DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIA Y MECANICA

CARRERA DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS

NRC LABORATORIO: 2762 NRC TEORIA: 2535

INFORME DE LABORATORIO No. 1

Profesor de laboratorio: Ing.Oswaldo MarioProfesor de teora: Ing. Edgardo Fernandes

INTEGRANTES: ALEXANDRA PEREZ CARLOS SALAZAR SEBASTIAN SALTOS

17 DE ABRIL DE 2014-SANGOLQUI

1. Tema

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS, MEDIDAS DE PRESION EN FLUIDOS2. Objetivos

Caracterizar las propiedades de los fluidos y sus unidades de medida Determinar a que fluido corresponde las propiedades calculadas experimentalmente Determinar la calibracin de un manmetro tipo Bourdon Comparar las escalas de lectura de presin entre el manmetro en U y el manmetro Bourdon.

3. Ecuaciones

Para densidad relativa:

: Densidad relativa : Densidad del fluido: Densidad del agua

Viscosidad dinmica:

: Viscosidad dinmica: Radio de la Esfera: Densidad del fluido: Densidad de la esfera: Velocidad media de la esfera

Presin:

: rea nominal del pistnD: Dimetro del pistn

4. Procedimiento

Primera parte1. Pesamos el matraz vaco en la balanza1. Llenamos el matraz con un fluido conocido (aceite SAE 40) hasta un volumen conocido de 60 ml 1. Pesamos nuevamente el matraz con el fluido dentro1. Restamos el peso del matraz lleno y el vaco para obtener el peso del fluido1. Calculamos en base a los datos la densidad del fluido conocido1. Con un hidrmetro sacamos la densidad en baume escala pesada de un fluido desconocidoSegunda parte

1. Con un micrmetro medimos el dimetro de las dos esferas de acero dadas1. Dejamos caer las esferas de acero en el fluido y con un cronometro tomamos el tiempo que se demora en atravesar una distancia conocida, para obtener la velocidad1. Este procedimiento lo realizamos 3 veces para poder sacar un promedio

Tercera parte

1. En el banco de pruebas conectamos el manmetro Bourdon a un sistemas de pesas y vamos aumentando y disminuyendo los pesos aplicados para obtener las presiones en el manmetro.1. Tomamos los datos de presin tanto para la carga como para la descarga1. Repetimos el mismo procedimiento pero en el manmetro de U

5. Marco terico

SAE 40Caractersticas, propiedades fsicas y qumicas: Aspecto:Lquido Olor:Caracterstico Olor: mbar Densidad relativa (grav.esp.; agua=1)0,8990 Solubilidad en aguaInsoluble Densidad a 15C: 885 Kg/m3 Viscosidad, cSt a 100C : 13.2 mm/s2 Punto de congelacin C : -9 Escala BaumLaescala Baumes una escala usada en la medida de lasconcentracionesde ciertas soluciones (jarabes,cidos). Fue creada por el qumico y farmacutico francsAntoine Baum(17281804) en 1768 cuando construy suaermetro. Cada elemento de la divisin de la escalera Baum se denominagrado Baumy se simboliza porBoB.

La relacin entre ladensidad, , de la disolucin y los grados Baum se ha expresado de diversas formas durante el tiempo que se ha empleado. Actualmente a 20C la relacin entre la densidad, , y los grados Baum de una disolucin viene dada por las siguientes relaciones: Para lquidos ms densos que el agua ( > 1 g/cm):

B = 145 145/ = 145/(145 - B)

Para lquidos menos densos que el agua ( < 1 g/cm):

B = 140/ 130 = 140/(130 + B)

Viscosidad

La viscosidad es una medida de la resistencia de los lquidos a fluir. Cuanto ms viscoso es un lquido, ms lento es su flujo. La viscosidad de un lquido suele disminuir con el aumento en la temperatura, por esta razn la melaza caliente fluye ms rpido que cuando est fra. La medida comn mtrica de la viscosidad absoluta es el Poise, que es definido como la fuerza necesaria para mover un centmetro cuadrado de rea sobre una superficie paralela a la velocidad de 1 cm por segundo, con las superficies separadas por una pelcula lubricante de 1 cm de espesor. La viscosidad vara inversamente proporcional con la temperatura.Existen dos tipos de viscosidad:

Viscosidad Dinmica: Tambin se la conoce como viscosidad absoluta, es medida por el tiempo en que tarda en fluir a travs de un tubo capilar a una determinada temperatura. Sus unidades son el poise o centipoise (gr/Seg Cm), es muy utilizada para fines prcticos.

Viscosidad Cinemtica: Representa la caracterstica propia del lquido desechando las fuerzas que genera su movimiento, obtenindose a travs del cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad del producto en cuestin. Su unidad es el stoke o centistoke (cm2/seg).

Manmetros Bourdan: El manmetro de Bourdon consta de un fino tubo metlico de paredes delgadas, de seccin elptica muy aplastada y arrollado en forma de circunferencia. Este tubo est cerrado por un extremo que se une a una aguja mvil sobre un arco graduado. El extremo libre, comunica con una guarnicin que se conectar al recipiente que contiene el gas comprimido. Cuando la presin crece en el interior del tubo, ste tiende a aumentar de volumen y a rectificarse, lo que pone en movimiento la aguja.

