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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

MONOGRAFÍA DE LA DENSIDAD

 CURSO: Propiedades Físicas de Productos Agroindustrial  ALUMNO: Cristian Oscco Abarca  DOCENTE: Fredy Andrada Barboza  CICLO: IV

ANDAHUAYLAS, APURÍMAC – PERÚ 2020

ÍNDICE

RESUMEN…………………………………………………………………… 3 INTRODUCCION……………………………………………………………. 4 CAPITULOS I: conceptos generales 1.1 Masa ………………………………………………………………………. 5 1.2 Volumen ………………………………………………………………….. 6 1.3 Principio de Arquímedes………………………………………………. 7 1.4 La densidad………………………………………………………………. 8 1.5 Tipos de densidad………………………………………………………. 9 1.5.1 Densidad absoluta o densidad…………………………….. 9 1.5.2 Densidad relativa …………………………………………….. 9 1.5.3 Densidad aparente……………………………………………. 10 1.5.4 Densidad media………………………………………………. 10 1.5.5 Densidad puntual……………………………………………… 1.6 Unidades de medida de la densidad…………………………… CAPITULO II: métodos para la determinación de la densidad………… 12 2.1 Método por gravimétrico, empuje 2.2 Método por gravímetro, desplazamiento 2.3 Método por picnómetro 2.4 Método por densímetro digital CONCLUCION………………………………………………………………. 15 CUESTIONARIO……………………………………………………………. 15 BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………….. 16

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RESUMEN

La medición de la densidad es un parámetro de calidad importante tanto de las materias primas como de los productos acabados. Existen varias técnicas que permiten una determinación exacta de la densidad de materiales sólidos, líquidos y viscosos, por ejemplo, metales, plásticos, productos químicos, lubricantes y alimentos. Una variación en la materia prima, indicada por un cambio en la densidad, podría tener un resultado perjudicial para el funcionamiento o la calidad del producto final. La medición de la densidad de materias primas puede usarse para confirmar la pureza del material. Si se ha adulterado una sustancia con una alternativa más barata, la densidad medida del material compuesto será diferente de la de la sustancia pura. La densidad también puede servir para garantizar la homogeneidad. Si una pieza fabricada no es homogénea, podría verse afectados atributos de rendimiento clave como la fuerza y la resistencia al agrietamiento. Por ejemplo, incluso una burbuja de aire interna puede provocar, en última instancia, que una pieza falle al someterla a presión. El muestreo aleatorio de las piezas es una forma sencilla y rentable de supervisar la calidad continua.

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INTRODUCCIÓN

En un cuerpo físicamente homogéneo existe proporcionalidad entre los volúmenes que se consideran y las masas correspondientes a dichos volúmenes. Esta constante de proporcionalidad se denomina densidad. Se define como la masa de la unidad de volumen. En el caso de cuerpos no homogéneos debemos definir una densidad puntual o hablar de densidad media. Esta propiedad de la materia, que la caracteriza en cualquiera de los estados en que se presenta, es fácil de determinar en el laboratorio de forma sencilla, sobre todo en el caso de cuerpos sólidos.

Existen diversos métodos de determinación de la densidad de un líquido, entre los cuales el método del picnómetro ofrece cierta sencillez. Este procedimiento permite el cálculo de la densidad de cualquier líquido a través de tres determinaciones gravimétricas (a través de la determinación de tres masas con una balanza analítica). Se trata de un método simple, pero que requiere de la comprensión de sus fundamentos. Además, para obtener resultados fiables, se requiere cierta destreza y tener en cuenta algunas precauciones que se describirán aquí. Del mismo modo, es importante tener en cuenta que, puesto que los líquidos varían su volumen con la temperatura, la densidad también sufre esta variación. En este documento no vamos a considerar esta variación, pero queremos recalcar que cualquier determinación de la densidad debería realizarse a temperatura controlada y conocida.

