FLUIDOS VEISCOSIDAD CIEXLIAN

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Universidad Nacional de CajamarcaEscuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

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Universidad Nacional de Cajamarca

“Norte de la Universidad Peruana”Fundada por Ley 14015 del 13 de Febrero de 1962

Facultad De Ingeniería - Escuela Académico Profesional De Ingeniería Civil Industrias Alimentarias

VISCOSIDAD

ALUMNO:

CIEZA LEÓN, Dante Hartman

CURSO:

MECÁNICA DE FLUIDOS I

DOCENTE:

Ing. LONGA ÁLVAREZ, José

Mecánica de Fluidos I

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CAJAMARCA – PERÚ

I. INTRODUCCIÓN.

La mecánica de fluidos es una parte de la mecánica general, que utiliza las leyes y principios básicos de esta para aplicarlos al estudio del comportamiento de los fluidos ya sea en reposo o en movimiento. Los fluidos tienen diferentes propiedades que nos sirven para entender mejor su comportamiento en nuestra vida profesional como ingenieros hidráulicos, una de estas propiedades es la viscosidad, esta propiedad la podemos definir como la resistencia que opone el fluido a esfuerzos cortantes y se divide en dos tipos que son la viscosidad dinámica o absoluta y la viscosidad cinemática.

El presente informe trata de una práctica que se realizo en el laboratorio de mecánica de fluidos con la supervisión del Ing. José Longa Álvarez. Esta práctica consistió en dos etapas la primera fue un trabajo experimental que se desarrollo en el laboratorio y la segunda en una etapa de calculo que realizo cada alumno en su respectivo domicilio .en la primera etapa se obtuvo la información necesaria para luego calcular la viscosidad absoluta y a partir de ahí hallar la viscosidad cinemática para luego comparar los resultados.

Espero alcanzar los objetivos propuestos en el presente informe.

II. OBJETIVOS

Objetivo general:

Calcular la viscosidad absoluta y comparar los valores obtenidos con los suministrados por los fabricantes.

Objetivos específicos:

Comparar valores experimentales de viscosidad, con los que se encuentran en los textos en la materia.

Descripción breve y concisa de los diferentes procedimientos que realizan la práctica.


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III. ANTECEDENTES

Se utilizó un aceite multigrado. El viscosímetro esta hecho de fierro galvanizado. La temperatura ambiental fue de 18.6°C pero para hacer la comparación con

tablas de viscosidad se lo aproximo a 19°C.

IV. MARCO TEÓRICO

Viscosidad de un fluido: La viscosidad e un fluido es aquella propiedad que determina la cantidad de resistencia opuesta a las fuerzas cortantes. La viscosidad se debe primordialmente a las interacciones entre las moléculas del flujo.

Con referencia a la figura mostrada (figura 1.1), se consideran dos placas planas y paralelas de grandes dimensiones, separadas una pequeña distancia y, y con el espacio entre ellas lleno de un fluido. Se supone que la placa superior se mueve a una velocidad constante U, al actuar sobre ella una fuerza F, también constante. El fluido en contacto con la placa móvil, se adhiere a ella moviéndose a una misma velocidad U, mientras que el fluido en contacto con la placa fija permanecerá en reposo. Si la separación y la velocidad U no son muy grandes, la variación de las velocidades (gradiente) vendrá dada por una línea recta. El experimento ha demostrado que la fuerza F varia con el área de la placa, con la velocidad U e inversamente con la separación y. como por triángulos semejantes, U/y=dV/dy, tenemos

AUy

=AdVdy

FA

=τ


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Donde τ=F/A es la tensión o esfuerzo cortante. Al introducir la constante de proporcionalidad μ, llamada viscosidad absoluta o dinámica, tenemos:

τ= FA

μμ= τdV /dy

Los fluidos que siguen la relación anteriormente mencionada se llaman fluidos newtonianos

Siendo las unidades de μ ,kgseg

m2 .

Además, el esfuerzo de corte es nulo en cualquiera de los siguientes casos: Cuando el fluido está en reposo. (dv/dy = O) Cuando el fluido que está en movimiento se supone no viscoso

(hipótesis de líquido ideal μ¿0) Cuando el líquido real, viscoso, se mueve con una velocidad

relativamente grande de manera que se produce una buena mezcla del líquido y la distribución de velocidades se uniformiza acercándose a un rectángulo (v constante y dv/dy¿0)

Otro coeficiente de viscosidad, llamado viscosidad cinemática, viene definido por:

viscosidad cinemanticav= viscosidad absoluta μdensidad

v=μρ= μ

w / g=μg

w

Las unidades de v, son m2

seg.

