LABORATORIO 1 (Propiedades de Los Fluidos) Juan Sanchez, Andres Sanchez, Cesar Arias

8/20/2019 LABORATORIO 1 (Propiedades de Los Fluidos) Juan Sanchez, Andres Sanchez, Cesar Arias

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PRÁCTICA DE LABORATORIO: PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

J.M. Sánchez P.1, A.M. Sánchez C.1, C.A. Arias.1 1Facultad de Ingeniería, Universidad de Ibagu, Cr !! Calle "#, Ibagu, C$l$%bia.

&ru'$ 1

Resumen(l 'resente artícul$ es la evidencia del desarr$ll$ e)'eri%ental lla%ad$ Pr$'iedades de l$s*luid$s+ (l cual tiene c$%$ $betiv$ 'rinci'al c$n$cer - %edir algunas de las 'r$'iedades %ási%'$rtantes de l$s *luid$s c$%$ densidad, ', caudal, visc$sidad, 'ara ell$ se e%'lear$n l$sres'ectiv$s ele%ent$s de %edici/n directa c$%$ el '0%etr$, el isc$sí%etr$, - $tr$s de%edici/n indirecta c$%$ el cr$n$%etr$, el ter%/%etr$ - la balanza, c$n est$s instru%ent$s -relaci$nes %ate%áticas c$%$ 234%5v6 'ara hallar la densidad - 734v5t6 'ara hallar el caudal.Final%ente se enc$ntr/ 8ue la el ' - la visc$sidad de una sustancia ca%bian c$n res'ect$ ala te%'eratura, el ' se vuelve %ás ácid$ - la visc$sidad se hace %en$r.

Palabras clave9 Caudal, densidad, visc$sidad, tie%'$.

Abstract

This article is the evidence of experimental development called Fluid properties; Which it has

as main objective to know and measure some of the most important fluid properties such as

density, pH, flow, viscosity, to do the respective elements as direct measurement of the pHmeter, the viscometer was used, and other measurement indirect as the timer, thermometer and

balance with these instruments and mathematical relationships as D !m " v# to find the

density and $ !v " t# to find the flow% Finally it was found that the pH and viscosity of a

substance chan&es with respect to temperature, the pH becomes more acidic and the viscositybecomes lower%

Keywords: Flow, density, viscosity, time%

1. Introducc!n

(n la %ecánica de *luid$s, c$%$ en $trasra%as de las ciencias de ingeniería, se usan%agnitudes de di*erente naturaleza c$n lacaracterística c$%:n de 8ue s$nsusce'tibles de %edici/n. Unas s$n denaturaleza abstracta, c$%$ el tie%'$, la

l$ngitud, la distancia, - $tras s$n una%edida de las %ani*estaci$nes %$lecularesgl$bales de las sustancias c$%$ '$r ee%'l$9 la densidad, la 'resi/n, late%'eratura, la visc$sidad entre $tr$s. ;1<

2e las 'r$'iedades %ás i%'$rtantes de l$s*luid$s se encuentran9

=a densidad, la cual en tr%in$s dedensidad abs$luta es una cantidad de %asaen un deter%inad$ v$lu%en de unasustancia, en $tras 'alabras la densidad esuna raz/n entre la %asa de un cuer'$ - elv$lu%en 8ue este $cu'a. ;!<

=a visc$sidad es la $'$sici/n 8ue 'resenta

un *luid$ a las de*$r%aci$nes tangenciales4*uerzas 'aralelas al área s$bre la 8ueact:an6+ esta $'$sici/n es debida a las*uerzas inter%$leculares del *luid$, '$r tant$ cuand$ se dice 8ue un *luid$ es %ásvisc$s$, es '$r8ue 'resenta %ás $'$sici/na de*$r%aci$nes tangenciales.



