Practica 1 Propiedades Fisicas de Los Fluidos

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO

INGENIERIA CIVIL

ACADEMIA DE HIDRAULICA

HIDRAULICA BASICA PRACTICA 1:

PROPIEDADES PROPIEDADES FISICAS FISI CAS DE LOS FLUIDOS PROFESOR:

M. AMPARO AMPARO TELLEZ GARFIAS ALUMNO:

RENEDO GARCIA CARLOS JAVIER : 4CV19

Observar Observar cualitat cualitativam ivamente ente las caracte característi rísticas cas de la viscosid viscosidad ad en diferent diferentes es líquidos líquidos;; determinar la densidad absoluta y el peso específico de un líquido, el comportamiento que tiene el agua y otros líquidos cuando se encuentran en contacto con tubos de pequeño diámetro (capilares); y comprender la importancia de todas estas propiedades físicas de los fluidos en la Ingeniería Hidráulica

VISCOSIDAD: ! "lacas de acrílico ! #arillas !$íquido !$íquidos s de diferent diferentes es densida densidades des (agua, (agua, aceite, aceite, di%sel, di%sel, gasolina)

CAPILARIDAD: ! &ecipiente de vidrio con tubos capilares ('), con soportes ! uñas de cristal (con diferentes líquidos)

COMPRESIBILIDAD: ! eringa ! #aso de precipitados ! &ecipiente grande con agua

TENSIÓN SUPERFICIAL: ! *alan+a de torsin ! -ro de lucita ! &ecipiente con agua limpia ! &ecipiente con agua .abonosa

DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO: !#aso de precipitados ! diferentes líquidos (agua, aceite, resina gasolina) ! báscula basculante

VISCOSIDAD: $a viscosidad de un fluido es la medida de su resistencia a fluir  /ic0a resistencia nace de la interaccin y co0esin de las mol%culas del fluido $a viscosidad dinámica o simplemente viscosidad ( µ) se define como1 2sfuer+o cortante1 (3g4m5) 6radiente de velocidad (m4s4m)  µ  = 0 7i  el fluido no es viscoso  µ  = 0 7i  el fluido es elástico $a viscosidad cinemática es funcin principalmente, de la temperatura y de la presin 2 γ   =  µ  /  ρ  m / s  (#iscosidad cinemática) en ( )

kgs 2 / m 4 /onde1 ρ 8 /ensidad (

)

DENSIDAD Y PESO ESPECÍFICO: $a densidad absoluta o masa específica, es la masa del fluido contenida en la unidad de volumen  ρ  =

 M  Vol  Vol 

$as unidades en el sistema absoluto y gravitacional son respectivamente

kgs 2 / m 4 (

)

2l peso específico representa el peso del fluido por unidad de volumen γ   =

 P (kg ) Vol  Vol .

=

(kg / m3 )

TENSION SUPERFICIAL: 2s una fuer+a como su nombre lo indica, que produce efectos de tensin en la superficie libre libre de los líquidos líquidos 2l origen de esta fuer+a fuer+a es la co0esin co0esin intermolecular intermolecular $a tensin superficial en la superficie libre de un líquido se manifiesta como si el líquido

creara allí una fina membrana membrana $a importancia importancia de esta propiedad propiedad es que puede influir influir en el comportamiento del flu.o en modelos 0idráulicos de pequeñas dimensiones

CAPILARIDAD: 2s una elevacin o descenso de un líquido en un tubo capilar producido por la tensin tensin superfici superficial, al, la ad0erencia ad0erencia y la co0esi co0esin n de un líquido líquido $a capilarida capilaridad d tiene importancia en todos los diámetros menores de 9: mm

COMPRESIBILIDAD: 2n los fluidos lo mismo que en los slidos se verifica la ley fundamental de la elasticidad elasticidad 2l esfuer+o unitario de compresin compresin es proporcional proporcional a la deformacin unitaria del volumen1 por lo tanto, la ley anterior se traduce en la frmula siguiente1 ∆V   P  =  E  V 

kg / m2 donde1 "  2sfuer+o unitario de compresin, compresin,

m3 / k g  #  #olumen específico, ∆V 

m3 / kg 

  Incremento de volumen específico, kg / m3 2  <dulo de elasticidad volum%trica, 2 kg / m 2  =9,:::  para el agua dulce de : a =: >