Las viscosidades s en los manuales vienen dadas normalmente en poises y stokes (unidades del sistema CGS) y en ocasiones en grados y segundos Saybolt, a partir de medidas en viscosímetros.

A continuación se dan algunos valores de viscosidades


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a. Viscosidad cinemática aproximada de algunos gases

Gas Viscosidad cinemática (a 20°C, 1 atm. m2/seg)

Aire 1.488x10-5

Amoniaco 1.535Anhídrido carbónico 0.846Metano 1.795Nitrógeno 1.590Oxigeno 1.590Anhídrido sulfuroso 0.521

b. Viscosidad cinemática y dinámica del aire a la presión atmosférica

Temperatura °C Viscosidad cinemática v (m2/seg) Viscosidad dinámica μ (kg seg/m2)

-20 1.188x10-5 16.917x10-7

-10 1.233 16.8920 1.320 17.41110 1.415 18.01320 1.488 18.28830 1.600 19.00840 1.688 19.41250 1.769x10-5 19.724x10-7

c. Viscosidad cinemática de algunos líquidos

Agua Disolvente comercial Tetracloruro de carbono

Temp. °C

Visc.Cinem. (m2/seg) Visc.Cinem. (m2/seg) Visc.Cinem. (m2/seg)

5 1.520 1.476 0.76310 1.308 1.376 0.69615 1.142 1.301 0.65520 1.007 1.189 0.61225 0.897 1.101 0.572


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30 0.804 1.049 0.53135 0.727 0.984 0.50440 0.661 0.932 0.48250 0.556

65 0.442

Aceite a prueba de polvo

Fuel-iol medio Gasolina

Temp. °C

Visc.Cinem. (m2/seg) Visc.Cinem. (m2/seg) Visc.Cinem. (m2/seg)

5 72.9 6.01 0.74910 52.4 5.16 0.71015 39.0 4.47 0.68320 29.7 3.94 0.64825 23.1 3.44 0.62530 18.5 3.11 0.59535 15.2 2.77 0.57040 12.9 2.39 0.545

En los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, pero no se ve afectada apreciablemente por las variaciones de presión. La viscosidad absoluta de los gases aumenta al aumentar la temperatura, pero casi no varía con la presión. Como el peso específico de los gases varía con la presión (a temperatura constante), la viscosidad cinemática es inversamente proporcional a la presión, sin embargo la ecuación anterior, μg=wv

V. RECURSOS: Materiales

Cronometro digital: es un instrumento utilizado para medir los diferentes tiempos de recorrido de la plancha en el fluido.

Aceite: aceites de viscosidades 30°,40° y 50° para gasolina y petróleo. Aceites multigrado de 15°-25, 15°-45.

Diferentes ángulos de inclinación 15°, 30°, 45°. Vernier: para medir compresión. Regla Graduada Termómetro: para medir la temperatura. Transportador: para medir los ángulos. Gasolina: para limpiar los instrumentos de trabajo. Franela: para limpiar (35 cm)


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Humanos Participación de todos los alumnos.

Procedimiento:

En la práctica realizada en el laboratorio se agregó una cantidad de aceite de motor en el viscosímetro hasta que dicho fluido llegara a la parte superior del instrumento.

Viscosímetro.

1. Medir la plancha fija con el vernier, luego pasar una película de aceite y medir con el vernier para hallar el espesor de “Y”.

2. Luego se procedió a elegir una distancia prudente, para lo cual el peso W del viscosímetro es dejado caer diez veces tomando el tiempo que se tardo en recorrer dicha distancia, para así proceder a realizar los cálculos con los siguientes datos suministrados.

3. Determinar la viscosidad absoluta mediante la relación que existe entre el tiempo empleado por una plancha en recorrer una cierta distancia en una superficie conocida.

