Práctica 1 Conceptos básicos Presión

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Práctica 1 Conceptos básicos Presión
OBJETIVO:
Aplicar los conceptos de presión, presión atmosférica, presión
absoluta, presión manométrica, para comprender el
funcionamiento de un barómetro de Torricelli y sus diferentes
tipos de aplicaciones.
ACTIVIDADES:
1. Determinar la presión atmosférica local mediante un
barómetro de Torricelli.
2. Determinar las presiones absolutas en un sistema de bombeo.
3. Determinar la presión absoluta en el punto B mediante la
obtención de la diferencia de presiones, con un manómetro
diferencial en un sistema de bombeo.
EQUIPO Y MATERIAL
1 Barómetro de 
Torricelli 1 Flexómetro
1 Sistema de Bombeo (pre-instalado).
SUSTANCIAS:
Agua 
Mercuri
o
ASPECTOS TEÓRICOS:
Presión.- Indica la relación entre una fuerza perpendicular 
aplicada y el área sobre la cual actúa. Matemáticamente se 
expresa como:
P  
F
A
Donde:
P= Presión (N/m2, 
lbf/in2) F= fuerza (N, lbf)
A= área (m2, in2)
Esta expresión indica que cuando mayor sea la fuerza aplicada, 
mayor será la presión para una misma área.
Peso Específico de un Cuerpo .- Es el peso del cuerpo por su 
unidad de volumen:
  
P
V
Donde:
  Peso específico (N/m3, lbf/in3)
P= Peso del cuerpo (N, , 
lbf) V= Volumen (m3, in3)
Peso Específico de un Líquido .- Es la densidad del fluido por la 
gravedad, o bien el peso por unidad de volumen del fluido:
  g
ó
  
P
V
Donde:
  Peso específico (N/m3, lbf/in3)
  Densidad absoluta del líquido (Kg/m3, 
lb/in3) g= Gravedad (m/s2, in/s2)
P= Peso del cuerpo (N, lbf)
V= Volumen (m3, in3)
F
1
F
3F
2
F4
Presión Hidrostática.- Es la ejercida por los líquidos en forma
perpendicular a las paredes del recipiente que los contienen.
Dicha presión actúa en todas direcciones y sólo es nula en la
superficie libre del líquido.
Las fuerzas F1, representan las fuerzas que se generan sobre el
fondo de un barco. Las F2, representarían las fuerzas que se
generan alrededor de un submarino. Las F3, representarían las
fuerzas sobre las paredes del mar. Las F4, las fuerzas ejercidas
en las paredes de un recipiente que contiene un gas. Esto se
debe a la fuerza que el peso de las moléculas se ejerce sobre un
área determinada; la presión aumenta conforme es mayor la
profundidad.
Esta presión puede calcularse:
P    h
Donde:
P= Presión (N/m2)
 = Peso específico (N/m3, lb/in3) 
h= Altura [m, ft]
o bien:
Donde
:
P  gh
P= Presión (N/m2),(lbf/in2)
  Densidad (kgm/m3),(lbm/in3) 
g= Gravedad Local (m/s2),
(in/s2) h= Altura (m), (in)
Presión Atmosférica .- La atmósfera es una capa de aire
constituida por el 20% de oxígeno, 79% de nitrógeno y el 1% de
otros gases. Debido a su peso ejerce una presión sobre todos
los cuerpos que están en contacto con él, por lo que se le llama
presión atmosférica.
La presión atmosférica varía con la altura, por lo que al nivel del
mar tiene su máximo valor o presión normal equivalente a:
1atm = 760mmHg =1.013x105 Pa.
En la Ciudad de México su valor aproximado es 
de: 586mmhg = 0.78x105Pa.
Torricelli fue el primero en construir un barómetro de mercurio
en el año de 1642.
Presión Manométrica.- Es aquella que se mide por encima de la
presión atmosférica. Los dispositivos para medir la presión
manométrica se llama manómetros, por ejemplo, un
manómetro de uso común es el de tubo abierto o manómetro
de líquido, el cual tiene forma de “U”; generalmente contiene
mercurio, pero si se requiere mayor sensibilidad existen otros
que pueden contener agua o alcohol. Son utilizados para medir
la presión en calderas, tanques de gas o cualquier recipiente a
presión.
Presión Vacuométrica .- Se mide por debajo de la presión
atmosférica por lo que se le conoce como presión de vacío.
Presión Absoluta y Presión Relativa .- La presión relativa es
tomada como punto de referencia de un valor dado, ya que, los
manómetros y vacuómetros indican la presión relativa a la
presión atmosférica. En un sistema la presión relativa se refiere
al vacío perfecto o presión cero, la presión relativa manométrica
y vacuométrica se refieren a la diferencia entre la presión
absoluta de un sistema y la presión atmosférica de la localidad.
La presión referida al vacío perfecto se le da el nombre de
presión absoluta.
Pabs=Patm+Prel. Pabs.
vac=Patm - Pvac. Pabs 
man = Patm+Pman
Cuando la presión en un sistema es menor que la
presión atmosférica la presión es negativa
Se denota con un signo negativo si es presión manométrica de
vacío (vacuométrica).
La siguiente figura representa la equivalencia entre Presiones 
Absolutas y Relativas.
Presión 
relativa 
manométrica 
positiva
Presión de un sistema con
mayor presión que la 
atmosférica
Presión 
relativa 
manométrica 
negativa o 
vacuométrica
Presión atmosférica
Presión absoluta de un 
sistema con menor presión
que la atmosférica
Presión cero
( vacío perfecto)
Principio Fundamental de Hidrostática.- La presión ejercida por
un líquido en cualquier punto de un recipiente, esta en función
del peso específico y de la altura que hay en el punto
considerado a la superficie libre del líquido.
Principio de Flotación o Empuje Hidrostático. - El empuje
hidrostático ascensional W es numéricamente igual a la suma de
los pesos de los líquidos desplazados por el cuerpo sumergido, y
cuyas densidades respectivas son diferentes. Esta dado por:
W  gV  g`V'`
A1
A1 A2
Donde:
W= Empuje hidrostático (N, 
lb) g= Gravedad (m/s2, in/s2)
 , ` Densidad de los fluidos desplazados.
V y V´ = Volumen desplazado de cada 
líquido. Si un fluido es un gas:
W  gV
Si la densidad del cuerpo sumergido (  C ):
   C
   
