Informe Mecanica De Fluidos Viscosidad

Mecánica de Fluidos.

__________________________________________ ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE

INGENIERÍA CIVIL INFORME DE LABORATORIO

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Mecánica de Fluidos.

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

ESCUELA DE INGENERÍA CIVIL  TEMA: VISCOSIDAD  CURSO: MECANICA DE FLUIDOS  DOCENTE: VICTOR MANUEL TEPE ATOCHE

 ALUMNOS: ACUÑA TULLUME, ANTHONY CAMPOS BAUTISTA, ELÍAS DAVID CHUMACERO TELLO, CRISTHIAN LÓPEZ BAUTISTA, JHON GUTIÉRREZ NÚÑEZ, CRISTINA REYES CRUZ, DARLY REYES CRUZ, HUGO CHICLAYO, 2 DE SEPTIEMBRE 2019

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Mecánica de Fluidos.

ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………... 2. OBJETIVOS…………………………………………………………………4 2.1.

OBJETIVO GENERAL

2.2.

OBJETIVO ESPECÍFICO

3. MARCO TEÓRICO…………………………………………………………5 3.1.

Viscosidad

3.2.

Hipótesis de Newton

3.3.

Factores que afectan la viscosidad

3.4.

Fluidos en movimiento

3.5.

Coeficiente de viscosidad dinámica

3.6.

Viscosidad cinemática

4. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA (PROCEDIMIENTO)………………………7 5. DESARROLLO……………………………………………………………………………..9 6. CÁLCULOS DE DENSIDADES…….………………………………………………….12 7. CALCULO DE LA VISCOSIDAD EXPERIMENTAL…………………………….13 8. RECOMENDACIONES………………………………………………………………….14 9. CONCLUSIONES……………………………………………………………..............14 10. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………….…….15

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Mecánica de Fluidos.

1. INTRODUCCIÓN

En este presente trabajo se considera principalmente, la demostración de las distintas velocidades que adquieren los objetos de diferentes materiales y dimensiones con relación al fluido empleado (agua), y poder demostrar que una velocidad varia por la viscosidad del fluido. La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a ser deformado por un esfuerzo de cizallamiento. Es normalmente conocido como comportamiento de fluidez o resistencia a la caída. La viscosidad se describe como la resistencia interna de un fluido a circular o fluir y sin embargo debe ser una medida del rozamiento o fricción del fluido. ¡La viscosidad finalmente es la llave, en el papel que juega, en la etapa del proceso! Para ciertos líquidos, la viscosidad es constante y solo depende de la temperatura y presión. Este grupo se denominan líquidos Newtonianos. Los líquidos que no siguen esta relación proporcional son denominados fluidos no-Newtonianos.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL Realizar un procedimiento experimental que permita determinar la viscosidad dinámica y cinemática de un fluido con relación a los objetos utilizados para dicho estudio.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Conocer y comprender el proceso para realizar el ensayo de viscosidad, teniendo en cuenta los errores del experimentador.



Determinar La viscosidad del fluido (agua)

y de una masa,

mediante el viscosímetro, utilizando el método de Stokes.

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Mecánica de Fluidos.

3. MARCO TEÓRICO VISCOSIDAD Es la propiedad de un líquido de oponerse al resbalamiento o desplazamiento de sus capas. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir y los de baja viscosidad fluyen con mayor facilidad. La viscosidad es una propiedad inversa a la fluidez. HIPÒTESIS DE NEWTON Las fuerzas de fricción interna que surge entre las capas contiguas del líquido en movimiento, son directamente proporcionales a la velocidad relativa y a la superficie de contacto entre dichas capas. Dependen de las propiedades del líquido, no de la presión.

T = Fuerza de fricción interna

µ = Coeficiente de viscosidad dinámica (coeficiente de fricción interna que caracteriza la viscosidad del fluido). También suele denotárselo con la letra griega n. S = Superficie contacto entre capas del líquido en movimiento. [𝒅𝒖/𝒅𝒉] = Es el valor absoluto del gradiente de velocidad.

