PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS- VISCOSIDAD

Tabla de Contenidos

ContenidoObjetivos1Introduccin.2Justificacin.3Marco terico.4Conclusiones.12Anexos.14Discucion y analisis...16 Lista de referencias18

Lista de tablas

Tabla 1. Datos del Fluido: Glicerina..15

Tabla 2. Datos del Fluido: Alcohol.15

Tabla 3. Datos del Fluido: Agua.15

Tabla 4. Datos del Fluido: Miel..16

14

Tabla 5. Datos del Fluido: Aceite............16ObjetivosGeneral:

Hallar la viscosidad de un fluido de manera experimental.

Especficos:

Comparar los valores tericos de viscosidad de cada fluido con los datos recogidos experimentalmente. Reconocer y aplicar el mtodo de la cada de la bola. Indagar sobre diferentes mtodos para hallar viscosidad en fluidos.

Introduccin.

La viscosidad es la propiedad de un fluido mediante la cual ofrece resistencia al corte. La Glicerina es un ejemplo de un lquido altamente viscoso, mientras que el agua tiene una viscosidad muy pequea. Esta propiedad depende de las fuerzas de cohesin y la rapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre molculas. En un lquido las fuerzas de cohesin son ms grandes que en un gas, debido a que las molculas se encuentran ms prximas entre s.Al incrementarse la temperatura a un lquido, la cohesin disminuye y por lo tanto, tambin lo hace la viscosidad.

Justificacin.

La viscosidad se emplea para caracterizar a un fluido y es de vital importancia para predecir su comportamiento, su desarrollo y la resistencia que opondr al ser transportado. En la Ingeniera Civil es frecuentemente utilizada esta propiedad, al disear por ejemplo una red de tuberas o alcantarillado se debe de tener presente la viscosidad del fluido que ser trasportado, para as, determinar la presin que se le deber ejercer para que este pueda transportarse sin ningn inconveniente y llegue a su destino. En la Ingeniera Ambiental se aplica para determinar la presencia de sustancias extraas en cuerpos de agua y por medio de esta medir los niveles de concentracin en los cuales se encuentra.

Marco terico.

Viscosidad, propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosmetro) que tiene un orificio de tamao conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.La viscosidad de un fluido disminuye con la reduccin de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos molculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con ms dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos lquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa la reduccin de la densidad. Los aceites de silicona, por ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy tiles como lubricantes cuando una mquina est sometida a grandes cambios de temperatura.

Fuerza de flotacin, principio de ArqumedesUn objeto en un lquido est sometido a una fuerza de apoyo ascendente llamada fuerza de flotacin. A veces esta fuerza puede actuar como una fuerza de restablecimiento para evitar que un objeto flotante se vuelque.Cuando un objeto est completamente sumergido en agua, el agua ejerce presin contra sus lados, as como contra sus partes superior e inferior. A cualquier profundidad especfica, la fuerza del agua que empuja contra los lados del objeto es la misma en todas las direcciones horizontales.Sin embargo, la fuerza que el agua ejerce sobre la parte superior del objeto no es tan intensa como la fuerza del agua que empuja hacia arriba sobre el fondo del objeto. Esto se debe a que la presin del agua aumenta con la profundidad. La profundidad del agua en la parte superior del objeto es menor que la profundidad del agua en el fondo del objeto. Por lo tanto, la presin del agua que acta sobre el fondo del objeto es mayor que la presin que el agua ejerce sobre la parte superior.El principio de Arqumedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.La explicacin del principio de Arqumedes consta de dos partes:1. El estudio de las fuerzas sobre una porcin de fluido en equilibrio con el resto del fluido.1. La sustitucin de dicha porcin de fluido por un cuerpo slido de la misma forma y dimensiones.FUERZA DE ARRASTREEn dinmica de fluidos, el arrastre o friccin de fluido es la friccin entre un objeto slido y el fluido (un lquido o gas) por el que se mueve. Para un slido que se mueve por un fluido o gas, el arrastre es la suma de todas las fuerzas aerodinmicas o hidrodinmicas en la direccin del flujo del fluido externo. Por tanto, acta opuestamente al movimiento del objeto, y en un vehculo motorizado esto se resuelve con el empuje. La fuerza debe contrarrestarse por medio de una fuerza de propulsin en la direccin opuesta con el fin de mantener o incrementar la velocidad del vehculo. Como la generacin de una fuerza de propulsin requiere que se agregue energa, es deseable minimizar el arrastreEl arrastre es una fuerza mecnica. Es generada por la interaccin y contacto de un cuerpo rgido y un fluido. No es generado por un campo de fuerzas como en el caso de fuerzas gravitacionales o electromagnticas donde no es necesario el contacto fsico. Para que exista arrastre el cuerpo debe estar en contacto con el fluido.Siendo una fuerza, el arrastre es un vector que va en la direccin contraria al movimiento del cuerpo. Existen muchos factores que afectan la magnitud del arrastre. La magnitud de la seccin efectiva de impacto y la forma de la superficie.Un efecto que produce arrastre es el de roce aerodinmico con la superficie llamado efecto piel entre las molculas del aire y las de la superficie slida. Una superficie muy suave y encerada produce menos arrastre por este efecto que una rugosa. A su vez este efecto depende de la magnitud de las fuerzas viscosas. A lo largo de la superficie se genera una capa de borde formada por molculas de baja energa cintica y la magnitud de la friccin de piel depende de las caractersticas de esta capa. Se encuentra en la vecindad inmediata de la superficie del cuerpo.Otro efecto muy importante es el de arrastre de forma. La forma de un cuerpo produce una determinada distribucin de las presiones debido a las velocidades locales. Integrando estas presiones sobre toda la superficie del cuerpo obtendremos la fuerza de arrastre.Existen otros tipos de arrastre llamados arrastres inducidos que son producidos por la dinmica del flujo debido a la forma particular del cuerpo. Los vrtices que se producen en las puntas de las alas de los aviones generan este tipo de arrastre. Las alas muy cortas y anchas tienen grandes arrastres. La formacin de ondas de choque al acercarse un cuerpo a la velocidad del sonido en el fluido es fuente tambin de resistencia al movimiento.

