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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y CIVILE.F.P. INGENIERIA CIVIL

“LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS I (IC-337)”

LABORATORIO Nº-1:”PROPIEDAD DE LOS FLUIDOS”

INTEGRANTES:APELLIDOS Y NOMBRES:

COLLAHUACHO CALLAÑUPA, Daniel.ARONÉS CARDENAS, Rossi.YUGRA AGUILAR ,SamuelBAUTISTA PAQUIYAURI, WILBER.CONDORI OCHOA, Fredy Prudencio.HUARAYA FLORES, Yolanda.CCAULLA GÓMEZ, Carlos.

DOCENTE: Ing. BENDIZU PRADO, Jaime LeonardoGRUPO: Jueves de (8:00am-10:00am).

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AYACUCHO-PERÚ2012

Ayacucho, 17 de octubre 2012

INFORME :Nº 001-FIMGC-EFPIC/GJ

AL : Ing. BENDIZU PRADO, Jaime Leonardo Jefe de Práctica

DEL : COLLAHUACHO CALLAÑUPA, Daniel.ARONÉS CARDENAS, Rossi.BAUTISTA PAQUIYAURI, WILBER.CONDORI OCHOA, Fredy Prudencio.HUARAYA FLORES, Yolanda.CCAULLA GÓMEZ, Carlos.

Grupo: jueves (8 – 10) am

ASUNTO: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Es grato de dirigirme a Ud. para informarle lo siguiente.

I. INTRODUCCIÓN. En el estudio de los principios de la Hidráulica y la Mecánica de los fluidos, algunas propiedades dan sus características inherentes a los mismos; por lo que el peso específico es muy importante en la Estática de los fluidos, la viscosidad y la densidad son las que predominan en el flujo o fluidos en movimiento.Se tiene experimentos que nos permiten determinar las propiedades más relevantes de un fluido, como la densidad, la viscosidad y la tensión superficial.

II. OBJETIVOS. Conocer las diferentes propiedades de los fluidos, que es un factor importante en su aplicación, con lo cual tener un conocimiento detallado y tener muy de presente en los trabajos en las que se tiene que ver estas propiedades.La complementación de la teoría con la practica en laboratorio, sustentar y comprobar las definiciones y formulas que gobiernan a los diferentes tipos de fluidos.Manejo de materiales para diferentes tipos de experimentos aprenderlos y aplicarlo en la vida real.Formarse ingeniero con alto nivel en la investigación científica.

III. INSTRUMENTOS. III.1 . -UN RECIPIETE O FRASCO. Es un instrumento volumétrico, que permite medir volúmenes superiores y más rápidamente que las pipetas,

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aunque con menor precisión. Está formado por un tubo generalmente transparente de unos centímetros de diámetro, y tiene una graduación (una serie de marcas grabadas) desde 0 ml (hasta el máximo de la probeta) indicando distintos volúmenes. En la parte inferior está cerrado y posee una base que sirve de apoyo, mientras que la superior está abierta (permite introducir el líquido a medir) y suele tener un pico (permite verter el líquido medido). Generalmente miden volúmenes de 25 ó 50 ml.

III.2 .-FLUIDO DE CONPARACION (AGUA) y FLUIDO DE DENSIDAD.

III.3 .-UNA BALANZA. Existen aplicaciones para las balanzas de precisión, que exigen una verificación legal, por lo que existen a la venta modelos específicos preparada para cumplir esta exigencia legal.Las balanzas de precisión deben ser calibradas con pesos de calibración al ser instaladas, para ajustarlas al valor de la aceleración de la gravedad en el lugar de la instalación.Esta calibración se debe repetir de forma periódica para asegurar la precisión de la balanza.En los departamentos de control de calidad, es necesario cumplir para la calibración de las balanzas de precisión, las exigencias de la certificación ISO con que la empresa está acreditada

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III.4 .-WINCHA. Es un instrumento de medición similar a una cinta métrica, con la particularidad de que está construido en chapa metálica flexible debido su escaso espesor, dividida en unidades de medición, y que se enrolla en espiral dentro de una carcasa metálica o de plástico. Algunas de estas carcasas disponen de un sistema de freno o anclaje para impedir el enrollado automático de la cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma.

III.5 .- CRONOMETRO. Es un reloj o una función de reloj para medir fracciones temporales, normalmente breves y precisas.El funcionamiento usual de un cronómetro, consiste en empezar a contar desde cero al pulsarse el mismo botón que lo detiene.

