Programa de Ingeniería Civil

Mecánica de Fluidos

LABORATORIO I MECANICA DE FLUIDOS

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

PRESENTDO POR:

RONAL STIBEL MONGUI – 516024

JUAN PABLO POSADA- 503751

WALTHER IVAN RUIZ – 517610

DIRIGIDO A:

ING. MONICA JIMÉNEZ URREA

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA SEDE IBAGUÉ-TOLIMA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

2020
Programa de Ingeniería Civil
Mecánica de Fluidos

Contenido
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................3
OBJETIVOS..........................................................................................................................................4
 OBGETIVO GENERAL...............................................................................................................4
 Objetivos específicos..............................................................................................................4
MARCO TEORICO................................................................................................................................5
METODOLOGIA..................................................................................................................................9
.....................................................................................................................................................11
PROCEDIMIENTO..............................................................................................................................13
CONCLUSIONES................................................................................................................................16
BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................................16
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Mecánica de Fluidos

INTRODUCCIÓN

Los fluidos son sustancias capaces de fluir y que se adaptan a la forma de los recipientes

que los contienen. Cuando están en equilibrio, los fluidos no pueden soportar fuerzas

tangenciales o cortantes. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca

resistencia a los cambios de forma.

Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases. Las diferencias esenciales entre líquidos y

gases son. Los líquidos son prácticamente incompresibles y los gases son compresibles, por

lo que en muchas ocasiones hay que tratarlos como tales, y los líquidos ocupan un volumen

definido y tienen superficies libres, mientras que una masa dada de gas se expansiona hasta

ocupar todas las partes del recipiente que lo contenga.

Las propiedades de un fluido son aquellas que definen las características y el

comportamiento de una sustancia tanto en estado de reposo como en movimiento. Existen

dos tipos de propiedades de fluidos, primarias y secundarias. Algunas propiedades que

destacan son: la presión, densidad, temperatura, viscosidad, compresibilidad, entre otras.

En el siguiente laboratorio se busca clasificar 4 fluidos diferentes, en este caso los fluidos

que se usaron son: Agua, aceite, gasolina y alcohol, posteriormente cuantificar su

comportamiento con el fin de diferenciar cada uno, todo esto se realizará determinando sus

propiedades y su comportamiento.
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OBJETIVOS

 OBGETIVO GENERAL

- Determinar las propiedades de los fluidos propuestos, agua, gasolina y alcohol.

 Objetivos específicos

- Comparar los datos obtenidos experimentalmente con los datos teóricos.

- Observar el comportamiento de cada uno de los fluidos usados en el laboratorio.

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MARCO TEORICO

LA MECANICA DE LOS FLUIDOS

La rama de la mecánica aplicada que estudia el comportamiento de los fluidos ya sea en

reposo o en movimiento, constituye la Mecánica de los Fluidos y la Hidráulica. En el
desarrollo de los principios de la Mecánica de los Fluidos algunas de las propiedades de los
fluidos juegan un papel preponderante, mientras que otras o influyen muy poco o nada. En
la estática de los fluidos, el peso específico es la propiedad importante, mientras que, en el
flujo de fluidos, la densidad y la viscosidad son las que predominan.

DEFINICION DE FLUIDO

Los fluidos son sustancias capaces de fluir y que se adaptan a la forma de los recipientes
que los contienen. Cuando están en equilibrio, los fluidos no pueden soportar fuerzas
tangenciales o cortantes.

Todos los fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a los cambios
de forma.

Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases. Las diferencias esenciales entre líquidos y
gases son:

a) los líquidos son prácticamente incompresibles y los gases son compresibles, por lo que
en muchas ocasiones hay que tratarlos como tales.

b) los líquidos ocupan un volumen definido y tienen superficies libres, mientras que una
masa dada de gas se expansiona hasta ocupar todas las partes del recipiente que lo
contenga.

SISTEMA TECNICO DE UNIDADES

Las magnitudes fundamentales seleccionadas son la longitud, fuerza y tiempo. Las tres
unidades fundamentales correspondientes son el metro (m) para la longitud, el kilopondio *
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(kp) (kilogramo fuerza o kilogramo peso) y el segundo (s). Las otras unidades pueden
deducirse a partir de éstas. Así, la unidad de volumen es el m3, la unidad de la aceleración
el m/seg 2, la de trabajo el kpm y la unidad de presión el kp /m 2. Algunos datos pueden venir
dados en otras unidades y deben convertirse al sistema metro-kilopondio-segundo antes de
aplicarlos a la solución de los problemas.
La unidad de masa en ese sistema, la UTM (unidad técnica de masa), se establece a partir
de las unidades de fuerza y de aceleración. Para un cuerpo que cae en el vacío la
aceleración a que está sometido es la de la gravedad ( g=9,81 m/ sg2 al nivel del mar) y la
única fuerza que actúa es su peso.

 fuerza en kp = masa en UTM - aceleración en m/seg 2

 peso en kp = masa en UTM - g( 9,81m/seg 2 )

o
 masa M en UTM = g( 9,81m/seg 2 )

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

En el SI las magnitudes mecánicas fundamentales utilizadas son longitud, masa y tiempo.