Manmetros en U:La forma ms tradicional de medir presin en forma precisa utiliza un tubo de vidrio en forma de "U", donde se deposita una cantidad de lquido de densidad conocida (para presiones altas, se utiliza habitualmente mercurio para que el tubo tenga dimensiones razonables; sin embargo, para presiones pequeas el manmetro en U de mercurio sera poco sensible).Este tipo de manmetros tiene una ganancia que expresa la diferencia de presin entre los dos extremos del tubo mediante una medicin de diferencia de altura.El manmetro en forma de "U" conforma, segn se especific, un sistema de medicin ms bien absoluto y no depende, por lo tanto, de calibracin. Esta ventaja lo hace un artefacto muy comn. Su desventaja principal es la longitud de tubos necesarios para una medicin de presiones altas y, desde el punto de vista de la instrumentacin de procesos, no es trivial transformarlo en un sistema de transmisin remota de informacin sobre presin.

6. Registro de datos y resultados

Primera parteSAE 40

Peso especifico

Fluido desconocido

Densidad media

Transformacin de boume a g/ml

FLUIDODensidad relativaDensidadDensidad

[g/ml][kg/m3]

SAE 40

Desconocido1.24711.24711247

Segunda parte

SAE 40

Tiempo [s]Tiempo [s]

1.631.754.34.04

1.691.824.163.99

1.891.874.124.00

Tiempo promedio Tiempo promedio

[Pa.s]

[Pa.s]

Fluido Desconocido

Tiempo [s]Tiempo [s]

2.382.144.64.78

2.152.134.84.77

2.062,224.74.50

Tiempo promedio Tiempo promedio

[Pa.s]

[Pa.s]

FLUIDODistanciaTiempoViscosidad DinmicaViscosidad Cinemtica

(m)(m)(s)

SAE 400.11.7750.64

SAE 400.14,10170,4514

Desconocido0.12.180,681230.5463

Desconocido0.14.6920,44740,356

Tercera parte

PARA PRESIN:

Manmetro Bourdon:Masa pistn: 500 g pistn: 17.75 mm = 0.01775 m

Calibrador de peso muertoLectura medida, Carga incrementadaLectura medida, Carga decreciente

Masa (g)Barm.c.aBarm.c.aBarm.a.c

5000,19802782,01932163000,344740

25000,9901390210,09660820,7929028,0853502470,861858,78842418

35001,3861946314,13525141,2065912,303793851,27553813,0068678

40001,5842224416,1545731,41343414,413015661,51685615,4676266

45001,7822502418,17389471,58580416,170700491,8960719,3345332

50001,9802780520,19321631,79264818,27992231,79264818,2799223

Manmetro en U:

Aparato peso muertoManometro en UBourdon

Masa(g)Barh1(mmHg)h2(mmHg)h(mmHg)BarBar

5000,198027805230290600,799920

25000,990139024230318881,1732160,792902

35001,3861946332303361061,4131921,20659

40001,5842224382303451151,533181,413434

45001,7822502422303511211,6131721,585804

50001,9802780472303541241,6531681,792648

45001,7822502422303481181,5731761,89607

40001,5842224382303351051,399861,516856

35001,386194633230318881,1732161,275538

25000,990139024230295650,866580,86185

5000,198027805230275450,599940,34474

7. Preguntas

1. A qu fluido corresponden los valores de densidad y viscosidad?

Comparando los valores de la densidad y viscosidad obtenidos experimentalmente con valores tericos de varios fluidos, el fluido que mas se acerca a estos datos es la Gliserina, que de igual manera posee propiedades como la del color y olor iguales a las del fluido trabajado en el laboratorio

1. En qu principio se basa el viscosmetro de Saybolt?

Este equipo consiste en un recipiente destinado a contener el fluido cuya viscosidad se quiere determinar y donde en su parte inferior dispone un orificio de dimetro normalizado. Este recipiente se halla a su vez dentro de otro que le sirve de bao termosttico para poder determinar viscosidades a distintas temperaturas. Est dotado de un sistema de calentamiento integrado

El viscosmetro Saybolt es un instrumento que permite conocer el valor de la viscosidad cinemtica de fluidos a diferentes temperaturas, de esta manera, permite hallar el ndice de Viscosidad de un lubricante.

1. Qu tipo de viscosidad son los segundos Saybolt Universal?

Los segundos Saybolt Universal (ssu) es una medida de la viscosidad cinemtica definida como el tiempo en segundos que demora en llenarse de fluido un matraz estndar de 60 ml cuando escurre el lquido por un orificio calibrado de 1/16 de dimetro interior. Para calcular la viscosidad cinemtica en cSt se utiliza la siguiente ecuacin:

1. Qu tipo de viscosidad son los segundos Saybolt Furol?

En fluidos altamente viscosos el valor de SSU se hace relativamente alto y se utiliza otra unidad de denominada Segundos Saybolt Furol.

