Presiones

Conceptos preliminares
Presión La presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie. En el sistema internacional de unidades (SI) la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (1Pa=1N/m2). Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada por:
P= FA
La presión en un fluido aumenta con la profundidad como resultado del peso del fluido.

Conceptos preliminares
La presión en un tanque que contiene un gas se considera uniforme, puesto que el peso del gas es demasiado pequeño para hacer una diferencia apreciable.
La unidad de presión pascal es demasiado pequeña para presiones que se encuentran en la práctica; por tanto, sus múltiploskilopascal (1 kPa = 103 Pa). Y megapascal (1MPa=106 Pa) se emplean comúnmente. Otras unidades de presión son el bar y la atmósfera estándar: 1 bar=105 Pa = 0.1 Mpa=100 kPa 1 atm= 101,325 Pa = 101.325 kPa=1.01325 bars

Conceptos preliminares
La presión puede medirse de diferentes formas: Absoluta: cuando está referenciada a la presión de cero absoluto. Atmosférica: presión que ejerce la atmósferaque rodea la tierra (barométrica) sobre los objetos que se hallan en contacto con ella. Manométrica (relativa): cuando está dada como la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica del medio. Pman = Pabs - Patm Diferencial: es la diferencia entre dos presiones. Vacío: es la misma presión manométrica pero cuando la presión medida está por debajo de la atmosférica. Pvacío = Patm -Pabs

Con frecuencia a las unidades de presión se añaden las letras “a”-para la presión absolutay “g” -para la presión manometrica- (como psia y psig) para aclarar de lo que se habla.

Problemas Resueltos
Prob. 1: Un medidor de vacío conectado a una cámara marca 5.8 psi en un lugar donde la presión atmosférica es de 14.5 psi. Determine la presión absoluta en la cámara.

Pabs = Patm − Pvacio= 14.5 − 5.8 = 8.7 psi
Prob. 2: Se usa un manómetro para medir la presión en un tanque. El fluido utilizado tiene una densidad relativa de 0.85 y la altura de la columna del manómetro es de 55 cm. Si la presión atmosférica local es de 96 kPa, determine la presión absoluta dentro del tanque. Solución: La aceleración gravitacional no se especifica por lo que se asume el valor estándar de 9.807m/s2. la densidad del fluido es: ρ = (ρs)(ρagua)=(0.85)(1000 kg/m3) = 850 kg/m3

Problemas Resueltos
De la ec. 1 tenemos P = Patm + ρgh = 96 kPa + (850 kg/m3)(9.807 m/s2) (0.55 m) (1 kPa/1000N/m2) = 100.6 kPa Prob. 3: Determine la presión atmosférica en una localidad donde la lectura barométrica es de 740 mm Hg y la aceleración gravitacional es g=9.7 m/s2. Suponga que la temperatura del mercuriocorresponderá a 10ºC, a la cual su densidad es de 13570 kg/m3. Solución: Patm = ρgh = (13570kg/m3)(9.7 m/s2) (0.74 m) *(1N/1 kg·m/s2) (1 kPa/1000N/m2) = 97.41 kPa

Problemas Resueltos
Prob. 4: El embolo de un dispositivo de cilindro émbolo contiene un gas con una masa de 60 kg con un área de sección transversal de 0.04 m2. la presión atmosférica local es de 0.97 bar y la aceleracióngravitacional es 9.8 m/s2. a) Determine la presión dentro del cilindro. b) Si al gas se transfiere cierta cantidad de calor y su volumen se duplica, ¿esperaría que cambiara la presión dentro del cilindro? Solución: a) La presión del gas en el dispositivo de cilindro-émbolo depende de la atmosférica y del peso del émbolo. PA= Patm A+ W P= Patm + mg/A

 1 bar  (60 kg )(9.8 m / s 2 )  1N  = 0.97 bar + 1 kg ⋅ m / s 2  105 N / m 2    0.04 m 2    = 1.117 bars b) El cambio en el volumen no tendrá ningún efecto en el diagrama de cuerpo y en consecuencia la presión dentro del cilindro permanecerá igual.

Ejercicios
Ej. 1: Un medidor de vacío conectado a un tanque registra 15 kPa en un sitio donde la lectura barométrica es de 750 mm Hg. Determine la presión absoluta en el tanque. Tome...