Práctica No.1

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y

ARQUITECTURAHIDRÁÚLICA BÁSICA

PROFESORA: ADRIANA RODRIGUEZ CRUZPRÁCTICA NO. 1 “PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS

FLUIDOS”MORALES RESÉNDIZ JULY LIZETH

GRUPO: 4CV5

PRÁCTICA NO. 1

“PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS”

OBJETIVOS: Observar cualitativamente las características de la viscosidad en diferentes líquidos, para 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 las propiedades físicas de los fluidos en la Ingeniería Hidráulica.

EQUIPO UTILIZADO:

a) Viscosidad

Placas de acrílicoLíquidos de diferentes densidades

b) Capilaridad

Recipiente de vidrio con tubos capilares, soportesCuñas de cristal (con diferentes líquidos

c) Compresibilidad

JeringaVaso de PrecipitadosRecipiente con vaso de agua (grande)

d) Tensión superficial

Balanza de torsiónAro de LucitaRecipiente con agua limpiaRecipiente con agua jabonosa





GRUPO: 4CV5

e) Densidad y Peso Específico

Vasos de precipitado de diferentes líquidosBáscula

CONSIDERACIONES TEÓRICAS

a) Viscosidad:La viscosidad de un fluido es la medida de su resistencia a fluir. Dicha resistencia nace de la interacción y cohesión de las moléculas de fluido.La viscosidad dinámica o simplemente viscosidad (µ) se define como:

Esfuerzo cortante: (kg/cm²)Gradiente de velocidad (m/s/m)Si µ=0 el fluido no es viscosoSi µ=0 el fluido es elástico

La viscosidad cinemática es función principalmente de la temperatura y de la presión:

φ= µ/ρ (viscosidad cinemática) en m/s²

Donde:ρ= densidad [kgs²/m4]

b) Densidad y Peso EspecíficoLa densidad absoluta o masa específica es la masa del fluido contenida en la unidad de volumen.

ρ=MV

Las unidades en el sistema absoluto y gravitacional son respectivamente [kgs²/m4].El peso específico representa el preso del fluido por unidad de volumen.

φ=P ( kg )Vol .





GRUPO: 4CV5

c) Tensión SuperficialEs la fuerza como su nombre lo indica, que produce efectos de tensión en la superficie libre de los líquidos. El origen de esta fuerza es la cohesión intermolecular. La tensión superficial en la superficie libre de un líquido se manifiesta como si el líquido creara ahí una fina membrana. La importancia de esta propiedad es que puede influir en el comportamiento del flujo en modelos hidráulicos con pequeñas dimensiones.

d) CapilaridadEs una elevación o descenso de un líquido en un tubo capilar producido por la tensión superficial, la adherencia y la cohesión de un líquido. La capilaridad tiene importancia en todos los diámetros menores de 10 mm.

e) CompresibilidadEn los fluidos lo mismo que en los sólidos se verifica la ley fundamental de la elasticidad.El esfuerzo unitario de compresión es proporcional a la deformación unitaria del volumen; por lo tanto, la ley anterior se traduce en: ρ=E ∆V

V

Dónde:V= Volumen específico∆V= Incremento de Volumen EspecíficoE= módulo de elasticidad volumétrica

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Observar detenidamente el equipo de trabajo, posteriormente pasar a las diferentes mesas de trabajo y hacer lo que se te indica complementando posteriormente las respuestas obtenidas en los experimentos realizados.

Mesa N° 1

1. Determina con la balanza la masa o el peso de las diferentes sustancias y mide su volumen.





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2. Con los datos registrados completa la siguiente tabla

SISTEMA INTERNACIONAL

FLUIDO MASA (kg) VOLUMEN (m³)

Aceite Delgado

520.80 g 600 ml

Aceite Grueso

624.57 g 650 ml

Petróleo 541.71 g 600 ml

Diesel 514.70 g 550 ml

Agua 4°C 645.74 g 600 ml

Resina (poliéster)

624.99 g 350 ml

Mercurio





GRUPO: 4CV5

3. ¿Por qué un fluido es más pesado que el otro?

Por su densidad y su peso específico.

4. Si colocas un trozo de madera en la superficie de cada líquido, como se comporta este, ¿Por qué?

Se hunde a diferente nivel por las diferentes densidades.

5. Menciona de que depende la variación de la densidad de un fluido.De su temperatura.

6. ¿Cuáles son las propiedades que se identifican y se derivan en esta mesa?Densidad, masa, peso específico, viscosidad cinemática y volumen.

7. ¿Qué aplicación tienen las propiedades analizadas en esta mesa?Para saber el tipo de material a utilizar para el transporte y almacenamiento de los fluidos.

Mesa N° 2

1. Impregna con los diferentes líquidos, los juegos de placas de acrílico que tienes en tu mesa de trabajo; posteriormente trata de deslizar las placas una sobre otra ¿Qué observas?





GRUPO: 4CV5

Que se desplazan con mayor facilidad dependiendo la viscosidad del fluido, el aceite grueso opone mayor resistencia al movimiento, después el aceite, delgado, posteriormente el agua y al último el petróleo que se desplazaba con mayor facilidad.

2. ¿De qué depende la resistencia que presentan al desplazamiento?De la viscosidad del fluido.

3. ¿A qué esfuerzos están sometiendo a los líquidos al deslizar las placas?Al esfuerzo cortante.

4. Ahora trata de despegar las placas, ¿De qué depende la fuerza que se debe aplicar?Depende de la fuerza de cohesión que tienen los fluidos. A mayor cohesión menor adherencia y a menor cohesión mayor adherencia.

