Prcticas mecnica de fluidos

Duque AdrianaFraile DarioVenegas Miguel

Informe de laboratorio mecnica de fluidos para tecnologa mecnica y civil.

Prof. Yisell acua ingeniera mecnica

Universidad Distrital Francisco Jos de CaldasFacultad Tecnolgica Tecnologa mecnicaBogot D.C.2014 CONTENIDO

LISTA DE TABLAS

INTRODUCCION

FLOTABILIDAD

OBJETIVOS

Verificar la flotabilidad de los materiales segn su forma y su masa, con el principio de Arqumedes. Analizar como depende la flotabilidad del fluido al que es sometido un cuerpo.

MARCO TEORICO

La flotacin es un fenmeno muy conocido: un cuerpo sumergido en agua parece pesar menos que en el aire. Si el cuerpo es menos denso que el fluido , entonces flota. El principio de Arqumedes establece que: un cuerpo en un fluido ya sea que flote o este sumergido experimenta una fuerza hacia arriba igual que el peso del fluido que desplaza.La fuerza de flotacin acta en direccin vertical hacia arriba atraves del centroide del volumen desplazado, y se define en forma matemtica por medio del principio de Arqumedes como se presenta: (1)Donde: Fb= fuerza de flotacinf= peso especifico del fluidoVd= volumen desplazado del fluidoCuando un cuerpo flota libremente desplaza el volumen suficiente para balancear su propio peso.Al momento de realizar la solucin de problemas donde se involucra flotabilidad es necesario aplicar la ecuacin de equilibrio esttico en direccin vertical. (2)

MATERIALES

3 objetos empac, diferente forma, misma masa.Dimensiones en mm, masa 190 gr:

Cilindro PARALEPPEDO 1PARALEPPEDO 2

D42X13263X61X15084X30X84

3 objetos misma geometra, diferente masa.Dimensin para cilindro D= 39mm, H= 132mm Dinammetro Tres lquidos diferentes: aceite, ACPM, agua. Banco de pruebas para comprobacin de principio de Arqumedes.

PROCEDIMIENTO

1. Situ el recipiente rectangular debajo de los tanques de almacenamiento y proceda a llenarlo primero con agua, preferiblemente hasta 11 cm de altura, no olvide abrir la tapa del tanque.2. Ubique el recipiente con el respectivo lquido en una mesa de trabajo.3. Prepare los accesorios, el dinammetro y la extensin.4. Proceda a realizar la prctica y anote los resultados en las tablas que se proporcionan.5. Luego de realizar el laboratorio con el lquido escogido, vierta el lquido en el cajn correspondiente.6. Coloque el galn en el piso, inserte la manguera dentro de el y abra la vlvula para desocupa el cajn, realice el procedimiento anterior para el resto de lquidos.7. Dejar aseado el lugar, los accesorios y el recipiente.

TABLAS DE DATOS

Para agua:1. Materiales misma masa , diferente geometra

2. Materiales diferente masa y misma geometra

Para ACPM1. Materiales misma masa diferente geometra

2. Materiales diferente masa y misma geometra

Para aceite 1. Materiales misma masa , diferente geometra

2. Materiales diferente masa y misma geometra

CALCULOS

Volumen de cada cuerpo (3)

Cubo (aluminio, empac y acero 10-20) Paraleppedo 1 Paraleppedo 2 Pesos (4)Cubo Paraleppedo 1 Paraleppedo 2 EMPAC Aluminio Acero 10-20 rea recipiente = Peso especifico ACPM = Peso especifico aceite =

Dado que no existen cuerdas que sujeten el material entonces para todos los casos:

Para aguaCubo: Paraleppedo 1 Paraleppedo 2 EMPAC Aluminio Acero 10-20

Para ACPM Cubo Paraleppedo 1 Paraleppedo 2 EMPAC Aluminio Acero 10-20

Para aceite Cubo Paraleppedo 1 Paraleppedo 2 EMPAC Aluminio Acero 10-20

RESULTADOS

Figura 1: resultados en contraste

DISCUSION

Gracias a la grafica se puede observar como el gua ofrece una mayor fuerza de flotabilidad en el Paraleppedo 2, por su parte el ACMP en el acero 10-20 y el aceite en el cubo y en el acero 10-20.Probablemente uno de los errores en lo que se incurri en este informe es el anlisis a la hora de obtener los resultados ya que se tomo fue el volumen desplazado del fluido basndonos en la altura y en el rea completa del elemento, es por eso que se puede observar las variaciones tan grandes que se dan dado que se supona que la fuerza de flotacin era igual que el peso, aunque las variaciones no son realmente significativas si hay en promedio un error del 10%.

CONCLUSIONES

1. Gracias el principio de Arqumedes se pudo hallar la flotacin de un cuerpo y se pudo observar que a mayor masa del cuerpo la cantidad de de fuerza de flotacin es mucho mayor ya que depende directamente de est.2. Tambin mediante el mismo principio se observo que a mayor volumen que desplace un cuerpo mayor ser al fuerza que tendr que realizar el fluido para mantener el cuerpo a flote ya que depende al igual que el apartado anterior directamente.3. La geometra del cuerpo como se observo tambin tiene mucho que ver en la flotacin ya que dependiendo del tamao en el espacio que ocupe as mismo ser al fuerza de flotacin que deber ejercer el fluido sobre el cuerpo para mantener un equilibro esttico en el.

