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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERÌAESCUELA DE INGENIERÌA CIVILAREA DE HIDRÀULICALABORATORIO DE MECÀNICA DE FLUIDOS

INSTRUCTOR: MSc. Ing. Luis Sand!a".

LABORATORIO I: #PROPIEDADES BÀSICAS DE

LOS FLUIDOS”.

NOMBRE CARNETApolinario Francisco Vàsquez Cipriano 200915259Pablo Rodolfo Garcia Mansilla 20111!0"

 #ona$%an Asael Me&'a Ardeano 20111!()*il+er ,s$i-en ./pez ,nriquez 201122!"2

GRU$O %.&F,CA 0)092012

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INTRODUCCI'N

3esde los $ie+po +4s re+o$os la %u+anidad sie+pre %a -i-ido con

uidos 6 con el pasar del $ie+po los %a ido co+prendiendo de +e&or

+anera para poder %acer uso de ellos7 por $al +o$i-o es que se %an

es$udiado a +a6or profundidad 6 apro-ec%arlos de +e&or +anera8 Co+oes$udio de dic%a +a$eria7 en la pri+era pr4c$ica de labora$orio de

Mec4nica de Fluidos7 se analiza cada una de las propiedades b4sicas de

los uidos7 a su -ez se +os$r la relacin que e:is$e en$re cada una de

ellas con lo que se conclu6e c+o ob$ener cada una de sus propiedades

de +anera $erica8

.a propiedades b4sicas de los uidos no se u$ilizan ;nica+en$e para

ob$ener da$os7 si no7 que $a+bi<n se pueden u$ilizar en -arios concep$os

de los uidos 6 no de ellos es la Presin idros$4$ica en donde se

analizan las dis$in$as presiones que se e&ercen sobre cier$o uido a cier$aal$ura7 $o+ando en cuen$a la densidad del uido 6 la aceleracin que

e&erce la =ra-edad8 > co+o par$e de dic%o an4lisis se realizaron c4lculos

sobre las propiedades b4sicas 6 sobre las dis$in$as presiones que

e:is$?an en los +an+e$ros diferenciales $ipo @7 que se e&e+plican en

al seccin de ane:os7 lo cual se presen$a en el repor$e si=uien$e8

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OB(ETIVOS:

18 .eer de for+a correc$a un +an+e$ro diferencial8

28 3e$er+inar las propiedades b4sicas de $odo uido a $res l?quidos el acei$e BA,)07 la =asolina 6 el +ercurio8

8 Co+parar los resul$ados ob$enidos con los resul$ados $ericos8

MARCO TE)RICO

$*+i,dad,s -sicas d, "s /uids

D,0nici1n d, /uid

@n uido es una sus$ancia que no puede sopor$ar nin=;n esfuerzo de

cizalla sin +o-erse uirD8 .os uidos en=loban $an$o a l?quidos co+o=ases8 ,l ori=en de la diferencia en$re l?quidos 6 =ases es$4 en la

+a=ni$ud de sus fuerzas co%esi-as8 ,n un l?quido la dis$ancia

in$er+olecular es +enor7 por $an$o7 las fuerzas co%esi-as son $a+bi<n

+a6ores8 .os l?quidos $ienden a conser-ar su -olu+en8 Bin e+bar=o7 un

=as es libre de e:pansionarse %as$a que encuen$re paredes que lo

connan8

D,nsidad

8 .a densidad es la razn en$re la +asa de un cuerpo 6 el -olu+en queocupa

D,nsidad *,"a2i!a

.a densidad rela$i-a de una sus$ancia es la relacin e:is$en$e en$re sudensidad 6 la de o$ra sus$ancia de referenciaE es una +a=ni$udadi+ensional sin unidadesD8

donde es la densidad rela$i-a7 es la densidad de la sus$ancia7 6es la densidad de referencia o absolu$a8

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Para los l?quidos 6 los slidos7 la densidad de referencia %abi$ual es la dela=ua l?quida a la presin de 1 a$+ 6 la $e+pera$ura de ) C8 ,n esascondiciones7 la densidad absolu$a del a=ua des$ilada es de 1000 =+7es decir7 1 =d+8