1. Que parmetros considera la ley de StokesElmovimientode un cuerpo en un medio viscoso es influenciado por la accin de una fuerza viscosa, Fv, proporcional a lavelocidad, v, es definida por la relacin Fv = bv, conocida como Ley de Stokes. En el caso de esferas en velocidades bajas Fv = 6prv, siendo r el radio de la esfera y el coeficiente de viscosidad del medio. Si una esfera de densidad mayor que la de un lquido fuese soltada en la superficie del mismo, en el instante inicial la velocidad es cero, pero la fuerza resultanteacelera la esfera de forma que su velocidad va aumentando pero de forma NO uniforme.

Vses la velocidad de cada de las partculas (velocidad lmite) ges laaceleracin de la gravedad, pes ladensidadde las partculas y fes ladensidaddel fluido. es laviscosidaddel fluido. res el radio equivalente de la partcula.

1. Determine el error en el manmetro de Bourdon

Masa (g)Presin (Bar)Manometro BourdonError%

5000,1980278050100

25000,9901390240,79290219,9201343

35001,3861946331,2065912,9566678

40001,5842224381,41343410,7805844

45001,7822502421,58580411,0223715

50001,9802780471,7926489,47493447

45001,7822502421,896076,38629497

40001,5842224381,5168564,25233453

35001,3861946331,2755387,98276306

25000,9901390240,8618512,9566678

5000,1980278050,3447474,0866645

24,5290379

Error: 24.52%

1. Cul de los manmetros tiene ms exactitud, y cul mayor precisin, expliqueMasa(g)Presin (Bar)Manometro BourdonManometro en UExactitud M. BourdonExactitud M. En U

5000,19802780500,799920,1980278-0,6018922

25000,9901390240,7929021,1732160,19723702-0,18307698

35001,3861946331,206591,4131920,17960463-0,02699737

40001,5842224381,4134341,533180,170788440,05104244

45001,7822502421,5858041,6131720,196446240,16907824

50001,9802780471,7926481,6531680,187630050,32711005

45001,7822502421,896071,573176-0,113819760,20907424

40001,5842224381,5168561,399860,067366440,18436244

35001,3861946331,2755381,1732160,110656630,21297863

25000,9901390240,861850,866580,128289020,12355902

5000,1980278050,344740,59994-0,1467122-0,4019122

Al analizar los resultados obtenidos de la exactitud entre los dos manmetros, nos podemos dar cuenta que el manmetro de bourdon va a tener mayor exactitud que el manmetro en U, debido a que los valores de m. Bourdon se acercan a los reales.

1. Grafique la relacin carga-presin, en carga y descarga para el manmetro Bourdon.

CARGAPRESION

5000

25000,792902

35001,20659

40001,413434

45001,585804

50001,792648

45001,89607

40001,516856

35001,275538

25000,86185

5000,34474

1. Grafique la relacin carga-presin, en carga y descarga para el manmetro en U

CARGAPRESION

5000,79992

25001,173216

35001,413192

40001,53318

45001,613172

50001,653168

45001,573176

40001,39986

35001,173216

25000,86658

5000,59994

1. Grafique la relacin del manmetro Bourdon con el manmetro U

BourdonU

00,79992

0,7929021,173216

1,206591,413192

1,4134341,53318

1,5858041,613172

1,7926481,653168

1,896071,573176

1,5168561,39986

1,2755381,173216

0,861850,86658

0,344740,59994

8. Conclusiones

Pudimos descubrir cual era el fluido con el que trabajamos, simplemente comparando los datos obtenidos en la practica con los de varios fluidos obteniendo asique el fluido fue Glicerina En la prctica calculamos la densidad de forma directa e indirecta con el uso del hidrmetro y del teorema de Stokes y as pudimos comprarlo con valores tericos. El error de un manmetro de Bourdon es mayor a al error que se puede aceptar, el cual es del 5%, esto se puede deber a una mala toma de medidas por parte de los estudiantes que han realizados la prctica o, tambin, por los equipos que se encuentran en el laboratorio.

9. Recomendaciones

Debemos colocar lentamente el fluido para lograr obtener con el menor error posible el volumen de 60ml Utilizar un cronometro con ms precisin para minimizar errores. No perder el nivel de referencia al tomar los datos con los cronmetros. Soltar la bola de acero con una velocidad inicial lo ms cercana posible a la nula. Se debe observar en una posicin correcta los valores de los manmetros para que no exista un porcentaje de error alto al momento de obtener resultados.

10. Bibliografa

http://es.wikipedia.org/wiki/Escala_Baum%C3%A9 http://www.estis.net/sites/cien-bo/default.asp?site=cien-bo&page_id=96EA27D3-1490-4711-B61C-BA789EBED87B http://www.planetseed.com/es/ticket/que-es-la-viscosidad-dinamica-que-es-la-viscosidad-cinematica-y-la-r http://www.eiq.cl/pproust/si/equivalencia.html http://www.sabelotodo.org/aparatos/manometros.html