Instituto Politécnico Nacional

ESIME Culhuacan

Laboratorio de Mecánica de fluidos

Integrantes:

Hernandez Larios Victor ManuelPérez González Carlos Cuauhtémoc

Santos Sastree Luis ArturoBolaños Cerrud Humberto

Valdez Hernandez Jorge

5° Semestre Grupo “5MM1”

Práctica

DENSIDAD

Observaciones.-_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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ÍNDICE. No. De pagina

Objetivo…………………………………………………………………… 3

Consideraciones Teóricas………………………………………………3

Descripción de los instrumentos empleados…………….7

Cuadro de datos……………………………………………………….7

Cálculos y Observaciones……………………………………………7

Cuadro de Resultados………………………………………………..7

Conclusión…………………………………………………………………8

Bibliografía…………………………………………………………………8

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DENSIDAD

I.Objetivo.

Determinar experimentalmente la densidad absoluta y la densidad relativa, identificar el fluido en cuestión, también determinar el peso específico de fluido a presión y temperatura ambiente; establecer la comparación de los valores obtenidos con los valores referidos en tablas.

II. Consideraciones Teóricas.

Densidad

PROPIEDADES DE UN FLUIDO

- Densidad : es la medida del grado de compactación de un material. Para un fluido homogéneo se define como la masa por unidad de volumen y depende de factores tales como su temperatura y la presión a la

que está sometido. Sus unidades en el SI son: kg/m3. Los líquidos son ligeramente compresibles y su densidad varía poco con la temperatura o la presión. Para una masa dada, la presión, la temperatura y el volumen que ocupa se relacionan por medio de la ley de los gases: pV = mRT, donde R es la constante de los gases ideales y T la temperatura absoluta (grados Kelvin).

-Compresibilidad : En la mayoría de los casos, un líquido se podría considerar incompresible, pero cuando la presión cambia bruscamente, la compresibilidad se hace evidente e importante. Lo mismo ocurre si hay cambios importantes de temperatura. La compresibilidad se expresa mediante el módulo elástico de compresión.

- Viscosidad : es una medida de la resistencia del fluido al corte cuando el fluido está en movimiento. Se le puede ver como una constante de proporcionalidad entre el esfuerzo de corte y el gradiente de velocidad.

Sus unidades en el SI son: kg s/ m3

. La viscosidad de un líquido decrece con el aumento de temperatura, pero en los gases crece con el aumento de temperatura. Esta diferencia es debido a las fuerzas de cohesión entre moléculas. Esta propiedad también depende de la presión.

- Tensión superficial : Una molécula dentro del líquido es atraída en todas direcciones por otras moléculas mediante fuerzas cohesivas. Cuando un líquido está en contacto con algún otro medio (aire, otro líquido, un sólido) se forma una superficie de contacto entre el líquido y el otro medio. Dentro del líquido, y lejos de su superficie de contacto, una molécula se encuentra en equilibrio : la suma de las fuerzas de atracción es cero. Sin embargo, en la superficie de contacto, la suma de estas fuerzas tiene como resultante una fuerza neta, perpendicular a la superficie y con sentido hacia el interior del líquido. Esta fuerza hacia el interior hace que la superficie de contacto se comporte como una membrana. Una de las consecuencias de la tensión superficial es la capilaridad.

Absoluta

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva.

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siendo , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

Relativa

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)

donde es la densidad relativa, es la densidad de la sustancia, y es la densidad de referencia o absoluta.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/dm3.

Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.

Media y puntual

Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.

Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción "infinitesimal" del sistema, y que vendrá definida por:

Sin embargo debe tenerse que las hipótesis de la mecánica de medios continuos sólo son válidas hasta

escalas de , ya que a escalas atómicas la densidad no está bien definida. Por ejemplo el núcleo

atómico es cerca de superior a la de la materia ordinaria.

Aparente y real

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.

En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.

La densidad aparente del suelo (Da) se obtiene secando una muestra de suelo de un volumen conocido a 105 °C hasta peso constante.

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Donde:

WSS: Peso de suelo secado a 105 °C hasta peso constante.

VS: Volumen original de la muestra de suelo.

Se debe considerar que para muestras de suelo que varíen su volumen al momento del secado, como suelos con alta concentración de arcillas 2:1, se debe expresar el contenido de agua que poseía la muestra al momento de tomar el volumen.

Medición

Un densímetro automático quien utiliza el Picnómetro

principio del tubo en U oscilante.

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa

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Unidad slug/pie3 Kg/m3 g/cm3 lb/pie3 lb/pulg3

1 slug/pie3 1 515.4 0.5154 32.17 1.862 × 10-2

1 Kg/m3 1.940 × 10-3 1 0.001 6.243 × 10-2 2.613 × 10-5

1 g/cm3 1.940 1000 1 62.43 3.613 × 10-2

1 lb/pie3 3.108 × 10-2 16.02 1.602 × 10-2 1 5.787 × 10-4

1 lb/pulg3 53.71 2.768 × 104 27.68 1728 1

se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Los instrumentos más comunes para medir la densidad son:

• El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido.• El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases (picnómetro de

gas).• La balanza hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos.• La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la medida precisa de la densidad de

líquidos.Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante. Cuyo frecuencia de resonancia está determinada por los materiales contenidos, como la masa del diapasón es determinante para la altura del sonido.

