Medida de presiones en Fluidos

1Mecánica de Fluidos

Integrantes

03/09/2012

Facultad de ingeniería Ingeniería Civil- Industrial

Mecánica de fluidos

Introducción

Los fluidos describen distintos comportamientos, sea que se encuentre en reposo en movimiento. En el caso de los fluidos que se encuentran en reposo o movimientos a velocidad constante se analizan ciertas propiedades relacionadas con la presión que ejercen estos como, presión manométrica, presión en un punto, variación de la presión con la profundidad, además de los mecanismos necesarios para calcular estas presiones dependiendo del fenómeno en que se presente.

La densidad de una sustancia se define como el cociente de su masa entre el volumen que ocupa.La densidad relativa o gravedad específica ρr de una sustancia se define como la razón dé la densidad de esa sustancia entre la densidad del agua a 4 °C.

En el siguiente reporte de laboratorio consiste en hallar las densidades reales y relativas de diversos fluidos con la utilización de un manómetro en forma de U.

Este instrumento permite hallar la presión manométrica de un fluido, así como su densidad relativa y presión absoluta.

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Objetivos:

Calcular experimentalmente las densidades de diversos fluidos con la utilización de un manómetro en forma de U.

Conocer en base a datos experimentales la densidad relativa de varios fluidos.

Hacer uso de los conocimientos teóricos y aplicarlos en la práctica. Conocer la aplicación y usos de un manómetro.

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Fundamentos Teóricos

Los tres estados comunes o fases de la materia son sólido, líquido y gaseoso. Por lo regular distinguirnos estas tres fases de la siguiente manera: Un sólido conserva una forma y tamaño definidos; incluso si se aplica una fuerza grande a un sólido, éste no cambia su forma de inmediato ni su volumen. Un líquido no puede sufrir un esfuerzo cortante y no puede conservar una forma definida (toma la forma del recipiente que lo contiene) pero, al igual que un sólido, no es fácilmente compresible y su volumen puede cambiar de manera significativa sólo mediante una fuerza muy grande. Un gas no tiene forma ni volumen definidos (se expande hasta llenar el recipiente que lo contiene) Por ejemplo, cuando se bombea aire en el neumático de un automóvil, el aire no se va todo a la base del neumático como lo haría un líquido; por el contrario, llena todo el volumen del neumático. Como los líquidos y los gases no conservan una forma definida, ambos tienen la capacidad de fluir; por esto a menudo se les denomina colectivamente como fluidos.

Densidad específica La densidad (ρ), de una sustancia se define como su masa por unidad de volumen:

ρ = m/v

Donde, m es la masa de una cantidad de sustancia que tiene un volumen V. La densidad es una propiedad característica de una sustancia; los objetos hechos de una sustancia dada, por ejemplo hierro, pueden tener cualquier tamaño o masa, pero la densidad será la misma para todos. La unidad de densidad en el Sistema Internacional (S.I.) es kg/m3. En ocasiones las densidades se dan en g/cm3. Note que como 1 kg/m3 = 1000g/(100cm)3 = 10-3 g/cm3, una densidad dada en g/cm3 debe multiplicarse por 1000 para dar el resultado en kg/m3.

Densidad Relativa La densidad relativa o gravedad específica ρr de una sustancia se define como la razón dé la densidad de esa sustancia entre la densidad del agua a 4 °C.

ρr = ρfluido/ρh2o

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La densidad relativa (ρr) es un número sin dimensiones ni unidades. Como la densidad del agua es 1000 kg/m3, la densidad relativa de cualquier sustancia será precisamente igual, desde un punto de vista numérico, a su densidad especificada en g/cm3 o 103 veces su densidad especificada en kg/m3.

Manómetro Es un tubo en forma de U abierto por sus dos ramas (figura 1) en el cual se deposita uno o dos líquidos que se mantienen en equilibrio a la presión atmosférica P0. Con este instrumento, generalmente se miden presiones (manométricas), pero también puede utilizarse como instrumento para medir densidades relativas de líquidos no miscibles.

Presión (rama izquierda) = Presión (rama derecha)

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Sumario:

Instrumentos y equipo:

Manómetro casero graduado a 1cm Agua Aceite Gasolina Alcohol Escalimetro

Procedimiento:1. Agregamos agua al manómetro a una determinada altura, seguidamente

agregamos aceite y se midió la nueva la altura a la que se encontraba el agua y el aceite.

