UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALACENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE CUNOCMECANICA DE FLUIDOSLABORATORIO

AUX. DANIEL SON

PRACTICA DE LABORATORIO No. 2Viscosidad

GRUPO: FL-10-H1 DIVISION DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA

QUETZALTENANGO, FEBRERO DE 2015

IntroduccinEl presente informe, es la representacin textual del procedimiento de obtencin y manipulacin de datos experimentales de tres fluidos con propiedades mecnicas distintas: agua, aceite y disel, con la finalidad de calcular su viscosidad. Con respecto a este ltimo concepto mencionado, se puede definir como la capacidad de fluir. El mtodo utilizado consiste en dejar caer varias esferas de acero a travs de los fluidos por un tubo de aproximadamente un metro de longitud, checando las velocidades que stas alcanzar y basndose en estos datos y las propiedades fsicas de las esferas obtener como ya se dijo, la viscosidad correspondiente a cada uno de los fluidos de estudio. La viscosidad la se puede definir como la propiedad de un fluido que expresa la cantidad de resistencia que ste tiene hacia las fuerzas cortantes, o resistencia al derrame. Una de las caractersticas interesantes correspondiente a los materiales de uso de esta prctica, es que se utiliz un tubo de cristal reutilizado de un tubo de gas-nen quemado.

ndiceObjetivos4Marco Terico5Diseo Experimental7Magnitudes fsicas a medir7Procedimiento7Diagrama de Diseo Experimental7Datos Originales8Resultados8Discusin de Resultados9Anexos10Conclusiones12Bibliografa13

Objetivos: General: determinar la viscosidad de varios fluidos, a presin atmosfrica y temperatura ambiente. Especficos: Obtener las velocidades de tres esferas de acero aceleradas por la gravedad, al atravesar varios fluidos. Comparar viscosidades establecidas con viscosidades obtenidas experimentalmente.

Marco TericoVISCOSIDADEs lo opuesto de fluidez; puede definirse de modo simplificado, como la mayor o menor resistencia que ofrece un lquido para fluir libremente. Todos los lquidos poseen algo de viscosidad.En trminos generales la viscosidad de un lquido es independiente de su densidad o gravedad especfica, pero si depende de la temperatura a que se encuentre, siendo inversamente proporcional a esta.La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad. De ah que los fluidos de alta viscosidad presentan resistencia al fluir, mientras que los de baja viscosidad fluyen con ms facilidadVISCOSIDAD EN FLUIDOSPara explicar el fenmeno en los fluidos primero imaginemos que tenemos un grupo de cartas de esas que se usan en los juegos de poker, colocamos el mazo completo unas sobre las otras perfectamente colocadas, luego aplicamos una fuerza tangencial sobre la carta que se encuentra arriba y qu ocurre? Podemos apreciar una deformacin en el mazo completo. En los fluidos las capas se distribuyen de la forma que muestra el esquema unas sobre las otras y las que estn en contacto directo o ms prximas a la fuerza que provoca el movimiento se desplazarn ms rpido que las restantes, la velocidad ir disminuyendo de forma paulatina, marcada por el pequeo rozamiento que existe entre ellas, o sea, la viscosidad. Si tomamos un recipiente y lo llenamos de agua aplicando una fuerza tangencial en su superficie las capas superficiales se movern ms rpido y este moviendo ira disminuyendo a medida que nos alejamos del lugar donde se aplique la fuerza.La viscosidad solo es posible apreciarla en fluidos, o sea, en presencia de movimiento, si el sistema est en reposo no hay oposicin al movimiento en este caso la superficie del lquido permanecer plana y en reposo oponindose a la nica fuerza que acta sobre el mismo, la gravedad.En el caso de que la viscosidad sea muy grande, el rozamiento entre capas adyacentes tambin sera muy grande, por lo que no habra movimiento de unas respecto a las otras o este sera muy pequeo, por tanto, se estara en presencia de un slido. Y si la viscosidad fuera cero, estaramos ante un superfluido, que presenta propiedades notables como escapar de los recipientes aunque no estn llenos, ejemplo: el nitrgeno lquido a temperatura y presin atmosfrica.La viscosidad es caracterstica de todos los fluidos, lquidos y gases, aunque, en los gases su efecto suele ser despreciable, por lo que estn ms cerca de ser fluidos ideales.VISCOSIDAD DINMICALa viscosidad de un fluido puede determinarse por un coeficiente, el coeficiente de viscosidad ( o ) que es dependiente de la velocidad, as tenemos:En el sistema Internacional de Unidades () = [Pas] = [kgm-1s1]El pascal-segundo (pa*s).En el sistema cegesimal de unidadesEl poise (P), el nombre fue establecido en honor al fisilogo francs Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869). 1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pas] = [10-1 kgs-1m-1]VISCOSIDAD CINEMTICAEs el cociente entre la viscosidad dinmica y la densidad ( = /).En el sistema Internacional de UnidadesViscosidad cinemtica [] = [m2.s1]En el sistema cegesimal de unidadesViscosidad cinemtica [] = (St) St (stokes)El viscosmetro de esfera descendente consiste en un tubo de cristal sostenido en posicin vertical. En l se introduce el lquido cuya viscosidad se quiere determinar y en ste se deja caer una esfera de material y dimetro conocidos. La velocidad de la esfera al caer es una medida de la resistencia al movimiento que presenta el lquido. Utilizando estos parmetros y combinndolos mediante sumatoria de fuerzas en el sistema se llega a la frmula para determinar la viscosidad del lquido (frmula de Stokes).