Métodos para determinar la densidad de fluidos

El Instituto de Tecnología Cerámica (ITC) ha desarrollado, construido y patentado Densexplorer, un instrumento capaz de medir de forma rápida, precisa y segura la densidad aparente de las baldosas cerámicas, asegurando de este modo su calidad. Además, el sistema ofrece mayor seguridad para los trabajadores, ya que limita el uso del mercurio, elemento utilizado hasta ahora en este tipo de ensayos que se realizan varias veces al día en las empresas cerámicas. Esta novedosa y avanzada tecnología desarrollada para la medición de densidad aparente de baldosas cerámicas que utiliza la absorción de Rayos X ha sido realizada gracias al apoyo de la Conselleria de Industria, Comercio e Innovación de la Generalitat Valenciana a través del Instituto de la Pequeña y Mediana Industria (IMPIVA) y los Fondos Europeos de Desarrollo Regional (FEDER).

"Medir la densidad aparente de las baldosas resulta indispensable en la industria cerámica, ya que evita problemas y defectos en las piezas acabadas, tales como diferencias en el tamaño, planaridad, resistencia mecánica...", indican fuentes del ITC, que puntualizan que el nuevo sistema "es preciso y fiable y constituye un gran avance para los fabricantes de baldosas cerámicas ya que, al automatizar un ensayo que actualmente se hace varias veces al día de forma manual, reduce el tiempo de experimentación". La nueva tecnología desarrollada por ITC es segura, limitando el uso del mercurio empleado hasta ahora para realizar este ensayo. De esta forma queda garantizada la seguridad de los trabajadores al eliminar un elemento que puede resultar dañino para su salud. Además, el novedoso método de medida es no destructivo y realiza medidas puntuales lo que proporciona una información inédita hasta ahora: mapas en 3-D de la distribución de la densidad aparente de la pieza, su espesor y la absorción de rayos X.

El prototipo construido por el ITC puede mejorar la competitividad de las empresas cerámicas, optimizando el proceso de fabricación, reduciendo el número de bajas y dotando de mayor calidad al producto final.

La máquina, construida en el Área de Máquinas y Prototipos del ITC, consta de un tubo de Rayos X y un sistema láser que realizan el scanner de la pieza. La medida de la intensidad de la radiación que atraviesa la baldosa cerámica (al igual que lo haría, por ejemplo, un equipo médico de densitometría ósea) junto al espesor de la baldosa, permiten generar un mapa de distribución de su densidad aparente. El funcionamiento del equipo se controla a través de un ordenador mediante un software especialmente desarrollado que además permite adquirir los datos y obtener las imágenes radiológicas de las piezas. Para desarrollar este equipo se ha cumplido rigurosamente la legislación aplicable a equipos radiológicos, lo cual permite su homologación.

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IV. Descripción Del Equipo Empleado.

Consiste en una serie de probetas con fluidos de diferentes densidades y densímetros a diferentes escalas.

V. Método de operación.

Densidad relativa

a) Emplee cuatro probetas para hidrómetrob) Verifique que los líquidos de trabajo contenidos en ellas sean diferentes y anótelos en el

cuadro de datosc) Revise que el nivel de líquido sea suficiente para introducir el densímetrod) Introduzca el densímetro adecuado para el líquido en cuestión y anote en el cuadro de

datos las lecturas obtenidas

VI. Cuadro De Datos.

Líquido Densidad absoluta (Kg/m3)

Densidad relativa

Temperatura (°C)

Presión atmosférica

(mmhg)Agua 1000 1 20° 585Glicerina 1260 1.26 20° 585SAE-30 870 0.87 20° 585SAE-40 926 0.926 20° 585

VII. Cálculos y Observaciones.

Densidad relativa

ρrel=ρfluidoρH 2O

Donde: ρ = densidad absoluta de la sustancia (kg/m3)ΡH2O= desidad absoluta del agua= 1000 kg/m3

Peso específico.ᵞ= ρ*gDonde:P=es la densidad de la sustancia.G= es la aceleración de la gravedad.

VIII.Cuadro De Resultados.

Nombre del liquido

Propiedades determinadas Propiedades teóricasDensidad absoluta

Densidad relativa

Peso específico

Densidad

Densidad relativa

Peso específico

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(kg/m3) (N/m3) absoluta(kg/m3)

(N/m3)

Agua 1000 1 9810 1000 1 9810Glicerina 1260 1.26 12360.6 1260 1.26 12350SAE-30 870 0.87 8534.9 902 .902 8848SAE-40 926 0.926 9084.06 897 0.897 8799

IX. Conclusiones.

La densidad es la cantidad de masa dividida entre su volumen, lo que significa que mientras un fluido sea más denso, tendrá un mayor peso con un volumen menor . En pocas palabras la densidad dice la cantidad de materia que puede acumularse en un determinado volumen para cierta sustancia. Así pues de acuerdo con nuestro cuadro de datos y las observaciones realizadas podemos concluir que una densidad mayor no necesariamente implica que un fluido sea más viscoso, como en el caso de los aceites SAE, son menos densos que el agua pero mucho más viscosos. Esto demuestra que no hay ninguna dependencia entre viscosidad y densidad.

X. Bibliografía.concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion.../densidad.htmdefinicion.de/densidad/www.fisica.uson.mx/manuales/mecyfluidos/mecyflu-lab10.pdf

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