Las correspondientes unidades son el metro (m), el kilogramo (kg) y el segundo (s). En
función de éstas, la unidad de volumen es el m3 , la unidad de aceleración el m/seg 2 y la de
densidad kg /m3.

La unidad de fuerza en el SI, el newton (N), se deduce a partir del segundo principio de
Newton:
fuerza en N = (masa en kg) . (aceleración en m/s2) (2)

Así, 1 N =1 kg ∙ m/seg 2. Utilizando el newton se deduce el julio (J), unidad de trabajo, es

decir, 1 J =1 N ∙ m , y el pascal (Pa), unidad de presión o de tensión, como 1 Pa=1 N /m2
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En el SI las temperaturas se dan generalmente en grados centígrados o Celsius CC); la

unidad de temperaturas absolutas es el grado absoluto o Kelvin CK).

PESO ESPECÍFICO

El peso específico y de una sustancia es el peso de la unidad de volumen de dicha sustancia.

En los líquidos, y puede considerarse constante para las variaciones ordinarias de presión.
El peso específico del agua para las temperaturas más comunes es de 1.000 kp /m3. Véase el
Apéndice, Tabla 1 para valores adicionales.

Los pesos específicos de los gases pueden calcularse mediante la ecuación de estado de los
gases o
pV
=R
T
donde p es la presión absoluta, V el volumen específico o volumen ocupado por la unidad
de peso, T la temperatura absoluta y R la constante del gas de que se trate. (GILES, 1994)

R 0 constante universal de los gases

R=
Mg peso molecular

DENSIDAD DE UN CUERPO p ( ro )=¿ masa por unidad de volumen = γ / g .

En el sistema técnico de unidades, la densidad del agua es 1.000/9,80665 = 101,972 (= 102)

UTM /m 3 o kp seg2 /m 4 . En el sistema SI la densidad del agua es 1.000 kg /m3 a 4°C. (GILES,
1994)

DENSIDAD RELATIVA DE UN CUERPO

La densidad relativa de un cuerpo es un número adimensional que viene dado por la

relación del peso del cuerpo al peso de un volumen igual de una sustancia que se toma
como referencia. Los sólidos y líquidos se refieren al agua (a 20° C), mientras que los gases
se refieren al aire, libre de CO2 e hidrógeno (a 0° C y 1 Atm de presión 1,033 kp/cm2 =
101,3 kPa)
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peso de la sustancia
densidad relativa de una sustancia=
peso de igual volumen de agua

peso de lasustancia
¿
peso especifico del agua

densidad de la sustancia
¿
densidad del agua

Así, si la densidad relativa de un aceite es 0,750, su peso específico será 0,750(1.000

kp/m3) = = 750 kp/m3. La densidad relativa del agua es 1,00 y la del mercurio 13,57. La
densidad relativa de una sustancia viene dada por el mismo número en cualquier sistema
acorde de unidades. (GILES, 1994)

VISCOSIDAD DE UN FLUIDO

La viscosidad de 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 fluido, 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. Por tanto, debe existir una interacción viscosa
entre la placa y el fluido, que se manifiesta por un arrastre sobre la primera y de una fuerza
cortante sobre el fluido. (GILES, 1994)
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METODOLOGIA
 MATERIALES

3. JERINGA
2. TARA
1. BALANZA
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6. AGUA
4. GASOLINA 5. ALCOHOL

7. TERMOMETRO DIGITAL

DISPOSITIVOS COMPLEMENTARIOS:
- Balanza Analítica: Balanza de laboratorio diseñada para medir pequeñas
masas, en un principio de un rango menor del miligramo.

- Probetas de 100ml, 500ml y 10000 ml: Consiste en un cilindro graduado de

vidrio común que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de
forma exacta.
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- Recipiente (Método de Eureka Can): Consiste en el retener el material que se desea

utilizar.

