INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICO N.docx

INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICO N° 1Aplicación de Ley de Stokes

INTRODUCCION:La finalidad de esta práctica es la determinación de la viscosidad de diferentes

sustancias (agua, aceite de oliva, glicerina y shampoo) mediante un experimento

sencillo. Esta práctica se realizó con ciertas incertidumbres y el difícil manejo de los

instrumentos, la precisión en las tomas de datos (como el tiempo), etc.

Se comprobará en base a la teoría y observaciones realizadas en el laboratorio

de clases, la viscosidad de algunos líquidos.

La Viscosidad es un parámetro de los fluidos que tiene importancia en sus diversas

aplicaciones industriales, particularmente en el desempeño de los lubricantes usados

en máquinas y mecanismos. La viscosidad de las sustancias puras varía de forma

importante con la temperatura y en menor grado con la presión.

La facilidad con que un líquido se escurre es una pauta de su viscosidad.

Se define la viscosidad como la propiedad que tienen los fluidos de ofrecer

resistencia al movimiento relativo de sus moléculas. También se suele definir la

viscosidad como una propiedad de los fluidos que causa fricción, esto da origen a la

pérdida de energía en el flujo fluido. La importancia de la fricción en las situaciones

físicas depende del tipo de fluido y de la configuración física o patrón. Si la fricción es

despreciable, se considera el flujo como ideal.

Viscosidad: Una propiedad física muy importante que caracteriza la resistencia al

flujo de los fluidos es la viscosidad. Y se deriva como consecuencia del principio de

Newton de la viscosidad. Este principio establece que para un flujo laminar y

para ciertos fluidos llamamos Newtonianos, la tensión cortante es una entercara

tangente a la dirección del flujo, es proporcional al gradiente de la velocidad en

dirección anormal al flujo.

1. METODOLOGÍA DEL EXPERIMENTO:

1.1. LEY DE STOKES:

Sobre todo cuerpo que se mueve en un fluido viscoso actúa una fuerza resistente que

se opone al movimiento. La Ley de Stokes expresa que para cuerpos esféricos el valor

de esta fuerza es [1]:

donde η es el coeficiente de viscosidad del fluido, o viscosidad absoluta, r el radio de

la esfera y v la velocidad de la misma con respecto al fluido.

Si consideramos un cuerpo que cae libremente en el seno de un fluido, al cabo de

cierto tiempo, cuando el peso sea equilibrado por la fuerza Fr y por el empuje de

Arquímedes, habrá adquirido una velocidad constante v = vl, llamada velocidad límite.

Es decir, según la Segunda Ley de Newton [1]:

donde ρ y ρ' corresponden a la densidad del cuerpo y del fluido,

respectivamente. El primer miembro de la ecuación anterior corresponde al

peso de la esfera, el primer término del miembro de la derecha al empuje del

fluido, y el segundo término a la fuerza resistente. A partir de la ecuación (2)

puede obtenerse la siguiente expresión para la viscosidad:

Si las magnitudes utilizadas en la ecuación (3) se expresan en el Sistema

Internacional, la unidades de η quedan expresadas en poises (1 P = 1 gcm1s1).

La ec. (3) puede reescribirse como:

donde:

La ecuación anterior indica que el valor de la velocidad límite tendrá una relación

lineal con el cuadrado del radio de la esfera. Por otra parte, la pendiente de la recta vl

vs. r2 estará relacionada con la viscosidad del fluido.

Teniendo en cuenta las ecuaciones (4) y (5) se diseñó y montó un experimento, en el

cual se dejaron caer por el interior de un tubo de vidrio lleno de agua, esferas de

aceite de distinto diámetro. A partir de la medición de la velocidad límite alcanzada

por las mismas se comprobó si la ley de potencias expresada en la ecuación (4) se

cumple. Utilizando la ecuación (5) se determinó el coeficiente de viscosidad del

aceite.