Observar detenidamente el equipo de traba.o, posteriormente pasa a las diferentes mesas de traba.o y 0acer lo que se te indica complementando posteriormente las respuestas obtenidas en los e?perimentos reali+ados

MESA N° 1

9! /etermina con la la peso de las diferentes volumen =! on los datos siguiente tabla

balan+a la masa o el sustancias y mide su

SISTEMA

INTERNACIONAL

registrados completa la

kg 

 N 

m

3

<-7(3g)

#O$A<2B (mC)

:='D

::::C9

EF9'9

ECFD=G

:EF9'9

::::99

:='

::::=G

GF9=

GCC'C

:GF9=

::::9:F

"etrleo

:C'=

::::D'

G:F::

G:::'

:G:F::

::::99:

/i%sel

:C'

::::D:

G9F:

G::C9

:G9F:

::::9:E

:CE

::::=

9D::::

9CCD::

9D::::

:::::9D

:DF:

::::CF

9=EF9

9='9=E9

9=EF9

:::::

@$AI/O  -ceite delgado  -ceite grueso

 -gua   o &esina poli%ster 

 ρ  =

m

3

γ   =

m3

δ

V e

=

 N 

SISTEMA TÉCNICO kg 

UTM 

m

3

"27O (3g)

#O$A<2B (mC)

:='D

::::C9

EF9'9

E'E9

:EF9'9

::::99'

:='

::::=G

GF9=

G:=

:GF9=

::::9:D

"etrleo

:C'=

::::D'

G:F::

G==F

:G:F::

::::9:

/i%sel

:C'

::::D:

G9F:

GCF=

:G9F:

::::9:'

:CE

::::=

9D::::

9D=9

9D::::

::::::9

:DF:

::::CF

9=EF9

9C9:'

9=EF9

:::::'=

@$AI/O  -ceite delgado  -ceite grueso

 -gua   o &esina poli%ster 

γ   =

m

3

 ρ 

m

3

δ

V e

=

kg 

3.- ¿Por !" !# $%!&'o () *+) ,()'o !( oro/ & "orque tienen diferente masa

0.- S& o$o) !# ro2o '( *'(r (# $ )!,(r&&( '( ' $%!&'o4 o*o )( o*,or ()(4 ¿,or !"/ & "or la diferencia de densidades

5.- M(#&o# '( !( '(,(#'( $ 6r&&7# '( $ '(#)&'' '( !# $!&'o & /e la temperatura y presin

8.- ¿C!+$() )o# $) ,ro,&(''() !( )( &'(#&&# 9 )( '(r&6# (# () *()/ & "eso específico, densidad, densidad relativa y volumen específico

.- ¿;!" ,$&&7# &(#(# $) ,ro,&(''() #$&2') (# () *()/ & @lotacin, empu.es, impulso y cantidad de movimiento y manometría

1.- I*,r(<# o# $o) '&(r(#() $%!&'o)4 $o) =!(=o? ,o)(r&or*(#( r '( '()$&2r $) ,$) !# )o>r( or. ¿;!" o>)(r6)/ & $a placa impregnada con aceite grueso se reali+a mayor esfuer+o para desli+arlas y en las placas impregnadas con agua es mínimo

@.- ¿D( !" '(,(#'( $ r()&)(#& !( ,r()(## $ '(),$2*&(#o/ & /e la viscosidad de cada líquido

3.- ¿A !" ()!(r2o) ()+# )o*(&(#'o  $o) $%!&'o) $ '()$&2r $) ,$)/ & - una fuer+a tangencial generando esfuer+os cortantes

0.- Aor r '( '(),(<r $) ,$): ¿D( !" '(,(#'( $ !(r2 !( '(>( ,$&r/ /e contrarrestar la fuer+a de ad0esin con una fuer+a normal