IV. FUNDAMENTO TEÓRICO. FLUIDO

Sustancia que cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma, con lo que fluye y se adapta a la forma del recipiente. Los fluidos pueden ser líquidos o gases. Las partículas que componen un líquido no están rígidamente adheridas entre sí, pero están más unidas que las de un gas. El volumen de un líquido contenido en un recipiente hermético

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permanece constante, y el líquido tiene una superficie límite definida. En contraste, un gas no tiene límite natural, y se expande y difunde en el aire disminuyendo su densidad. A veces resulta difícil distinguir entre sólidos y fluidos, porque los sólidos pueden fluir muy lentamente cuando están sometidos a presión, como ocurre por ejemplo en los glaciares.

IV.1 .-DENSIDAD. DEFINICION.-Densidad es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. En ocasiones

se habla de densidad relativa que es la relación entre la densidad de un cuerpo y la

densidad del agua a 4 °C, que se toma como unidad. Como un centímetro cúbico de

agua a 4 °C tiene una masa de 1 g, la densidad relativa de la sustancia equivale

numéricamente a su densidad expresada en gramos por centímetro cúbico.

La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de

densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después

su volumen; éste se puede calcular a través del cálculo si el objeto tiene forma

geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la

diferencia de altura que alcanza el líquido. La densidad es el resultado de dividir la

masa por el volumen. Para medir la densidad de líquidos se utiliza el densímetro, que

proporciona una lectura directa de la densidad.

El término de densidad también se aplica a las siguientes magnitudes:

1) La relación entre el número de partículas en un volumen dado, o el total de una determinada cantidad —como la energía o el momento— que existe en un volumen, y dicho volumen. Es el caso de la densidad de carga, la densidad de electrones o la densidad de energía. 2) La energía luminosa por unidad de volumen (densidad de energía luminosa). 3) La oscuridad de una imagen en una película o placa fotográfica (densidad fotográfica).

ρ=mV

IV.2 .-PESO ESPECÍFICO (g).

El peso específico de una sustancia es el peso de la misma por una unidad de volumen.

γ=WV

como ,W =mg

γ=mgV

=ρ g , porque ρ=mV

IV.3 .-VISCOCIDAD. DEFINICION.-Es una magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido, resistencia producto del frotamiento de las moléculas que se deslizan unas contra otras. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.

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Explicación de la viscosidad:Imaginemos un bloque sólido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial, por ejemplo, una goma de borrar (a) sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en dirección paralela a la mesa; en este caso, el material sólido opone una resistencia a la fuerza aplicada, pero se deforma (b), tanto más cuanto menor sea su rigidez. Si imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre otras, el resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas respecto de las adyacentes, tal como muestra la figura (c).

En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares características; así, por ejemplo, si arrastramos la superficie de un líquido con la palma de la mano como hacíamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se moverán o lo harán mucho más lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de la pequeña resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad. Medidas de la viscosidad:

Consideremos dos láminas paralelas de fluido viscoso que están separadas una distancia "D" una de otra , que tienen una superficie "A" y que se desplazan una sobre otra con una velocidad "V 0" arrastradas por una fuerza "F" :

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Experimentalmente se puede comprobar que la fuerza tangencial es directamente proporcional a la velocidad , a la superficie e inversamente proporcional a la distancia entre capas :

F=μ∗V 0∗A

D

La constante de proporcionalidad "μ" se llama coeficiente de viscosidad del fluido, o sencillamente la viscosidad del mismo.

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La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad:

Coeficiente de viscosidad absoluta, designado como μ. Se define la viscosidad absoluta o dinámica como:

μ= F∗DA∗V 0

Representa la viscosidad dinámica del líquido y es medida por el tiempo en que tarda en fluir a través de un tubo capilar a una determinada temperatura. Las unidades

para μ son: N . s

m2

Coeficiente de viscosidad cinemática o relativa, designado como ν. Representa la característica propia del líquido desechando las fuerzas que genera su movimiento, obteniéndose a través del cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad. Las

unidades para ν son : m2

s

V. PROCEDEMIENTO EN LABORATORIO. A continuación se describen los procedimientos para hallar la viscosidad dinámica y cinemática, utilizando el viscosímetro de caída de bola:

V.1 VISCOSÍMETRO DE CAIDA DE BOLA : Mida el diámetro de la esfera y el diámetro del tubo.Determine el peso específico (γ ) de la esfera y del líquido del trabajo.Mida la temperatura del líquido.Vierta el líquido de trabajo en el tubo.Deje caer la bola dentro del tubo y determine el tiempo para recorrer una distancia Y.

V.2 VISCOSIDAD ABSOLUTA - VISCOSÍMETRO DE CAIDA DE BOLA : Para determinar dicha viscosidad con éste aparato, se requiere primero conocer la velocidad observada y la velocidad corregida.

V.3 VELOCIDAD OBSERVADA :

V 0=yt

Donde:V 0=velocidad observada de caída de la esfera.

y=distancia recorrida por la esfera.t = tiempo para recorrer “y” .