C
El cuerpo flota,
, El cuerpo esta suspendido,
   C , El cuerpo se hunde.
Principio de Pascal .- “Si se aplica una presión a un fluido
incompresible (un líquido), la presión se transmite, sin
disminución, a través de todo el fluido”.
Este principio se aplica al funcionamiento de la prensa hidráulica
y otros dispositivos semejantes en los que pequeñas fuerzas,
pueden
vencer grandes fuerzas, es decir: ( F  f )
A1 A2
F f
Principio de Arquímedes.- Todo cuerpo sumergido en un fluido
recibe un empuje ascendente igual al peso del fluido desalojado,
Es decir:
W  V
Donde:
W= Empuje ascendente (N,lb)
  Peso específico del líquido (Kg/m3, lb/in3)
V= Volumen que desalojado la parte sumergida del 
cuerpo (m3, in3)
Reglas de Presión . 
1. La presión es la misma en cada uno de sus puntos.
2. La presión de un gas encerrado es la misma en todos los 
puntos que toca dicho gas.
3. Dos puntos a la misma altura o profundidad de un mismo 
liquido conectados entre sí deberán soportar la misma 
presión.
4. Un punto a mayor profundidad en un líquido soportará 
mayor presión que otro que se encuentra a menos 
profundidad.
Características de la Presión y las Fuerzas dentro de Fluidos . 
1. En un fluido en reposo, la fuerza ejercida por él sobre una
superficie colocada en el fluido es perpendicular a la
superficie.
2. La presión sobre la superficie es independiente de la
orientación de la superficie.
3. En un fluido en reposo, la presión es constante a lo largo de
un plano horizontal, si la superficie de un líquido cuya
densidad esta sometida a una presión P, la presión P en el
interior de este líquido a una profundidad h está dada por:
P  gh
4. Un líquido en equilibrio en una serie de recipientes abiertos,
conectados tiene superficies abiertas en el mismo nivel.
5. La diferencia de presiones entre dos niveles en un fluido de
igual densidad es:
P2  p1  g( h2  h1 )
6. Si una fuerza externa modifica la presión de equilibrio de
cualquier punto en un fluido confinado, el cambio de presión
se transmite a todos los puntos dentro del fluido (Principio de
Pascal.)
DESARROLLO
ACTIVIDAD I:OBTENCION DE LA PRESION ATMOSFERICA
1. Mediante un flexómetro, tomar la lectura de la columna de
mercurio en el barómetro. Anotar la lectura obtenida en la
tabla 2.1A
2. Determinar la presión atmosférica con la siguiente expresión:
Patm  gh
Donde:
Patm = Presión atmosférica (N/m2, lb/in2)
 = Densidad (kgm/m3,
lbm/in3) g = gravedad local
(m/s2, in/s2) h = altura (m , in
)
ACTIVIDAD II: “DETERMINAR LA PRESIÓN ABSOLUTA EN UN SISTEMA 
DE BOMBEO”
1. Verificar que la válvula de globo se encuentre cerrada.
2. Accionar el interruptor del motor de la bomba.
3. En forma gradual, abrir la válvula de globo; hasta que la
altura del mercurio sea considerable.
4. Estabilizar el sistema. (Hasta que la columna de mercurio este
casi sin movimiento.)
5. Efectuar las lecturas en el vacuómetro y en el manómetro,
localizados en la succión y descarga respectivamente. Anotar
los valores en la tabla 2.2A.
6. Obtener la presión absoluta con la siguiente ecuación:
Pabs succión = Patm - Pvac. 
Pabs descarga = Pman + 
Patm.
Anotar su valor en la tabla 2.2B
DESCARGA
MANÓMETRO
VÁLVULA
BOMBA
SUCCIÓN VACUOMÉTRO
FIGURA 2.2
ACTIVIDAD III :DETERMINAR DIFERENCIA DE PRESIONES
1. Estando la bomba en funcionamiento, con el flexómetro
medir la altura del mercurio en el manómetro diferencial.
Anotar la lectura en la tabla 2.3A.
A
PB 
B
ha
ha’
h
hg
DC
H a
ESQUEMA DEL MANÓMETRO DIFERENCIAL
2. Cerrar la válvula de globo.
3. Con el interruptor, apagar el sistema
Conocida la altura se obtiene la diferencia de presiones (PA - 
PB), basándose en el siguiente desarrollo matemático:
Si:
y
PC  PD
Pc  PA   a gha
PD  PB  a gha´ Hg ghHg
Igualand
o: PA  a gha  PB  a gha´ Hg ghHg
Por 
tanto: PA  PB  a gha´ Hg ghHg  a gha
Factorizando:
PA  PB  a g( ha´ha )   Hg ghH g
Y si
ha  ha´hHg
Sustituyendo:
P  P   gh ´h ´h   gh
A B a a a Hg Hg Hg
P  P
  gh ´h ´h   gh
A B
Por lo que:
a a a Hg Hg Hg
PA  PB   Hg ghHg  a ghHg
Factorizando
: PA
 PB
 ghHg 
 