5.- ¿E) $ *&)* ,ro,&('' !( ( ,(r*&( '(),(<r$)4 !( $ !( ( ,(r*&( '()$&2r$)/ ¿Por !"/ & Bo $os esfuer+os son distintos, uno depende de la viscosidad y otra de la co0esin

8.- B( $o) '&(r(#() $%!&'o)4 '(),!") *(( 9 ) $ 6r&$$ 9 ,(r*&( !( ($ $%!&'o ()!rr4 ¿!" $&!&'o ( !() *(#o) ()!(r2o >&r/ 9 ¿!+$ ()!rr( *+) r+,&'o/

& 2l agua

.- ¿;!( !(r2 )( #(,o#( $ >&r ($ $%!&'o/ & $a fuer+a cortante

¿A !" ()!(r2o ()+ )o*(&'o ($ $%!&'o $ ()!rr&r/  & 2sfuer+o cortante

¿;!" !(r2 ,(r*&( !( ($ $%!&'o ()!rr/ & $a fuer+a de gravedad

.- D(&# $) ,ro,&(''() !( )( *#&&()# 9 !( )( r($&o## o# () *()4 *(#&o##'o )!) (!&o#() 9 !#&''() (# ($ S. I. & #iscosidad dinámica dy  µ  = τ 

dv

/onde

  2sfuer+o cortante '9  #ariacin del espesor de la capa del fluido '6  #ariacin de la velocidad del fluido  * s  N  * J

m

V&)o)&''  µ   ρ 

η  /onde  #iscosidad dinámica del fluido ρ  /ensidad absoluta del fluido μ

m2

η 

 s

MESA N° 3

1.- ¿D( !" '(,(#'( $ '&(r(#& '( #&6($() (#r( $ )!,(r&&( $&>r '($ o/ & /el diámetro del tubo

@.- ¿E&)&r+ !# $%!&'o 'o#'( ($ #&6($ '(#ro '($ !>o ()" ,or '(>=o '($ #&6($ !( (&)( (# ($ r(&,&(#(/ & 7i el mercurio

 ¿Por !"/ & "orque las fuer+as de co0esin son mayor que las fuer+as de ad0esin

3.- ¿Por !" $o) *(#&)o) 9 !r6!r) or*') ,or ($ 
0.- ) ro$$&o) '( ,,($ 9 o$o $ ,!# o# *!o !&''o (# $ )!,(r&&( '( ' $%!&'o. $%!&'o. ¿;!" o>)(r6)/ & 2l agua asciende más rápido en el rollito de papel

¿Por !" )( ,r()(# ()( (#7*(#o/ & "or la capilaridad

5.- ¿D7#'( )( ,r()(## ()o) (#7*(#o) (# $) o>r) &'r+!$&)/ & @enmenos de tubificacin, tubificacin, diques, terraplenes, cortinas, tanques de agua, pilotes de muelles, etc

8.- D(&# $) ,ro,&(''() !( )( *#&&() 9 !( )( r($&o## o# () *()4 *(#&o##'o )!) (!&o#() 9 !#&''() (# ($ S. I. &  7e manifiesta la capilaridad

h=

2σ  senα  r  ρ  g  σ 

@uer+a de tensin superficial

α 

-ngulo de contacto   &adio del tubo capilar  r  

h=

4σ  senα   Dγ    /ensidad absoluta del fluido <  -celeracin debida a la fuer+a de gravedad D  /iámetro del tubo capilar  γ  "eso específico del fluido  N  ρ

σ 

m

MESA N° 0

1.- To*( $ =(r&#< 9 , ($ or&&&o4 9 '(),!")4 o*,r&* ($ "*>o$o4 '(),!") )!"$($o. ¿;!" o>)(r6/ &  7e manifiesta una compresin del gas y al soltar el embolo este originalmente debe regresar a su posicin inicial

@.- Aor4 $$(#( '( o$o4 '(),!") )!"$($o. ¿;!" o>)(r6/ &  Bo se presenta variacin del volumen