V.4 VELOCIDAD CORREGIDA :

V=V 0[1+ (9De )(4Dt )

+(9D e)2

(4D t )2 ]

Donde:V = Velocidad corregida.De=Diámetro de la esfera.

Dt=Diámetro del tubo.

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V.5 VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINÁMICA ( μ) :

μ=D e2 ( γ e−γl )18V

Donde:μ =Viscosidad absoluta o dinámica.De=Diámetro de la esfera.

γ e =Peso especifico de la esfera.

γ l =Peso especifico del líquido.

V = Velocidad corregida.V.6 V ISCOSIDAD CINEMATICA ( v) :

v=μρ

Donde: v =Viscosidad cinemática.μ =Viscosidad absoluta o dinámica.ρ =Densidad del cuerpo.

VI. CALCULO DE RESULTADOS. VI.1 DATOS EXPERMENTALES.

AGUA PURA

Vvol .agua=150cm3=150∗10−6m3 Desferera=10cm=2∗ℜ

Vesfera=43∗ℜ3=5.236∗10−6m3

Wesfera=160.98grf =0.16098kgfWagua=150 cm3=150∗10−6m3

t=2.90+2.97+2.88+2.964

=2.93 s

y=h−De=1.36m−5.63cm=1.3037m

AGUA CON JABON LIGUIDOWmezcla=146.83 grf =0.14683KgfVagua+ jabon=145cm3=145∗10−6m3

y=1m−5.63cm=0.9437mDt=10 cm=0.1mWesfera=160.98grf =0.16098KgfVvol .esfera=5.236∗10−6m3

t=2.43+2.42+2.41+2.444

=2.43 s

VI.2 MANEJO DE DATOS.

Reemplazando los datos respectivamente tenemos:

a. AGUA PURA

VELOCIDAD OBSERVADA

Vo= yt=0.444948805461m

s=0.445m

s VELOCIDAD CORREGIDA

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V=0.445ms∗(1+ 9∗0.1

4∗0.0563+( 9∗0.14∗0.0563 )

2)V=9.331m

s VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINÁMICA( μ)

γ l=WaguaVagua

=

0.1447

150∗10−6∗Kgf

m3 =964.67∗Kgfm3

γ e=WesferaVesfera

=

0.16098

5.236∗10−6∗Kgf

m3

μ=0.12∗( 964.67−307.44818∗9.331

)

MKS

μ=0.03913 Kgf∗s

m2

CGS

μ=3.385POISES

VISCOSIDAD CINEMÁTICA ( v)

ρ= γ eg

=307.4489.81

Kgf∗s2

m4 =31.340 Kgf∗s2

m4

v=μρ=0.0391331.340

m2

s MKS

v=1.249∗10−3 m2

s

CGS

v=1.249STOKESb. AGUA CON JABON LIGUIDO

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VELOCIDAD OBSERBADA

Vo= yt=0.9437

2.4ms=0.3920833 m

s VELOCIDAD CORREGIDA :

V=0.39920833∗¿

V=0.73921948ms

VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINÁMICA ( μ) :

γ l= Wagua+ jabonVol agua+ jabon

= 0.14683

145∗10−6Kgf

m3

γ l=1012.6206 Kgf

m3

γ e= WesferaVol esfera

= 0.16098

5.236∗10−6Kgf

m3

γ e=30744.8434 Kgf

m3

μ=0.12∗( 30744.8434−1012.620618∗0.73921948

) Kg∗s

m2

MKS

μ=22.345057 Kg∗s

m2

MGS

μ=2189.81561POISE S

VISCOSIDAD CINEMÁTICA ( v) :

ρ= γ eg

=30744.84349.81

Kg∗s2

m4

ρ=3134.03093 Kg∗s2

m4

v=μρ= 22.3450573134.03093

m2

s

v=0.00712981m2

s MKS.

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v=7.12981∗10−3∗m2

s CGS

v=7.12981STOKES

VII. CUESTIONARIO.

1. Determinar la Viscosidad dinámica µ y cinemática ν de dos líquidos diferentes y compáralos.

Viscosidad Dinámica y Cinética de Agua

Mezclada con Azúcar

Viscosidad Dinámica y Cinética de Agua

Pura

u=0.041825002597 Kgf

m2u=0.0406993 Kgf

m2

v=2.89827039011∗10−4 m2

sv=2.82026464464∗10−4 m2

s

Comparando los resultados obtenidos decimos lo siguiente:

La esfera cae con mayor velocidad en agua pura a comparación que en el de agua mezclada con azúcar; debido a que el agua al ser mezclada con azúcar obtiene mayor viscosidad que el de agua pura.Comparando la viscosidad dinámica del agua pura con del agua mezclada con azúcar notamos claramente que el agua mezclada con azúcar tiene mayor viscosidad dinámica.Finalmente compramos la viscosidad cinemática del agua pura con la del agua mezclada con azúcar, pues notamos que existe una diferencia entre esos valores; debido a que agua al ser mezclada con azúcar obtiene mayor viscosidad.

