Informe de Viscosidad, Mecánica de fluidos

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Informe de Viscosidad, Mecánica de fluidos

  1. 1. PRACTICA # 21. TEMA:Viscosidad2. OBJETIVO:• Determinar experimentalmente la viscosidad dinámica y cinemática de varios fluidos.3. FUNDAMENTO TEÓRICOVISCOSIDADEs la propiedad de un líquido de oponerse al resbalamiento o desplazamiento de suscapas.Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir y los de bajaviscosidad fluyen con mayor facilidad. La viscosidad es una propiedad inversa a la fluidez.HIPÓTESIS DE NEWTONLas fuerzas de fricción interna que surgen entre capas contiguas del líquido en movimiento, sondirectamente proporcionales a la velocidad relativa y a la superficie de contacto entre dichascapas. Dependen de las propiedades del líquido, no de la presión.T - Fuerza de fricción interna.u - Coeficiente de viscosidad dinámica (coeficiente de fricción interna que caracteriza laviscosidad del fluido). También suele denotárselo con la letra griega η)S - Superficiede contacto entre capas del líquido en movimiento.- Es l valor absoluto del gradiente de velocidad.En un fluido ideal, la viscosidad μ=0 (η=0)FACTORESQUEAFECTANLAVISCOSIDAD.• LA TEMPERATURA.- Con el aumento de la temperatura, los líquidos disminuyen suviscosidad dinámica. Por su parte, los gases aumentan su viscosidad dinámica con elaumento de aquella.• LA PRESIÓN.- No afecta la viscosidad dinámica de los fluidos, aunque, cuando lapresión adquiere valores muy altos, incide en ella, pero insignificantemente. Laviscosidad cinemática de los gases sí se ve afectada por la presión.FLUIDOSESTÁTICOSEn fluidos en reposo, la viscosidad no se manifiesta debido a la ausencia de tensionestangenciales o cortantes. En este caso, los únicos esfuerzos que hay son los normales.
  2. 2. FLUIDOSENMOVIMIENTOEn fluidos en movimiento, además de los esfuerzos normales, como consecuencia de lafricción interna, surgen esfuerzos tangenciales, por cuya causa la viscosidad sí se manifiesta.COEFICIENTEDEVISCOSIDADDINÁMICA.Depende del género del líquido y de la temperatura. Es un coeficiente de fricción internaque caracteriza las propiedades (viscosidad) del fluido.μ-Coeficiente de viscosidad dinámica.γ-Esfuerzos cortante.Ecuación de dimensiones:Una de las unidades de uso común para el coeficiente de viscosidad dinámica es el poise(derivado de Poiseuille, reconocido físico francés).[μ]= [dyma] ×[s] × [cm]-2= [роisе]VISCOSIDADCINEMÁTICA.En la práctica, se utiliza mucho más frecuentemente el coeficiente de viscosidadcinemática (coeficiente cinemático de viscosidad), que se determina al dividir el coeficiente deviscosidad dinámica para la densidad.V=μ/pV - coeficiente de viscosidad cinemática.μ-coeficiente de viscosidad dinámicap-densidadEcuación de dimensiones:
  3. 3. En el SI (Sistema Internacional), el coeficiente de viscosidad cinemática se mideen ; sinembargo, es de amplio uso el stoke(st).[v]= [cm]2.[S]-1= [stoke]. Su submúltiplo es el centistoke [cst].Paralelamente a las unidades indicadas, se usan otras unidades empíricas, tales como losgrados Engler [°E]segundos Redwood y segundos Saybolt, entre otros.La viscosidad de un líquido en grados Engler se determina mediante la relación deltiempo de escurrimiento de 200 cm3del líquido en análisis y el tiempo de vaciado del mismovolumen (200 cm3) de agua destilada a 20 °C.Para pasar de la viscosidad medida en grados Engler[°E]al coeficiente deviscosidadcinemática [v] en stokes , puede utilizarse la siguiente formula empírica, propuesta porUbbelohde:El paso de la viscosidad Saybolt Universal a la viscosidadcinemática puede hacerse mediante la fórmula:v =0.0022xSPara pasar de la viscosidad Redwood Nro. 1 a la viscosidadcinemática, se puede aplicar la fórmula:
  4. 4. v = 0.00247 x R4.DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD4.1. Materiales y equipos:• 3 Probetas de 1000 ml.• n Esferas metálicas de 5mm de diámetro.• 1 Calibrador.• 1 Cronómetro.• n Líquidos.Fig. 04.- Probeta graduada con líquido,esfera y cronómetroFig. 05.- Esquema del descenso de la esfera de acero através del líquidoFuente: Laboratorio deHidráulica (U.C.G. -U.T.P.L. 2008).Fuente: Apuntes de clase de Mecánica deFluidos del Ing. José SánchezPaladines.4.2.PROCEDIMIENTO:
  5. 5. 1. Determinar el diámetro de las esferas a través de un calibrador.2. Determinar el recorrido que hace la esfera entre dos marcas preestablecidas en la probeta.3. Tomar el tiempo que la esfera tarda en recorrer la distancia medida en la probeta.4. Se repite el procedimiento con tres esferas y luego se obtiene el promedio del tiempo.4.3. FÓRMULAAUTILIZAR:(cm/s)V -velocidadh-distancia verticalrecorridat - tiempoINTERPRETACIÓNDELEXPERIMENTO:Sobre la esfera actúan la fuerza de gravedad (peso de la esfera) ( m x g ) , la fuerza flotante(empuje hacia arriba) [ F f ) y una fuerza debida a la viscosidad (Fv ).Como la velocidad de caída es uniforme, la suma algebraica de las fuerzas se iguala a cero.m x g - F f -Fv=0De la ley de Stokes:Entonces:μ=[Stoke]μ- coeficiente de viscosidad dinámicav- coeficiente de viscosidad cinemáticar- radio de la esfera- densidad del acero- densidad del liquidoV - velocidad
  6. 6. 4.4. Cuadro de datos y resultados:Líquido t1 t2 t3 tP h V μAceite comestible 0.45 s 0.48 s 0.47 s 0.47 s 27.2 cm 57.87 m/s20.073 PsGlicerina 2.48 s 2.5 s 2.51 s 2.49 s 27.2 cm 10.92 m/s20.385 Ps8. Conclusiones: Concluyo que la viscosidad es una propiedad física de la materia, que es la resistencia defluir. Concluyo que los líquidos con viscosidades bajas fluyen fácilmente y cuando laviscosidad es elevada el líquido no fluye con mucha facilidad. Concluyo que el objetivo ha sido demostrado. Concluyo que las viscosidades de los líquidos se pueden calcular a partir de lasdensidades que se calculan para cada temperatura.

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