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LABORATORIO DE CIRCUITOS
ELECTRICOS I
LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I
INFORME DE LABORATORIO Nº 2
TEMA: MEDICIÓN DE LA PRESIÓN
DOCENTE: Ing. JULIO CONDORI A.
SEMESTRE: V
PRESENTADO POR:
Churata Huaraya Juan
CODIGO: 081626
PUNO – PERU
2011
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA,
ELECTRONICA Y SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
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MEDICIÓN DE LA PRESIÓN
1. OBJETIVO.
Medir la presión atmosférica en la ciudad universitaria
Hacer las correcciones por temperatura, latitud y altura.
2. RESUMEN.
DATOS DE LA CIUDAD UNIVERSITARIA
01 temperatura 18º C
02 latitud 15º50’15’’ S 70º01’ O
03 altitud 3827 msnm
DATO POR CORREGIRSE
04 Presión atmosférica 489 mmHg
Correcciones respectivas.
CORRECCIONES SUMAR Y/O RESTAR
01 Temperatura -1.62 mmHg
02 latitud -1.63 mmHg
03 altitud + 3.7 mmHg
PRESIÓN ATMOSFÉRICA VERDADERA
(BAROMÉTRICA)
498 –1.62-1.63 +3.7 = 489.45mmHg
= 0.64 atm
3. FUNDAMENTO TEORICO.
MEDICIÓN DE LA PRESIÓN
3.1 Presión:
La presión se define como la cantidad de fuerza ejercida sobre una área unitaria de
una sustancia. Esto se puede establecer como:
𝑃 =𝐹
𝐴
Blaise Pascal, un científico del siglo XVII describió dos importantes principios a cerca
de la presión:
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La presión actúa uniformemente en todas las direcciones sobre un pequeño
volumen de fluido.
En un fluido confinado entre fronteras sólidas, la presión actúa
perpendicularmente a la frontera.
La presión suele medirse en atmósferas (atm); en el Sistema Internacional de
unidades (SI), la presión se expresa en Newtons por metro cuadrado; un newton
por metro cuadrado es un pascal (Pa).
Relación entre presión absoluta y manométrica:
𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑚𝑎𝑛 + 𝑃𝑎𝑡𝑚
Donde:
Pabs : presión absoluta
Pman : presión manométrica
Patm : presión atmosférica (barométrica)
3.2 Presión Atmosférica:
El aire pesa y ejerce una presión sobre los objetos y las personas. Asimismo es muy
compresible por lo que es más denso en las capas bajas de la atmósfera, donde
también la presión es mayor. A mayor peso del aire, mayor presión. La presión
debida al peso del aire se denomina presión atmosférica, la cual se mide con el
barómetro y se expresa en hectopascales (hPa), siendo un hPa igual a un milibar
(mb).
La máxima presión atmosférica se da al nivel del mar y disminuye al aumentar la
altitud, la humedad y la temperatura, tres factores muy relacionados entre sí. Es
menor cuanto más alto está un lugar sobre el nivel del mar, pues es menor la capa
de aire que tiene encima (decrece aproximadamente 1 hPa cada 8 m en las capas
atmosféricas más bajas y, a unos 1.500 m, alrededor de 1 hPa cada 15 m). La
presión atmosférica se reduce al aumentar la humedad, pues el vapor de agua pesa
menos que otros gases, o igualmente decrece al subir la temperatura, pues el aire
cálido pesa menos que el aire frío.
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3.3 Barómetro:
Instrumento para medir la presión atmosférica, es decir, la fuerza por unidad de
superficie ejercida por el peso de la atmósfera. Como en cualquier fluido esta fuerza
se transmite por igual en todas las direcciones. La forma más fácil de medir la
presión atmosférica es observar la altura de una columna de líquido cuyo peso
compense exactamente el peso de la atmósfera. Un barómetro de agua sería
demasiado alto para resultar cómodo. El mercurio, sin embargo, es 13,6 veces más
denso que el agua, y la columna de mercurio sostenida por la presión atmosférica
normal tiene una altura de sólo 760 milímetros.
Dado que los manómetros indican por lo general presiones manométricas , es
decir presiones por encima o por debajo de la presión atmosférica es necesario
medir la presión atmosférica cuando se necesita conocer la presión absoluta. Los
instrumentos utilidades para la determinación atmosférica se denomina
barómetros, por lo que la presión atmosférica se llama, muchas veces, presión
barométrica. Dado que ningún barómetro da directamente la verdadera presión
atmosférica, la lectura barométrica corregida.
Hay varios tipos de barómetros mercuriales.