1.2. Desarrollo Experimental

Para la realización de la experiencia se utilizaron 6 gotas de

agua de igual diámetro, al cual se de acuerdo a la siguiente

tabla:

t(s) X(h) t x V=x/t123456

Promediamos la velocidad, hallamos el radio de la esfera a partir de cálculos

de volumen y luego aplicamos las fórmulas de viscosidad planteadas en el

punto 1.1.

1.3. MATERIAL Y EQUIPO 01 Probeta

H

h1

h2

vl

t = 0

t = t1

t = t2

01 gotero.

01 balanza

Recipientes

Aceite

Agua

2. EXPERIMENTO A REALIZAR

PASO 1:

Procedemos a masar el agua y su volumen para calcular su densidad promedio,

procediendo a realizar el pesaje y cálculo 03 veces, considerando el promedio de

los 3 datos obtenidos:

1. Masa de recipiente = 0.0375 Kg

Masa recipiente + aceite = 132 = 0.132Kg

= Masa de Aceite = 0.0945

V=1 x10−4 m3

ρ=mV

= 0.0945 Kg

1 x 10−4 m3=945 Kg /m3




V=1 x10−4 m3

ρ=mV

= 0.0955 Kg

1 x 10−4 m3=955 Kg /m3




V=1 x10−4 m3

ρ=mV

= 0.0955 Kg

1 x 10−4 m3=955 Kg /m3

ρprom=ρ1+ ρ2+ ρ3=951.67 Kg /m3

PASO 2:

Procedemos a masar el agua y su volumen para calcular su densidad promedio,

procediendo a realizar el pesaje y cálculo 03 veces, considerando el promedio de

los 3 datos obtenidos:

1. Masa de recipiente = 0.038Kg


= Masa de Aceite = 0.087Kg

V=1 x10−4 m3

ρ=mV

= 0.087 Kg

1 x 10−4 m3=870 Kg /m3




V=1 x10−4 m3

ρ=mV

= 0.0865 Kg

1 x 10−4 m3=865 Kg /m3


Masa recipiente + aceite = 125.5 = 0.125Kg


V=1 x10−4 m3

ρ=mV

= 0.0 86 Kg

1 x 10−4 m3=86 0 Kg /m3

ρprom=ρ1+ ρ2+ ρ3=865 Kg /m3

PASO 3:

- Calculamos el volumen de 01 gota de agua:

20 gotas 1ml

1 gota X

x=0.05 ml=0.05 x 10−3 l x10−3 m3

1 l=5 x10−8m3

- Medimos la cantidad de volumen utilizada en el primer experimento:

6 gotas x 5 x10−8=3 x10−7m3

PASO 4:

- Luego procedemos a llenar la probeta con el aceite para luego agregar con el

gotero 6 gotas de agua y luego tomamos medidas en cada trayecto de 5cm

marcados en la probeta, este procedimiento se repite tres veces.

1. Primera muestra

Cuadro N° 1: Muestra de datos 1

N° t(s) X(h) t x V=x/t1 1.29 5 1.29 5 3.882 2.97 10 1.68 5 2.983 4.42 15 1.45 5 3.454 6.15 20 1.73 5 2.895 7.66 25 1.51 5 3.316 9.77 30 2.11 5 2.37

∑V=x/t 18.87Vexp 3.15

vexp=3.15 x10−2m /s

V=43

π r3→r=3√ 3 v

4π=

3√ 3(3 x 10−7)4 π

=4.15 x10−3

m

μ=2 g r2 ( ρagua− ρaceite )

9 vexp

=2(9.8) (4.15 x10−3 )2(951.67−865)

9(3.15 x 10−2)

μ=0.103 Pa

2. Segunda muestra


N° t(s) X(h) t x V=x/t1 1.92 5 1.92 5 2.602 3.52 10 1.6 5 3.133 5.19 15 1.67 5 2.994 7 20 1.81 5 2.765 8.69 25 1.69 5 2.966 9.74 30 1.05 5 4.76

∑V=x/t 19.21Vexp 3.20

vexp=3.2 x 10−2 m /s

V=43

π r3→r=3√ 3 v

4π=

3√ 3(3 x 10−7)4 π

=4.15 x10−3

m


9 vexp

=2(9.8) (4.15 x10−3 )2(951.67−865)