-
- Termómetro Digital: Son instrumentos que tienen la capacidad de percibir las
variaciones de temperatura de manera lineal.

- Pinzas:  Un instrumento o varilla cilíndrica, que se conecta a un soporte o rejilla

mediante una doble nuez.
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- Densímetro: Instrumento graduado para medir la densidad de un líquido, que

está basado en el principio de Arquímedes.

- Beaker de 1000 ml:  Recipiente de vidrio transparente con forma cilíndrica y

boca ancha, sirve para medir volumen de líquidos y también para calentar y
mezclar sustancias.
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- Picnómetro: Recipiente de pequeñas dimensiones que se usa para determinar la

densidad de un sólido o de un líquido.

- Calibrador pie de rey: Es un instrumento de medición, principalmente de

diámetros exteriores, interiores y profundidades, utilizado en el ámbito
industrial.

PROCEDIMIENTO
1. Tomar una tara, limpia y seca, y pesarla
2. Llenar la tara con un volumen conocido del fluido.
3. Pesar la tara con el fluido.
4. Repetir el procedimiento para los tres fluidos (agua, gasolina, alcohol), con un
volumen de 8ml, 10ml, 15ml y 20ml
5. Es necesario interpolar las diferentes temperaturas de los fluidos obtenidos en el
laboratorio, para llevar acabo el cálculo del peso específico de cada fluido a
diferentes grados de temperatura.
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- RESPECTIVOS PESOS

TIPO DE FLUIDO VOLUMEN m^3 PESO Kg TEMPERATURA °C

AGUA (H2O) 1x10-5 0,01 27
8x10-6 0,0081 27
  1,5x10-5 0,01497 27
ALCOHOL 2X10-5 0,01727 27,5
1,5x10-5 0,01317 27,5
  1x10-5 0,00855 27,5
GASOLINA 2X10-5 0,01431 26
1,5x10-5 0,01079 26
  1x10-5 0,00691 26

DATOS TEORICOS
DENSIDAD
FLUIDO PESO ESPECIFICO VOLUMEN DENSIDAD RELATIVA
H2O 9768,74 1,00*10^-3 995,79 0,9962
ALCOHOL 7740,09 1,27*10-3 789 0,789
GASOLINA 6069,91 1,61*^-3 618,74 0,619

DATOS EXPERIMENTALES
VOLUMEN
PESO ESPECIFICO ESPECIFICO DENSIDAD DENSIDAD
FLUIDO (N/m^3) (m^3/Kg) (Kg/M^3) RELATIVA
AGUA H2O 9806 0,01 100 1
9925 9,87x10-4 1012,5 1,012
  9733,33 1,00x10-3 998 0,992
PROMEDIO 9821,443333 3,996X10-3 703,5 1,001333333
ALCOHOL 8467,48 1,158x10-3 863,5 0,863
8609,66 1,13x10-3 878 0,878
  8384,13 1,17x10-3 850 0,855
PROMEDIO  8487,09 1,152x10-3 863,8333333 0,865333333
GASOLINA 7045,61 1,39x10-3 715,5 0,718
  7066,67 1,39x10-3 719,33 0,721
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6770 1,44x10-3 691 0,69

PROMEDIO 6960,76 1,40x10-3 708,61 0,709666667

GRAFICAS COMPARTIVAS DE SATOS EXPERIMENTALES

COMPARATIVA DE PESOS ESPECIFICOS

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0
AGUA H2O ALCOHOL GASOLINA

COMPARATIVO DE DENSIDAD
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
AGUA H2O ALCOHOL GASOLINA
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COMPARATIVO DE NSIDAD RELATIVA

1.2

0.8

0.6

0.4

0.2

0
AGUA H2O ALCOHOL GASOLINA

CONCLUSIONES
 Se pudo determinar que el alcohol es el fluido más denso a comparación de los otros
dos fluidos que utilizamos (agua y gasolina).
 Es importante recalcar que los posibles residuos de otros fluidos en las jeringas
pueden ocasionar ligera variación en los cálculos de las propiedades
 el fluido más parecido a los datos teóricos es el agua, ya que hay muy poco
diferencias entre los propiedades como peso específico, densidad etc.
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BIBLIOGRAFÍA
 V.Giles R. (1994). Mecánica de fluidos e hidráulica (tercera edición)
 L.mott, R. (2006). mecanica de fluidos . mexico: Pablo Miguel Guerrero Rosas.
 Streeter, V. L. (2000). Mecánica de fluidos (9ª ed.). 63, Colombia: McGraw-Hill
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