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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA CENTRO UNIVERSITARIO DEL NORTE –CUNORESCUELA DE CIVIL MECANICA DE FLUIDOS INSTRUCTOR: Ing. Luis Sandoval

Practica de Laboratorio No.1 PROPIEDADES BASICA DE LOS FLUIDOS

INTEGRANTES: 2013-42088 Richar Makcley Yat Bol Ingeniería Civil 2012-44192 Héctor Smailyn Ponce Leal Ingeniería Civil 2012-22598 Samuel Josué Gualim Cal Ingeniería Civil

26 de febrero de 2015

INTRODUCCION

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La mecánica de fluidos es el estudio del comportamiento de los fluidos, ya sea que estén en reposo (estática de fluidos) o en movimiento (dinámica de fluidos), la característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes lo que provoca que carezca de forma definida, también estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita.

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El estudio y comprensión del comportamiento de los fluidos, es interesante tanto en el aspecto teórico, como el estudio experimental, teniendo en cuenta que todos los fluidos que se estudian poseen ciertas propiedades y características especificas, tales como la densidad, peso, volumen, viscosidad, entre otras que afectan tanto el comportamiento del fluido, como a las superficies en que se encuentran y entran en contacto con este.

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La primera práctica de laboratorio de la asignatura mecánica de fluidos de la facultad de ingeniería de la Universidad de San Carlos de Guatemala, es una manera óptima para comprender el comportamiento de los fluidos en reposo, en relación a sus propiedades básicas. Los cálculos para determinar la densidad y otras propiedades de los fluidos utilizados en dicha práctica se incluyen en este informe por medio de formulas y conceptos básicos de hidrostática.

OBJETIVOS

GENERAL: 

Determinar la Densidad (ρ), el Peso Especifico (V V ), la Densidad relativa (S) y el volumen específico (Vs), de tres líquidos usando manómetros diferenciales.

ESPECIFICOS: 

Comprender los efectos de las propiedades básicas de los fluidos; y su dependencia de las otras propiedades para su cálculo.

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Entender el comportamiento de los fluidos en reposo.

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Aprender a utilizar e interpretar los manómetros diferenciales.

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Aplicar los conceptos de la hidrostática para los cálculos de las propiedades básicas de los fluidos.

MARCO TEORICO MECANICA DE FLUIDOS La Mecánica de Fluidos estudia las leyes del movimiento de los fluidos y sus procesos de interacción con los cuerpos sólidos. La Mecánica de Fluidos como hoy la conocemos es una mezcla de teoría y experimento que proviene por un lado de un trabajo inicial de los ingenieros hidráulicos, de carácter fundamentalmente empírico, y por el otro, del trabajo de matemáticos, que abordaban el problema desde un enfoque analítico. Al integrar en una única disciplina las experiencias de ambos colectivos, se evita la falta de generalidad derivada de un enfoque estrictamente empírico, válido únicamente para cada caso concreto, y al mismo tiempo se permite que los desarrollos analíticos matemáticos aprovechen adecuadamente la información experimental y eviten basarse en simplificaciones artificiales alejadas de la realidad. Un fluido se define como una sustancia que cambia su forma continuamente siempre que esté sometida a un esfuerzo cortante, sin importar qué tan pequeño sea. En contraste un sólido experimenta un desplazamiento definido (o se rompe completamente) cuando se somete a un esfuerzo cortante. La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad. Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización en ingeniería de la presión del agua o del aceite. Es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una solicitación o tensión tangencial sin importarla magnitud de ésta.

Un fluido es una sustancia que suele deformarse continuamente cuando se somete a un esfuerzo cortante; es capaz de fluir debido a la fuerza de cohesión de las moléculas de dicha sustancia. Por ejemplo, una sustancia plástica se deformará cierta cantidad proporcional a la fuerza pero no continuamente cuando el esfuerzo aplicado se encuentra por debajo de su esfuerzo cortante de fluencia. Un sólido puede ser un fluido si es llevado a estado líquido, ya que tiene sus moléculas muy unidas. DENSIDAD La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m 3), aunque frecuentemente se expresa en m ρ= g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva v donde ρ es la densidad, m es la masa y V es el volumen del determinado cuerpo. 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 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. Entre los instrumentos más comunes para la medida de densidades tenemos: 

El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido

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El picnómetro, es un aparato que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases picnómetro de gas.

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La balanza de Mohr es una 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. En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura. 

Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.

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Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla. Por ejemplo, la densidad del agua crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.

PRESION Todas las presiones representan una medida de la energía potencial por unidad de volumen en un fluido. Para definir con mayor propiedad el concepto de presión en un fluido se distinguen habitualmente varias formas de medir la presión:  La presión media, o promedio de las presiones según diferentes direcciones en un fluido, cuando el fluido está en reposo esta presión media coincide con la presión hidrostática.

 La presión hidrostática es la parte de la presión debida al peso de un fluido en reposo. En un fluido en reposo la única presión existente es la presión hidrostática, en un fluido en movimiento además puede aparecer una presión hidrodinámica adicional relacionada con la velocidad del fluido. Es la presión que sufren los cuerpos sumergidos en un líquido o fluido por el simple y sencillo hecho de sumergirse dentro de este. Se define por la fórmula:P ¿ γh , P Presión hidrostática. γ =ρg Peso específico. h h

h

profundidad bajo la superficie del fluido. 

