LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS

GUIA PARA LA PRESENTACIN DE INFORMES DE LABORATORIO

CONTENIDO

Los informes de las prcticas de Laboratorio de mecnica de Fluidos deben contener los siguientes captulos partes:I. Introduccin

Debe contener el objetivo de la prctica y una definicin clara de todos los trminos no comunes y de todas las variables y/o simbologas que se utilizan en el informe. Por ejemplo: Grado SAE, grado Engler, Q: caudal volumtrico en m3/s; b: ancho del canal en metros; E2: energa especfica en el punto 2 (metros); etc.

Omitir variables puede conducir al lector del informe a no entender y a rechazar el informe.

II. Resumen de la teora

Debe contener un resumen claro y completo de toda la teora que se relaciona con la prctica especfica. Eviten incluir temas que no tengan relevancia, con ello solo logran desperdiciar su tiempo y el del lector.

III. Resumen de la prctica

En este captulo se debe describir el procedimiento seguido o a seguir en la prctica. Puede estar basado en la gua de laboratorio de cada prctica.

IV. Anlisis de resultados

Es el captulo ms importante de la prctica. Ms adelante se comenta en detalle lo que debe contener.

V. Conclusiones

Generalmente las conclusiones se refieren a si se alcanzaron o no los objetivos de la prctica. Pueden presentarse otras conclusiones adicionales. Mientras en el captulo anterior se analizan los casos particulares, en este se generalizan.

VI. Bibliografa

Debe contener toda la bibliografa que se utiliz para el capitulo de teora y, si tambin se utiliz, para los clculos, grficas y calibraciones. Las referencias deben ser expresadas completas.

VII. Apndices

1. Clculos Tpicos: Este apndice debe contener un ejemplo de los clculos que se realizaron para obtener los resultados que posteriormente se consignarn en las tablas de resultados. Deben incluirse los deferentes clculos (por ejemplo, clculo de caudales clculo de velocidades, etc.)

2. Tablas de datos: Los datos tomados en el laboratorio deben ser presentados en forma de tablas las cuales deben llevar su correspondiente ttulo; cada columna y fila deben estar correctamente identificadas. Las tablas deben ser auto comprensibles.

3. Tablas de resultados: Los resultados de los clculos hechos despus de la prctica deben presentarse en tabla similares a las de los datos.

4. Figuras y Grficas: Las figuras y grficas deben llevar los ttulos y subttulos necesarios para su correcta interpretacin, as como informacin adicional que las haga comprensibles. Las grficas deben construirse en papel milimetrado o generarse en computador con cuadrcula visible. Cada eje debe llevar su identificacin y sus unidades. Las grficas deben indicar claramente los puntos experimentales. Muchas veces la unin de los puntos no muestra en realidad lo que se quiere mostrar (por ejemplo, los errores se pueden magnificar gracias a la escala utilizada), en estos casos es conveniente usar una lnea de tendencia manteniendo los puntos experimentales.

Todas las variables o constantes usadas en los apndices deben estar definidas en la introduccin.

PRESENTACIN DEL INFORME

Los informes correspondientes a cada una de las prcticas de laboratorio debern ser presentados en hojas de papel bond, tamao A4, en flder manila.La portada debe incluir el nombre de la experiencia a realizar, la fecha de realizacin, adems del nombre completo y cdigo del alumno (resaltado).

Importante. A la fecha de realizacin de cada prctica debern presentarse al laboratorio portando un previo informe, el cual debe contener los aspectos sealados en los captulos I, II, III, VI y VII (tablas sin llenar).

Ningn alumno podr ingresar al laboratorio si no tiene a la vista su informe preliminar!!!

Luego de realizada la prctica, el informe deber ser inmediatamente completado en el laboratorio (captulos IV, V Y VII) y entregado al profesor cuando se lo solicite al final de la clase.

ANLISIS DE RESULTADOS

Este es el captulo ms importante del informe. Aqu deben anotarse todas las observaciones que se hicieron en la prctica. Un buen anlisis debe incluir las relaciones encontradas, las cuales no siempre son numricas (p. ej. Se observ que A disminua a medida que B aumentaba). Se debe tratar de encontrar estas relaciones observando con cuidado los datos de laboratorio y adems se debe intentar explicar los fenmenos (p. ej. esto puede suceder porque el flujo se vuelve turbulento...)

Finalmente, se debe recordar que estas indicaciones para la elaboracin de los informes son tiles no solo para el Laboratorio de Mecnica de Fluidos sino para los laboratorios de otros cursos y, probablemente, para informes de tipo tcnico en su vida profesional.

