Propiedades de los Fluidos

IC-0605 Laboratorio de Mecnica de Fluidos

Escuela de Ingeniera Civil

Universidad de Costa Rica

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Objetivos

A. Determinar la viscosidad cinemtica de diferentes

fluidos

B. Determinar por varios mtodos la densidad de un

fluido

C. Determinar la densidad y el volumen de un slido

Viscosidad de un fluido

La viscosidad es la resistencia de un fluido a deformarse. Para un

campo de flujo simple se puede definir la ley de viscosidad como:

Donde:

es la viscosidad dinmica del fluido

es el esfuerzo cortante en el fluido

du/dy es la velocidad de deformacin angular

La viscosidad cinemtica de un fluido puede determinarse como:

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Viscosidad de un fluido

Una forma comn para determinar la viscosidad , es considerar la

velocidad con la que cae una esfera lisa a travs de un lquido cuya

viscosidad se desea calcular. Bajo condiciones de equilibrio, la fuerza

cortante que acta sobre la esfera ser igual a su peso y la esfera

desciende con velocidad constante, llamada velocidad terminal. Una

ecuacin deducida por Stokes define la velocidad terminal como:

Donde: V es la velocidad terminal de la esfera

d es el dimetro de la esfera

Es la viscosidad cinemtica del fluido

es la densidad de cada material

g es la aceleracin de la gravedad

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Viscosidad de un fluido

La frmula anterior es vlida nicamente se una variable llamada

Nmero de Reynolds es menor a Re < 1

Donde:

V: Es la velocidad terminal de la esfera.

d Es el dimetro de la esfera.

Es la viscosidad cinemtica del fluido

Si el nmero de Reynolds sobrepasa este valor el error debido a la

aplicacin de la ecuacin de Stokes se vuelve significativo y no

debe aplicarse.

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Viscosidad de un fluido

Equipo

Probeta de 1000 ml

Gua para esferas.

Aceite SAE 20W-50

Liquido No 2

Cinta Mtrica

Cronmetro

Esferas de 4 tamaos diferentes.

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Viscosidad de un fluido

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Procedimiento

Insertar la gua de balines en la probeta con el aceite.

Medir la distancia entre las marcas de las probetas.

Dejar caer los balines (2 de cada dimetro) por medio de la gua y medir el tiempo en recorrer

la distancia entre marcas.

Tomar la temperatura del lquido. Usando la ecuacin de Stokes determinar la

viscosidad del fluido.

Repetir el experimento para el lquido No 2. NOTA: Tener cuidado de no perder los balines.

Viscosidad de un fluido

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Resultados

Lquido

Esfera de 1,6 mm Esfera de 3,2 mm

Tiempo

Caida (s)

Velocidad

(m/s)

Viscosidad

(m2/s)

Tiempo

Caida (s)

Velocidad

(m/s)

Viscosidad

(m2/s)

Aceite SAE

20W-50

Lquido 2

Nota: El tiempo de cada es el tiempo promedio de las 2 esferas.

Densidad de lquidos y slidos

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La densidad de una sustancia , se define como la

relacin entre la masa y el volumen de dicha

sustancia.

=

Clculo de densidad de un lquido empleando la

botella de densidad.

El problema de la medicin exacta del volumen puede

ser resuelta utilizando un recipiente especial conocido

como botella de densidad.

Esta botella tiene una capacidad exacta de 50 ml.

Densidad de lquidos y slidos

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Procedimiento

B-1 Determinar la densidad de un lquido con la

botella de densidad.

a) Secar y pesar la botella con tapa.

b) Llenar la botella con el lquido hasta el tope y

luego colocar la tapa.

c) Secar cuidadosamente la parte externa y remover

el exceso de lquido dentro del orificio.

d) Pesar la botella con el lquido, determinar la masa

del lquido y calcular su densidad.

Densidad de lquidos y slidos

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Clculo de la densidad y el volumen de un

slido empleando el frasco de Eureka.

El frasco de Eureka es un recipiente con un agujero

determinado.

Si el frasco est lleno y se le aade un slido el

volumen desalojado por el slido tendr el mismo

volumen que el slido.

Si se mide el volumen con una probeta y el peso

con una balanza se puede obtener la densidad del

objeto.

Densidad de lquidos y slidos

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Procedimiento

B-2 Determinar el volumen y la densidad de un slido con el frasco de

Eureka.

a) Pesar el slido en seco

b) Llenar el frasco con agua hasta que fluya libremente por la boquilla

c) Pesar la probeta seca y vaca

d) Sumergir el objeto lentamente y recoger el lquido desplazado en la probeta

e) Pesar la probeta con el lquido

f) Obtener el volumen y la densidad del slido como:

= +

=

g) Calcular el volumen terico por mtodos geomtricos y comparar con el resultado

obtenido en el punto anterior