Cabe resaltar que, en un fluido ideal, la viscosidad se caracteriza por lo siguiente: µ=0 y n=0

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Mecánica de Fluidos. FACTORES QUE AFECTAN LA VISCOSIDAD 

La temperatura: Con el aumento de la temperatura, los líquidos disminuyen su viscosidad dinámica. Por su parte, los gases aumentan su viscosidad dinámica con el aumento de aquella.



La presión. – No afecta la viscosidad dinámica de los fluidos, aunque cuando la presión adquiere valores muy altos, incide en ellas, pero insignificantemente. La viscosidad cinemática de los gases si se ve afectada por la presión.

FLUIDOS EN MOVIMIENTO En fluido en movimiento, además de los esfuerzos normales, como consecuencias de la fricción interna, surgen esfuerzas tangenciales, cuya causa la viscosidad si se manifiesta.

COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DINÁMICA Depende del género del líquido y de la temperatura. Es un coeficiente de fricción interna que caracteriza las propiedades (viscosidad) del fluido.

𝜇 = Coeficiente de viscosidad dinámica

𝛾 = Esfuerzo cortante. Ecuación de dimensiones: [𝝁]=[𝑭]𝒙[𝑻]𝒙[𝑳]−𝟐=[𝑴]𝒙[𝑳]−𝟏𝒙[𝑻]−𝟏

Una de las unidades de uso común para el coeficiente de viscosidad dinámica es el poise (derivado de Poiseuille, reconocido físico francés). [𝜇] = [𝑑𝑦𝑚𝑎] 𝑥 [𝑆] 𝑥 [𝑐𝑚]2 = [𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒] 6

Mecánica de Fluidos. VISCOSIDAD CINEMÁTICA En la práctica, se utiliza mucho más frecuentemente el coeficiente de viscosidad cinemática (coeficiente cinemático de viscosidad), que se determina al dividir el coeficiente de viscosidad para la densidad. V= 𝝁 /𝒑 V = Coeficiente de viscosidad cinemática. U = Coeficiente de viscosidad dinámica 𝑝 = Densidad Ecuación de dimensiones:

4. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA (PROCEDIMIENTO) MATERIALES Y EQUIPO  Viscosímetro constituido por dos buretas



Cronómetro.

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Mecánica de Fluidos. 

Aceite de cocina y glicerina.



Balanza digital y calibrador (pie de rey)



Partículas pequeñas

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Mecánica de Fluidos.

5. DESARROLLO 

Medir la altura con ayuda de una regla a la altura de la bureta y el pie de rey para el diámetro de la bura que nos servirá como dato y para cálculos próximos.



Con una jarra de plástico agregamos glicerina y aceite de cocina en cada bureta del viscosímetro y la llenamos hasta la marca superior de está.

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Mecánica de Fluidos. 

Se procede a elegir una partícula con la cual se ira a trabajar.



Se procede a medir la temperatura de la glicerina.

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Mecánica de Fluidos. 

Este procedimiento se realizará con las partículas de acero de

diferentes diámetros.

LEY DE STOKES Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.

Donde: 𝜇= Viscosidad del fluido. 𝜌𝑝= Densidad de la partícula. 𝜌𝑓= Densidad del fluido. 𝑔= aceleración de la gravedad. 𝑟= radio de la partícula. V= velocidad de caída de la partícula.

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Mecánica de Fluidos. 7. CALCULO DE DENSIDADES:  CÁLCULO DE LA DENSIDAD DE LA GLICERINA: -Por cada 100ml hay 125gr de glicerina. VOLUMEN= 100ml = 10−4 𝑚3 GRAVEDAD= 9.81 𝑚/𝑠 2 PESO= 125gr= 0.125kg PESO= MASAxGRAVEDAD MASA=