¿;!" r($&7# &(#( o# ($ ,r&*(r (#)9o/ &  Bo se manifiesta una compresibilidad

3.- Aor4 o*( ($ 6)o '( ,r(&,&'o) ( &#ro'G2$o >o >=o ) ($ o#'o '($ r(&,&(#( o# )(r6 (# ($ &#(r&or $ $ )!*(r<&r$o (# ($ r(&,&(#(/ &  Ana parte pequeña de volumen de agua penetra en el vaso y que funciona como embolo

0.- M(#&o# ($ ,or!" '( $o) (#7*(#o) #(r&or() 9 )!) ,$&&o#() *+) &*,or#() (# $ &'r+!$&. &  "or la compresibilidad alta de los gases y la mínima compresibilidad de los líquidos, y su aplicacin más importante en la 0idráulica se tiene en el gato 0idráulico y la prensa 0idráulica

5.- D(&# $) ,ro,&(''() !( )( *#&&()# 9 )( r($&o## (# () *()4 *(#&o##'o )!) (!&o#() 9 !#&''() (# ($ S. I. &  $a medida de reduccin de volumen en un fluido

MODULO DE ELASTICIDAD VOLUMETRICO

 EV  = −

∆ PV O

=−

dV 

∆ P  ρ 

d  ρ 

Δ"  Incremento de presin

Vo  #olumen inicial 'V  #ariacin del volumen (reduccin) H  /ensidad absoluta del fluido 'ρ #ariacin de la densidad absoluta  EV =

 N  m

2

=  Pa

FORMULARIO 9 AK<GE9 3g γ   =  ρ  * g   ρ  =

γ  

 g 

 ρ s

 Dr  =

101.94

UTM  m

3

$a densidad y peso específico del agua a DL  y 9 -K< de presin

 Dr  =

γ  s

1000

 Dr  =

kg  m3

γ   9810

 Nw m

3

CONCLUCIONES Kodo esto está relacionado con lo Hidráulica ya que se debe tener los "rincipales para poder internarse en el dise diseño ño de obra obras s 0idr 0idráu áuli lica cas s y construcciones civiles en general

que es la conceptos lo que serán

/ado que el mane.o del recurso de muc0a importancia para el la sociedad, se debe antes tener un acerca de este elemento así como propiedades y comportamiento del

agua es es de de desarrollo de conocimiento de las mismo 2ste

comportamiento de los fluidos ya sea en reposo o en movimiento da a este estudio un inmenso campo de utilidades para la ingeniería en general $a 0idráuli 0idráulica ca abarca abarca varias ramas ramas de aplicaci aplicacin, n, se mostrara mostrara alguna de las muc0as aplicaciones de esta a modo de mostrar la necesidad y venta.as de la aplicacin de la misma abe recalcar que la 0idráulica es el estudio de los fluidos (agua, aceite, mercurio, etc), por lo que su aplicacin se mostrara en sus diferentes campos

• • • • • • •

•

Mecánica de Fluidos Aplicada. o Robert L. Mott (4ta Edición) Mecánica de Fluidos. !ctor L. "treeter# F $en%a&!n 'le (na Edición) o Manual de la *idráulica. o *.'. +in, # E.F. $rater *idráulica. o "a&uel -rueba oronel (/01a Edición M23ico) Mecánica de Fluidos. o F. ,arte 5.(ni1ersidad 6acional de 7n,enier!a Li&a85er9) 7ntroducción a la Mecánica de Fluidos.  :or,e *ernánde; Arellano (Li&a85er9) (Li&a85er9) o 7ntroducción a la *idráulica. o 7n,. M"c. Escobar "ele&e M. # $usta&ante 5once M.(laboratorio de *idráulica) *draulics o< 5ipe and and anal 6et=or>s 6et=or>s

COMENTARIO COMENTARIO PERSONAL PER SONAL onocer las propiedades de los fluidos es muy importante ya que nos servirá para saber  cmo se comportaran mecánicamente en las obras civiles y esto aportara la informacin necesaria para el diseño de forma más específica, se podrá anali+ar me.or en el sentido de que tendremos me.or percepcin y entendimiento de los líquidos y gases así tambi%n comprender cmo actMan físicamente y tambi%n como afectarían en algMn momento