La fuerza de arrastre podemos escribirla como:Fa = En donde F (Re) es una funcin del nmero de Reynolds.Para objetos grandes, la fuerza inercial es la dominante y definimos elCoeficiente de arrastre como:

Siendo A el rea del objeto.

Clculos.

1. GLICERINA

PROMEDIO DE TIEMPO

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE VELOCIDAD

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE

ESFERA 1

ESFERA 2

2. ALCOHOL

PROMEDIO DE TIEMPO

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE VELOCIDAD

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE

ESFERA 1

ESFERA 2

3. AGUA

PROMEDIO DE TIEMPO

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE VELOCIDAD

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE ESFERA 1

ESFERA 2

4. MIEL

PROMEDIO DE TIEMPO ESFERA 1

ESFERA 2

VELOCIDAD

V1 = 0,012

V2 = 0,020

5. ACEITE

PROMEDIO DE TIEMPO

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE VELOCIDAD

ESFERA 1

ESFERA 2

PROMEDIO DE

ESFERA 1

ESFERA 2

Discusin y anlisis.

1. Investigue para cada uno de los lquidos empleados, los valores reportados de viscosidad. Compare grficamente los valores hallados experimentalmente con los valores reportados en los textos. 2. Por qu razn (efecto fsico) se observa la esfera metlica ovalada dentro del fluido? Cules son las diferencias, si existen, entre los valores obtenidos experimentalmente y los presentados en el texto o referencia? A qu se deben? 3. Cmo variaran los resultados si se realizan con una temperatura mayor de 50C? Explique. 4. En que afecta la Temperatura la viscosidad de un fluido? 5. Investigue otros mtodos utilizados para hallar experimentalmente el valor de viscosidad de un lquido. Cmo se hallara si el fluido es opaco? 6. La velocidad terminal de todas las esferas debi ser igual? Justifique

Conclusiones.

Los objetivos propuestos se cumplieron de manera satisfactoria, se logr comparar los valores tericos de viscosidad de cada fluido con los datos recogidos experimentalmente, se pudo reconocer y aplicar el mtodo de la cada de la bola para hallar viscosidad. Se obtuvo un problema al momento de comparar la viscosidad terica con la viscosidad prctica de la miel, el valor de esta era muy alejado del valor terico, se le atribuye a errores de nuestros compaeros al momento de realizar la experiencia.

Anexos.Tabla 1. Datos del Fluido: Glicerina.

Distancia (m)Tiempo (seg)V(m/seg)T (c) (m)Fluido(N.seg/m2)(N.seg/m2)

0.191.440.132220.0085Glicerina1.461.49

0.191.640.116220.0085Glicerina1.671.49

0.191.730.110220.0085Glicerina1.761.49

0.196.950.027220.005Glicerina2.091.49

0.196.350.030220.005Glicerina1.881.49

0.196.920.027220.005Glicerina2.091.49

Tabla 2. Datos del Fluido: Alcohol.

Distancia (m)Tiempo (seg)V(m/seg)T (c) (m)Fluido(N.seg/m2)(N.seg/m2)

0.250.512.04220.0061Alcohol 7.76x10-51.2x10-4

0.250.381.52220.0061Alcohol 1.04x10-51.2x10-4

0.250.532.12220.0061Alcohol 7.47x10-51.2x10-4

0.250.361.44220.0051Alcohol 6.45x10-51.2x10-4

0.250.421.68220.0051Alcohol 6.78x10-51.2x10-4

0.250.371.48220.0051Alcohol 6.49x10-51.2x10-4

Tabla 3. Datos del Fluido: Agua.