Para los =ases7 la densidad de referencia %abi$ual es la del aire a lapresin de 1 a$+ 6 la $e+pera$ura de 0 C8

$,s ,s+,ci0c

,s la relacin en$re el peso de una sus$ancia 6 su -olu+en8

Bu e:presin de c4lculo es

siendo7

7 el peso espec?coE 7 el peso de la sus$anciaE 7 el -olu+en de la

sus$anciaE 7 la densidad de la sus$anciaE 7 la aceleracin de

la =ra-edad

V"u3,n ,s+,ci0c

,l -olu+en espec?co D es el -olu+en ocupado por unidad de +asa de

un +a$erial8 ,s la in-ersa de la densidad7 por lo cual no dependen de lacan$idad de +a$eria8 ,&e+plos dos pedazos de %ierro de dis$in$o $a+aHo$ienen diferen$e peso 6 -olu+en pero el peso espec?co de a+bos ser4i=ual8 ,s$e es independien$e de la can$idad de +a$eria que esconsiderada para calcularlo8 A las propiedades que no dependen de lacan$idad de +a$eria se las lla+a propiedades in$ensi-asE den$ro de es$ases$4n $a+bi<n por e&e+plo el pun$o de fusin7 pun$o de ebullicin7el brillo7 el color7 la dureza7 e$c8

donde7 es el -olu+en7 es la +asa 6 es la densidad del +a$erial8

Be e:presa en unidades de -olu+en sobre unidades de +asa8

$*,si1n 4id*s22ica

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@n uido pesa 6 e&erce presin sobre las paredes sobre el fondo delrecipien$e que lo con$iene 6 sobre la supercie de cualquier ob&e$osu+er=ido en <l8 ,s$a presin7 lla+ada presin %idros$4$ica7 pro-oca7 enuidos en reposo7 una fuerza perpendicular a las paredes del recipien$eo a la supercie del ob&e$o su+er=ido sin i+por$ar la orien$acin que

adop$en las caras8 Bi el l?quido u6era7 las fuerzas resul$an$es de laspresiones 6a no ser?an necesaria+en$e perpendiculares a las supercies8,s$a presin depende de la densidad del l?quido en cues$in 6 de laal$ura a la que es$< su+er=ido el cuerpo 6 se calcula +edian$e lasi=uien$e e:presin

3onde

 es la presin %idros$4$ica en pascalesDE

 es la densidad del l?quido en ilo=ra+os sobre +e$ro c;bicoDE

 es la aceleracin de la =ra-edad en +e$ros sobre se=undo al

cuadradoDE

 es la al$ura del uido en +e$rosD8 @n l?quido en equilibrio e&ercefuerzas perpendiculares sobre cualquier supercie su+er=ida en suin$erior

 es la presin a$+osf<rica

DESCRI$CI'N DEL ENSA5O:

.a pr4c$ica co+enz de +anera $erica en donde el in=eniero encar=ado

de i+par$ir el labora$orio inici con las propiedades b4sicas de los uidos

en donde se +os$ro cada una de las diferen$es relaciones que $ienen

en$re s?7 lue=o de ello con$inu con la %idros$4$ica en donde se nos

e:plic c+o encon$rar un pun$o de referencia7 co+o realizar las

relaciones de al$ura respec$o de ese pun$o de referencia7 6 con qu<

fr+ulas encon$rar las dis$in$as inc=ni$as que se puedan plan$ear en unproble+a de$er+inado8 @na -ez $er+inada la par$e $erica7 se con$inu

con la par$e pr4c$ica en donde se nos indic que se deber?an de $o+ar

cier$as +edidas para $res diferen$es +an+e$ros diferenciales $ipo @7

los cuales se e&e+plican en la seccin de ane:os7 de los cuales cada

uno $en?a dos diferen$es l?quidos7 aunque $odos coincid?an en $ener a=ua

co+o uno de sus dos l?quidos8 .as +edidas que se requer?an eran las

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si=uien$es al$ura de cada uno de los dos uidos 6 el +enisco7 el cual es

