LABORATORIO-VISCOCIDAD

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Laboratorio de Ingeniería Hidráulica Tema: Viscosidad Curso: Mecánica de Fluidos Profesor: Rubén Mogrovejo Gutiérrez Alumno: Najarro Vargas Miguel Código: 201220773 Subgrupo: 04

Mecánica de Fluidos. URP-FIC

Página 1

INTRODUCCIÓN

Los fluidos son sustancias que se deforma continuamente cuando son sometidos a esfuerzos cortantes y que se adaptan a la forma de los recipientes que los contienen. La parte de fluido que está en inmediato contacto con una frontera sólida, adquiere la velocidad de dicha frontera.

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.

La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento, se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica.


Página 2

HIPÓTESIS DE LA PRÁCTICA

1. Se puede determinar la viscosidad de un fluido conociendo su velocidad y temperatura. 2. En los fluidos incomprensibles la propiedad intensiva referida a la viscosidad de los fluidos tienen una relación inversa con la temperatura. 3. Es posible establecer la relación temperatura vs viscosidad en laboratorio.

4. La

viscosidad es la resistencia de las moléculas de los líquidos al

movimiento.


Página 3

OBJETIVO

 Conocer las propiedades de los fluidos incomprensibles.  Determinar la viscosidad de los fluidos incompresibles experimentalmente en laboratorio.  Establecer experimentalmente, la relación de la viscosidad de un fluido incomprensible con la temperatura, bajo condiciones de movimiento laminar.

RECURSOS EN EL LABORATORIO Mecánica de Fluidos. URP-FIC

Página 4

Equipos utilizados en la práctica: EQUIPOS

DESCRIPCION

BALANZA DIGITAL Marca: ae 

Precisión de la balanza: 0.01 gramos

CRONÓMETRO Marca: Casio 

Precisión del cronometro: 0.01 segundo

EFERAS SOLIDAS Con densidad próxima al líquido de experimentación. Densidad: 2.326 gr/cm3


Página 5

TERMÓMETRO 

Precisión: 0.1 °C

PROBETA De vidrio pírex resistente al calor.

ACEITE Densidad: 922 kg/m3

MATRAZ ERLENMEYER De vidrio pírex resistente al calor.


Página 6

PROCEDIMIENTO

1. El experimento consiste en 4 pruebas a diferentes temperaturas, primero se llena la probeta de aceite a temperatura ambiente, con el termómetro se introduce en el seno del líquido obteniendo la temperatura (T) en grados Celsius. Se señala dos líneas, una en la parte inferior y otra en la parte superior de la probeta separado por 15 cm (L). Con un pie de rey se mide el diámetro de las esferas (D) y además se pesa en la balanza digital.

2. Se suelta la esferita desde la parte superior de la probeta y con el cronometro se mide el tiempo (t) desde que pase por la línea superior hasta que llegue a la línea inferior de la probeta. 3. Se repite los pasos anteriores a diferencia que se calienta el aceite en un envase de vidrio pírex con el mechero de alcohol, se vuelve a medir la temperatura con el termómetro dentro del aceite contenida en la probeta, inmediatamente se suelta la esfera antes que cambie la temperatura del aceite y se vuelve a tomar el tiempo con el termómetro, esto se repite tres veces por prueba de las 4 pruebas para tener una mayor precisión. 4. Comparar la velocidad de caída de la esfera en cada prueba, con los resultados obtenidos mediante ecuaciones semi empíricas para la velocidad de caída de una esfera en un aceite en reposo. 5. Obtener la curva de la viscosidad vs temperatura. Utilizando los datos experimentales en una hoja de cálculo.