0.125𝑘𝑔 9.81𝑚/𝑔2

= 0.0127𝑘𝑔

DENSIDAD DE GLICERINA=

𝑚 𝑣

=

0.0127 10−4

= 127.42𝑘𝑔/𝑚3

 CÁLCULO DE LA DENSIDAD DE LA ESFERA: DIÁMETRO: 6mm= 0.006m. RADIO: 3mm= 0.003m. 3

3

VOLUMEN DE ESFERA= 𝜋𝑅3 𝑥 4 = π(0.003)3 𝑥 4 𝑚3 = 6.36173𝑥10−8 𝑚3 PESO: 1gr= 0.001 Kg PESO: MASA X GRAVEDAD GRAVEDAD= 9.81m/𝑠 2 MASA= MASA=

0.001𝑘𝑔 𝑚/𝑠2 9.81𝑚/𝑠 2 0.001 9810

= 1.0194 x 10−4 𝑘𝑔

DENSIDAD DE ESFERA=

𝑚 𝑣

= 1602.395kg/𝑚3 = 1602.345 kg/𝑚3

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Mecánica de Fluidos. 8. CÁLCULO DE LA VISCOSIDAD EXPERIMENTAL:

EXPERIMENTO Nº 1. Experimento usando esfera de acero y tubo de prueba que contiene Agua. Donde: De=Diámetro de la esfera Dt=Diámetro de bureta Temperatura(°C)

21.5

De(m)

0.006

Dt(m)

0.05

Me(Kg)

0.001

ρe(kg/m3)

1602.345

ρf(kg/m3)

127.42

μf(Pa-s)

1.5

g(m/s2)

9.81

tiempo(s)/Intervalos(cm)

t(s)

t2(s)

t3(s)

t4(s)

tprom(s)

[100 cm] [75 cm] [50 cm] [25 cm]

14.88 14.56 14.87 15.49

14.52 14.59 14.78 14.91

14.58 14.47 15.09 15.17

14.46 14.76 14.5 14.66

14.61 14.60 14.81 15.06

tiempo(s)/Intervalos(cm)

tprom(s)

Vo(m/s)

Vc(m/s)

μt(Pa-s)

μE(Pa-s)

%Error

[100 cm] [75 cm] [50 cm] [25 cm]

14.61 14.60 14.81 15.06

0.0171 0.0171 0.0169 0.0166

0.02298 0.0230 0.0227 0.0223 Promedio

1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

1.259 1.258 1.277 1.298 1.273

0.16 0.16 0.15 0.13 0.15

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Mecánica de Fluidos. 8. RECOMENDACIONES:  Se recomienda tener mucho cuidado al momento de manipular la bureta.  Procurar tener el mínimo margen de error al momento de calcular el tiempo de caída del objeto dentro de la bureta que contiene al fluido.  Contar con el equipo de seguridad: guantes, guardapolvo, casco, libro de apuntes de laboratorio y botas punta acero.  Llevar la guía impresa para realizar de laboratorio paso a paso.  Estar supervisado por el docente del curso o la persona encargada del laboratorio.  Manipular los equipos materiales correctamente de una manera sutil si es necesaria. 9. CONCLUSIONES: 

La viscosidad experimental calculada es 1.273 Pa*s con porcentaje de error del 0.15% en comparación con la viscosidad experimental que es 1.5 Pa*s.



Los fluidos con viscosidad baja fluyen fácilmente que los de alta viscosidad.



Se pudo llegar a determinar que cuanto más sube el nivel de la temperatura el líquido se vuelve más fluido.



Se puede determinar la velocidad con la que viaja el objeto dentro del fluido teniendo el tiempo de recorrido y la distancia de viaje.

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Mecánica de Fluidos. 10. BIBLIOGRAFIA:  Potter, Merle, Mecánica de fluidos, 4º edición. Color México: Ciencias Ingeniería Editores, 2015. 886 p. *Cengel A Yurus. Mecánica de Fluidos GRAW HILL. 3º edición. Editorial. México. 2010. 996 p.

*Peréz, G. Manual de mecánica de fluidos, 2018. 220 p. *White Frank. Mecánica de fluidos. 6ta ed. Editorial McGraw hill 2006. 846p-

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