la separacin de a+bos l?quidos7 es$o para cada uno de los

+an+e$ros8

Be procedi a +edir cada uno de los +an+e$ros los cuales fueron en el

si=uien$e orden A=uaIGasolina7 A=uaIMercurio 6 A=uaIAcei$e8 Cabe+encionar que se nos pidi un especial cuidado para el +an+e$ro que

con$en?a los l?quidos A=uaIMercurio 6a que la cin$a +<$rica $en?a d?=i$os

ne=a$i-os7 es decir su enu+eracin +4s ba&a no era el n;+ero cero7

ade+4s de ello se nos e:plic que es$e +an+e$ro se $iene &o en un

lu=ar debido al considerable cos$o del +ercurio 6 as? e-i$ar cualquier

acciden$e con <l8 @na -ez ano$ados los da$os se cul+ino con la pri+era

pr4c$ica del .abora$orio de Mec4nica de Fluidos8

E6UI$O UTILI7ADO

• Cua$ro l?quidos +ano+<$ricos a=ua7 =asolina7 acei$e BA, )07 6

+ercurio8•  Jres +an+e$ros Jipo @7

@no para a=ua 6 =asolinaK$ro para a=ua 6 acei$e BA, )0 > para a=ua 6 +ercurio

•  Jres re=las =raduada en c+8

DATOS DE LABORATORIO:

 ρagua=1000kgm

m3

 Agua y gasolina

h1=27.5m ; h

2=14.9m; h

3=9.2m

 Agua y mercur io

h1=61.3m ; h2=18.2m ; h3=3.1m

 Agua y aceite SAE 40

h1=34.8m ; h

2=19.3m ; h

3=13.8m

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CÀLCULOS,cuacin u$ilizada en $odos los c4lculos para calcular la densidad

 P A= PB

 ρ1

g h1= ρ

1g h

2+ ρ2 g h

3

 ρ1=

 ρ2

h3

h1−h2

Fac$ores de con-ersin

3ensidad

1

kgm

m3  =0.001941

 slug

f t 3

1 slug

f t 3 =52.5235

 UTM 

m3

Peso espec?co

1  N 

m3=0.006366

  lb

f t 3

1  lb

f t 3=16.019

kgf 

m3

 Agua y gasolina

• 3ensidad

 ρgasolina=

 ρaguah3

h1−h2

=

1000kgm

m3  ∗9.2m

27.5m−14.9m=730.1587302

 kgm

m3

o Con-ersiones

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 ρgasolina=730.1587302kgm

m3 ∗0.001941

 slug

f t 3 =1.417238095

 slug

f t 3

 ρgasolina=1.417238095 slug

f t 

3 ∗52.5235

UTM 

m

3  =74.43830508

 UTM 

m

3

• Peso espec?co

γ gasolina= ρgasolina∗g=730.1587302 kgm

m3 ∗9.81

m

s2=7162.857143

  N 

m3

o Con-ersiones

γ gasolina=7162.857143  N 

m3∗0.006366

  lb

f t 3=45.59874857

  lb

f t 3

γ gasolina=45.59874857  lb

f t 3∗16.019

 kgf 

m3 =730.4463534

 kgf 

m3

• 3ensidad rela$i-a

S= ρ gasolina

 ρagua

=

730.1587302 kgm

m3

1000

 kgm

m3

=730.1587302∗10−3

• Volu+en espec?co

V s=1

 ρgasolina

=1

730.1587302 kgm

m3

=1.369565217∗10−3   m

3

kgm

V s=  1

 ρ gasolina

=  1

1.417238095 slug

f t 3

=0.705597742  f t 

3

slug

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V s=1

 ρgasolina

=1

74.43830508 UTM 

m3

=0.013433943  m

3

UTM 

 Agua y mercur io

• 3ensidad

 ρmercurio= ρagua (h1

−h2)

h3

=

1000kgm

m3  (61.3m−18.2m)