CONSULTE CUALQUIER DUDA AL RESPECTO CON SU PROFESOR DE LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS!!!

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EXPERIENCIA N 01

VISCOSMETRO ENGLER

I. OBJETIVOS

a) Determinar la viscosidad de una muestra de aceite lubricante.

b) Mostrar la variacin de la viscosidad de un fluido lquido con el cambio de temperatura.

II. DESCRIPCIN DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

a) El viscosmetro Engler es un dispositivo que se emplea para medir la viscosidad cinemtica aproximada de aceites hasta un grado SAE60 con buena eficiencia. Est conformado por una taza metlica central, con tapa, revestida de bronce, en cuyo fondo tiene un agujero central de 2.80 mm de dimetro por donde fluir el aceite. Este agujero se mantiene cerrado mediante un pin obturador de metal, que puede ser levantado sin necesidad de abrir la tapa. Un recipiente para agua circunda a la taza y sirve para calentar el agua (bao mara) que mantendr al aceite a una temperatura uniforme en toda la taza utilizando el agitador incorporado del equipo.b) Dos termmetros de mercurio (0 C 100 C), uno para el aceite y otro para el agua.c) Un cronmetro, para medir los tiempos de vaciado del agua y del aceite.

d) Un bastidor o soporte del viscosmetro con calentador a gas incorporado.

e) Un recipiente graduado de 500 ml.

f) Agua limpia, destilada preferentemente. Aprox. 250ml.

g) Aceite lubricante cuyo grado SAE deber determinarse, aprox. 250 ml.III. PASOS A SEGUIR DE LA EXPERIENCIA

1. Nivele el equipo.2. Llene la taza central con agua, llevndola a la temperatura de 20 C.

3. Tome el tiempo de vaciado de 200 ml de agua. Anotar en la hoja de clculos.

4. Llene la taza central con aceite y el recipiente que la circunda con agua. Coloque los termmetros en los depsitos respectivos.

EXPERIENCIA No.1

Lleve el aceite hasta una temperatura de 20 C.

5. Tome el tiempo de vaciado de 200ml de aceite, cuando se haya alcanzado la temperatura deseada y mantenida constante durante aprox. 5 minutos.

Anote en la hoja de clculos.

EXPERIENCIA No.2

Repita el procedimiento 4 y 5, para temperatura del aceite 50 C teniendo en cuenta que la diferencia de temperaturas entre el agua y el aceite sea del orden de los 5 C.

Durante el proceso, agite constantemente el agua para uniformizar la temperatura alrededor de la taza de aceite.

EXPERIENCIA No.3.

Repita el procedimiento 4 y 5 para temperatura del aceite 100 C.

HOJA DE DATOS Y CALCULOS

Datos de Laboratorio

El procedimiento descrito en los pasos 4 y 5 se realizar para el nmero de experiencias que el instructor crea conveniente.

El tiempo de vaciado de 200 ml de agua a 20 C est en el rango de 50 52 segundos. Si en la experiencia obtiene un tiempo deferente, anote en las conclusiones el porqu de dicha diferencia.

En el viscosmetro Engler, para ensayos donde la temperatura del agua alcanza los 50C existe un error del orden del 10 %; sobre los 50 C, el error baja al orden del 5%.

Mediciones y Resultados

t de vaciado de 200 ml de agua a 20 C = ---------segundos

Exp. No.Temperatura del agua

(C)Temperatura del aceite

(C )Tiempo

de vaciado

del aceite

(seg)Viscosidad del aceite

Grados

EnglerCinemtica(Dinmica(Grado SAE

1

2

3

Clculos

a) Determinacin de los grados Engler.

b) Determinacin de la viscosidad cinemtica.

c) Utilice la Fig. A1. de viscosidad dinmica versus temperatura y grafique la curva correspondiente al grado SAE del aceite utilizado.

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EXPERIENCIA No. 02

PRESION HIDROSTATICA EN SUPERFICIES SUMERGIDAS

I. OBJETIVOS

a) Determinar experimentalmente la magnitud de la fuerza de presin hidrosttica que acta sobre una superficie plana sumergida.

b) Estimar el porcentaje de error con respecto a la fuerza resultante terica.

II. DESCRIPCIN DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

a) El equipo bsico tiene la forma de un segmento de anillo de seccin rectangular, de radio R = 26,5 cm y seccin transversal de base b =11,5 cm por 12,5 cm de altura, contrabalanceada y pivoteada en su centro de curvatura y rgidamente conectado a un sistema de pesas. Est montado en la parte superior de un recipiente de paredes transparentes que permiten una visin completa del experimento. El recipiente descansa sobre un soporte de metal con reguladores de nivel.