Distancia (m)Tiempo (seg)V(m/seg)T (c) (m)Fluido(N.seg/m2)(N.seg/m2)

0.2450.420.58200.005agua1.25x10-31x10-3

0.2450.480.51200.005agua1.28x10-31x10-3

0.2450.490.5200.005agua1.29x10-31x10-3

0.2450.370.66200.0065agua1.18x10-31x10-3

0.2450.300.81200.0065agua1.13x10-31x10-3

0.2450.310.79200.0065agua1.14x10-31x10-3

Tabla 4. Datos del Fluido: Miel.

Distancia (m)Tiempo (seg)V(m/seg)T (c) (m)Fluido(N.seg/m2)(N.seg/m2)

0.0877.150.012240.0051miel77.9100

0.0877.270.012240.0051miel77.9100

0.0877.200.012240.0051miel77.9100

0.0874.190.020240.0071miel78.5100

0.0874.310.020240.0071miel78.5100

0.0874.250.020240.0071miel78.5100

Tabla 5. Datos del Fluido: Aceite.

Distancia (m)Tiempo (seg)V(m/seg)T (c) (m)Fluido(N.seg/m2)(N.seg/m2)

0.21436.50.0586260.0065Aceite23.1338

0.214350.0611260.0065Aceite22.1838

0.214370.0578260.0065Aceite23.4538

0.214500.0428260.0055Aceite22.6638

0.214540.0396260.0055Aceite24.5038

0.214480.0446260.0055Aceite21.7538

DISCUSIN Y ANALISIS

1. Investigue para cada uno de los lquidos empleados, los valores reportados de viscosidad. Compare grficamente los valores hallados experimentalmente con los valores reportados en los textos.R/:2. Por qu razn (efecto fsico) se observa la esfera metlica ovalada dentro del fluido?R/: se observa por medio de la refraccin que existe entre la luz, el recipiente y el fluido, este al estar a una densidad distinta hace que el ojo lo vea de otro tamao y otras formas gemericas.3. Cules son las diferencias, si existen, entre los valores obtenidos experimentalmente y los presentados en el texto o referencia? A qu se deben?R/: La diferencia radica en el mtodo a utilizar para hallar la viscosidad, en la persona que estuvo recolocando los datos, ya que en algn momento se puedo equivocar y esto al realizar los clculos los valores cambiaran.4. Cmo variaran los resultados si se realizan con una temperatura mayor de 50C? Explique.R/: Si se realiza la experiencia con un fluido a una temperatura mayor a 50C el fluido se vuelve menos denso, ms ligero, en el caso de esta experiencia el baln bajara ms rpido que a temperatura ambiente.5. En que afecta la Temperatura la viscosidad de un fluido?R/: El efecto que la temperatura tiene en la viscosidad de un fluido es que cuando la temperatura se eleva, la viscosidad del lquido disminuye. Esto es debido a que las molculas del lquido se hacen ms activas teniendo as menos atraccin unas con otras. Como las molculas del lquido calientan, la friccin del lquido interno disminuye mientras que las molculas del lquido se separan ms unas de otras.6. Investigue otros mtodos utilizados para hallar experimentalmente el valor de viscosidad de un lquido. Cmo se hallara si el fluido es opaco?R/: El viscosmetro Saybolt consiste esencialmente de un tubo cilndrico de bronce en cuyo fondo est un orificio de dimensiones especficas. El tubo de bronce es rodeado por un bao a temperatura constante. Cuando la muestra en el tubo alcanza la temperatura de la prueba, se mide el tiempo requerido para que 60ml del lquido pasen a travs del orificio. La muestra se recoge en un frasco estndar calibrado. La unidad de medida es el tiempo en segundos requeridos para que 60 ml de un fluido fluyan a travs del orificio a una temperatura dada. Esto es reportado como segundos Saybolt universal (sus). Por ejemplo: 350 sus a 100f. El viscosmetro Saybolt Furol: Utiliza el mismo principio que el universal, excepto que es diseado con un orificio ms grande para adaptarse a fluidos ms viscosos7. La velocidad terminal de todas las esferas debi ser igual? JustifiqueR/: No, ya que las esferas fueron utilizadas en diferentes fluidos, cada fluido con una viscosidad diferente, esto influye en que no todas las esferas viajaban a la misma velocidad.

Lista de referencias.Robert L. Mott (1996). Mecnica de fluidos aplicada. (4ta ed.). Mxico: Pearson.

Robert L. Mott (2006). Mecnica de fluidos. (6ta ed.). Mxico: Pearson.

Viscosidad. Disponible en: http://taninos.tripod.com/viscosidad.htmn . [En lnea].

Flotacin y estabilidad. Disponible en: http://www.planetseed.com/es/mathsolution/flotacion-y-estabilidad-fuerza-de-flotacion [En lnea].

Principio de Arqumedes. Disponible en: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm . [En lnea].

Mecnica de fluidos. Teora de la capa limite Sustentacin y arrastre. Disponible en: http://www.monografias.com/trabajos82/teoria-capa-limite-sustentacion-arrastre/teoria-capa-limite-sustentacion-arrastre2.shtml#ixzz3ZwYKbcVm . [En lnea]