Posiblemente, el más común es el barómetro de fin (ver figura 1). Consiste de un
tubo vertical de algo más de 760 mm de agua y que tiene su extremo inferior
sumergido en un recipiente con mercurio puro. En el espacio del tubo por arriba del
mercurio, se practica un alto grado de vacío. La presión atmosférica actúa sobre los
superficie libre del mercurio en el recipiente inferior. Dado que la presión de la
presión atmosférica provoca ligeros cambios de nivel en el depósito, se provee un
tornillo de ajuste que sirve para elevar el nivel de mercurio hasta que sea
justamente tocado por una la de marfil. Un conjunto de escala y vernier, cerca del
extremo superior del tubo de vidrio, permite leer la presión barométrica con una
presión comprendida entre 0,05 y 0,25 mmHg.
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EQUIPO CON EL QUE SE TRABAJO:
BARÓMETRO DE SIFLON.
El barómetro de siflon se emplea para mediciones exactas de la presión
atmosférica y se utiliza también poara la graduación de barómetros aneroedes.
Consta de una tubo de vidrio curvado de 3mm de diámetro, con un brazo larcgo
cerrado y otro corto abierto.
El tubo esta montado sobre un tablero, provisto además de una lamina desplazable
(S) con un dispositivo que permite la lectura de la presión y de un ternometro (TH).
La lamina desplazable (S) tiene en su parte superior una graduación en mm (T) y la
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parte inferior un cursor con la marca (M1). La lamina desplazable puede
moversedentro de una guía y se fija por medio de un tonillo moleado.
CORRECCIONES:
Las correcciones que se deben de hacer a los barómetros son por:
Temperatura.
latitud
altitud
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1) CORRECCIÓN POR TEMPERATURA.
La corrección por temperatura se observa en la tabla 2.2 del apéndice.
Estas correcciones reducen la altura de la columna de mercurio observada
a la altura de la columna de mercurio a la temperatura de 0º C. dado que el
mercurio tiene un peso especifico de 13.595 g/cm3 a 0 C y la aceleración de
la gravedad normal, el producto de la verdadera columna mercurial a 0ºC
en mm, por 0.0013595 da la presión en Kg/cm2 siempre que la corrección
por gravedad sea nula.
2) CORRECCIÓN POR LATITUD
La corrección por latitud se observa en la tabla 2.3 estas correcciones deben
sumarse algebraicamente a las alturas corregidas a 0º C para obtener las
alturas corregidas al nivel del mar y 450N de latitud, donde la aceleración
de la gravedad es 9.80665 m/seg2.
3) CORRECCIÓN POR ALTITUD
La corrección por latitud se da en la tabla 2.4. esta corrección que se hace a
la altura de mercurio en el barómetro también se toma en cuenta la
temperatura media de la atmosfera a la que se encuentra en tal altura
4. CÁLCULOS Y RESULTADOS.
Datos obtenidos que se tiene para los cálculos.
DATOS DE LA CIUDAD UNIVERSITARIA
01 temperatura 18º C
02 latitud 15º50’15’’ S 70º01’ O 15.8 ºS
03 altitud 3827 msnm
DATO POR CORREGIRSE
04 Presión atmosférica 489 mmHg
El resultado se obtendrá:
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𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎 = 489 − 𝐶𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 + 𝐶𝐿𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 + 𝐶𝐴𝑙𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑
a) Corrección por temperatura.
Para ello usaremos la tabla 2.2 para luego interpolar, el erros será mínimo.
TABLA 2.2.- CORRECCIÓN POR TEMPERATURA PARA EL BARÓMETRO Y COLUMNA DE
MERCURIO HASTA 850mm
Temperatura de la columna
C
Lecturas observadas de la columna, mm Hg
400 450 489 500 550 600 650 700 750 850
SUMA
-20 1.2 1.4 1.5 1.7 1.8 2.0 2.1 2.3 2.4
-15 1.9 1.0 1.0 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
-10 0.5 0.6 0.7 0.7 0.8 0.9 1.0 1.0 1.1
-5 0.2 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5
0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
RESTA
5 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 0.6 0.6 0.7 0.7
10 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
15 1.2 1.3 1.38 1.4 1.5 1.6 1.7 1.9 2.0 2.2
18 1.62
20 1.5 1.7 1.78 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 2.7 3.0
25 1.7 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 3.2 3.5 3.7
30 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 3.7 4.0 4.2
35 2.3 2.5 2.9 3.2 3.5 3.8 4.2 4.2 4.8
Se realizo las siguientes interpolaciones:
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Finalmente la corrección que se debe de hacer es:
𝐶𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 = 𝟏. 𝟔𝟐 𝐦𝐦𝐇𝐠
Esta corrección 1.62 mmHg se debe de restar a la presión atmosférica medida;
porque entendiendo que el mercurio es un polímero metálico, este se dilata
debido al aumento de temperatura, ya que se tiene como temperatura de
referencia a 0ºC
b) Corrección por latitud.