9 (3.2 x10−2)

μ=0.102P a

3. Tercera muestra


N° t(s) X(h) t x V=x/t1 1.43 5 1.43 5 3.502 2.61 10 1.18 5 4.243 3.78 15 1.17 5 4.274 4.87 20 1.09 5 4.595 6.64 25 1.77 5 2.826 7.91 30 1.27 5 3.94

∑V=x/t 23.36Vexp 3.89

vexp=3.89 x10−2m /s

V=43

π r3→r=3√ 3 v

4π=

3√ 3(4 x10−7)4 π

=4.15 x10−3

m


9 vexp

=2(9.8) (4.57 x 10−3 )2(951.67−865)

9 (3.89 x 10−2)

μ=0.101 Pa

RESULTADOS:μ1=0.101 Pa+0.102 Pa+0.101 Pa=0.101 Pa

INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICO N° 2Aplicación de Tensión Superficial

INTRODUCCIÓN:El presente trabajo presenta un experimento que nos permite conocer y definir conceptos de tensión superficial y capilaridad; La tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y gas.

Otra manera de verlo es que una molécula en contacto con su vecina está en un estado menor de energía que si no estuviera en contacto con dicha vecina. Las moléculas interiores tienen todas las moléculas vecinas que podrían tener, pero las partículas del contorno tienen menos partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado más alto de energía. Para el líquido, el disminuir su estado energético es minimizar el número de partículas en su superficie.

Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tiene una mayor energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será disminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo posible.

Como resultado de minimizar la superficie, esta asumirá la forma más suave que pueda ya que está probado matemáticamente que las superficies minimizan el área por la ecuación de Euler-LaGrange. De esta forma el líquido intentará reducir cualquier curvatura en su superficie para disminuir su estado de energía de la misma forma que una pelota cae al suelo para disminuir su potencial gravitacional.

2.1. Conceptos Generales

La tensión superficial:

La tensión superficial es la propiedad que poseen las superficies de los líquidos,

por la cual parecen estar cubiertos por una delgada membrana elástica en

estado de tensión.

En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía

necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.1 Esta definición

implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este

efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris),

desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una

manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las

fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en

contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o

depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.

Otra posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa

tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de

un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie. Las fuerzas

cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno

conocido como tensión superficial.

2.2. Desarrollo Experimental

Para la realización de la experiencia se utilizaron 20 gotas de agua de igual

diámetro, para determinar la masa del agua, para poder calcular la Fuerza

sobre el Area, realizando esta prueba 3 veces por cada temperatura siguiendo

los siguientes pasos:

- Vaciamos el agua destilada a otro depósito de aluminio y verificamos con

el termómetro que este a 25°C, y tomamos con el gotero milimetrado el

agua destilada y colocamos 20 gotas en el deposito que fue tarado y

pasamos a tarar en la balanza, se debe repetir el procedimiento 3 veces.

- Repetimos el procedimiento anterior a una temperatura de 42°C, 62°C y

82°C y 95°C.

2.3. MATERIAL Y EQUIPO 01 gotero.

01 balanza

Recipientes

Agua destilada

01 Mechero

01 Termómetro


1. Procedemos a realizar el pesaje del agua en las distintas temperaturas

A 25°C

PRUEBAS (20 gotas) T= 25°C (Kg)

