Práctica Nº 1. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.
Objetivo general
Reconocer las propiedades viscosidad y densidad
un fluido.
Objetivos específicos
Determinar experimentalmente la densidad y
viscosidad dinámica de un fluido.
Calcular teóricamente el peso específico,
viscosidad cinemática y la densidad relativa de
fluido.
S
de
sust
H O
ec. 2
2
la
la
un
Equipos Necesarios:
Experiencia A. Determinación de densidad.
Experiencia B. Determinación de viscosidad dinámica:
1. Balanza (a).
2. Cilindro Graduado (b).
3. Termómetro.
4. Nivel.
5. Cronómetro.
6. Viscosímetro de caída de Esferas Tipo Hoppler (c).
Peso Específico (γ): es el peso del fluido por unidad
de volumen del mismo [N/m3]:
W
m g
g
V
V
[N / m3]
ec. 3
Viscosidad: es la oposición de un fluido a las
deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene
viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los
fluidos conocidos presentan algo de viscosidad. La
viscosidad de un fluido puede medirse a través de un
parámetro dependiente de la temperatura llamada
viscosidad dinámica o simplemente viscosidad y
denotado como μ (en el SI: μ = 1 Kg·m-1·s-1 =
10Poise); o a través de la viscosidad cinemática,
designado como ν, y que resulta ser igual al cociente
de viscosidad dinámica entre la densidad:
[m2/s]
ec. 4
Metrología: es la ciencia que estudia todos los
aspectos teóricos y prácticos referidos a la medición
de todas las magnitudes, como por ejemplo: masa,
longitud, tiempo, temperatura, etc.
Apreciación: es la menor medida que puede
registrarse con un instrumento, es decir, el valor
mínimo de las divisiones de la escala graduada.
Estimación: es el menor intervalo que el observador
puede discernir o aproximar en la escala del
instrumento.
Fig. 1.1 Equipos a Utilizar.
Consideraciones Teóricas:
Masa (m): es la magnitud que cuantifica la cantidad
de materia de un cuerpo. La unidad de masa, en el
Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo
(kg). No debe confundirse con el peso, que es una
fuerza.
Volumen (V): es una magnitud definida como el
espacio ocupado por un cuerpo. La unidad de medida
de volumen en el Sistema Internacional de Unidades
es el metro cúbico (m3), aunque también acepta el litro
(lt).
Densidad (ρ): para una sustancia es su masa por
unidad de volumen [Kg/m3]:
m
V
[Kg / m3]
ec. 1
Densidad Relativa (S): expresa la relación entre la
densidad de una sustancia (ρsust) y la densidad del
agua destilada (ρH2O) a presión atmosférica y 4ºC:
Datos Experimentales:
Experiencia A:
Aceleración de la gravedad: g = 9,81m/seg2.
Temperatura del Agua.
Masa de los Cilindros Graduado (mcil):
Cilindro
01
02
03
Masa (grs)
233.70
235.40
240.20
Experiencia B:
𝐾𝑔
1
= 1000𝑐𝑃 (cP = centiPoise)
𝑚∙𝑠𝑒𝑔
Esferas para el ensayo de viscosidad:
ESFERA
Diámetro
(mm)
Masa
(grs)
Densidad
Rel (S)
Constante
Nº 1
Nº 2
Nº3
Nº4
Nº5
Nº6
15,875
15,500
15,081
14,288
13,494
10,312
16,320
15,200
13,960
11,890
10,010
4,480
7,7960
7,8000
7,7783
7,7903
7,7890
7,7908
0,00466
0,24747
1,19175
4,92165
11,4619
39,0679
Procedimiento Experimental:
Experiencia A: con cada cilindro debe:
1. Identificar el cilindro graduado (por número) e
identificar el fluido que contiene (por sombre).
2. Medir el volumen (V) de fluido contenido en el
cilindro.
3. Medir la masa total del cilindro (mt) que contiene el
líquido en estudio.
Cálculos a Realizar:
Masa Neta de Fluido en el cilindro (mn):
𝑚𝑛 = 𝑚𝑡 − 𝑚𝑐𝑖𝑙
[Kg]
ec. 5
Densidad Experimental (ρexp):
utilizar
ec. 1
Densidad Relativa (S):
utilizar
ec. 2
Peso Especifico (γ):
utilizar
ec. 3
ρ: densidad del fluido ensayado (calculado en Exp. A)
Trabajo a Realizar:
Experiencia A: para cada uno de los fluidos contenidos
en los cilindros deberá:
Calcular la masa de fluido (mn), densidad (ρ),
densidad relativa (S) y peso específico (γ).
Experiencia B: para el fluido contenido en el
viscosímetro, se tendrá que calcular:
Las viscosidades: dinámica (μ) y cinemática (ν).
Además deberá:
Buscar valores teóricos de densidad y viscosidad para
los distintos fluidos ensayados y comparar con los
resultados experimentales.
Tabla de Datos:
Experiencia B:
1. Medir la temperatura del agua contenida en el
viscosímetro de Hoppler.
2. Tomar nota del fluido a ensayar y del número de la
esfera empleada.
3. Verificar con ayuda del nivel de gota que el
viscosímetro este nivelado.
4. Extraer el esparrago de parada (punto 2 en fig. 1.1-c) y
girar el viscosímetro 180º de modo que la esfera quede
en la parte superior del mismo.
5. Girar nuevamente el viscosímetro de modo que pueda
insertar el esparrago de parada y comience el descenso
de la esfera.
6. Medir el tiempo (t) empleado por la esfera en recorrer
la distancia entre las dos marcas más lejanas presentes
en el tubo de caída (punto 1 en fig. 1.1-c). El tiempo
se mide desde el momento en que la esfera toca la
marca superior hasta el momento en que alcanza la
marca inferior.
7. Repetir los pasos 4 al 6 otras dos veces.
Cálculos a Realizar:
Tiempo Promedio de Caída de la Esfera (tprom):
𝑡 +𝑡 +𝑡
𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚 = 1 2 3
[s]
ec. 6
3
Viscosidad Dinámica (μ):
𝜇 = 𝐾 ∙ (𝑆𝑆 − 𝑆𝑓 ) ∙ 𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚
[cP]
ec. 7
ec. 4
Viscosidad Cinemática (ν):
utilizar
ATENCIÓN: Los resultados de la ec.7 (viscosidad
dinámica) deben convertirse a unidades S.I.
Donde:
K: constante de la esfera.
SS: densidad relativa de la esfera.
Sf: densidad relativa del fluido ensayado (S de la Exp. A)
Experiencia A.
Cilindro
Nº
Fluido
V (ml)
Temp.
Fluidos
(ºC)
mt (grs)
1
2
3
Experiencia B.
Esfera Nº
Tiempo (s)
Tabla de Resultados:
Experiencia A.
Fluido
mn
(Kg)
V (m3)
ρexp
ρteo
(Kg/m3)
(Kg/m3)
S
γ
(N/m3)
Experiencia B.
Fluido
Esfera
Nº
tprom
(s)
μ (cP)
μ
(Kg/m·s)
ν (m2/s)
0