Se tomará la tabla 2.3, y se extrapolando adecuadamente
500
489
450
1.3 1.38 1.4 Corrección
Corrección
500
489
450
1.7 1.78 1.8
Presión
Temperatura
20
18
15
1.38 1.62 1.78
Corrección
Presión
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TABLA. 2.3.- CORRECCIÓN DE GRAVEDAD PARA BARÓMETROS Y COLUMNAS DE MERCURIO Y AGUA
Altitud m 0 600 1200 1800 2400
3000
Altura de la
columna mm Hg 760 700 700 650 650 600 600 550 550 500 500 489 450
Latitud grados Corrección
15.8 -1.95 -1.66 -1.76 -1.67 -1.38
-1.36/-1.7 / -1.82
apox =-1.63
25 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1.5 -1.2 -1.5 -1.2 -1.2 -1.2
30 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.2 -1.0 -1.2 -1.0 -1.2 -1.0 -1.2 -1.0
35 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7 -1.0 -0.7 -1.0 -0.7 -1.0 -0.7
40 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.7 -0.5 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7
45 -0.0 -0.0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5
50 +0.2 +0.2 +0.2 +0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2
Por lo tanto la corrección por latitud será:
𝐶𝐿𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 = −𝟏. 𝟔𝟑 𝐦𝐦𝐇𝐠
Esta corrección se le debe de restar a la presión medida en el ensayo.
c) Corrección por altitud.
Extrapolando de diferentes maneras para tener un resultado más próximo de la
corrección.
Usaremos la tabla 2.4 del apéndice.
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TABLA.2.4.- CORRECCIÓN PARA BARÓMETROS Y MANÓMETROS, EN MM DE HC, POR DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN ATMOSFERA CADA 100 M DE AUMENTO DE ALTITUD
Altitud
media
m
Temperatura media de la atmosfera, C
-30 -20 -10 0 10 18 20 30 40
0 11 10 10 9 9 9 8 8
300 10 10 9 9 9 8.4 8 8 8
600 10 9 9 8 8 8 8 7
900 9 9 8 8 8 8 7 7
1200 9 8 8 8 7 7 7 7
1500 8 8 8 7 7 7 7 7
1800 8 8 7 7 7 7 7 7
2100 8 7 7 7 7 6.67 7 7 7 6
2400
2700
3000
3300
3600
3827 5.5/5.3 4.5/4.3 3.1/2.9/5.1
3900
Se interpolo adecuadamente considerando que fuese de forma lineal con un error
mínimo de cálculo para el informe. Con los datos del mismo color se extrapolo
encontrando valores aproximados; obtuvimos 3 valores que son 3.1/2.9/5.1 . De estos datos sacaremos un promedio aritmético. Y el promedio es: 3.7 mmHg lo
cual se tomara en cuenta para la corrección.
𝐶𝐴𝑙𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 = 𝟑. 𝟕 𝐦𝐦𝐇𝐠
Esta corrección 3.7 mmHg se debe de sumar a la presión atmosférica medida en el
ensayo.
POR LO TANTO SE OBTIENE LA VERDADERA MEDIDA QUE ES IGUAL A :
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎 = 489 − 𝐶𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 + 𝐶𝐿𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑 + 𝐶𝐴𝑙𝑡𝑖𝑡𝑢𝑑
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑑𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎 = 489 − 1.62 − 1.63 + 3.7
𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒃𝒂𝒓𝒐𝒎𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂 𝒗𝒆𝒓𝒅𝒂𝒅𝒆𝒓𝒂 = 𝟒𝟖𝟗. 𝟒𝟓𝒎𝒎𝑯𝒈
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Equivalente en atmosferas = 0.64 atm
5. OBSERVACION.
La observación que se hace en este informe es sobre lo que se interpola y o
extrapola los dados de las tablas.
Debemos de considerar que los datos de la tablas con los que se trabajo son datos
experimentales que se izo una y varias veces lo cual nos indicaría que no siempre
podría ser de forma lineal, donde existe cierta variación.
Recalcar que se interpolo y o extrapolo con fines académicos con errores que son
tan distantes con los valores reales.