Medida de densidades y gravedades especificas

OBJETIVO

Determinar la densidad y la gravedad especifica de un fluido.

MARCO TEORICO

La densidad de un fluido es bsicamente la masa que tiene el cuerpo ( fluido) sobre su volumen. (5)Para la mayora de fluidos es correcto afirmar que la densidad es constante , es decir que no varia en grandes cantidades a lo largo del tiempo , es por esto que a los fluidos salvo excepciones se les conoce como incompresibles , las excepciones mencionadas son por ejemplo los gases ya que estos cambian su densidad dependiendo del volumen en el que se encuentren.La densidad especifica o relativa de un fluido es la relacin entre la densidad del fluido sobre la densidad del agua a 4c (6)

MATERIALES

Hidrmetro universal Vasos de precipitado abiertos

PROCEDIMIENTO

Llenar un vaso de precipitado con agua de forma que el hidrmetro flote. Comprobar que la longitud sumergida sea correspondiente con 1.00 en la escala graduada. Llenar los otros 3 vasos de precipitado con los lquidos con los que se va a trabajar y anotar para cada lquido la escala que marca. Este valor que se marca indica la gravedad especfica.

TABLAS DE DATOS

Presin en la prctica: 1001 HpaTemperatura: 20c

CALCULOS

De la ecuacin 6 despejamos la densidad del fluido y tenemos que:(7)

Entonces el resto de densidades:

RESULTADOSExperimental

Terica

Errores experimentales(8)Agua = 0%Alcohol = 9,82 %ACPM= 0,59 %Varsol= 13,04 %

DISCUSION

Se puede observar como el clculo de la densidad a partir de la gravedad especifica no es tan complejo, el error est bsicamente alto en el alcohol y el Varsol dado que en la bsqueda en internet de los valores para el alcohol se dio como etlico y del Varsol como White spirit , es decir es probable que los errores porcentuales no sean tan altos para estos casos , adems que en la prctica observar bien el hidrmetro requera concentracin para no equivocase en la medicin , de resto opino que el laboratorio fue optimo , muy funcional y practico.

CONCLUSIONES

Se pudo observar en la prctica de laboratorio como conociendo la densidad especifica y la densidad del agua se puede encontrar de manera casi mecnica el valor de la densidad de un fluido, esto es gracias a la relacin que existe entre las densidades para lograr una gravedad especifica del fluido. Dado que el agua cambia su densidad a temperatura muy superiores se puede afirmar entonces que el agua es un liquido incomprensible de densidad relativamente constante, lo que facilitara los clculos de la densidad partiendo de la gravedad especifica y la densidad del agua.

AGUA SOBRE MERCURIOOBJETIVO

Usar un manmetro de agua sobre mercurio para determinar una presin puntual comparndola con la lectura de un manmetro de Boudn.

MARCO TEORICO

El manmetro de tipo Boudon es el manmetro mas utilizado en la industria. La presin del fluido acta en el interior de un tubo curvado de seccin elptica Tendiendo a enderezarlo, de forma que el movimiento o desplazamiento producido en l es proporcional a dicha presin. Este movimiento amplificado mediante unos engranajes, es utilizado para hacer girar una aguja sobre una escala, y dicha escala indica directamente la presin. Antes de usar este instrumento debe ser calibrado con una medida de presin estndar o con un calibrador de peso.Para le lectura de presiones existen adems otros tipos de manmetros como son tipo en u , tipo en u invertido , indicador inclinado , micro manmetros , etc.

MATERIALES

Calibrador de presin de peso muerto. Mercurio Manmetro.

PROCEDIMIENTO

Cerrar la vlvula V10 y abrir la vlvula V9. Situar el calibrador en el banco y nivelarlo mediante los pies de sustentacin observando el nivel de burbuja. Introducir el mercurio en el manmetro por su parte superior con ayuda de una jeringuilla. Nota: para soltar la rama, apretar la zona azul del racord y tirar del tubo un poco hacia abajo. Asegurarse que el tubo que conecta el manmetro y el indicador de Bourdon est totalmente lleno de agua. Si hay aire, quitar el tubo y llenarlo de agua. Llenar el cilindro de agua e ingresar el pistn Abrir la vlvula V11 para que salga el aire del sistema Abrir la vlvula V7 y la vlvula de purga V10 para que salga el aire del sistema. Abrir la vlvula V8 Llenar el calibrador con agua, insertar el pistn y anotar los niveles en cada extremo del manmetro. Insertar el pistn solo en el calibrador, y hacerlo girar para minimizar los efectos del rozamiento. Anotar los niveles de cada extremo del manmetro y el nivel que marca el indicador de Bourdon. Mantener el pistn girando para evitar que se pinche. Cargar el pistn con 1/2 Kg de masa y anotar los niveles de cada extremo del manmetro, as como la medida del indicador de Bourdon. Cargar el pistn con 1 Kg de masa y anotar los niveles de cada extremo del manmetro y la medida que marca el indicador de Bourdon. Una vez acabada la prueba, quitar y secar el pistn, cubrirlo con una capa fina de vaselina. Desaguar el cilindro.