Primera toma de datos

Peso recipiente 0.0355Peso recipiente + agua 0.0365Masa Agua 0.0010

Segunda toma de datos


Tercera toma de datos


- mprom /und=m1+m2+m3

3 (20)=0.0010+0.0010+0.0010

3(20)=5 x10−5 Kg

- w=mg=5 x 10−5 (9.8 )=4.905 x10−4 N

- L=∅ rπ=0.24 (1.2 x10−3) (3.1416 )=7.5 x10−3m

- σ=FL

=4.905 x10−4 N7.5 x 10−3 m

=0.0654 N /m

A 42°C



Peso recipiente 0.0355Peso recipiente + agua 0.0375Peso Agua 0.002


Peso recipiente 0.0355Peso recipiente + agua 0.0365

Peso Agua 0.001




3 (20)=0.002+0.001+0.0005

3(20)=5.8 x 10−5 Kg

- w=mg=5.8x 10−5 (9.8 )=5.7 x10−4 N

- L=∅ rπ=0.24 (1.2 x10−3) (3.1416 )=7.5 x10−3m

- σ=FL

=5.7 x10−4 N7.5 x 10−3 m

=0.0762 N /m

A 62°C









3 (20)=0.0010+0.0010+0.0010

3(20)=5 x10−5 Kg

- w=mg=5 x 10−5 (9.8 )=4.905 x10−4 N

- L=∅ rπ=0.24 (1.2 x10−3) (3.1416 )=7.5 x10−3m

- σ=FL

=4.905 x10−4 N7.5 x 10−3 m

=0.0654 N /m

A 82°C

PRUEBAS (20 gotas) T= 82°C (Kg)Primera toma de

datosPeso recipiente 0.0355Peso recipiente + agua 0.0365

Peso Agua 0.0010






3 (20)=0.0010+0.0010+0.0005

3(20)=4.2 x10−5 Kg

- w=mg=4.2 x10−5 (9.8 )=4.1 x10−4 N

- L=∅ rπ=0.24 (1.2 x10−3) (3.1416 )=7.5 x10−3m

- σ=FL

=4.1 x10−4 N7.5 x 10−3 m

=0.0544 N /m

A 95°C








- m prom /und=m1+m2+m3

3 (20)=0.0010+0.0010+0.0010

3(20)=5 x10−5 Kg

- w=mg=5 x 10−5 (9.8 )=4.905 x10−4 N

- L=∅ rπ=0.24 (1.2 x10−3) (3.1416 )=7.5 x10−3m

- σ=FL

=4.905 x10−4 N7.5 x 10−3 m

=0.0654 N /m

T °C Tensión superficial

25°C 0.065442°C 0.0762

62°C 0.065482°C 0.054495°C 0.0654

25°C 42°C 62°C 82°C 95°C0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.0654

0.0762

0.0654

0.0544

0.0654

Tensión superficial

Tensión superficial

Tens

ión

supe

rficia

l (

)

INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICO N° 3Superficies sumergidas

INTRODUCCIÓN:

Un fluido es un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante

y es estático si todas y cada una de sus partículas se encuentran en reposo o tienen

una velocidad constante con respecto a un punto de referencia inercial, de aquí que la

estática de fluidos cuente con las herramientas para estudiarlos, con la certeza de que

en este caso no tendremos esfuerzos cortantes y que manejaremos solo distribuciones

escalares de presión, lo cual es el objetivo principal de esta práctica. Esta distribución

de presiones a lo largo de toda el área finita puede reemplazar se convenientemente

por una sola fuerza resultante, con ubicación en un punto específico de dicha área, el

cual es otro punto que le corresponde cuantificar a la estática de fluidos.

3.1. Marco Conceptual

Fuerza Ejercida por un Líquido sobre una superficie plana

La fuerza F ejercida por un líquido sobre una superficie plana A es igual al

producto del peso específico γ del líquido por la profundidad hC del centro de

gravedad de la superficie y por el área de la misma:

Siendo las unidades de medida típicas: N ; Kg-f ; ton.

Se observa que el producto del peso específico γ por la profundidad del centro

de gravedad de la superficie es igual a la presión en el centro de la gravedad del

área.

Tomando Momentos sobre una superficie plana (Con respecto a X)

Tenemos que la ubicación del Centro de Presiones es igual a la ubicación del

Centro de Gravedad.

Para un Rectángulo (Momento de Inercia): IG=wH ³12

Ecuación: Yp=Yc+ IGYc . A

F = γ . hC . A

Yp = Yc Xp = Xc

Cp (Xp, Yp) = CG (Xc, Yc)

Donde tenemos:

h = y.Senθ

h = y

hc = yc

hp = yp

3.2. MATERIAL Y EQUIPO 01 banco hidrostático.

01 escalimetro o regla


1. Se midieron las dimensiones de la sección rectangular de la superficie.2. Se midió la distancia desde el punto C del eje sobre el cual se realizará

momento hasta el extremo donde se colocan los pesos para equilibrar el sistema.