=a visc$sidad s$l$ se %ani*iesta en *luid$sen %$vi%ient$, - se le ha lla%ad$visc$sidad diná%ica, - %ate%ática%ente esla relaci/n entre el es*uerz$ c$rtante - elgradiente de vel$cidad. ;><

(l ' $ '$tencial de hidr$geni$nes es una%edida de acidez $ alcalinidad 4basicidad6de un *luid$, este se %ide a travs de un '0%etr$ el cual es un instru%ent$ 8ue%ide la di*erencia de '$tencial entre d$selectr$d$s9 un electr$d$ de re*erencia6 - unelectr$d$ 8ue es sensible al i$n dehidr/gen$.(l caudal es caudal es la cantidad de *luid$8ue circula a travs de una secci/n '$r unidad de tie%'$ $ v$lu%en 8ue 'asa '$r un área dada en la unidad de tie%'$. (lcaudal 'uede ser %edid$ e%'írica%entec$n un reci'iente de %edici/n de v$lu%en- un cr$n$%etr$+ $ c$n un caudali%etr$, elcual t$%a directa%ente la %edida delcaudal. ;?<

(ste desarr$ll$ e)'eri%ental tiene c$%$$betiv$s inter'retar, rec$n$cer - a'licar tant$ l$s c$nce't$s, unidades einstru%ent$s de %edici/n de algunas de las 'r$'iedades %ás i%'$rtantes 'r$'iedadesde l$s *luid$s.

". Procedmento

=a %et$d$l$gía e%'leada 'ara esta 'ráctica de lab$rat$ri$ *ue9Para la %edici/n del caudal se e%'le/ unreci'iente en el cual se 'udiera %edir elv$lu%en del *luid$, en este cas$ agua '$table+ - un cr$n$%etr$. Se inici/abriend$ la válvula '$r d$nde salía el agua,- al %is%$ tie%'$ activand$ elcr$n$%etr$, el *luid$ 8ue salía de laválvula caía en el reci'iente+ cuand$ elreci'iente indicaba 8ue el v$lu%enc$ntenid$ era ! litr$s, se detenía elcr$n$%etr$. (ste %is%$ 'r$cedi%ient$ serealiz/ ? veces 'ara sacar el 'r$%edi$ de

l$s dat$s, - así *uera %ás e)acta la%edici/n.C$n estas %edici$nes - c$n la ecuaci/n 416se deter%ina el caudal.

Q= vt (1)

Siend$ v 3 v$lu%en en 4 m3¿

t 3 tie%'$ en (s )

7 3 caudal en 4 m3

s ¿

=ueg$ se deter%in/ el ' de la sustancia,en este cas$ alc$h$l 4@6 'ara ell$ see%'le/ un '0%etr$. Pri%er$ se realiz/ la

res'ectiva calibraci/n del %is%$, la cualc$nsiste en t$%ar %edici$nes de ' en*luid$s de ' c$n$cid$s, un$ básic$, un$

neutr$ - $tr$ acid$+ lueg$ de est$ se realiz/> %edidas del ' del alc$h$l - de late%'eratura a la cual se enc$ntraba el%is%$.

Figura 1.Medici$n del '.4$%ada del lab$rat$ri$6

Final%ente se deter%in/ el err$r enc$%'araci/n a l$s dat$s de P del*abricante del *luid$ c$n la ecuaci/n 4!6

B( 3( valor real−valorhallado)

valorreal)

1B 4!6



P$steri$r%ente se realiz/ la %edida de ladensidad, 'ara ell$ se e%'le/ una balanzadigital - un beaDer. Pri%er$ se t$%/ la%asa del beaDer des$cu'ad$ - sec$, lueg$

se verti/ el alc$h$l hasta 8ue alcanzara l$s1E%l en el beaDer - de nuev$ se ubic/ enla balanza. Se t$%ar$n > dat$s c$n el%is%$ v$lu%en c$n el *in de t$%ar un dat$%ás 'recis$.Para deter%inar la %asa :nica%ente del*luid$, a la %asa t$tal se le rest/ la %asadel beaDer

m FLuido=mtotal−mbeaker 4>6

Siend$ % 3 %asa en 4g6C$n este val$r - el val$r del v$lu%enc$ntenid$ en el beaDer se hall/ la densidaddel alc$h$l.

D=m

v (4)

Siend$ v 3 v$lu%en en 4 m3

¿

% 3 %asa en ( Kg)

2 3 2ensidad en 4 Kgm

3 ¿

2es'us se c$%'ar/ l$s val$res de ladensidad hallad$s c$n l$s estandarizad$s '$r el *abricante - se hall/ el err$r de la%edida c$n la ecuaci/n !