2. Se procedió a calcular las diferencias de alturas de cada columna para su posterior utilización.

3. Se calculo la densidad real del aceite utilizando los datos obtenidos.4. Se realizo los pasos 1,2,3 para los demás fluidos5. Se desecharon los líquidos utilizados en recipientes para no contaminar.

RESULTADOS

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DATOS OBTENIDOS EN LA PRÁCTICA

FLUIDO H1 H2

ACEITE 7cm. 16.3 cm.

FLUIDO H1 H2

GASOLINA 4.4 cm. 8 cm.

FLUIDO H1 H2

ALCOHOL 7 cm. 8cm.

Formula de densidad Relativa

ρ1ρ2

=h1h2

Aceite

Dr .= 716.3

= 0.4294

Gasolina

Dr .=4.48

= 0.550

Alcohol

Dr .=78

= 0.875

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Densidad Real

densidad Real=( ρRel . )∗ρH 2O

Aceite

ρ aceite=(0.4294 )∗1000kg

m3 = 429.45 kg/m³

Gasolina

ρ gasolina=(0.550 )∗1000kg

m3 = 550 kg/m³

Alcohol

ρalco hol=(0.875 )∗1000 kg

m3 = 875 kg/m³

TABLA DE RESULTADOS:

FLUIDO DENSIDAD RELATIVA

DENSIDAD REAL

ACEITE 0.4294 429.45 kg/m³

GASOLINA 0.550 550 kg/m³

ALCOHOL 0.875 875 kg/m³

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DISCUSION DE RESULTADOS

En particular comparamos los datos obtenidos y datos teóricos que se registran en varias Fuentes y consideramos que las Fuentes de variación para nuestros resultados se dan por diversos aspectos:

Nuestro manómetro no estaba completamente estático que pudo ser una fuente de error considerable ya que no tenía una base solida sino que estaba siendo sostenido por uno de nosotros.

En el momento de medir las alturas también manejamos cierto margen de error debido a que nuestro manómetro no contaba con medidas milimétricas.

La altura a la que nos encontramos es de 2,330 sobre el nivel del mar por lo mismo la presión atmosférica varia respecto a la misma y no es 1 atm. Como lo indica el modelo.

La temperatura en el departamento de Quetzaltenango varía entre los 6° a 22° C, es decir comparando nuestros datos de la práctica con los datos teóricos, este no estaba en las condiciones ideales tal y como nos lo muestra la teoría que la temperatura ambiente debe ser 4°C.

En el caso del alcohol es importante mencionar que se mezclo con añelina, esto significo una variación que comprobamos por medio de la formula de densidad ρ=m /ves decir que si agregamos mas masa a nuestra mezcla, la densidad también aumenta, por lo que también es otra fuente considerable de variación.

Otro factor importante es la utilización del manómetro en forma de u y la medición de varios fluidos en el mismo tubo, ya que quedaron residuos de los otros fluidos en la manguera utilizada; en este caso se nos dificulto porque el aceite que fue el primer fluido que utilizamos para el experimento, lo que genero que restos del aceite se adhirieran a la manguera por lo que también consideramos que fue uno de los errores que cometimos.

Según nuestro criterio los resultados varían considerablemente por lo que comparando con los datos teóricos nos alejamos bastante de los valores dados por los libros, pero entendemos que los factores que mencionamos anteriormente no fueron previstos para ser manejados cuidadosamente.

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Aplicaciones Reales

1. Todas las industrias, aun las medianas, DEBEN tener su departamento de CONTROL DE CALIDAD, toda sustancia, material, liquido, solido, tiene su densidad o su peso especifico, esta es una característica que IDENTIFICA a lo que estas analizando, o sea que sirve como parte de las pruebas de identificación de materias primas.

2. Todo producto terminado, de cualquier clase, tiene su densidad o su peso especifico, por lo cual, es parte de las variadas pruebas que se le hacen, antes de dar el visto de bueno por parte de CONTROL DE CALIDAD, para que salga a la venta al publico.

3. Para calcular el diámetro, grosor de tuberías que van a transportar un liquido.

4. Para calcular la cantidad de HP que se necesita en la bomba de trasegar, para determinado liquido, dependiendo de la distancia y la altura a la cual se va a transportar.5. Para calcular el tamaño del contenedor, donde se va a procesar dicha materia prima.

6. Para calcular el poder de agitación necesario del motor, que lleva el contenedor donde se va a procesar dicha materia prima.

7. Para separar materias primas que por equivocación o accidente, o como parte de un proceso industrial, se han mezclado.

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Anexos

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