3. Se suministró agua al sistema exactamente hasta el borde superior de la sección transversal rectangular del elemento sumergido.

4. Se equilibró la superficie colocando pesos en uno de los extremos del eje al cual está conectado el elemento.

5. Se Tomó la lectura de la altura que alcanzó el agua dentro del recipiente rectangular.

6. Se Llevaron todos los pesos colocados para equilibrar el elemento a la balanza y se registró su masa.

7. Se repitieron los pasos anteriores para diferentes alturas del nivel del agua dentro del recipiente y se registraron cada uno de estos datos.

8. Se Calculó la fuerza de presión por el método del prisma de presiones.9. Se Comprobó matemáticamente, utilizando los datos recolectados, que el

sistema estaba en equilibrio.10. Se Calculó teóricamente el peso W necesario para tal equilibrio, en cada

caso, y se hizo una tabla comparativa entre estos datos y los prácticos.

5. CALCULOS

DATOS

w=mg=0.605 Kg(9.8m

s2 )=5.929 N

γ=9800 N /m3

Nomenclatura

Profundidad h (m)

Brazo de w b

(m)

Momento w.b (N.m)

Altura sumergida H

(m)

Ancho sumergido W

(m)

Área = H.W (m2)

Centroide = H/2 hc (m)

hf 0.244 0 0 0 0 0 0h9 0.199 0.3185 0.000 0.132 0.115 0.0152 0.0660h8 0.185 0.2635 0.000 0.118 0.115 0.0135 0.0588h7 0.165 0.1845 0.000 0.098 0.115 0.0113 0.0490h6 0.148 0.1250 0.000 0.081 0.115 0.0093 0.0405h5 0.130 0.0745 0.000 0.063 0.115 0.0072 0.0315h4 0.124 0.0605 0.000 0.057 0.115 0.0066 0.0285h3 0.118 0.0470 0.000 0.051 0.115 0.0059 0.0255h2 0.108 0.0305 0.000 0.041 0.115 0.0047 0.0205h1 0.096 0.0135 0.000 0.029 0.115 0.0033 0.0145h0 0.067 0 0 0 0 0 0

Ancho sumergido W (m)

Altura sumergida

Hᶟ (mᶟ)

Inercia

IG = W.(H)ᶟ/12

0.115 0.002300 0.000022040.115 0.001622 0.000015550.115 0.000941 0.000009020.115 0.000531 0.000005090.115 0.000250 0.000002400.115 0.000185 0.000001770.115 0.000133 0.000001270.115 0.000069 0.000000660.115 0.000024 0.00000023

Inercia □

IG = W.(H)ᶟ/12h ' Yp h' + Yp F. Hidráulica F. Resultante

(m) (m) Brazo de Fr Fh (N) Fr (N)

0 0 0 0 0 0

0.00002204 0.045 0.0880 0.133 0.000 0.0000

0.00001555 0.060 0.0783 0.138 0.000 0.0000

0.00000902 0.079 0.0653 0.144 0.000 0.00000.00000509 0.096 0.0540 0.150 0.000 0.00000.00000240 0.114 0.0420 0.156 0.000 0.0000

0.00000177 0.120 0.0380 0.158 0.000 0.0000

0.00000127 0.126 0.0340 0.160 0.000 0.0000

0.00000066 0.136 0.0273 0.163 0.000 0.00000.00000023 0.148 0.0193 0.167 0.000 0.0000

0 0 0 0 0 0

Profundidad F. Resultante

h (m) Fr (N)

0.00 0.000.20 0.000.18 0.000.17 0.000.15 0.000.13 0.000.12 0.000.12 0.000.11 0.000.10 0.000.07 0.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25Relación Fuerza Resultante Vs Profundida

h (m)

INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICO N° 4El Número de Reynolds

1. Marco Conceptual

El Número de Reynolds

Es un valor que nos ayuda a identificar la naturaleza de un flujo en una tubería, ya

sea laminar, en transición o turbulento.

