Kg) U vap sat (KJ/Kg)
H Vap. Sat. (KJ/Kg)
= H sal
115 482,28 2523,72 2698,96
116,05 486,732 2524,8742 2700,5014
120 503,48 2529,24 2706,3
Umez=U vapsat∗X+U liq sat(1−X )
Umez=2521,8742∗0,00568+486,732(1−0,00568)
Umez=498,30865KJKg
Q=Qt
Q=Q∗t
Q=873,6065574KJs
∗10min∗60 s
1min=524,1639 KJ
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INFORME # 1
Del balance de energía tenemos
−mi∗H sal+mf∗H sal+Q=U f∗mf −U i∗mi
Reemplazando
V mez f=V vapsat∗X+V liq sat (1−X )(1)
Umez f=U vapsat∗X+U liq sat (1−X )(2)
En el balance de energía tenemos
H sal ( VX f∗V vap+ (1−X f )∗V liq
−mi)+Q=(X f∗U vap+(1−X f )U liq)∗V
X f∗V vap+(1−X f )∗V liq
−U i∗mi
X f=9.3114 E−6
Reemplazando en Ec 2
Umez f=U vapsat∗X+U liq sat (1−X )(2)
Umez f=2524,8742∗9,3114 E−6+486,732 (1−9,3114 E−6 )
Umez f=486,7509
Volviendo al balance de energía
mf =mi∗H sal−U i∗mi−Q
H sal−U f
mf =0,997∗2700,5014−498,30865∗0,997−524,1639
2700,5014−486,7509
mf =0,7544 Kg
- Graficas
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INFORME # 1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
20
40
60
80
100
120
140
T vs t
T (°C)
Tem
pera
tura
(°C)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 340
2
4
6
8
10
12
14
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P vs t
Pres
ion
(Psi)
- Calculando el % de error
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INFORME # 1
e %=valor experimental−valorteorico
valor teorico
∗100
e %=0,8206−0,75440,7544
∗100
e %=6,389 %
7. CONCLUSIONES
8. Determinar la presión atmosférica en la ciudad de Sucre por los siguientes
métodos.
a. Ecuación de presión de vapor
b. Tablas de saturacion
c. P.E.C.
Mediante los métodos de Ecuación de presión de vapor, Tablas de saturación,
P.E.C., se obtuvo la presión atmosférica de la ciudad de Sucre habiendo una
discrepacia de ......, concluyendo que el método mas exacto para obtener la
presion atmosferica es ....
9. Comparar la P atm calculada con el dato del SENAMHI y determinar el error y
determinar cuál es el método más exacto.
Aplicamos el balance de energia de la olla a presion desde el momento
que alcanzo la presion de operacion ; llegando a obtener la siguiente
ecuacion:
−msal∗H sal+Q−W=U f∗mf−U i∗mi
10.Determinar la masa final de agua que quede en la olla en forma experimental y
teórica, calcular el (%) de error.
11. BIBLIOGRAFÍA
Olla a precion. N,D. consultado 6 de junio del
2014.http://www.sabelotodo.org/aparatos/ollapresion.html
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INFORME # 1
Gupta S. (G.S.) Practical Density Measurement and Hydrometry. Institute of
Physics Publishing. 2002.consultado 6 de junio del
2014.http://es.wikipedia.org/wiki/Dens%C3%ADmetro .
Copyright (Cy)2008. Consultado 6 de junio del 2014.
http://definicion.de/probeta/#ixzz36d85M4GD
P. Gerhart, R. Gross, J. Hochtein, Addison-Wesley Iberoamericana. USA 1995.
Fundamentos de Mecánica de Fluidos, segunda edición. Consultado 6 de junio
del 2014.
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/manometro/
manometro.html
vaso de precipitado.N.D. consultado el 6 de junio del
2014.http://www.instrumentosdelaboratorio.net/2012/08/vaso-de-
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pirometro. Esta página fue modificada por última vez el 20 feb 2014, a las
16:01.consultado el 6 de junio del
2014.http://enciclopedia_universal.esacademic.com/48467/Pir%C3%B3metro
Yunes Cengel y Michael Boles.19 octubre 2013. SENGEL. 7ma edicion.
Consultado 6 de junio del 2014.
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