LABORATORIO DE MECNICA DE FLUIDOS ADRIANA FORNARISCAROLINA ESLAVA CONDEJAVIER YUPANGUIDANIELA OSORIO AVENDAO

GRUPO: FD1

ING. GERALD MESTRA RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC

BARRANQUILLA - 2015

TABLA DE CONTENIDO Objetivos (General y Especficos)

Marco Terico Resumido

Procedimiento

Clculos y Resultados

Discusin y Anlisis (Respuesta a las preguntas)

Conclusiones

Anexos

o Tabla de Datos

o Bibliografa

o Grficos

o Imgenes

PRCTICA NO. 1 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS- DENSIDAD1. OBJETIVOS

Determinar la densidad de algunos fluidos. Identificar los mtodos ms comunes para hallar las densidades de diferentes fluidos. Hallar la densidad experimentalmente y compararla con la densidad terica. Diferencias los conceptos de densidad, peso especfico y gravedad especifica.

1.2. MARCO TEORICOUn fluido es una sustancia una sustancia que se deforma continuamente cuando est sometida a un esfuerzo cortante, sin tener en cuenta que tan pequeo sea dicho esfuerzo. Por ello, es importante conocer sus propiedades fsicas para observar cual es el comportamiento de cada uno de ellos.

Las propiedades de los fluidos categorizan el estado o la condicin de este Deben examinarse las propiedades intensivas y extensivas como la densidad, peso especfico y la gravedad especfica de cada uno de los fluidos; en donde se analicen las propiedades de presin de vapor, energa y sus diversas formas, en gases ideales y sustancias incompresibles.1.2.1 DENSIDAD

Aunque toda lamateriaposee masa y volumen, la mismamasadesustanciasdiferentes tienen ocupan distintosvolmenes, as notamos que elhierroo elhormignson pesados, mientras que la misma cantidad degoma de borraroplsticoSon ligeras. La propiedad que nos permite medir laligerezaopesadezde una sustanciarecibe el nombre dedensidad. Cuanto mayor sea ladensidadde un cuerpo, ms pesado nos parecer.Definiremos la densidad como Es la propiedad que se caracteriza en definir la masa por unidad de volumen de una sustancia, la podemos obtener con la siguiente formula as (rho):

m = masa de la sustancia

= volumen de la sustanciaLas unidades de medida de la densidad son el gramo por centmetro cbico(gr./c.c.) y el enkilogramos por metro cbico(kg/m).La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtencin indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con unabalanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un lquido, entre otros mtodos.

La densidad tiene un valor en cada punto dentro de la masa (continuo) y puede variar de un punto a otro, esto hace que el fluido sea compresible e incompresible. Por lo tanto la definicin antes mencionada es la de una densidad promedio.

La densidad de los fluidos vara ampliamente entre ellos, en condiciones atmosfricas, la densidad del aire es de aproximadamente 1,22 Kgm / m3, la del agua es de 1000 Kgm / m3 y la del mercurio es de 13560 Kgm / m3.

Para un fluido especfico la densidad varia con la temperatura y la presin.

= f (Temperatura, presin)La variacin es relativamente fuerte para los gases, pero dbil en los lquidos, si esta variacin es despreciable se dice que el fluido es incompresible.1.2.2 PESO ESPECFICO:Es otra propiedad relacionada con la densidad y se define como: la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia y se denota por la letra griega (gamma):

W = peso de la sustancia

= volumen de la sustanciaElSistema Internacional de Unidades(SI) se lo expresa enNewtonpormetro cbico: N/m3. En elSistema Tcnicose mide enkilogramosfuerzapor metro cbico: kgf/m3. Sistema Cegesimal se utilizara la dina/cm3, que corresponde a la unidad del sistema internacional.La densidad y el peso especfico se encuentran relacionados de la siguiente manera:

Como Entonces Esto implica que todas las observaciones o comentarios hechos a la densidad se aplican al peso especfico por lo tanto: = f (Temperatura, presin)1.2.3 VOLUMEN ESPECFICO:Es una propiedad directamente relacionada con la densidad y se define como: El volumen que ocupa una unidad de masa de fluido. Es el inverso de ladensidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: dos pedazos de hierro de distinto tamao tienen diferente peso y volumen pero el peso especfico de ambos ser igual. Este es independiente de la cantidad de materia que es considerada para calcularlo. A las propiedades que no dependen de la cantidad de materia se las llamapropiedades intensivas; dentro de estas estn tambin por ejemplo elpunto de fusin,punto de ebullicin, elbrillo, elcolor, ladureza, etc.

Donde,es el volumen,es la masa yes la densidad del material. Se expresa en unidades de volumen sobre unidades de masa.