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CAPITULO I: Conceptos generales A menudo la ciencia maneja conceptos difíciles de comprender, conceptos más o menos abstractos para el que no todo el mundo está dotado para entender. La verdad es que esto es una mera escusa, no sólo es necesario conocer el concepto y saber explicarlo, eso es lo verdaderamente difícil. En este artículo dedicado a la densidad vamos a intentar explicar de forma sencilla qué es la densidad y cuál es su fórmula, tipos de densidades, cuáles son sus unidades de medida, etc.  1.1 Masa: La

masa

es

una

magnitud

escalar

y

de

uso

común

en

la física y

la química, que expresa la cantidad de materia que hay en un objeto o un cuerpo (Raymond & Serway, 2010). No debe confundirse ni con el peso, que representa la intensidad con que un cuerpo es atraído por un campo gravitatorio, ni con la cantidad de sustancia, que en química designa a la proporción de las sustancias que integran un compuesto. La masa es una variable importante en el cálculo de numerosas relaciones e interacciones en todos los campos científicos, por lo que forma parte de la mayoría de las fórmulas matemáticas que las describen. Fuente: https://concepto.de/masa/#ixzz6PpLDJ2Yy

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1.2 Volumen: El Volumen es la cantidad de espacio ocupado por un cuerpo. El volumen es la magnitud derivada, es decir, se halla multiplicando 3 dimensiones: ancho profundidad y longitud (Serway, 2011). En física, el volumen es una magnitud física extensiva asociada a la propiedad de los cuerpos físicos de ser extensos, que a su vez se debe al principio de exclusión de Pauli.

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1.3 Principio de Arquímedes: El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático será empujado con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho objeto. De este modo, cuando un cuerpo está sumergido en el fluido se genera un empuje hidrostático resultante de las presiones sobre la superficie del cuerpo, que actúa siempre hacia arriba a través del centro de gravedad del cuerpo del fluido desplazado y de valor igual al peso del fluido desplazado (Bauer & Westfall, 2009). El principio de Arquímedes establece, básicamente, que cualquier cuerpo sólido que se encuentre (sumergido o depositado) en un fluido, experimentará un empuje de abajo hacia arriba, igual al peso del volumen del líquido desalojado. El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que, si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, este, flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

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Consideremos la fuerza neta actuando sobre un cilindro sumergido en un fluido de densidad 𝝆𝒇. Las fuerzas 𝑭𝟏 y 𝑭𝟐 se deben a la presión del agua. La fuerza neta es la suma de ambas fuerzas: 𝑭𝒏 = 𝑭𝟐 − 𝑭𝟏 = 𝝆𝒇 𝒈

𝒉𝟐 − 𝒉𝟏

𝑨

= 𝝆𝒇 𝒈 𝑽

La fuerza de flotación sobre un cuerpo sumergido en un fluido es igual al peso del fluido desplazado por el objeto. Arquímedes (287-212 aC)

1.4 La densidad: La densidad media es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio exterior. La unidad es kg/m³ en el SI. Como ejemplo, un objeto de plomo es más denso que otro de corcho, con independencia del tamaño y masa (Buffa & Lou, 2007).

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1.5 Tipos de densidad:

1.5.1 Densidad absoluta La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación existente entre la masa y el volumen de un cuerpo o sustancia. Se representa por ρ y sus unidades en el Sistema Internacional son el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque también puede usarse el g/cm3. Para convertir de una a otra basta con dividir entre 1000. Así pues, por ejemplo, la densidad del agua es de 1000 Kg /m3, o 1 g/cm3. La densidad es una propiedad intensiva de la materia, por lo que no varía su valor a pesar del tamaño del objeto o cantidad de sustancia. Su fórmula se expresa, ρ=m/V Donde: 

ρ es la densidad,



m es la masa,



V es el volumen del determinado cuerpo.

Los cuerpos sólidos suelen tener mayor densidad que los líquidos y éstos tienen mayor densidad que los gases. Este hecho está dado porque en un gas las partículas que lo componen están menos cohesionadas, en términos vulgares esto significa que están más separados. Esta cohesión aumenta en los líquidos y se hace aún mayor en los sólidos (Serway, 2008). 1.5.2 Densidad relativa La densidad relativa referida a una sustancia es la relación existente entre la densidad de esa sustancia y la otra sustancia que se escoja de referencia; es una magnitud adimensional (sin unidades). Su fórmula se expresa,

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ρr=ρ/ρ0 Donde: 

ρr es la densidad relativa,



ρ es la densidad de la sustancia,



ρ0 es la densidad de la sustancia tomada de referencia.

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

1.5.3 Densidad aparente La Densidad Aparente de un material o un cuerpo es la relación entre el volumen y el peso seco, incluyendo huecos y poros que contenga, aparentes o no. Esta definición se emplea tanto en Geología como en la Teoría de los Materiales.