3.1m  =13903.22581

 kgm

m3

o Con-ersiones

 ρmercurio=13903.22581

 kgm

m3  ∗0.001941

slug

f t 3  =26.9861613

 slug

f t 3

 ρmercurio=26.9861613 slug

f t 3 ∗52.5235

 UTM 

m3  =1417.407643

UTM 

m3

• Peso espec?co

γ mercurio= ρ mercurio∗g=13903.22581 kgm

m3 ∗9.81

m

s2=136390.6452

 N 

m3

o Con-ersiones

γ mercurio=136390.6452  N 

m3∗0.006366

  lb

f t 3=868.2628473

  lb

f t 3

γ mercurio=868.2628473  lb

f t 3∗16.019

 kgf 

m3 =13908.70255

 kgf 

m3

•

3ensidad rela$i-a

S= ρmercurio

 ρagua

=

13903.22581 kgm

m3

1000 kgm

m3

=13903.22581∗10−3

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• Volu+en espec?co

V s=1

 ρmercurio

=1

13903.22581 kgm

m3

=7.192575404∗10−5   m

3

kgm

V s=  1

 ρmercurio

=  1

26.9861613 slug

f t 3

=0.037056029  f t 

3

slug

V s=1

 ρmercurio

=1

1417.407643 UTM 

m3

=7.055133398∗10−4   m

3

UTM 

 Agua y aceite SAE 40

• 3ensidad

 ρaceiteSAE40=

 ρagua h3

h1−h2

=

1000kgm

m3 ∗13.8m

34.8m−19.3m  =890.3225806

 kgm

m3

o Con-ersiones

 ρaceiteSAE40=890.3225806  kgmm

3 ∗0.001941 slug

f t 3 =1.728116129 slug

f t 3

 ρaceiteSAE40=1.728116129

 slug

f t 3 ∗52.5235

UTM 

m3  =90.7667075

UTM 

m3

• Peso espec?co

γ aceiteSAE 40= ρaceiteSAE40

∗g=890.3225806 kgm

m3  ∗9.81

 m

s2=8734.064516

  N 

m3

o Con-ersiones

γ aceiteSAE40=8734.064516

  N 

m3∗0.006366

  lb

f t 3=55.60105471

  lb

f t 3

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γ aceiteSAE40=55.60105471

  lb

f t 3∗16.019

kgf 

m3 =890.6732954

kgf 

m3

• 3ensidad rela$i-a

S= ρaceiteSAE 40

 ρagua

=

890.3225806 kgm

m3

1000kgm

m3

=890.3225806∗10−3

• Volu+en espec?co

V s=1

 ρaceiteSAE40

=1

890.3225806 kgm

m3

=1.123188406∗10−3   m

3

kgm

V s=  1

 ρaceiteSAE 40

=  1

81.728116129 slug

f t 3

=0.012235691  f t 

3

slug

V s= 1 ρaceiteSAE40

= 1

90.7667075 UTM 

m3

=0.011017255   m

3

UTM 

Resultados Tabulados

Gasolina

3ensidadPeso

espec?coVolu+en espec?co

3ensidad

rela$i-aBis$e+a

Ln$ernacional

730.159kgm

m3

  7162.857  N 

m3  1.370

∗10

−3   m3

kgm

730.159∗10−3Gra-i$acio

nal Ln=l<s1.417

 slug

f t 3

  45.599  lb

f t 3   0.706

  f t 3

slug

 J<cnico

Gra-i$acio

nal

74.438UTM 

m3

  74.438UTM 

m3   0.013

  m3

UTM 

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Mercurio

3ensidad Peso espec?coVolu+en

espec?co

3ensidad

rela$i-aBis$e+a

Ln$ernacio

nal

13903.226

kgm

m3   136390.645

  N 

m3   7.193∗10−

5

  m

3

kgm

13903.226∗Gra-i$acio

nal Ln=l<s26.986

 slug

f t 3

  868.263  lb

f t 3   0.037

  f t 3

slug

 J<cnico

Gra-i$acio

nal

1417.408UTM 

m3

  13908.703kgf 

m3   7.055∗10−4   m

3

UTM 

Acei$e BA, )0

3ensidad Peso espec?co Volu+enespec?co

3ensidadrela$i-a

Bis$e+a

Ln$ernacio

nal

890.323 kgm