De que variables depende

Depende de la densidad, velocidad, diámetro o longitud y viscosidad dinámica, en

términos de ésta; y de la velocidad, diámetro y viscosidad cinemática, en términos

de ésta.

-EL EQUIPO.-

Mesa de Hidrodinámica del Laboratorio de Química.

FENOMENO FISICO SIMPLIFICADO.-

Numero de Reynolds

Reynolds (1874) estudió las características de flujo de los fluidos inyectando un

trazador dentro de un líquido que fluía por una tubería. A velocidades bajas del

líquido, el trazador se mueve linealmente en la dirección axial. Sin embargo a

mayores velocidades, las líneas del flujo del fluido se desorganizan y el trazador se

dispersa rápidamente después de su inyección en el líquido. El flujo lineal se

denomina Laminar y el flujo errático obtenido a mayores velocidades del líquido

se denomina Turbulento

Las características que condicionan el flujo laminar dependen de las propiedades

del líquido y de las dimensiones del flujo. Conforme aumenta el flujo másico

aumenta las fuerzas del momento o inercia, las cuales son contrarrestadas por la

por la fricción o fuerzas viscosas dentro del líquido que fluye. Cuando estas

fuerzas opuestas alcanzan un cierto equilibrio se producen cambios en las

características del flujo. En base a los experimentos realizados por Reynolds en

1874 se concluyó que las fuerzas del momento son función de la densidad, del

diámetro de la tubería y de la velocidad media. Además, la fricción o fuerza

viscosa depende de la viscosidad del líquido. Según dicho análisis, el Número de

Reynolds se definió como la relación existente entre las fuerzas inerciales y las

fuerzas viscosas (o de rozamiento).

Este número es adimensional y puede utilizarse para definir las características del

flujo dentro de una tubería.

El número de Reynolds proporciona una indicación de la pérdida de energía

causada por efectos viscosos. Observando la ecuación anterior, cuando las fuerzas

viscosas tienen un efecto dominante en la pérdida de energía, el número de

Reynolds es pequeño y el flujo se encuentra en el régimen laminar. Si el Número

de Reynolds es 2100 o menor el flujo será laminar. Un número de Reynolds

mayor de 10 000 indican que las fuerzas viscosas influyen poco en la pérdida de

energía y el flujo es turbulento.

Flujo laminar.

A valores bajos de flujo másico, cuando el flujo del líquido dentro de la tubería es

laminar, se utiliza la ecuación demostrada en clase para calcular el perfil de

velocidad (Ecuación de velocidad en función del radio). Estos cálculos revelan que

el perfil de velocidad es parabólico y que la velocidad media del fluido es

aproximadamente 0,5 veces la velocidad máxima existente en el centro de la

conducción.

Flujo turbulento.

Cuando el flujo másico en una tubería aumenta hasta valores del número de

Reynolds superiores a 2100 el flujo dentro de la tubería se vuelve errático y se

produce la mezcla transversal del líquido. La intensidad de dicha mezcla aumenta

conforme aumenta el número de Reynolds desde 4000 hasta 10 000. A valores

superiores del Número de Reynolds la turbulencia está totalmente desarrollada,

de tal manera que el perfil de velocidad es prácticamente plano, siendo la

velocidad media del flujo aproximadamente 0.8 veces la velocidad máxima.

HIPOTESIS.-

Se pretende por medio de la realización de esta práctica obtener el numero de

Reynolds, utilizando datos obtenidos experimentalmente y asi comprobar cuando

un flujo es laminar y turbulento de una manera didáctica.

MODELO MATEMATICO.-

Fórmula para calcular la velocidad la cual necesitamos para calcular el número de

Reynolds.

V=QA

(1 )V = 4Q

π D2(2)

Donde A es el área en metros cuadrados (m2), por donde pasa el fluido en la

tubería, Q es el flujo volumétrico en metros cúbicos sobre segundo (m3/s) y D el

diámetro interno de la tubería en metros (m)

Fórmula para calcular el número de Reynolds.

