Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

22
INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS
P = 3 psi
150 libras
A pies = 50 pulg 2
P = 6 psi 300 libras
P = s ––––
W
––––––––
150 lbf
n = =
A pies 50 pulg 2 = 3 psi
FIGURA 1-40
El esfuerzo normal (o presión) en los
pies de una persona regordeta es mucho
mayor que en los pies de una persona
delgada.
FIGURA 1-41
Algunos medidores de presión básicos.
Dresser Instruments, Dresser, Inc. Fotografía
utilizada con permiso.
y megapascal (1 MPa 10 6 Pa) se usen más comúnmente. Otras tres unidades
de presión de uso extendido, principalmente en Europa, son bar, atmósfera
estándar y kilogramo fuerza por centímetro cuadrado:
1 bar 10 5 Pa 0.1 MPa 100 kPa
1 atm 101,325 Pa 101.325 kPa 1.01325 bars
1 kgf>cm 2 9.807 N>cm 2 9.807 10 4 N>m 2 9.807 10 4 Pa
0.9807 bar
0.9679 atm
Observe que las unidades de presión bar, atm y kgf/cm 2 son casi equivalentes
entre sí. En el sistema inglés, la unidad de presión es la libra fuerza por
pulgada cuadrada (lbf/pulg 2 , o psi), y 1 atm 14.696 psi. Las unidades de
presión kgf/cm 2 y lbf/pulg 2 también se denotan por kg/cm 2 y lb/pulg 2 , respectivamente,
y se usan regularmente en medidores de presión de llantas. Se puede
demostrar que 1 kgf/cm 2 14.223 psi.
La presión también se usa para sólidos como sinónimo de esfuerzo normal,
el cual es la fuerza que actúa perpendicularmente a la superficie por unidad de
área. Por ejemplo, una persona de 150 libras cuya área total de 50 pulg 2 dejada
por la huella de su zapato ejerce una presión en el piso de 150 lbf/50 pulg 2
3.0 psi (Fig. 1-40). Si la persona se apoya en un pie, la presión se duplica.
Si la persona aumenta de peso, es probable que sienta incomodidad en el pie
como resultado del aumento de presión (el tamaño de la superficie del pie no
aumenta con la ganancia de peso). Esto explica también por qué una persona
puede caminar en la nieve recién caída sin hundirse si usa raquetas para nieve
grandes, y por qué si una persona usa un cuchillo afilado puede cortar con
poco esfuerzo.
La presión real en una determinada posición se llama presión absoluta, y se
mide respecto al vacío absoluto (es decir, presión cero absoluta). Sin embargo,
la mayor parte de los dispositivos para medir la presión se calibran a cero en
la atmósfera (Fig. 1-41), por lo que indican la diferencia entre la presión absoluta
y la atmosférica local; esta diferencia es la presión manométrica. Las presiones
por debajo de la atmosférica se conocen como presiones de vacío y se
miden mediante medidores de vacío que indican la diferencia entre las presiones
atmosférica y absoluta. Las presiones absoluta, manométrica y de vacío son
todas positivas y se relacionan entre sí mediante
P manométrica P abs P atm (1-15)
P vacío P atm P abs (1-16)
Esto se ilustra en la figura 1-42.
Al igual que otros medidores de presión, el usado para medir la presión del aire
en una llanta de automóvil indica la presión manométrica, de manera que una lectura
común de 32 psi (2.25 kgf/cm 2 ) indica una presión de 32 psi por arriba de la
presión atmosférica. En un lugar donde ésta es de 14.3 psi, por ejemplo, la presión
absoluta en la llanta es 32 14.3 46.3 psi.
En las relaciones y tablas termodinámicas casi siempre se usa la presión
absoluta; en este libro la presión P denotará presión absoluta a menos que se
especifique lo contrario. Con frecuencia se agregan las letras “a” (para presión
absoluta) y “g” (para presión manométrica) a las unidades de presión (lo que
resulta en psia y psig) para especificar esto.