Ejemplo: .

Esta propiedad se usa ampliamente en termodinmica, pero rara vez es necesaria en mecnica de fluidos.

1.2.4 GRAVEDAD ESPECFICA:Tambin se conoce con el nombre de: Densidad relativa o peso especfico relativo.

A menudo resulta conveniente indicar el peso especfico o densidad del fluido en trminos de su relacin con el peso especfico o densidad de un fluido de referencia, de ah nace el concepto de gravedad especfica, que

Estrictamente se puede definir como: como la densidad del fluido con la densidad de un fluido de referencia. o

Este fluido de referencia normalmente es agua a 4C ( = 1000 Kgm / m3, = 9.81 N / m3), cuando se trabaja con lquidos y aire ( = f ( P,R,T ) ), cuando se trabaja con gases.

1.3. PROCEDIMIENTOPara la determinacin de las densidades de los lquidos solicitados por el docente, estuvo en cuenta el mtodo volumtrico.

Se tomo el beaker debidamente seco y se peso con ayuda de la balanza. se lleno el beaker del fluido, con los volmenes dado por el profesor para el caso del agua, en los dems fluidos (M2T, glicerina, acetite para carros, miel o aceite de cocina) tenamos libertad de escoger el volumen. Con el volumen de la sustancia que vamos medir sea el agua o otro medidos nuevo, pesamos el beaker con el volumen de fluido.

-se repiti este procedimiento agregando volmenes de fluidos conocidos. En el caso del agua primero se tomaron 20ml luego 40ml, 60ml y por ltimo 80ml del lquido, para los otros fluidos solo se repiti este proceso una vez con un nico volumen de agua y escogido poel grupo dicho volumen.- Se tomo la temperatura para cada fluido con el termmetro.1.4. Materiales y equipo

1 litro de agua

1 litro de M2T 1 litro de glicerina

1 litro de miel de abeja

1 litro de aceite vegetal

1 litro de aceite lubricante

1 beaker de 500 ml 1 beaker de 100 ml 1 termmetro

1 balanza 1.5. CALCULOS

DATOS TOMADOS EN CLASE:

M

FluidosVolmenes(cm)

Orden EnsayoGruposFluidosGramosW Beaker(gr)20406080100

1Agua 70,316,6533,3751,4669,31

2G3Aceite 101,0470,330,74

3G1M2T117,2567,4949,76

4G2Glicerina 240,7570,69170,06

5G4 Miel de Abeja117,2770,2247,05

6G5Aceite Cocina 100,4870,6929,79

1. Densidad 2. Densidad Relativa 3. Gravedad Especfica

4. Volumen EspecficoTemperatura

(C)Fluidos Densidad (gr/cc) =m/VPeso especfico (grf/cc) =g Gravedad Especifica (gr) Sf=f/wVolumen Especifico (cc/gr) Vs=1/ Densidad (Kg/m) =m/VPeso especfico (Kgf/m) =g Gravedad Especifica (Kg) Sf=f/wVolumen Especifico (m/Kg) Vs=1/

24Agua 0,94922,021,001,06939,879210,761,00000,0010640

22Aceite 0,77753,900,821,30768,507531,300,81770,0013012

22M2T0,83813,580,881,21829,338127,470,88240,0012058

21Glicerina 1,701668,291,810,591700,6016665,881,80940,0005880

20 Miel de Abeja1,181153,901,250,851176,2511527,251,25150,0008502

22Aceite Cocina 0,74730,600,791,34744,757298,550,79240,0013427

Compare grficamente los valores de densidad hallados experimentalmente con los valores reportados en los textos.

Densidad absolutaDensidad relativa

TericoExperimental% errorTericoExperimental% error

1Agua1000939,876,01%0,99710,30%

2Aceite lubricante907,2927,22,20%0,90720,81779,87%

3M2T899829,337,75%0,850,88243,81%

4Miel de abejas14001176,2515,98%1,41,809429,24%

5Glicerina13001301,80,14%1,31,25153,73%

6Aceite Cocina925744,7519,49%0,9250,792414,34%

Grafique el cambio en la densidad con respecto a la temperatura.

Regresion Lineal y = -129,83x + 3861,1R = 0,2225

Encuentre el tipo de regresin que mejor se ajuste a los datos obtenidos experimentalmente. Compare la ecuacin obtenida con las expresiones reportadas por la bibliografa.