ℜ=VDv

(3)

v Es la viscosidad cinemática que en metros cuadrados sobre segundo (m2/s).

Sustituyendo la velocidad en la formula numero 3 obtenemos otra fórmula para

obtener el numero de Reynolds.

ℜ= 4 QvπD

(4 )

D (m)


Para obtener un completo desarrollo de la práctica se tiene que disponer del uso del

equipo que es una mesa hidrodinámica la cual consta de un tanque al que se le debe

llenar con líquido, en este caso agua, para asi tener una fuente de alimentación hacia

las mangueras que van conectadas a las tuberías que forman parte del equipo, esta vez

solo se utilizaran dos de las tuberías de PVC, cuyo diámetro interior es de 1.1x10 -2mm;

antes de encender el equipo hay que confirmar que las válvulas del registrador

electrónico de la presión se encuentren cerradas y hay que conectar las mangueras

correspondientes a la presión a esta parte del equipo y a las respectivas tuberías (las

mangueras se conectan al registrador electrónico de la presión (en este caso a P1 y P2)

y en la parte de las tuberías que está diseñada con entradas para tomar la presión

(esto con el fin de evitar que fluya liquido hacia el exterior), debido a que solo es de

interés para esta práctica conocer las mediciones de Q (caudal, capacidad, gasto, etc.)

a diferentes aberturas de la válvula mariposa (llave de descarga); por otra parte al

encender el equipo es necesario verificar que el rotor de el sensor de flujo del impulsor

que se encuentra del lado de la llave de descarga correctamente e iniciar la toma de

mediciones de la manera adecuada por medio del gabinete de interruptores con

caratulas digitales (Se realizaron 9 tomas de datos, tres repeticiones de 3 caudales

obtenidos).

3. CALCULOS

Necesitamos las siguientes fórmulas

ℜ= ρ∅ Vμ

V= Qπ4∅ 2

ρ=1000 Kg /m3; μ=1 cp x 10−3 ; 1 L=10−3 m3; ∅=1.1 x10−2m

Procedimiento:

- Se realizó la toma de datos basado en el tiempo de llenado de 2 litros para obtener un

caudal promedio de tres muestras realizadas

Primera Muestra

1ª Prueba: 4.40s en 2 L

2ª Prueba: 4.49s en 2L

3ª Prueba: 4.50s en 2L

Tiempo promedio de llenado de 2L¿4 minutos y 46 segundos=286 s

2L 286s

x s

Q=6.79 x 10−3 l /s

Q=6.79 x 10−3 ls

x10−3 m3

1l=6.99 x 10−6 m3/s

v= 6.29 x 10−6

π4

x (1.1 x 10−2 )2=7.4 x 10−2 m /s

ℜ=1000 (1.1 x 10−2)(7.4 x10−2)

1 x 10−3 =814

ℜ<2000→Regimen Laminar

Segunda Muestra

1ª Prueba: 54s en 2 L

2ª Prueba: 54s en 2L


Tiempo promedio de llenado de 2L¿54 s

2L 54s

x s

Q=0.037 l /s

Q=0.037ls

x10−3 m3

1l=3.7 x 10−5 m3/s

v= 3.7 x 10−5

π4

x (1.1 x 10−2 )2=0.39 m /s

ℜ=1000 (1.1 x 10−2)(0.39)

1 x10−3 =4282

ℜ>4 000 →Regimen Turbulento

Tercera Muestra

1ª Prueba: 16s en 2 L



Tiempo promedio de llenado de 2L¿16 s

2L 16s

x s

Q=0.125 l /s

Q=0.125ls

x10−3 m3

1 l=1.25 x 10−4 m3/ s

v= 1.25 x10−4

π4

x (1.1 x 10−2 )2=1.32 m /s

ℜ=1000 (1.1 x 10−2)(1.32)

1 x10−3 =14520

ℜ>4 000 →Regimen Turbulento

Documents

INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICO N.docx