El equipo tiene dos regletas que permitirn tomar lecturas de niveles de agua y desplazamientos de las pesas.

b) Agua, aproximadamente 30 litros.

c) Un conjunto de pesas de diferente magnitud.

d) Dos depsitos de plstico de aproximadamente 4 litros de capacidad.e) Un termmetro

PASOS A SEGUIR EN LA EXPERIENCIA

1. Mida las dimensiones de R y b.2. Tome la temperatura de agua y determine el valor del peso especfico utilizando una tabla ( ( T.

3. Nivele el recipiente utilizando las patitas reguladoras y los niveles laterales adheridos al equipo.

4. Vierta agua en el recipiente hasta que la seccin rectangular quede vertical y la parte superior del anillo horizontal. Proceda a equilibrar el anillo utilizando la contrapesa y el eje autoroscante.

Anote el valor del nivel de referencia ( h).

4. Agregue cuidadosamente mas agua al recipiente utilizando los depsitos de plstico, hasta una altura arbitraria (h). Equipo utilizando una pesa, desplazndola en el carril de pesas. Anote los valores del nivel de agua h, el valor de la pesa, W; y, el desplazamiento de la pesa, X.

5. Retire el agua del recipiente hasta el nivel de referencia h, recalibre nuevamente el contrapeso con respecto al nivel del agua h.

6. Repita el procedimiento 4 y 5, para dos alturas adicionales, h, diferentes, agregando ms agua al recipiente.

HOJA DE DATOS Y CALCULOS

Datos de Laboratorio

El desplazamiento, X, de la pesa se mide desde el cero de la regla graduada (centro de curvatura del anillo) hasta el centro de gravedad de la pesa.

El valor anotado en las pesas corresponde a gramos masa.

Mediciones y Resultados

R = ------ m

b = ------ mEXP.No.h

(m)h

(m)W(N)X(m)(h

(m)F experim.(N)F terica

(N)%Error

1

2

3

Clculos

a) Determinacin de la fuerza resultante experimental.

La sumatoria de momentos de las fuerzas actuantes con respecto al centro de curvatura deber ser cero, por tanto:

b) Determinacin de la fuerza resultante terica.

c) Determinacin del porcentaje de error:

GUIA DE LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOSEXPERIENCIA No. 03CUBA DE REYNOLDS

I. OBJETIVOS

a) Visualizar los distintos regmenes de flujo en una tubera.

b) Determinar los nmeros de Reynolds correspondientes a los regmenes de flujo visualizados.

II. DESCRIPCIN DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

a) Cuba de Reynolds. Ver figura.

b) Agua, aproximadamente 30 litros.

c) 01 termmetro.

d) Tinte colorante (fluorescena sdica o permanganato de potasio).e) Probeta graduada de 500 ml.

III. PASOS A SEGUIR EN LA EXPERIENCIA

1. Nivele el equipo.2. Tome la temperatura de agua y determine el valor de la viscosidad cinemtica utilizando una tabla T ( (.

3. Establezca cuidadosamente el nmero de vueltas que da la vlvula de descarga de la tubera de vidrio, desde la posicin de cerrada hasta la posicin de completamente abierta.

Calcule y anote el nmero de vueltas que le corresponde a 1/5 de abertura total, y a 2/5, 3/5, 4/5, y5/5 de la abertura total.

4. Agregue agua en la cuba de Reynolds hasta el nivel mximo del vertedero de rebose. Dejar reposar la masa de agua

5. Diluya el tinte colorante en agua y virtalo en su recipiente, asegurndose previamente de que la vlvula del depsito de tinta est cerrada.

6. Abra la vlvula de descarga para la primera posicin (1/5 de abertura total). El nivel de agua en la cuba deber permanecer constante, es decir al nivel del rebose del vertedero, para lo cual deber verter en la cuba tanta agua como la que desagua por la vlvula de descarga.

7. Abra la vlvula del depsito de colorante y observe el tipo de flujo. Anote en su tabla de resultados.

8. Mida el tiempo que demora en descargar un volumen de agua (aprox. 1 litro) por la tubera de vidrio. Efecte tres mediciones y anote los resultados en la tabla de datos.

9. Repita los pasos 4 al 8 para las dems posiciones de abertura de la vlvula.

HOJA DE DATOS Y CALCULOS

Datos de Laboratorio.

El dimetro de la tubera de vidrio es --------- m.Mediciones y Resultados

Temperatura del agua = -------C Viscosidad cinemtica = ---------m2/s.

