UNIVERSIDAD EL VALLE FACULTAD DE NGENIERÍA LABORATORIO DE FLUIDOS E HIDRÁULICA Práctica 1 DETERMINACIÓN EL PESO ESPECÍFICO DE UNA SUSTANCIA DESCONOCIDA
1. Objetivos 1.1 Objetivo General Comprender el funcionamiento de un manómetro diferencial como instrumento de medición y determinar experimentalmente el peso específico de una sustancia desconoc ida y su gravedad específica.
1.2 Objetivos específicos •
Comprender la aplicación de los conceptos de presión en un plano horizontal para la medición de la densidad elativa de un fluido utilizando un manómetro n U.
•
Utilizar los conceptos d e manometría para determinar experimental ente la densidad relativa de un fluido desco nocido.
2. Conceptos fundamentales Los manómetros en U son dispositivos que permiten determinar las dif erencias de presión entre dos puntos de interés, tilizando un líquido manométrico de densidad det rminada. La manometría es la ra a que agrupa los conceptos teórico-prácticos ara la medición de presión utilizando estos in trumentos, en esta práctica se utilizarán algu os conceptos para determinar el peso específi o de una sustancia desconocida.Con referencia a la Figura 1 se tiene:
NR Nivel de referencia γ γ1
Peso específico del líq ido manométrico Peso específico del agua
Figura 1. Nomenclatura de distancias Debido a que la presi ón P se mantiene constante en un plano horizonta l, tenemos que:
1
Considerando el peso de la columna de agua W en el lado izquierdo (Fig ra 1), la presión P es:
2
Donde A es el área transversal del tubo. Ahora, utilizando la ecuación (2) se reescribe la ecuación (1) como:
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1
Como se desea determinar la densidad relativa (conocida también como peso específico relativo o gravedad específica) del líquido manométrico S, se divide por γ1 para obtener:
=
(ℎ − ℎ ) − (ℎ − ℎ ) (ℎ − ℎ )
(4)
(5)
Figura 2. Manómetro en U =
=
(6)
5. Procedimiento de la práctica Antes de comenzar con la práctica, verifique que se establezcan las siguientes condiciones:
Siendo la recta:
=
(7)
Así, al graficar la ecuación (7) para varios valores de N y D se obtendrá una recta cuya pendiente corresponderá a S. De esta forma se puede encontrar el valor del peso específico del Tetracloruro de Carbono (fluido manométrico de esta práctica)
=
a. El manómetro debe contener una cantidad adecuada de líquido manométrico, cuyo nivel se encuentre unas cuantas unidades por debajo de la mitad de la escala.
b. Se debe adicionar algo de agua con colorante en ambas ramas del manómetro.
c. Empiece la práctica al agregar una pequeña dosis de agua con colorante sólo a la rama izquierda del manómetro para obtener un arreglo como el de la Figura 1. Registre las lecturas de h1 , h2 , h3 y h4. Este procedimiento constituye un ensayo.
(8)
4. Descripción del equipo Los manómetros en U que se encuentran en el Laboratorio para la práctica tienen las siguientes características: • •
•
Escala graduada en milímetros. Líquido manométrico: Tetracloruro de Carbono (CCl4), que será la sustancia a la cual le será determinada su peso específico relativo. Fluido secundario: Agua mezclada con una pequeña cantidad de colorante, solo para efectos de visualización.
d. Repita el procedimiento en (c) hasta obtener un total de 10 ensayos y registre los datos en la Tabla 1 que aparece en el anexo; mida la temperatura sólo como referencia.
6. Presentación del informe El informe debe contener los siguientes puntos: • •
Nombre Introducción
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• • •
Objetivos Descripción detallada de la práctica Responda las siguientes preguntas:
• • •
Análisis de resultados Conclusiones Bibliografía (diferente laboratorio).
a
la
guía
de
-
¿Qué representa la gravedad específica de un fluido? Explique.
-
¿Cuáles son las dimensiones del peso específico? ¿Cuáles son sus unidades en el sistema Internacional?
7. Referencias
Datos y cálculos
STREETER, Victor y WILEY, E. Mecánica de los fluidos. McGraw Hill, octava edición, 1987.
•
- Realice los cálculos correspondientes para determinar el peso específico de la sustancia desconocida según la ecuación 5. Anexe los datos en la Tabla 1.
- Elabore la gráfica N vs. D de acuerdo a la ecuación 6 utilizando los datos y encuentre el valor de la gravedad específica S.
MUNSON, Bruce y YOUNG, Donald. Fundamentals of Fluid Mechanics. John Wiley & Sons, Inc., cuarta edición, 2002. SHAUGHNESSY, Edward. Introduction to Fluid Mechanics. Oxford University Press, 2005.
ANEXO
Tabla 1. Registro de datos ENSAYO
Lectura (cm) h1
h 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Temperatura (ºC)
h 3
Diferencia de lecturas (cm) h 4
Densidad relativa
h1-h 2
h 4-h 3
h 3-h 2
N
D
Peso específico (γ)
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