H
a
Donde:
PA -PB= Diferencia de presiones (N/m2, lb/in2)
 = Densidad de mercurio (kgm/m3, lbm/in3)
 = Densidad del agua (kgm/m3, lbm/in3)
g = gravedad local (m/s2, in/s2) 
Anotar su valor en la tabla 2.3B.
Ahora se puede conocer la presión en el punto “B”, despejándola:
PB  PA  ghHg (  Hg  a )
Donde:
PA  La presión manométrica de descarga de la bomba
Para determinar la presión absoluta en el punto B, tendremos:
PBabs  Patm  PAman
Anotar su valor en la tabla 2.3B
TABLA DE LECTURAS
TABLA 2.1A
CONCEPTO SÍMBOLO UNIDAD LECTURA
Presión en la columna 
de mercurio PHg (mmHg)
 573.7
TABLA 2.2A
CONCEPTO SÍMBOLO UNIDAD LECTURA
Presión vacuométrica de
succión Pvac ( cm.Hg)
 12.5
Presión manométrica 
de descarga Pman
(Kg/cm2) 0.55
TABLA 2.3A
CONCEPTO SÍMBOLO UNIDAD LECTURA
Altura de la columna 
de mercurio hHg m
 0.457
MEMORIA DE CÁLCULOS
TABLAS DE RESULTADOS:
TABLA 2.1B
TABLA 2.2B
CONCEPTO SÍMBOLO
UNIDADES
mmHg N/m2 bar psi inHg
Presión 
absoluta 
de 
succión
Pabs_suc
531 7.06x10 4 0.706 2.45x10 7 209.05
Presión 
absolut
a
de descarga
Pabs_des
4.73x 10 
12
6.3x10 4 0.63 2.19x10 7 1.93x10 12
CONCEPTO
UNIDADES
mmHg N/m2 bar psi inHg
Presión 
atmosférica
590 7.8x10 4 0.78 2.7x10 7 232.3
Tabla 2.3B
CONCEPTO
UNIDADES
mmHg N/m2 bar psi inHg
Diferencia 
de 
presiones
1593.20 11.95 65000 7.9752 30.353
Presión
absoluta en el 
punto B
440.378 572.1 99.42 573.63 539.84
CONCLUSIONES 
En general la práctica consistió en sacar las medidas de las alturas en 
la columna de mercurio.
	Reglas de Presión.
	Características de la Presión y las Fuerzas dentro de Fluidos.