2. Graficar viscosidad dinámica versus temperatura para cada líquido ensayado.

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30 35 40 45 50 55 60 650

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

f(x) = 4.53273147130778 exp( − 0.0383214133158061 x )

Grafico de Viscosidad Dinámica versus Tem-peratura

gExponential (g)

T(C°)

u((K

g*s)

/m^2

)

40 42 44 46 48 50 520

200

400

600

800

1000

1200

1400

f(x) = 9692.91475934875 exp( − 0.0497695952650363 x )

Gráfico de Viscosidad Dinámica versus Tem-peratura

Gráfico u v TExponential (Gráfico u v T)

T(C°)

u(Pa

.s)

VIII. OBSERVACIONES. La esfera cae con mayor velocidad en agua pura a comparación que en el de agua mezclada con jabón; debido a que el agua al ser mezclada con jabón obtiene mayor viscosidad que el de agua pura.Comparando la viscosidad dinámica del agua pura con del agua mezclada con azúcar notamos claramente que el agua mezclada con azúcar tiene mayor viscosidad dinámica.Finalmente compramos la viscosidad cinemática del agua pura con la del agua mezclada con jabón, pues notamos que existe una diferencia entre esos valores; debido a que agua al ser mezclada con jabón obtiene mayor viscosidad.

IX. CONCLUSIONES. En esta práctica comprobamos que el azúcar disuelto en agua es un fluido más denso que el agua líquida.Esta práctica es muy importante en el sentido industrial debido a que esta se fundamenta mucho en leyes físicas y químicas que nos permite entender porque tal

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compuesto es más espeso que otro, o porque un compuesto es utilizado como lubricante, etc.. El conocimiento de la viscosidad de un líquido nos ayuda en el área de "Mecánica de Fluidos" ya que podemos saber qué tipo de líquido es importante y porque usarlo en tal máquina para que esta funcione en óptimas condiciones. De los resultados obtenidos podemos concluir que entre más viscoso sea un líquido tendrá mayor viscosidad cinemática y dinámica.La viscosidad es una de las propiedades más importantes de los fluidos, ya que ayuda a describir el comportamiento del fluido desde el punto de vista de la deformación que sufren al recibir un esfuerzo cortante, distinto a como responden los sólidos.Como la viscosidad es la oposición de los fluidos a fluir, se ve afectada por la densidad del fluido, la temperatura, la estructura interna, y en una poca proporción por la presión.Entre más viscoso sea un fluido, más tiempo se demorará en ir de un lugar a otro.Como la viscosidad depende de las fuerzas intermoleculares y estas se modifican con la temperatura la viscosidad de un líquido también varía con la temperatura.

X. RECOMENDACIONES. Al soltar la esfera en el Viscosímetro de caída de bola se sugiere soltarlo en el centro para así evitar choques de la esfera al viscosímetro, y por ende evitar la obtención de datos erróneos. Para que los cálculos nos den mejores resultados y realizar una mejor práctica debemos de tener y elaborar mejores materiales de laboratorio.Se deben controlar los tiempos de manera preciso desde el momento en que se suelta la esfera en el viscosímetro de caída de bola con agua hasta que la esfera llegue a la base del viscosímetro.

XI. BIBLIOGRAFIA. Problemas de MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA ,OSCAR MIRANDAFísica Aplicada y Experimental, Guillén Calderón Eder, Editorial América, Tercera ediciónmecánica de los fluidos de hidráulica Ronald, giles

mecánica de fluidos, Streter, Víctor

manual de Ing. civil Mcgraw, hil

Física Aplicada y Experimental, Guillén Calderón Eder, Editorial América, Tercera edición.http://www.monografias.com/trabajos33/viscosidad/viscosidad.shtmlhttp://taninos.tripod.com/viscosidad.htmhttp://www.mitecnologico.com/iem/Main/ViscosidadAbsolutaYViscosidadCinematicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://www.cuadernodelaboratorio.es/Imagenes/pdf/Viscosidad.pdfRobert MOTT “MACÁNICA DE FLUIDOS”*RANALD Y GILES. “MECÁNICA DE FLUIDOS E HIDRAÚLICA”*Claudio MATAIX. “MECÁNICA DE FLUIDOS Y MAQUINARIAS HIDRÁULICAS”

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Es todo cuanto informo para su conocimiento y demás fines