Se extrapolo convenientemente tratando de aproximar un valor que ha simple
intuición ya se tiene en la mente; en alguno casos se extrapolo varios datos para
luego obtener un promedio
6. CONCLUSION.
Se concluye que el valor de la altura de mercurio corregido (presión atmosférica de
la ciudad universitaria) es un poco mayor que lo que se había medido en el ensayo,
pues diremos que este resultado se debe a que las condiciones geográficas de la
ciudad de puno (ciudad universitaria).
También debemos de mencionar que el barómetro de SIFON medio con un error
muy pequeño que es igual a 0.09%.
Y este resultado 489.45mmHg concuerda con lo que se tiene como referencia que
la presión en puno debe de ser menor que la presión atmosférica en el nivel del
mar. Obtuvimos una presión de 0.64 atm. Que es menor a 1 atm.
7. APENDICE
Basada en los datos de los ASME Power Test Codes.
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TABLA 2.2.- CORRECCIÓN POR TEMPERATURA PARA EL BARÓMETRO Y COLUMNA DE MERCURIO
HASTA 850mm
Temperatura
de la columna
C
Lecturas observadas de la columna, mm Hg
400 450 500 550 600 650 700 750 850
suma
-20 1.2 1.4 1.5 1.7 1.8 2.0 2.1 2.3 2.4
-15 1.9 1.0 1.0 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
-10 0.5 0.6 0.7 0.7 0.8 0.9 1.0 1.0 1.1
-5 0.2 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5
0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Resta
5 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5 0.6 0.6 0.7 0.7
10 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
15 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.9 2.0 2.2
20 1.5 1.7 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 2.7 3.0
25 1.7 2.0 2.2 2.5 2.8 3.0 3.2 3.5 3.7
30 2.0 2.2 2.5 2.8 3.2 3.5 3.7 4.0 4.2
35 2.3 2.5 2.9 3.2 3.5 3.8 4.2 4.2 4.8
TABLA. 2.3.- CORRECCIÓN DE GRAVEDAD PARA BARÓMETROS Y COLUMNAS DE MERCURIO Y
AGUA
Altitud m 0 600 1200 1800 2400 3000
Altura de la
columna mm
Hg
760 700 700 650 650 600 600 550 550 500 500 450
Latitud grados Corrección
25 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1.2 -1.5 -1.2 -1.5 -1.2 -1.2 -1.2
30 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.2 -1.0 -1.2 -1.0 -1.2 -1.0 -1.2 -1.0
35 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7 -1.0 -0.7 -1.0 -0.7 -1.0 -0.7
40 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.7 -0.5 -0.7 -0.7 -0.7 -0.7
45 -0.0 -0.0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5
50 +0.2 +0.2 +0.2 +0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2
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TABLA.2.4.- CORRECCIÓN PARA BARÓMETROS Y MANÓMETROS, EN MM DE HC, POR DISMINUCIÓN DE LA PRESIÓN ATMOSFERA CADA 100 M DE AUMENTO DE ALTITUD
Altitud media
m
Temperatura media de la atmosfera, C
-30 -20 -10 0 10 20 30 40
0 11 10 10 9 9 9 8 8
300 10 10 9 9 9 8 8 8
600 10 9 9 8 8 8 8 7
900 9 9 8 8 8 8 7 7
1200 9 8 8 8 7 7 7 7
1500 8 8 8 7 7 7 7 7
1800 8 8 7 7 7 7 7 7
2100 8 7 7 7 7 7 7 6
VALORES DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA EN LOS DIFERENTES SISTEMAS DE
UNIDADES
UNIDAD Atm. Pa Bar Psi Torr mm Hg. pulg.
Hg.
pulg. H20
Atm. 1 101 325 1.01325 14.69594 760 760 29.9216 407.1894
Pa 9.869 E-
06
1 0.00001 1.45 E-
04
7.5 E-
03
7.5 E-03 2.95 E-
04
4.018 E-03
Bar 0.9869 100000 1 14.5038 750.062 750.062 29.53 401.8646
Psi 6.804 E-
02
6894.76 6.895E-
02
1 51.7149 51.7149 2.036 27.7076
Torr 1.315 E-
02
133.322 1.33 E-
03
1.934 E-
02
1 1 3.937E-
02
0.53577
mm Hg. 1.315 E-
02
133.322 1.33 E-
03
1.934 E-
02
1 1 3.937E-
02
0.53577
pulg. Hg. 3.342E-
02
3386.38 3.386E-
02
0.49115 25.4 25.4 1 13.6087
pulg.H20 2.456E-
03
248.84 0.00248 3.61 E-
02
1.86645 1.86645 0.07348 1
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8. BIBLIOGRAFÍA.
Mecanica de fluidos Aplicada– Robert L. Mott.
Laboratorio del ingeniero mecanico ( medición de presión)
http://www.munipuno.gob.pe