Seguida%ente se 'r$cedi/ a %edir lavisc$sidad, 'ara ell$ se e%'le/ una 'lancha

digital de calenta%ient$, un visc$sí%etr$,un ter%/%etr$, - aceite 'ara trans%isi$nes%ecánicas F=UI2( G=2 F(. ;E<Pri%er$ se calent/ el aceite en la 'lanchadigital, hasta llevarl$ a una te%'eratura de?H - en ese %$%ent$ se t$%/ lavisc$sidad+ - lueg$ sigui/ t$%and$ la

visc$sidad a %edida 8ue la te%'eraturadescendía.(l visc$sí%etr$ tenía la agua ! a unavel$cidad de 1 r'%.

Figura !.Medici$n de la visc$sidad.4$%ada del lab$rat$ri$6

Se de/ en*riar el aceite, - se t$%ar$n las%edidas de la visc$sidad 'ara >ECH, >CH,>CH - !ECH.=ueg$ se realiz/ una grá*ica de visc$sidaden *unci/n de la te%'eratura, 'ara a'reciar su c$%'$rta%ient$, - c$%'ararl$s c$n l$sdat$s - curva de visc$sidad 'r$'$rci$nada

'$r el *abricante+ - así deter%inar el err$r la %edida ade%ás de sus '$sibles causas.

#. Resu$tados

2e las di*erentes %edici$nes se $btuvier$nl$s siguientes resultad$s9

abla 1. 2at$s e)'eri%entales del v$lu%en del*luid$ - el tie%'$ de llenad$

$lu%en 4 ¿¿ ie%'$ 4s6! >?,"1! >>,>#! >!,?#! >>,?1



C$n est$s dat$s se ha-$ un tie%'$ 'r$%edi$ de >>,?"E s.C$n este tie%'$ - el v$lu%en en unidadesdel siste%a internaci$nal se enc$ntr/ 8ue9

Caudal 476 3 E,#" x10−5 m

3

s

=ueg$ se deter%in/ el ' del alc$h$lenc$ntrand$9

abla !. 2at$s e)'eri%entales del ' delalc$h$l

e%'eratura 4CH6 P

!E,1 ",#E!E ",#!?," ",?

Figura >. 2at$s e)'eri%entales del ' c$nres'ect$ a la te%'eratura del alc$h$l

(l val$r del ' del alc$h$l antis'tic$seg:n el *abricante es de #. a !ECH ;"<

(l err$r '$rcentual dad$ '$r la ecuaci/n 4!6

entre el val$r %edid$ - el val$r 'r$'$rci$nad$ '$r el *abricante es de !,?B

Para la %edici/n de la densidad se t$%a encuenta la ecuaci/n ! - se ree%'lazan l$sdat$s de %asa del beaDer - %asa t$tal

abla >. 2at$s e)'eri%entales del v$lu%en del*luid$ - su res'ectiva %asa

$lu%endel *luid$4 m

3

¿

Masadel

beaDer 4g6

Masa del beaDer -el *luid$

4g6

Masadel

*luid$4g6

1E x10

−5

,1!! ,!" ,1>

(l val$r de la densidad dad$ '$r la

ecuaci/n 4?6 es ! Kg

m3

(l val$r de la densidad 'r$'$rci$nada '$r

el *abricante es de E" Kg

m3 ;E<

(l err$r '$rcentual e%'lead$ en laecuaci/n 4!6 entre el val$r %edid$ de ladensidad - el val$r 'r$'$rci$nad$ '$r el*abricante es de ","B2e las %edici$nes de visc$sidad, c$nvel$cidad del visc$sí%etr$ a 1r'% -agua ! se enc$ntr/ 8ue9

abla ?. 2at$s e)'eri%entales de la visc$sidad

del aceite en *unci/n de la te%'eratura

isc$sidad 4cP6

e%'er atura4CH6

$%a1

$%a!

$%a>

Pr$% C$n*ia bilidad

4B6? ??,? ?. ?E,! ?",?" 11,>>E ??, ?," ?" ?", 11,>>> ?#,! ?#," ? ?#," 1!,1> ?," ?,! E ?,!" 1!,?!E E, E1,! E1," E1,! 1!,



Figura ?. 2at$s e)'eri%entales de lavisc$sidad del aceite en *unci/n de la

te%'eratura

=a visc$sidad 'r$'$rci$nada '$r el*abricante es E cP c$%$ val$r %á)i%$de la visc$sidad a una te%'eratura de01ECH

(n la ecuaci/n de la grá*ica se ree%'laza elval$r de la G '$r la te%'eratura de 01ECHKbteniend$ un val$r de la visc$sidad deE?,>#cP