Tabla 1. Características de las partículas del ensayo Mecánica de Fluidos. URP-FIC

Página 7

Diametro (D)

Peso W

Volumen

Densidad

Esfera

cm

gramos

cm3

grs/cm3

1

0.79

0.28

0.258

1.085

Particula

Tabla 2. Toma de Datos Densidad del aceite (ρ): 0.922 gr/cm3 Distancia entre las dos marcas de la probeta (L): 15 cm

Pueba N°

1

Grupos de

Temperatura

Tiempo

Tiempo

Particulas N°

Media T°C

t(s)

Promedio (t)

1

27.8

2 2

3

45

4 3

5

54.6

6 4

7

109.5

8


Página 8

5.16 5.3 2.25 2.69 2.18 2.12 0.79 0.94

5.23

2.47

2.15

0.87

Tabla 3. Cálculos y resultados

Cálculos: Aplicando la fórmula para hallar CD:

[

]

( ρs−ρ ) g 4 CD= D 3 ρ V2 Dónde: D = 0.79 cm ρs = Densidad de la esfera ρ = Densidad del aceite g = 981 cm/s2 V= velocidad variable Luego se determinó R (Reynolds de la partícula) conociendo CD con la siguiente formula: C D=

24 3 + 1 + 0.34 R R2

Para obtener la viscosidad cinemática (ν) se despejo de la formula R=VD/ν, donde ya conocíamos la velocidad (V) y el diámetro de la esfera (D) y el Reynolds de la partícula (R). Finalmente se obtuvo la viscosidad dinámica (μ) de la relación μ=ρν, donde se conocía la densidad del aceite (ρ) y la viscosidad cinemática (ν). Se tuvo en cuenta que: CD: Adimensional R: Adimensional 1cm2 = 10-4 m2 ρ = 922 kg/m3 Mecánica de Fluidos. URP-FIC

Página 9

Resultados Dato

V (cm/s)

1

2.91

2

2.83

3

6.67

4

5.58

5

6.88

6

7.08

7

18.99

8

15.96


V media

ν

μ=νρ

R=VD/ν

CD

(cm/s)

(m2/s)

(N.s/m2)

2.87

0.00845

7.7909

0.0268

913.5132

7.7909

6.12

0.00601

5.5412

0.0805

309.2011

5.5412

6.98

0.00509

4.6930

0.1083

231.0627

4.6930

17.47

0.00243

2.2405

0.5680

(N.s/m2)

2.2405 46.5718

Página 10

μ

GRAFICOS

viscosidad cinematica vs temperatura 0.00900

f(x) = 0.19 x^-0.92 R² = 0.99

0.00800 0.00700 0.00600 0.00500 Viscosidad cinematica

0.00400

Power ()

0.00300 0.00200 0.00100 0.00000 20

40

60

80 100 120

temperatura

viscosidad absoluta vs temperatura 120 100 80 viscosidad absoluta

60 40 20 0 1

2

3

4

5

Axis Title


Página 11

6

7

8

9

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS o o o o

Shames I.H, Mecánica de Fluidos. Mc Graw Hill. 1995. Pág 10-16 Oscar Miranda H. y Dante Campos A, Mecánica de Fluidos e Hidráulica. 2001. Pág 1-9 Luis I. Gonzáles de Vallejo, Ingeniería Geológica. Pearson 2004. http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad

CONCLUSIONES 

Con la variación de la velocidad experimental de la caída de las partículas y la temperatura, se deduce que a mayor temperatura en el aceite menor será su viscosidad, esto da como resultado que los objetos solidos viajen más rápidos al disminuir la viscosidad por aumento de la temperatura, este fenómeno ocurre en todos los fluidos.



De la observación del grafico de la viscosidad y la temperatura, se puede afirmar que a medida que aumentamos la temperatura en el fluido este disminuye su viscosidad considerablemente hasta llegar a su punto de ebullición.



Revisando el objetivo de la práctica, propuesto en la página 3, se deduce que los fluidos incomprensibles tienen diferentes viscosidades cuando varia su temperatura, y en el experimento pudimos calcularlas y relacionarlas concluyendo que los fluidos incomprensibles, como el aceite, disminuyen su viscosidad cuando aumentan su temperatura, es decir, que la viscosidad del aceite y su temperatura tienen una relación inversamente proporcional.


Página 12

LABORATORIO-VISCOCIDAD

Recommend Documents