m3

  8734.065  N 

m3   1.123∗10−3   m

3

kgm

890.323∗10−Gra-i$acio

nal Ln=l<s1.728

 slug

f t 3

  55.601  lb

f t 3   0.012

  f t 3

slug

 J<cnico

Gra-i$acio

nal

90.767UTM 

m3

  890.673 kgf 

m3   0.011

  m3

UTM 

ANÀLISIS DE RESULTADOS:

.os resul$ados ob$enidos se dieron en $res sis$e+as el Bis$e+a

Ln$ernacional7 el Bis$e+a Gra-i$acional Ln=l<s 6 el Bis$e+a J<cnico

Gra-i$acional8 Babe+os que un fac$or i+por$an$e en los ca+bios de las

propiedades b4sicas de $odo uido es la Je+pera$ura8 A +a6or

$e+pera$ura +enos densidad7 por lo $an$o %ace que au+en$en o

dis+inu6en las propiedades b4sicas del uido8 Para co+enzar con

nues$ro an4lisis era necesario %acer es$e pequeHo recorda$orio7 pues$o

que se lle-ar4 una co+paracin de los resul$ados ob$enidos con los

resul$ados $ericos7 ade+4s que se u$ilizar4 +4s el an4lisis de la

densidad pues$o que de la densidad dependen el res$o de las

propiedades de los uidos8

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Analizando la densidad de la =asolina la cual $iene un resul$ado

e:peri+en$al de (08159 =+ 6 el resul$ado $erico a 20C es de "!0

=+7 pode+os no$ar que %a6 una diferencia de 508159 =+7 ade+4s7

la densidad del +ercurio ob$enida fue 190822" =(+7 6 la densidad

$erica a 20C es de 15"0 =+7 e:is$e una diferencia de )822"

=+8 .as diferencias se deben a los fac$ores de $e+pera$ura 6 a una

$o+a de da$os errnea se=ura+en$e7 es decir7 que la al$ura N%O que se

ob$u-o en el labora$orio es incorrec$a7 pues$o que se ob$u-o de for+a

indirec$a no se +idi direc$a+en$e esa al$ura7 se ob$u-o de diferencias

de al$urasD8 Ja+bi<n se debe $o+ar en cuen$a que no $o+a+os en

cuen$a la -ariacin de presin co+o fac$or inu6en$e en los resul$ados7

pues$o que los l?quidos son inco+presibles7 por lo $an$o el -olu+en se

+an$iene 6 $a+bi<n la +asa7 lo que nos indica que la densidad no

presen$a ca+bios apreciables8

,n el acei$e BA, )0 se $iene co+o resul$ado e:peri+en$al !9082 =+

6 el resul$ado $erico es de !90 =+ para una $e+pera$ura de 15C8

Co+o pode+os no$ar7 de aqu? par$i+os para dar una conclusin7 pues$o

que la densidad del acei$e a 15C es +u6 pr:i+a a la ob$enida en el

labora$orio7 en$onces pode+os decir que la $e+pera$ura $erica a la que

se realizaba el e:peri+en$o era apro:i+ada+en$e 15C8

,l peso espec?co7 el -olu+en espec?co 6 la densidad rela$i-a se

calcularon por +edio de la densidad ob$enida7 por $al +o$i-o dec?a+os

que el res$o de las propiedades b4sicas de $odo uido depende de la

densidad7 6 <s$os $ienden a -ariar l=ica+en$e cuando -ar?a la densidad

con la $e+pera$ura8

BIBLIOGRAF8A

•

Lns$ruc$i-o del .abora$orio de Mec4nica de Fluidos  Prac$ica 1 Propiedades 4sicas de los Fluidos• Mec4nica de Fluidos Aplicada

  Rober$ Mo$$7 Pren$ice all  "$a8 edicin