Abertura de vlvula (fraccin de abertura total)((m3)tprom.

(s)Q

prom.

(m3/s)V

(m/s)Nmero

de ReTipo de flujo

ObservadoTerico

1/5

2/5

3/5

4/5

5/5

Clculos.

a) Determinacin del caudal volumtrico

Use la frmula:Q = ( / t, (= volumen en m3, t en segundos.

b) Determinacin de la velocidad del fluido en la tubera.

De la frmula del caudal: V = Q /A,A es el rea de la seccin transversal de la tubera.

c) Determinacin del nmero de Reynolds

El nmero de Reynolds, para tuberas, es: Re = V D/ (D es el dimetro de la tubera.

( es la viscosidad cinemtica del agua a la temperatura de ensayo ( De tabla).

GUIA DE LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOSEXPERIENCIA No. 04IMPACTO DE CHORRO SOBRE ALABES

I. OBJETIVOS

a) Medir directamente la fuerza generada por un chorro lquido cuando impacta sobre una superficie slida (labe).

b) Visualizar la forma en que es desviado el chorro por el labe.

II. DESCRIPCIN DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

a) El equipo consta de una bomba centrfuga que impulsa el agua hacia una tobera encerrada en un recipiente cilndrico de acrlico transparente. Esta tobera dirige verticalmente hacia arriba el chorro de agua el cual impacta sobre un labe de superficie plana o semiesfrica, situada a una altura h conocida. Ver figura.

El agua, despus del impacto, se drena por la base inferior del cilindro de acrlico hacia un depsito graduado para la determinacin del caudal volumtrico Q =( /t.

El labe est unido rgidamente a un brazo nivelable y convenientemente graduado por una regla milimtrica, y por cuya cara superior desliza libremente un peso conocido.

El brazo est restringido en su movimiento de vaivn por un resorte dbil cuya misin es la de permitir que con la pesa deslizante en la posicin cero, el brazo se mantenga en posicin horizontal comprobado adicionalmente por un nivel de burbuja incorporado o por el pin que cuelga libremente del extremo del brazo.

b) Alabes, plano y semiesfrico.

c) Equipo de bombeo de agua.

d) Termmetro

e) Probeta graduada de 500ml.

III. PASOS A SEGUIR EN LA EXPERIENCIA

1. Nivele el equipo de impacto.

2. Mida la temperatura del agua y determine el valor de la densidad (use tablas).

3. Coloque el peso deslizante, 100 gr, en la posicin cero. Nivele el brazo y mida la altura h entre la salida de la boquilla y el nivel de entrada del labe.

4. Haga circular un chorro de agua muy dbil que impacte en el labe luego verifique su nivelacin desplazando la pesa sobre el brazo pivotante. Anote el desplazamiento X desde el punto de origen. La salida del chorro de agua del labe debe ser simtrica al eje del chorro.

5. Mida el tiempo en llenar un recipiente graduado (500 ml) y establezca el caudal volumtrico circulante.

6. Ajustar con la tuerca correspondiente la tensin en el resorte de modo que con una nueva y mayor pesa deslizante en la posicin cero el brazo pivotante se halle en posicin horizontal.

7. Incrementar el flujo gradualmente restableciendo en cada caso el equilibrio mediante el corrimiento de la pesa deslizante y anotando para cada caso el desplazamiento desde el origen. Repita los pasos 5 al 7 hasta lograr un suficiente nmero de mediciones.

HOJA DE DATOS Y CLCULOS

Datos de Laboratorio

El peso del labe semiesfrico es: Wa = 0,966 N

El peso del labe plano es: Wa = 0,855 N

Dimetro de la tobera (chorro):D = 10 mm.

Mediciones y Resultados.

Temperatura del agua = _____ C;( = _____kg/m3;

X = _____ m

AlabeExp.

No.((m3)

t(seg)(X

(m)Q

(m3/s)Vo

(m/s)Ve

(m/s)F (Newton)%

Error

Experim.Terico

Plano

h =__m

1

2

3

Semi-

esfrico

h= __m1

2

3

Clculos

a) Determinacin de la fuerza de impacto experimental.

Equilibrio inicial: ( MA = 0FR d - (W + Wa) X = 0( FR d = W X + Wa X

Equilibrio final:

FR d - W(X + (X) - Wa X + FY X = 0

b) Determinacin de la fuerza de impacto terico.

La fuerza ejercida por el fluido sobre el labe mostrado en la Fig. (a) est dado por:

donde, por lo general, la velocidad de salida es menor que la velocidad de entrada debido a los efectos del rozamiento entre el fluido y la superficie del labe: VS = k Ve; K