4. Medir los ángulos con transportador según se indica a cada grupo.

5. Observar los instrumentos de medición y describir sus características anotando en su hoja de trabajo.


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6. El área de contacto de deslizamiento del cojinete fue: 78 cm2

7. La Longitud actuante fue de: 39.60 cm

8. El peso del cojinete es de: 420 gr.

VI. DISCUSIÓN Y RESULTADOS:

Tabla n° 01 .Datos experimentales Para un Angulo de 15º

50 40 30 15-25 Mult. 15-45 Mult.

N°

X(cm)

T(seg)

X(cm)

T(seg)

X(cm)

T(seg) X(cm) T(seg) X(cm)

T(seg)

1 40 4.22 40 5.47 40 3.23 40 4.8 40 5.52 40 4.19 40 5.49 40 3.32 40 5 40 5.53 40 4.43 40 4.87 40 3.59 40 5 40 4.94 40 5.04 40 4.76 4

03.22

40

5.1

40 4.7

5 40 3.96 40 4.72 40

3.19

40

5 40 5.4

Y

30 0.02 mm40 0.023 mm50 0.025 mm15-25 Mult. 0.016 mm15-40 Mult. 0.02 mm


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50 40 30 15-25 Mult. 15-45 Mult.N°

X(cm) T(seg) X(cm) T(seg) X(cm) T(seg) X(cm) T(seg) X(cm) T(seg)

1 40 4.22 40 5.47 40 3.23 40 4.8 40 5.52 40 4.19 40 5.49 40 3.32 40 5 40 5.53 40 4.43 40 4.87 40 3.59 40 5 40 4.94 40 5.04 40 4.76 40 3.22 40 5.1 40 4.75 40 3.96 40 4.72 40 3.19 40 5 40 5.4

Y



15º

30º

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50 40 30 15-25 Mult. 15-45 Mult.N°

X(cm) T(seg) X(cm) T(seg) X(cm) T(seg) X(cm) T(seg) X(cm) T(seg)

1 40 4.22 40 5.47 40 3.23 40 4.8 40 5.52 40 4.19 40 5.49 40 3.32 40 5 40 5.53 40 4.43 40 4.87 40 3.59 40 5 40 4.94 40 5.04 40 4.76 40 3.22 40 5.1 40 4.75 40 3.96 40 4.72 40 3.19 40 5 40 5.4

Y


ANÁLISIS DE LOS DATOS:

a) PARA LOS ACEITES MULTIGRADOS: ACEITE 15W-25:

- Ensayo a 15 grados de inclinación.

N° DE ENSAYOS

DISTANCIA (m) t (seg) v= e/t (m/seg)

1 0.40 4.80 0.0832 0.40 5.00 0.0803 0.40 5.00 0.0804 0.40 5.10 0.0785 0.40 5.00 0.080

Total 0.402Vel. Prom. 0.080

peso W (N)

FUERZA (N)

Y (m) área (m2)

V (prom)

Viscosidad dinámica (N seg/m2)

viscosidad dinámica (poises)

4.120 1.066 0.002 0.007 0.080 2.869 28.695


N° DE ENSAYOS DISTANCIA (m) t (seg) v= e/t (m/seg)


45º

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11

1 0.40 1.20 0.3332 0.40 1.50 0.2663 0.40 1.20 0.3334 0.40 1.30 0.3075 0.40 1.10 0.363

Total 1.604Vel.

Prom.0.320

Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V (prom)

Viscosidad Dinámica (N seg/m2)


4.12 2.060 0.002

0.007 0.320 1.822 18.216


N° DE ENSAYOS

DISTANCIA (m) t (seg) V= e/t (m/seg)

1 0.40 0.90 0.4442 0.40 0.80 0.5003 0.40 1.00 0.4004 0.40 0.80 0.5005 0.40 0.90 0.444

Total: 2.289Vel. Prom. 0.458

Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.9130.00

2 0.007 0.458 1.806 18.061

ACEITE 15W-40:

- Ensayo a 15 grados de Inclinación:

N° DE ENSAYOS



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1 0.40 5.30 0.0752 0.40 5.50 0.0733 0.40 4.90 0.0824 0.40 4.70 0.0855 0.40 5.40 0.074


Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)


Viscosidad dinámica (poises)

4.120 1.0660.00

2 0.007 0.078 3.704 37.044


N° DE ENSAYOS DISTANCIA (m) t (seg) V= e/t (m/seg)1 0.40 1.10 0.3642 0.40 1.00 0.4003 0.40 1.00 0.4004 0.40 1.00 0.4005 0.40 0.80 0.500


Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.060 0.002

0.007 0.413 1.416 14.165


N° DE ENSAYOS DISTANCIA (m) t (seg) V= e/t (m/seg)1 0.40 0.40 1.0002 0.40 0.40 1.0003 0.40 0.30 1.333


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13

4 0.40 0.30 1.3335 0.40 0.40 1.000

Total: 5.667V prom. 1.133

Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.913 0.002

0.007 1.133 0.730 7.295

b) PARA LOS ACEITES MONOGRADOS: ACEITE 30:


N° DE ENSAYOS


1 0.40 3.23 0.1242 0.40 3.32 0.1203 0.40 3.59 0.1114 0.40 3.22 0.1245 0.40 3.19 0.125

Total: 0.605Vel

prom.0.121

Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 1.066 0.002

0.007 0.121 2.381 23.805


N° DE ENSAYOS DISTANCIA (m) t (seg) V= e/t (m/seg)1 0.40 0.66 0.606


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2 0.40 0.70 0.5713 0.40 0.66 0.6064 0.40 0.58 0.6905 0.40 0.60 0.667


Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.060 0.002

0.007 0.628 0.887 8.866




Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m) Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.913 0.002 0.007 1.222 0.677 6.765

ACEITE 40: - Ensayo a 15 grados de Inclinación:



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2 0.40 5.49 0.0733 0.40 4.87 0.0824 0.40 4.76 0.0845 0.40 4.72 0.085


Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 1.066 0.002

0.007 0.079 4.175 41.754



Total: 1.106597622Vel. Prom. 0.221319524

Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.060 0.002

0.007 0.221 2.767 27.673




Ca

jam

ar

ca

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16

2 0.40 0.66 0.6060606063 0.40 0.59 0.6779661024 0.40 0.53 0.7547169815 0.40 0.52 0.769230769

Total: 3.432974458Vel. Prom. 0.686594892

Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.913 0.002

0.007 0.687 1.262 12.615

ACEITE 50: - Ensayo a 15 grados de Inclinación:

N° DE ENSAYOS DISTANCIA (m)

t (seg) V= e/t (m/seg)

1 0.40 4.22 0.0952 0.40 4.79 0.0843 0.40 4.43 0.0904 0.40 5.04 0.0795 0.40 3.96 0.101


Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 1.066 0.003

0.007 0.090 4.012 40.122



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Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.060 0.003

0.007 0.201 4.158 41.576


N° DE ENSAYOS DISTANCIA (m)

t (seg) V= e/t (m/seg)

1 0.40 0.40 1.0000000002 0.40 0.40 1.0000000003 0.40 0.50 0.8000000004 0.40 0.60 0.6666666675 0.40 0.70 0.571428571

Total: 4.038095238V prom. 0.807619048

Peso W (N)

Fuerza (N)

Y (m)

Área (m2)

V prom (m/seg)



4.120 2.913 0.003

0.007 0.808 1.462 14.625

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Conclusiones:


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Según el grado de aceite que se pueda usar en los ensayos de laboratorio

varia su resistencia al corte.

La resistencia al corte varia según al ángulo de inclinación y el grado de

viscosidad.

Mientras que el aceite sea de un grado mayor o más denso el elemento

que este sobre este fluido tendrá menor velocidad de desplazamiento.

La viscosidad puede variar con la temperatura.

Recomendación:

Se recomienda hacer varios aceites con diferentes viscosímetros para

poder obtener resultados más exactos acerca de la viscosidad.

Se recomienda hacer los ensayos con equipos de mayor precisión.

VIII. BIBLIOGRAFÍA.

LIBROS:

ROBERT.L.MOTT/MECÁNICA PARA FLUIDOS/Edición 1996.

CLAUDIO MATAIX Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas… Edición del castillo S.A. Madrid 1980.

RANALD V. GILES Mecánica de los Fluidos e Hidráulica …, Tercera edición


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ANEXOS

Viscosímetro que usamos

Cojinete de 420g para el viscosímetro

Aceites Multigrado y Monogrado

Untacion el aceite en el equipo


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Calculando el espesor de aceite

Soltando Cojinete en el equipo

Cojinete en movimiento

Compañero especificando el Angulo de inclinación

Calculo del tiempo de caída del cojinete por medio de un cronometro digital


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