Cómo resolver problemas de manómetro con fluidos

Escrito por grant d. mckenzie | Traducido por mayra cabrera
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Cómo resolver problemas de manómetro con fluidos
Manómetro. (Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images)

La estática de fluidos es la forma más básica de análisis de fluidos y la manometría es un método de análisis fluidos estáticos. Un manómetro es un dispositivo que mide la presión del fluido estático. Las tres variables principales en un problema de manometría son la presión, la densidad y la altura del líquido en los tubos. Debes conocer al menos dos de ellas para resolver un problema manometría. Debes también utilizar un punto de referencia común cuando midas tus alturas o la solución será incorrecta.

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Instrucciones

  1. 1

    Define la variable que estás buscando. En la mayoría de problemas de manometría, lo más probable es que busques la presión. La densidad del fluido es por lo general una cantidad conocida una vez que sabes qué fluido es y la altura del fluido con frecuencia se mide directamente del manómetro.

    Ejemplo: halla la presión en un tanque de aceite en el lado cerrado de un manómetro en forma de U.

  2. 2

    Haz una lista de lo que ya conoces sobre el problema. Para cualquier problema de manometría, la ecuación fundamental es:

    p2 - p1 = (rho) * g * (z2 - z1)

    p = presión en el punto 1 y 2; incógnitas z = altura en los puntos 1 y 2; a medir rho = densidad del fluido: 1,5 slugs / pie^3 (773 kg / m^3) para el aceite; 10 slugs / pie^3 (5153,78 kg / m^3) para el fluido del manómetro g = aceleración de la gravedad: 32,2 en unidades inglesas

  3. 3

    Utiliza la ecuación fundamental para desarrollar una ecuación específica para un lado de tu problema de manometría. En este ejemplo, es el lado del aceite. Comienza por identificar una línea de referencia para tus mediciones. En un problema sencillo de manómetro en forma de U, este será a menudo donde un fluido se encuentra con el fluido del manómetro. Esto te permite ajustar z1 = 0.

    p2 - p1 = (rho) * 32,2 * z2

    La presión en el aceite se convierte entonces en:

    p (aceite) - p (z1) = 1,5 * 32.2 * z2 p (aceite) = (32,2 * 1,5 * z2) + p (z1)

  4. 4

    Usa la ecuación fundamental para desarrollar una ecuación específica para el otro lado de tu problema de manometría. En este ejemplo, este es el lado abierto. Dado que, por definición, la presión de z1 en el lado del aceite es la misma que la presión de z1 en el lado abierto, donde p(atm) es la presión atmosférica, se puede escribir p(z1) como:

    p(z1) - p(atm) = 10 * 32,2 * (z3-z1)

    Cuando se utiliza un manómetro, puedes simplificar los cálculos escribiendo todos los valores de la presión como medidor de presión. Esto te permite ajustar p(atm) = 0. A partir de que z1 es la línea base definida anteriormente, también es cero. Ahora puedes reescribir la ecuación para el aceite como:

    p (z1) = 10 * 32,2 * z3

  5. 5

    Combina las ecuaciones para ambos lados del manómetro

    p (aceite) = (32,2 * 1,5 * z2) + p (z1) p (z1) = 10 * 32,2 * z3

    p (aceite) = (32,2 * 1,5 * z2) + (10 * 32,2 * z3)

  6. 6

    Llena cualquier información faltante en la ecuación y resuelve. Para este ejemplo, necesitas encontrar los valores de z2 (la altura del líquido en el lado de aceite) y z3 (la altura del líquido en el lado abierto). Estos valores se pueden tomar o medir directamente en el manómetro y por lo tanto se dan generalmente en el enunciado del problema.

    z2 = 2 z3 = 4

    p (aceite) = (1,5 * 32,2 * 2) + (10 * 32,2 * 4) p (aceite) = 1.190 slugs / pie^2 (186.934,082 kg / m^2)

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