C$n est$s val$res se hall/ el err$r '$rcentual e%'leand$ la ecuaci/n !, elval$r del err$r *ue B

%. An&$ss de Resu$tados

(n base a l$s val$res registrad$s del ' enla tabla ! se 'uede analizar 8ue l$s val$resdel ' de la sustancia 4alc$h$l6,dis%inu-en c$n res'ect$ a la te%'eraturae)'$nencial%ente c$%$ se a'recia en la

*igura >, est$ signi*ica 8ue ad8uiere %a-$r acidez+ este c$%'$rta%ient$ está usti*icad$ en la literatura -a 8ue, a %edida8ue la te%'eratura sube el ' dis%inu-e4%as acid$6+ est$, 2ebid$ a 8ue a unate%'eratura elevada las %$lculas del*luid$ se desc$%'$nen, deand$ %áshidr/gen$s libres en el *luid$, l$s cuales

c$%$ se sabe s$n l$s 8ue a'$rtan la acideza una sustancia. ;#<

C$nsiderand$ 8ue el err$r '$rcentual entreel ' t$%ad$ - el ' 'r$'$rci$nad$ '$r el

*abricante es de !,?B+ se 'uede analizar 8ue es un err$r 'e8ueL$, - es debid$ a lasc$ndici$nes de calibraci/n del e8ui'$, -a8ue un$ de l$s electr$d$s a si%'le vista 'arecía desc$nectad$.

2e la %edici/n de la densidad se 'uedeanalizar, en 'ri%er lugar 8ue es un *luid$de baa densidad -a 8ue su densidad esligera%ente %en$r 8ue el agua, a%bin8ue aun8ue la densidad sea casi invarianteres'ect$ a la te%'eratura $ 'resi/n, se debetener en cuenta 8ue t$d$s l$s *luid$s s$nasí sea en una 'e8ueLa '$rci/nc$%'resibles.

(l err$r '$rcentual entre la %edida de ladensidad e)'eri%ental%ente, - la t$%adadel *abricante, es de ","B 8ue es un err$r relativa%ente ba$, - 'uede estar as$ciad$a di*erentes *act$res entre ell$s9=a te%'eratura, -a 8ue la densidad 'r$'$rci$nada '$r el *abricante esta%edida a !CH, - la %edida en ellab$rat$ri$ se %idi/ a !ECHa'r$)i%ada%ente, a 8ue el alc$h$l es unasustancia %u- v$látil a te%'eraturas baas,est$ 'ud$ haber in*luid$ en la %edida de la%asa - el v$lu%en, - ta%bin el err$r 'uede estar as$ciad$ a err$res hu%an$s,c$%$ la visualizaci/n - %edida en el beaDer etc.

2e la %edici/n de la visc$sidad se 'uedeanalizar, 8ue el err$r *ue de%asiad$ grande,se '$dría decir 8ue *ue un err$r del 1B,- est$ se debe a divers$s *act$res, entreell$s la '$ca cantidad de aceite 'ararealizar la %edici/n, ade%ás de 8ue el '$rcentae de *iabilidad es de %en$s del1EB, est$ signi*ica 8ue l$s dat$s %edid$sen el visc$sí%etr$ n$ s$n c$n*iables.



a%bin se analiza 8ue las tablas 8ue 'r$'$rci$na el *abricante, n$ $t$rgan unagrá*ica de la visc$sidad en *unci/n de late%'eratura, ade%ás de ell$ s$l$ 'resentan

val$res de visc$sidad diná%ica a unate%'eratura de 01ECH.

'. Conc$usones

(n base a l$s dat$s de caudal se 'uedec$ncluir 8ue una %anera sencilla 8ue %e$t$rga una buena a'r$)i%aci/n del caudal,es %edir en cuant$ tie%'$ se llena undeter%inad$ v$lu%en 8ue *lu-e a travs deun área transversal c$%$ una válvula, -hacer una raz/n entre el v$lu%en - eltie%'$ e%'lead$ 'ara llenar ese v$lu%en.eniend$ en cuenta 8ue este 'r$cedi%ient$se 'uede hacer sie%'re - cuand$ se trabaea la at%$s*eras 4su'er*icies abiertas6 $caudales de válvulas etc.

