L A R C

1. L A R C Latin American Research Center PRESIONES Ing. José Chiroque Baldera Ing. Johnny Nahui Ortiz, Ph.D. ©2004 larcperu@terra.com.pe

2. PRESIÓN DEFÍNESE: La presión como una fuerza ejercida sobre una superficie por unidad de área. En ingeniería, el término presión se restringe generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área de la superficie que lo encierra. La medición de la presión es deseable porque: 1.Ayuda a definir el estado deL fluido 2.Ayuda a determinar el trabajo hecho sobre o por el fluido, si hay movimiento de éste. Termodinamicamente, la única presión de importancia es la presión absoluta.

3. La presión en un punto por encima o por debajo de la presión atmosférica se denomina presión manometria , dado que se mide por medio de manometro. La presión manometrica debe sumarse algebraicamente a la presión atmósferica para obtener la presión absoluta. Fig.

4. Cuando la presión en un punto es menor que la atmósferica, dícese que hay vacío. Tres metodos para determinar la presión : 1.Medición de altura de la columna liquido necesaría para equilibrar la presión medida (manómetro de columna líquida). 2.Medición de la deformación de un sólido debida a la presión medida (Tubo de Bourdon y manómetro de diafragma) 3.Medición del peso que, actuando sobre un área conocido, equilibra la presión medida (manómetro de peso muerto)

5. MANÓMETRO DE COLUMNA LÍQUIDA Los manómetros de columna líquida se utilizan de manera general para medir presiones o diferencias de presión inferiores a 1kg/cm2. Un manómetro de columna líquida muy común es el tubo de “U” Donde la presión en el punto “a” es igual a la presión del punto “C” Pc = ﻻh El producto del peso especifico por la altura “h” es igual a la presión manómetrica que se determina (esto es, presión en exceso sobre presión atmósferica).

6. Si la presión que se mide es menor que la atmósferica, el liquido subirá por la rama de la derecha del tubo. Luego el producto del peso especifico del líquido por la altura de la columna es igual a la presión atmósferica menos la presión medida. Hablese, entonces, de succión o vacio. El líquido utilizado en el manómetro debe elegirse de tal modo que la lectura líquida pueda utilizarse con la precisión deseada. Los ASME Power Test Codes recomiendan que mínima altura de líquido en el tubo “U” y en el manómetro de una rama sea de 4 pulgadas (aproximadamente 100mm). Los líquidos comunmente utilizados en los manómetros de columna líquida son el agua, el mercurio, el aceite y el tetracloruro de carbono. La tabla 2.1da el peso especifico del agua destilada a diversas temperaturas y también los pesos especificos relativos a del aceite Ellison para manómetros de tiro, de tectra cloruro de carbono y del mercurio, referidos todos al peso específico del agua a 4ºC.

7. Las cifras dados en la tabla se refieren a líquidos, no contaminados. La absorción de aire, polvo y otras impurezas puede afectar de manera sustancial los valores dados. TABLA 2.1 MANÓMETRO DE BOURDON Y DE DIAFRAGMA Los manómetros de Bourdon se clasifican a menudo como manómetros (propiamente dichos, para presiones mayor que la atmosférica),vacuómetros(para presionesmenores que la atmosférica) y manómetros compuestos (para vacio y pequeñas presiones). Las ASME POWER TEST CODES especifican que el manómetro de Bourdon. Debe elegirse de modo que la presión media por medir este comprendido entre un tercio y dos tercios de la escala. Se establece tambíen que ¨es muy conveniente que todas las lecturas esten comprendidas,

8. entre un cuarto y tres cuarto de la lectura de plena escala” BAROMETROS Instrumentos para la determinación de la presión atmosferica se denomina barometros por lo que la presión atmosferica se llaman, muchas veces, presión barométria. Al determinar presiones por encima de la presión atmosférica un error de 2.5 a 3mmHg en la del barometro carece de significación en la mayoría de trabajos de ingeniería. Sin embargo, cuando se trata de medir presión en los condensadores y otras dispositivas que trabajan con alto riesgo de vacio es deseable medir presión barométrica con una presión de 0,25mm.

9. VARIACIÓN DE LA PRESIÓN EN UN FLUIDO DE DENSIDAD VARIABLE Y ATMÓSFERA ESTANDAR

10. Una a plicación muy útil de la ecuación (1) es el cálculo de la variación de la presión con la altura en la atmosféra terrestre. Ln (p) =-s Aunque la temperatura atmosférica varia día con día y de estación a estación, los cálculos generalmente se basan en la atmósfera de estándar de los Estados Unidos, la cual tiene la curva temperatura-altura que se muestra en la figura 2.6 (a). En la parte inferior de la atmósfera, llamada tropósfera, la temperatura decrece linealmente con la altura. Aproximadamente a 11km (36 0000 pie), y entonces comienza a aumentar linealmente. La región exterior de la atmósfera se llama iónósfera está extremadamente rarificada y no se puede modelar como un continuo.

11. La variación de la temperatura en la tropósferica es donde To es la temperatura de la superficie y B es una constante denominada gradiente vertical de temperatura. Para la atmósfera de los Estados Unidos, se tiene que To = 15ºC=288.15K (59ºF o 518.67ºR) B = 0.00650 K / m (0.003566ºR/pie) La presión a nivel del mar es Po = 101 330 Pa (14.696 Ib /pulg2) En la estratósfera, la temperatura permanece constante a T=Tc=216.7K=390.1ºR

12. Denotando con Pc la presión en la parte inferior de la estratósfera zc, se obtiene que P= Pc exp - g(z-zc) RTc Para la atmósfera estándar de los Estados Unidos Zc = 11km (36 100 pie) y Pc = 22 600Pa (3.28 Ib/pulg2) El resto de la atmósfera tiene una variación lineal de la temperatura o ésta permanece constante, por lo que se puede determinar la presión en toda la atmósfera. Los resultados se muestran en la figura 2.6 (b). En las tablas A.1 del apéndice A, se presentan las propiedades de la atmósfera estándar de los Estados Unidos.

13. RECOMENDACIONES • La determinación de precisión de una presión no es posible si no se observan las siguientes precausiones: • La posición del elemento sensible a la presión debe elegirse de modo que en él se halle presente la presión deseada. • No debe haber fugas en el tubo que lleva la presión por medir al instrumento. • Debe considerarse el efecto del fluido en el tubo de trasferencia de la presión sobre la presión observada. • El instrumento medidor de presión debe elegirse de modo que la presión sea indicada con precisión deseada. • El instrumento medidor de presión debe ser protegido contra todo efecto perjudicial causado por las variaciones de presión y temperatura.