La presión hidrodinámica es la presión termodinámica dependiente de la dirección considerada alrededor de un punto que dependerá además del peso del fluido, el estado de movimiento del mismo

PRESIÓN HIDROSTÁTICA Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura a la que esté sumergido el cuerpo y se calcula mediante la siguiente expresión: P=ρgh+ Po

DESCRIPCION DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO La práctica de laboratorio consistió en conocer cómo actúan 3 líquidos cuando están mezclados en agua en diferentes manómetros y con ciertas alturas, y que esto nos permita arrojar datos para poder hacer el cálculo de la densidad de los líquidos mezclados. Los líquidos que se mezclaron fueron gasolina-agua, aceite-agua, mercurio-agua, y estas mezclas estaban en manómetros diferentes ya reposadas en un tiempo requerido para que estas mezclas tomaran su posición según su peso, una vez que todo estuviera acomodado se prosiguió a dejar cada manómetro lo más vertical posible y así tomar los datos que cada manómetroregistraba. Teniendo ya los datos necesarios se procedió a calcular los incógnitas que la practica requiere con las ecuaciones que el instructor otorgo para dicha práctica y se calculó la densidad de los fluidos, con el resultado obtenido se procedióa los siguientescálculos de las propiedades básicas que el fluido tiene. Se calcularon las siguientes propiedades: Peso específico: Densidad relativa:

γ =ρ∗g S=

ρliquido γliquido = ρH 2 O γH 2 O

Volumen específico:

Vs=

I ρ

Los resultados que se obtuvieron con dichos procedimientos, también fueron calculados en el Sistema Internacional, Sistema Inglés y Sistema Gravitacional.

ANEXOS EQUIPO UTILIZADO   

Tres manómetros diferenciales, tipo U Líquidos manométricos: agua, gasolina, aceite y mercurio Reglas graduadas en cm.

Manómetro en U

REGLA GRADUADA

DATOS DE LABORATORIO

AGUA-MERCURIO h1= h2= h3=

AGUA-GASOLINA h1= h2= h3=

AGUA ACEITE h1 = h2 = h3 =

ANALISIS DE RESULTADO La recolección de datos que se hicieron en cada manómetro, la recolección de las alturas se obtuvo a simple vista por lo que no fueron exactas y esta hace que haya errores de incerteza en los resultados obtenidos, además de la temperatura con la que se contaba que fue un factor que altero el resultado de los datos. Los resultados que se obtuvieron a partir de los datos obtenidos en la practica, nos da cierto porcentaje de error, el cual está en el rango de lo aceptable, tomando en cuenta que no se incluyo la incerteza de los instrumentos de medición y con factores externos que perturbaron la exactitud de las mediciones se obtuvieron datos cercanos. Los datos que se obtuvieron sirvieron para el cálculo de la densidad, teniendo ese dato, se procedió a calcular el peso específico, la densidad relativa, el volumen específico, y esto nos permitió conocer las medidas de cada uno de los líquidos suministrados en los manómetros. Finalmente los datos fueron expresados en otros sistemas de medidas que se obtuvieron a través de conversiones.

COMENTARIO: Los manómetros diferenciales, tendrían que tener un tipo instrumento de medición más exacto, para evitar errores en la toma de datos y que no afecten en los

cálculos, por ende en los resultados finales y aproximarse a los datos de los textos de referencia.

CONCLUSIONES

La densidad es la relación entre la masa y el volumen de un fluido, que también puede interpretarse como la relación entre el peso específico del fluido y la gravedad, pero el cálculo de esta propiedad básica de los fluidos no depende directamente del conocimiento de la masa, el volumen o el peso especifico del fluido en estudio; únicamente se puede efectuar el cálculo, sometiendo al fluido a un manómetro diferencial con otro fluido de densidad conocida. Por tanto, la densidad desconocida de un fluido dentro de un manómetro diferencial, depende únicamente de la densidad conocida de otro fluido y las alturas a las que se encuentran los dos fluidos y puntos específicos desde un marco de referencia.

Los cálculos para determinar el valor de las propiedades restantes (densidad relativa, peso específico, volumen específico) de cada uno de los fluidos estudiados en la práctica, solo dependían de su densidad. Los cálculos realizados en este informe, varían en un rango de decimales, debido a la consideración de aproximaciones utilizadas y a la exclusión de los errores de medición, en comparación con los datos de otros textos.

BIBLIOGRAFIA

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SHAMES, Irving H. Mecánica de fluidos, 3ª Ed. Santafé de Bogotá. McGraw Hill, 1998. 825

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Robert L. Mott, Mecanica de Fluidos, 6ta Edicion. Editorial Pearson Educación.

EGRAFIAS

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http://www.scribd.com/doc/8331609/Mecanica-de-Fluidos-Excelente-Libro

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http://oa.upm.es/6531/1/amd-apuntes-fluidos.pdf

AÑADIR: Al marco teorico: definición DIFERENCIAL

de MANOMETRO

A los anexos o en alguna parte: Densidades, pesos específicos y densidades relativas de los 4 líquidos utilizados (hay que poner los del libro) No tengo el libro asi que no lo puse y tampoco internet en mi compu!! Pilas!!!!