PREGUNTAS: Discusin y AnlisisInvestigue para cada uno de los lquidos empleados, los valores reportados por la bibliografa de densidad.Respuesta:Densidad del aceite de cocina: 925 kg/m3Densidad da la glicerina: 1300 kg/m3Densidad de la miel: 1400 kg/m3Densidad aceite para carros: 907,2 kg/m3

Densidad M2T: 899 g/m3Cules son las diferencias, si existen, entre los valores obtenidos experimentalmente y los presentados en el texto o referencia? Si la hayLa variacin de los valores experimentales con respecto a los valores tericos se debe a que uno de los parmetros estndares de la prctica es diferente; la temperatura del laboratorio era de aproximadamente 23C, mientras que en la literatura dice que la temperatura usada como referencia para sus datos es de 20C o 25C. Tambin hay que agregar que la presin atmosfrica no es uniforme en toda la ciudad de barranquilla debido a que la ciudad est ubicada a una altitud de 0 a 142 metros sobre el nivel del mar5.

La variacin de temperatura afecta directamente el volumen del fluido liquido ensayado. Y errores en la medicin de los volmenes, ya que los beakers no son instrumentos muy precisos en la medicin de dicha magnitud. A qu se puede deber dicha diferencia?Principalmente, a que poseen una composicin qumica diferente y tambin a diferentes temperaturas.Esto hace que las densidades de cada muestra usada sean diferentes, es decir que un mismo volumen de las muestras tenga diferente masa. De all, que tambin vare el peso especfico, volumen especfico y la densidad relativa, ya que son magnitudes que dependen del valor de la densidad. Existe un cambio sustancial de la densidad debido al cambio de la temperatura? Explique.

Los fluidos lquidos usados en esta prctica se dilataran mucho a esa temperatura, es decir, se modificara su volumen, disminuyendo as su densidad.

Al modificar la densidad de los fluidos, tambin variara el peso especfico, el volumen especfico y la densidad relativa, por consiguiente todos los resultados seran diferentes.

Analice la expresin obtenida para hallar la densidad en funcin de la temperatura.

Regresin Lineal y=-129,83x+3861,1R = 0,2225

Cmo variaran los resultados si se realizan en una ciudad con diferente altitud? La presin atmosfrica tiene alguna influencia en los resultados?Los resultados obtenidos en el laboratorio variaran ligeramente, ya que la prctica de laboratorio se realizo a 1 atmsfera de presin aproximadamente, debido a que el laboratorio se encuentra a 0 metros sobre el nivel del mar (aprox.). Por ejemplo para una altitud de 5000m.s.n.mUsando la ecuacin podemos encontrar la variacin de presiones.

La a 5000 msnm es:

Lo anterior constata que si hay variacin, y sabemos que dicha variacin ser ligera ya que los fluidos lquidos son prcticamente incompresibles.Conclusiones

Los fluidos lquidos usados poseen propiedades diferentes que son propias de cada muestra, es decir, que las caracterizan. Cada sustancia posee propiedades especficas, a pesar de ser medidas en volmenes iguales, esto se observa en el hecho de que cada muestra present diferentes densidades, pesos especficos y volmenes especficos. Hay una relacin directamente proporcional entre la densidad de los fluidos y el peso especfico.

Las pequeas variaciones entre los valores obtenidos experimentalmente y los tericos se deben a errores en la medicin de los volmenes de las muestras y a la falta de control sobre la presin atmosfrica, adems de la diferencia de temperaturas del laboratorio con respecto a las usadas en la teora. La prctica de laboratorio fue exitosa, debido a que se alcanzaron los objetivos propuestos.

1.5 ANEXOS

1.5.1. TABLAS DE DATOS:

1.5.2. BIBLIOGRAFA WEB

1- Giles RANALD V., Evett JACK B., Liu Cheng. Mecnica de los Fluidos e Hidrulica, 3ra edicin, Editorial McGraw-Hill, Madrid, 1994, Pgina 1-3.

2- http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf annimo, [consultado 19/02/2013]

3- Giles RANALD V., Evett JACK B., Liu Cheng. Mecnica de los Fluidos e Hidrulica, 3ra edicin, Editorial McGraw-Hill, Madrid, 1994, Pgina 391-393

4- http://img301.imageshack.us/img301/4395/pregunta13ko5.png annimo, [consultado 19/02/2013]5- https://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/Bvirtual/019813/Anexo1.pdf Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales IDEAM, [Consultado 19/02/2013]

6- http://abp8-b.blogspot.com/2006/08/fsica-y-matemtica.html annimo, [consultado 19/02/2013]7- http://fluidos.eia.edu.co/fluidos/propiedades/densidadrelativapf.html annimo, [consultado 19/02/2013]

1.5.3. GRFICOS1.5.4. IMGENES:

Imagen 1 y 2. Tomada desde huawei Y300

Imagen 3 y 4. Tomada desde huawei Y300

Imagen 5 y 6. Tomada desde huawei Y300