(n $casi$nes cuand$ se está trabaand$ enca%'$, n$ se '$seen t$d$s l$s instru%ent$sde %edici/n, - '$r es$ es i%'$rtantec$n$cer est$s 'r$cedi%ient$s, 'ara de una%anera sencilla '$der s$luci$nar 'r$ble%as en el %$%ent$.

(l c$n$ci%ient$ del ' 4grad$ de acidez $alcalinidad de una sustancia6 es de grani%'$rtancia en l$s 'r$ces$s industriales, -asea en el al%acena%ient$ - c$nducci/n del$s *luid$s, c$%$ el e%'le$ de l$s %is%$sen %á8uinas - herra%ientas industriales+2ebid$ a 8ue 'ara selecci$nar tuberías,%ateriales, - recubri%ient$s es de vitali%'$rtancia c$n$cer el ' de la sustancia.

a%bin se debe c$n$cer el ca%bi$ 8ue 'resenta el ' de la sustancia c$n res'ect$a la te%'eratura+ -a 8ue est$ debe ser un*act$r a tener en cuenta 'ara la selecci/n detuberías, c$%'$nentes de %á8uinas etc.P$r8ue c$%$ se ha deter%inad$ el val$r

del ' se hace %ás acid$ a %edida 8ue late%'eratura au%enta.

(l c$n$ci%ient$ de la densidad es un$ del$s 'ará%etr$s %ás i%'$rtantes 'ara la

selecci/n de tuberías, b$%bas, ele%ent$sde %á8uinas etc. a 8ue la densidad %e 'er%ite cuanti*icar la cantidad de %asac$ntenida $ 8ue 'uede 'asar '$r undeter%inad$ v$lu%en, ade%ás c$n$ciend$la densidad, se 'uede hacer una 'erce'ci/ndel 'es$ c$ntenid$ en un deter%inad$es'aci$+ '$r ell$ %edirla c$n ele%ent$ssencill$s c$%$ una gra%era - un reci'iente%edid$r de v$lu%en, 'uede *acilitar - 'recisar %as las c$ndici$nes de un *luid$+-a 8ue en %uchas $casi$nes el %ane$ detablas n$ es 'ractic$ debid$ a 8ue n$ estác$nsiderad$ el *act$r de te%'eratura.

Se c$nclu-e 8ue la visc$sidad es una 'r$'iedad de la %ateria 8ue está sueta aca%bi$s, - est$s ca%bi$s l$s 'r$duce late%'eratura+ el c$n$ci%ient$ de esta 'r$'iedad en l$s *luid$s es de utilidadcuand$ se trans'$rtan *luid$s, -a 8ue se 'uede la visc$sidad del lí8uid$ in*lu-e ensu *luidez $ *luencia, '$r tant$ un lí8uid$visc$s$ es %ás di*ícil de trans'$rtar

(. Re)erencas

;1< Universidad de Ibague, N=ab$rat$ri$

e)'eri%ental 1 'r$'iedades de l$s*luid$s,O unibague, ibague , !1E.

;!< C. Mátai), Mecanica de Fluid$s -Ma8uinas idraulicas, Ciudad deMe)ic$9 Al*a$%ega, !".

;>< (. Arias, J. Andaverde, (. Sant$-$ -&. Ur8uiza, NSciel$,O Ag$st$ !.



;(n línea<. Available9htt'955.sciel$.$rg.%)5sciel$.'h'Q 'id3S1!"0##?!!1Rscri't3sciartte)t. ;Tlti%$ acces$9 !! Ag$st$ !1E<.

;?< iDi'edia, NiDi'edia,O ;(n línea<.Available9htt's955es.iDi'edia.$rg5iDi5PVMedici.C>.W>ndel'. ;Tlti%$ acces$9 !!Ag$st$ !1E<.

;E< =UWXICAY(S FU(= (CKYKM,NF=UI2( G=2 F(,O XIW(XA 2(=KIXA, MA2XI2, !11.

;"< J. =$zan$, NFicha ecnica - deseguridad (tan$l 4Alc$h$l (tilic$6,O Y$vie%bre !?. ;(n línea<.

Available9htt'955alc$h$lesb'.c$%5*ichatecnica seguridad.'d*.

;#< P. 2$tr$, M. Yardi, 2. X$driguez - .X$drigurez, N(studi$ de la ev$luci$ndel P en *unci$n de la te%'eratura,O

Club de ciencias le$nard$ davinci,Wuen$s Aires, 1?.

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