ANDRES PAUL QUILLIGANA BUSTOS

PRESIÓN DE VAPOR DE UN LÍQUIDO

Larios J, Martínez E Movil V, Zamora M.

Universidad del Atlántico, Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Química

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Resumen

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En este laboratorio se busca determinar cuáles son las condiciones a las cuales se debe trabajar una bomba centrifuga teniendo en cuenta la presión de vapor del liquido que se esté manejando, en este caso “agua”. Se contó con un sistema de bombeo al cual se le midió la presión de entrada y salida, uno a partir de un medidor de presión y el otro, por diferencia de altura (manómetro de tubo en U) respectivamente.

Con base en los datos obtenidos y comparándolos con la teoría, se logro comprobar el buen funcionamiento de la bomba, dando una presión baja a la entrada y alta a la salida de esta.

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Objetivos

Determinar experimentalmente la presión de entra de una bomba centrifuga.

Comparar los valores experimentales con los reales.

Conocer cómo afecta la presión de vapor de un líquido el funcionamiento de una bomba centrifuga.

Conocer efectos relacionados con una bomba centrifuga (cavitación)

Introducción

La presión se define como la cantidad de fuerza ejercida sobre un área unitaria de una sustancia. Esto se puede establecer con la ecuación:

P=Fuerza/(Area )=F/A

Blaise Pascal, un científico del siglo XVII, describió dos importantes principios acerca de la presión.

La presión actúa uniformemente en todas direcciones sobre un pequeño volumen de fluido.

En un fluido confinado entre fronteras sólidas. la presión actúa perpendicularmente a la frontera.

Estos principios, en ocasiones llamados leyes de Pascal.

Presión de vapor

Los líquidos se evaporan porque las moléculas se escapan de su superficie. Cuando el espacio por encima del líquido está limitado, las moléculas de vapor ejercen una presión parcial en dicho espacio llamada presión de vapor. Después de un tiempo suficiente, el numero de moléculas de vapor que chocan contra la superficie del liquido y de nuevo se condensa es justamente igual al número de las que escapan en un intervalo de tiempo y existe un equilibrio. Como este fenómeno depende únicamente de la actividad molecular, la cual es función de la temperatura, la presión de vapor de un fluido dado depende de la temperatura y aumenta con ella. Cuando la presión encima del líquido es igual a la presión de vapor del líquido, este hierve. La ebullición del agua, por ejemplo, puede ocurrir a la temperatura ambiente si la presión se reduce suficientemente. Así a 20°C el agua tiene una presión de vapor de 0,0238 kg/cm2 y el mercurio tiene una presión de vapor de 0,00000176 kg/cm2.

En muchas situaciones que implica el movimiento de líquidos es posible que se produzcan presiones muy bajas en algunos lugares del sistema. Bajo tales circunstancias la presión pude llegar a ser igual o menor que la presión del vapor. Cuando ocurre esto, el líquido se transforma en vapor. Este es el fenómeno de cavitación. Se forma una bolsa o cavidad, de vapor, que se extiende rápidamente, que normalmente es barrida hacia afuera desde su punto de origen y entra en las zonas del movimiento donde la presión es mayor que la presión del vapor. La bolsa se colapsa. Este crecimiento y decaimiento de las burbujas de vapor afecta al rendimiento de funcionamiento de las bombas y de turbinas hidráulicas y puede dar como resultado erosiones en partes metálicas de la región de cavitación.

Las medidas del flujo fluido comprende la determinación de la presión, velocidad, caudal, ondas de choque, gradientes de densidad, turbulencia y viscosidad. Hay muchos métodos para efectuar dichas medidas, por ejemplo, directos, indirecto s, gravimétricos, volumétricos, electrónicos, electromagnéticos y ópticos. Lo métodos directos resuelven este problema determinando el volumen o le peso del fluido que pasa a través de un sección en cierto tiempo. Las medidas indirectas determina la altura, la diferencia depresiones o de velocidades en varios puntos de una sección y con estos datos se calcula el caudal. Los métodos más exactos son los gravimétricos y volumétricos, en los que el peso o el volumen que pasa en un intervalo de tiempo se mide con balanza o recipiente calibrados para un intervalo de tiempo que se mide con cronometro.

La altura o carga (Ec. P_h=hρg/g_c ) a la que un fluido se eleva en un tubo vertical abierto conectado a un aparato que contiene un liquido, constituye una medida directa de la presión en punto de unió y se utiliza con frecuencia para indicar el nivel de liquido en tanques y recipientes. Este mismo principio se aplica a los manómetros de tubo en U y otros dispositivos equivalentes para medir presiones en funciones de la altura de un fluido diferente al que se está comparando. La mayor parte de esos medidores se usan ya sea como manómetros abiertos o como diferenciales. El fluido manométrico que constituye la columna del líquido de estos medidores puede ser cualquier líquido inmiscible con el fluido a presión. Para altos vacios o presiones elevadas y grandes diferencias de presión, el liquido del medidor debe tener gran densidad y casi siempre se utiliza mercurio; para presiones bajas y pequeñas diferencias de presión, se acostumbra emplear líquidos de escasa densidad (por ejemplo alcohol, agua, tetracloruro de carbono).

La Cavitación

Es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido. Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas

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