5. ¿Es la misma propiedad que te permite despegarlas, que la que te permite deslizarlas? ¿Por qué?No, porque una es con respecto a la viscosidad y otra con adherencia.

6. Bate los diferentes líquidos, después mete y saca la varilla y permite líquido escurra, ¿Qué líquido te cuesta menos trabajo batir? ¿Cuál escurre más rápido?El agua cuesta menos trabajo batir y el agua escurre más rápido

7. ¿Qué fuerza se antepone al batir el líquido?

8. Defina las propiedades que se manifiestan y se relacionan con esta mesa, mencionando sus ecuaciones y unidades en el S.I.

Viscosidad: La viscosidad de un fluido es la medida de su resistencia a fluir. Dicha resistencia nace de la interacción y cohesión de las moléculas de fluido.La viscosidad dinámica o simplemente viscosidad (µ).

Adherencia.





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Mesa N° 3

1. ¿De qué depende la diferencia de niveles entre la superficie libre del agua y el nivel del líquido que se encuentra dentro del tubo?

A la medida de cada diámetro de cada tubo.





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2. ¿Existirá un líquido en donde el nivel dentro del tubo esté por debajo del nivel que existe en el recipiente?Si, debido a su poca fuerza de adherencia del líquido y a su elevada fuerza de cohesión que existe entre sus moléculas del líquido.

3. ¿Por qué los meniscos y las curvaturas formadas por el agua y el mercurio son diferentes a las cuñas?Por sus fuerzas de cohesión y adherencia. La cohesión del agua es menor que la del mercurio y la fuerza de adherencia es mayor que la del mercurio.

4. Has rollitos de papel y coloca la punta con mucho cuidado en la superficie de cada líquido, ¿Qué observas?Se observa que el agua subió más rápido, se presenta por que el agua tiene mayor fuerza de adherencia y menor fuerza de cohesión.

5. ¿Dónde se presentan estos fenómenos en las obras hidráulicas?Tuberías y canales

6. Defina las propiedades que se manifiestan y que se relacionan con esta mesa mencionando sus ecuaciones y unidades en el S.I.

Capilaridad: Es la elevación o descenso de un líquido en un tubo capilar viene producido por la tensión superficial dependiendo de las magnitudes relativas de la cohesión del líquido y de la adhesión del líquido a las paredes del tubo. Los líquidos ascienden en tubos que mojan y descienden en tubos a los que no mojan. La capilaridad tiene importancia en tubos de diámetro menor a 10mm.

h=4∇D⋅γTension superficial:Es la fuerza como su nombre lo indica, que produce efectos de tensión en la superficie libre de los líquidos. El origen de esta fuerza es la cohesión intermolecular. La tensión superficial en la superficie libre de un líquido se manifiesta como si el líquido creara ahí una fina membrana. La importancia de esta propiedad es que puede influir en el comportamiento del flujo en modelos hidráulicos con pequeñas dimensiones.

F∇=∇L





GRUPO: 4CV5

Mesa N° 4

1. Limpia y seca la navaja de rasurar y con mucho cuidado colócala en la superficie del agua, ¿Qué observas?¿Por qué es posible esto?Flota por la tensión superficial.

2. Sumerge el aro para hacer bombas en el agua jabonosa y sácalo. ¿Por qué se forma una película?Si revientas una parte de la película ¿Qué pasa con el hilo que está fijo en el centro?Porqué el jabón tiene menor fuerza de cohesión y mayor adherencia.





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El hilo, se mueve hacia otro lado porqué es una membrana elástica que lo jala.

3. Sumerge el aro de la balanza de torsión en el recipiente que contiene agua limpia. ¿Qué observas?Medio y tensión, diferencia de presiones y empuje (Principio de Arquímedes)

4. ¿Por qué en agua jabonosa es menor la tensión superficial con el agua limpia?

Porque la cohesión es menor que la adherencia.

5. Defina las propiedades que se manifiestan en los experimentos realizados anteriormente.Adherencia, cohesión, tensión superficial.

Mesa N° 5

1. Tome la jeringa y tapa el orificio, y después comprima el émbolo, después suéltelo. ¿Qué observa?Que el aire se comprime y regresa al soltarlo con mucha presión.

2. Ahora, llene de agua la jeringa, tape el orificio y después comprima el émbolo, después suéltelo. ¿Qué observa? ¿Qué relación tiene con el primer ensayo?Que el agua no se comprime y el émbolo no baja nada. Los gases tienen mayor compresibilidad de los líquidos.





GRUPO: 4CV5

3. Ahora, tome el vaso de precipitados e introdúzcalo boca abajo hasta el fondo del recipiente con agua, ¿Qué observa en el interior al sumergirlo en el recipiente?El nivel de agua aumenta y no se filtra el agua en el recipiente vacío.

4. Menciona el porqué de los fenómenos anteriores y sus aplicaciones más importantes en la hidráulica.Por la presión ejercida en el fluido y su aplicación es en el bombeo de agua en una red de agua potable.

5. Defina las propiedades que se manifiestan y se relacionan en esta mesa, mencionando ecuaciones y unidades en el SI

Compresibilidad: En los fluidos lo mismo que en los sólidos se verifica la ley fundamental de la elasticidad.El esfuerzo unitario de compresión es proporcional a la deformación unitaria del volumen; por lo tanto, la ley anterior se traduce en:ρ=E ∆V

V

Dónde:V= Volumen específico∆V= Incremento de Volumen EspecíficoE= módulo de elasticidad volumétrica

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