1.5.4 Densidad media

La densidad media es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa en el espacio exterior. La unidad es kg/m³ en el SI. Como ejemplo, un objeto de plomo es más denso que otro de corcho, con independencia del tamaño y masa

1.5.5 Densidad puntual

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 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 solo 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. Es decir, a escala atómica la densidad dista mucho de ser uniforme, ya que los átomos están esencialmente vacíos, con prácticamente toda la masa concentrada en el núcleo atómico. FUENTE: https://alejandragongora.wordpress.com/primer-corte/densidad-media-y-puntual/

1.6 unidades de medida de la densidad Existen dos tipos unidades de medida en función del sistema que se emplee. El sistema más utilizado a nivel mundial es el Sistema Internacional de Unidades (S.I.), dejando relegado el sistema sajón a países de habla inglesa. sistema internacional

sistema ingles

Kg/m3

OZ/in3

g/cm3

Lb/in3

Kg/l

Lb/gal

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CAPITULO II: métodos de determinación de la densidad 2.1 Método por gravimétrico, empuje El vaso de precipitado para líquido auxiliar se coloca de pie en una plataforma o debajo de la balanza, es adecuado para: 

Solidos



Líquidos

Es un proceso muy rápido y flexible con relación al tamaño de la muestra, además de que los instrumento si están disponibles. Son muy sensibles a las temperaturas y además no debe quedar burbujas de aire atrapados.

2.2 Método por

gravímetro,

desplazamiento El vaso de precipitado para líquido auxiliar se coloca de pie en la balanza.

 

Sustancias pastosas Líquidos

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Es un proceso rápido que se puede utilizar con instrumentos ya disponible, la única desventaja seria que requiere mayores cantidades de volumen de la muestra. 2.3 Método por picnómetro Material de vidrio con volumen definido.

  

Líquidos Lleno Gránulos

Es un proceso o método exacto qu ya posee instrumentos para hacer las medidas.

2.4 Método por densímetro digital Tecnología de tubo de oscilación



Líquidos



Gases

Proceso rápido con un control exacto de la temperatura por elemento peltier, además tiene mediciones automáticas de la densidad en volúmenes pequeños de muestra. 13

CONCLUSIÓN: En conclusión, la densidad es una medida muy importante dentro de la ingeniería, ya que ayuda a determinar la relación de masa que hay cierta cantidad de liquido o gas. La densidad en la ingeniería agroindustrial tiene un papel muy importante al momento de hacer el estudio de la materia prima la que se va a procesar para poder llegar al equilibrio entre solidos y líquido.

CUESTIONARIO A. ¿Explique en sus propias palabras cual es el principio de Arquímedes? Arquímedes se dio cuenta que cuando se sumerge un objeto en un líquido el mismo es empujado hacia arriba en sentido opuesto al su peso del por una fuerza de reacción que ejerce el líquido sobre el objeto. Dicha fuerza se denomina Empuje, el cual se representa con la letra "E" y dicha fuerza tiene un valor igual a la densidad del líquido por la aceleración de la gravedad por el volumen que desaloja el objeto sumergido: 

E = ρL * g * V



ρL: Densidad del líquido en kilogramos sobre metros cúbicos



g: Aceleración de la gravedad en metros sobre segundos al cuadrado



V: Volumen desplazado en metros cúbicos.

E: Empuje en Newton

B. ¿Qué pasaría si la fruta choca con los bordes de la probeta a la hora de medir el volumen de las frutas? ¿Ese valor medido es representativo? El valor que se obtiene al medir volumen en la probeta si son representativos, ya que tienen mucha variación en los datos obtenidos esto debido a que el método

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de probeta tiene un mayo error en los resultados, por lo cual se recomienda que no rose con los bodes de la probeta para determinar correctamente datos y aproximar a lo real.

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BIBLIOGRAFÍA



Bueche, Frederick J. and Eugene Hecht. n.d. Fisica I, Décima Edición.pag 41-46



Wolfgang Bauer & Gary d. westfall; fisica para ingenieria y ciencias; volumen 1;2011; mcgraw-hill companies; impreso en china, pág. 36-39



Física: Para Ciencias e Ingeniería / Raymond A. Serway, Robert J. Brechner. Pag 8 - 15. 2da ed.



SANTILLANA, La Enciclopedia del Estudiante-Física y Química Tomo VIIImpreso por Santilla en Buenos Aires-Argentina – Primera Edición 2006



Wilson, J. D., Buffa, A. J. y Lou, B. (2007). Física. Sexta Edición. Pearson Educación. México.

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