TABLAS DE DATOS

CALCULOS

Dado que las medidas venan en bares y en mm de mercurio era necesario realizar la conversin a dichas unidades para lograr homogenidad dimensional, para ello se utilizo:

1mm hg= 0,1333 Kpa1 Kpa = 0,01 bar

Adems de esto para el clculo de error se utilizo la formula ( 8) mencionada ya antes de error experimental.

DISCUSION

Se puede apreciar que el error del experimento no fue tan grande, eso indica que las lecturas tomadas son cercanamente correctas , a pesar de que la lectura del manmetro dada la inexperiencia fue un poco complicada al inicio, pero despus se habita poco a poco a ella. En lo general el laboratorio fue bastante satisfactorio ya que se logro determinar presiones leyendo diferentes manmetros y utilizando su conversin se estuvo dentro de los rangos esperados sin un error exagerado.

CONCLUSIONES

La parte de conversin y obtencin de datos no es realmente complicada, lo realmente complicado es adaptar el ingeniero a la lectura del manmetro o de manmetros de diferentes tipos, ya que se acostumbra o bien a trabajar en solo un sistema de unidades o a leer solo un tipo de manmetro. Gracias a l calibrado fue una importante experiencia ya que permiti el habituarse a la a lectura del manmetro detallando que no es realmente complicada, adems de utilizar conceptos de otras clases como son los sistemas de unidades y el cambio de unidades para determinar la presin final.

CALIBRACION DE UN MANOMETRO TIPO BOURDON

OBJETIVO

Comprobar las lecturas de un manmetro de tipo bordn utilizando un calibrador de peso.

MARCO TEORICO

La presin es la razn entre la fuerza y el rea, es decir :

(9)

Al hacer clculos que tengan que ver con fluidos se hablara entonces de 2 tipos de presiones , la presin absoluta que es la presin que se mide con el vacio absoluto y la presin manomtrica que es la presin de la atmosfera. Para poder hacer los clculos mencionados es necesario saber que :

1. El vacio perfecto es la presin mas baja posible , es decir que la presin absoluta siempre ser positiva.2. Una presin manomtrica superior a la atmosfera siempre ser positiva.3. Una presin manomtrica inferior a la atmosfera es negativa y en ocasiones se llama vacio.4. Las unidades de presin son pascales en SI y psi en sistema ingles. Para medir presiones se pueden utilizar diferentes manmetros como son el de u , u invertido , Bordn y otros tantos que facilitaran el trabajo a la hora de la lectura que es de suma importancia en la practica de la ingeniera.

MATERIALES

Calibrador y medidor de presin de peso muerto. Cubeta de 600 ml Banco de pruebas para calibracin de manmetros tipo Bordn. Hoja1ACPMCUBOPARALEPPEDO 1PARALEPPEDO 2M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)EN AIRE200110200110200110EN LIQUIDO 301132511340113DIFERENCIA170317531604

Hoja1ACPMEMPACALUMINIOACERO 10-20M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)EN AIRE1751104501101275110EN LIQUIDO201123251131175115DIFERENCIA155212531005

Hoja1ACEITECUBOPARALEPPEDO 1PARALEPPEDO 2M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)EN AIRE200110200110200110EN LIQUIDO251152511425113DIFERENCIA175517541753

Hoja1ACEITEEMPACALUMINIOACERO 10-20M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)EN AIRE1751084601081275108EN LIQUIDO201123001121150113DIFERENCIA155416041255

Hoja1FUERZA FLOTACION/FIGURAAGUAACPMACEITECUBO 1.811.162.008PARALEPPEDO 12.261.551.61PARALEPPEDO 21.811.551.2EMPAC1.350.77611.61ALUMINIO1.351.161.61ACERO 10-201.352.262.008

Hoja1LIQUIDOGRAVEDAD ESPECIFICAAGUA1ALCOHOL0.875ACPM0.845VARSOL0.805

Hoja1LIQUIDOGRAVEDAD ESECIFICADENSIDAD ( kg/m3)AGUA11000ALCOHOL0.875875ACPM0.845845VARSOL0.805805

Hoja1LIQUIDOGRAVEDAD ESPECIFICADENSIDAD (kg/m3)AGUA 11000ALCOHOL0.789789ACPM0.85850VARSOL0.7700

Hoja1MASA (kg)PRESION CILINDRO (KN/M2)LECTURA DEL MANOMETRO (KN/M2)ERROR %015.86627155.45%0.533.73249340.79%152.26536504.33%

Hoja1AGUACUBOPARALEPPEDO 1PARALEPPEDO 2M (gr)H(mm)M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)EN AIRE200110200110200110EN LIQUIDO251142511525114DIFERENCIA 175417551754

Hoja1AGUAEMPACALUMINIOACERO 10-20M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)M(gr)H(mm)EN AIRE 1751104501101275110EN LIQUIDO201132751131125113DIFERENCIA155317531503