Diseo ExperimentalMateriales: Viscosmetro de esfera descendente (probeta formada mediante la reutilizacin de un tubo de gas-nen). Tres esferas de acero de diferente dimetro. Pie de rey (mejor conocido como vernier). Cronmetro. Termmetro. Hidrmetro.Magnitudes fsicas a medirSe deber obtener los dimetros y/o radios de las esferas de acero; el tiempo que le toma a cada una de las esferas cruzar a travs de cada uno de los tres fluidos de estudio (agua, aceite y disel) que a la vez stos estarn dentro del viscosmetro; la longitud del viscosmetro. La velocidad de las esferas; la viscosidad de los fluidos.Procedimiento1. Se debe llenar el viscosmetro con uno de los fluidos.2. El viscosmetro debe tener una posicin perpendicular con respecto a la superficie de apoyo, es decir el suelo.3. Se deja caer una de las esferas.4. Se toma el tiempo que le toma a la esfera llegar hasta la parte final del viscosmetro.5. Se repetirn los primeros cuatro pasos con cada esfera en cada uno de los fluidos.6. Manipular los datos matemticamente para obtener datos fundamentales tales como la velocidad de las esferas en los fluidos.7. Calcular la viscosidad de cada fluido.Diagrama de Diseo Experimental

Discusin de ResultadosAl observar los datos de los resultados, se puede observar realmente una diferencia con respecto a la viscosidad de los fluidos estudiados con los datos de la tabla A-1, con lo cual lo nico que se puede deducir es que los factores de error son bastante grandes.Estos factores de error son tales como la mala percepcin visual de las esferas de acero en su punto de partida y punto final; la imprecisin en la toma de tiempos, ya que estos era del rango 10 segundos. Otro de los factores principales de error es la verticalidad de la probeta. Posiblemente cuando se dejaban caer las esferas, se les agreg alguna pequea o no tan pequea velocidad inicial, sin haberlo hecho a propsito. Al haber utilizado nicamente una probeta, en el cambio de fluidos, stos se pudieron haber mezclado, generando una alteracin en la densidad del compuesto, o inclusive haber hecho una diferenciacin de densidad, provocando que en esa prueba las esferas viajaran un tramo por un fluido, y a continuacin en un tramo posiblemente ms pequeo (que sera el volumen de residuo del fluido anterior), en otro fluido. Por otro lado, los lquidos ensayados se muestran claramente con una resistencia al movimiento, principalmente en objetos con reas superficiales ms grandes. 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. Por otra parte, Un gas tiende a volverse denso (es decir aumentar su viscosidad) mientras que la temperatura del gas. Esto es debido al aumento en la frecuencia de colisiones intermoleculares en temperaturas ms altas. Desde la mayor parte del tiempo las molculas en un gas estn volando libremente en el vaco, cualquier cosa que incremente el nmero de veces que una molcula est en contacto con otra disminuir la capacidad de las molculas en ocupadas en su totalidad en el movimiento coordinado.Asimismo existen fuerzas que influyen en las esferas mientras que se sumergen dentro de los fluidos, tales fuerzas son la fuerza de gravedad, la fuerza de arrastre, que cuando estas se anulan entre s la velocidad de la esfera se vuelve constante.

AnexosTabla A-1

CuestionarioPresentan los lquidos ensayados resistencia al movimiento?S, esto est en funcin de la viscosidad de cada fluido, pues precisamente la viscosidad es la resistencia al corte, que en este caso sera efectuado por el movimiento de un cuerpo dentro de l.Cmo seran los resultados experimentales si la temperatura ambiental fuera mayor o menor? Por qu? Los resultados seran concretamente diferentes pues la viscosidad sera menor si la temperatura fuese mayor y menor si la temperatura fuese menor.Porque la viscosidad est directamente relacionada con la temperatura lo que sucede con un lquido es que las molculas de ste, 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.Influye en el experimento el tamao de las esferas utilizadas? Por qu?S influye, ya que el empuje que ejerce el fluido en una esfera depende del volumen de sta, ya que dicho empuje es prcticamente el volumen de lquido desplazado por el cuerpo externo.Menciones tres fuerzas que influyen en la esfera mientras esta se encuentra sumergida en el lquido.Fuerza de gravedad, fuerza de arrastre y la fuerza hidrosttica.Qu son los viscosmetros y cules son los tipos de viscosmetros?Un viscosmetro es un instrumento de medicin, que permite obtener la viscosidad de un fluido y algunos otros parmetros del flujo de un fluido. Existen los viscosmetros de rotacin emplean la idea de que la fuerza requerida para rotar un objeto inmerso en un fluido puede indicar la viscosidad del fluido. Este se subdivide en viscosmetro tipo Brookfield, viscosmetro de Cup and bob, viscosmetro tipo Cono y plato y viscosmetro Stormer. Tambin existe el viscosmetro Stabinger y el viscosmetro de vibracin.

Conclusiones La viscosidad es la resistencia que presenta un fluido al movimiento. La viscosidad est seriamente afectada por la temperatura. En un lquido la viscosidad disminuye si la temperatura aumente y viceversa. En un gas se vuelve ms viscoso si la temperatura aumenta y viceversa. Un objeto esfrico, dentro de un fluido es afectado por la fuerza de gravedad, la fuerza de arrastre y la presin.

Bibliografa Universidad Politcnica Catalua; Mecnica de los fluidos e Hidrulica; Ranald V. Giles; Captulo 1; Pginas 1-5. STREETER, Victor; WYLIE, E. Benjamn; BEDFORD, Keith W. Mecanica de Fluidos. Mc Graw Hill. Novena Edicion. 2000. p8. Ing. Santibaez, Mara C. Tecnologa Azucarera. Centro Nacional de Capacitacin Azucarera MINAZ. Ciudad de la Habana, Cuba, 1983.