PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS: VISCOSIDAD

Universidad Ricardo Palma

FORMANOS SERES HUMANOS PARA UNA CULTURA DE PAZ

Mecanica de FluidosFACULTAD:

INGENIERIA

ESCUELA:

CIVIL

PROFESOR:

Ing. INSUA SHARPS, CARLA

TEMA:

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS: VISCOCIDAD

ALUMNO:

LEONARDO GARAY, HENRY 2008123082010-II

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS: VISCOSIDAD

OBJETIVOEl objetivo de este laboratorio es la obtencin experimental de la variacin de la viscosidad de los fluidos incompresibles con la temperatura.Determinar experimentalmente por sedimentacin, la variacin de la viscosidad cinemtica y dinmica de un aceite con la temperatura; adems de su nmero de ReynoldsFUNDAMENTO TEORICOLa viscosidad es una medida de la resistencia del fluido a derramarse o fluir por el interior de un conducto.

Se ha encontrado que el esfuerzo de resistencia, en el caso de un flujo, es proporcional al gradiente de la viscosidad, (V/(y, de esta manera se cumple que:

((((V/(y

Donde(: coeficiente de la viscosidad dinmica del fluido.En la mecnica de fluidos se considera tambin otro parmetro, denominado viscosidad cinemtica, que se expresa como:

( = (((Donde(: densidad del fluido.En general, se definen dos tipos de viscosidad:La viscosidad dinmica

Se define como:

Donde es la tensin tangencial (se opone al movimiento) y es la direccin normal al movimiento.

La unidad fundamental en el sistema c.g.s. es al poise, definido como

En la prctica, se utiliza en centipoise, que es la centsima parte de un poise.

La viscosidad cinemtica

Se define como:

Donde es la densidad del fluido.

La unidad fundamental es el stoke

Conociendo que la propiedad de la resistencia viscosa de los fluidos incompresibles cambia en relacin inversa con la variacin de la temperatura y puede determinare de diferentes formas:

a) Mediante la aplicacin de tablasb) A partir de expresiones analticas. Por ejemplo para el caso del agua se tiene la siguiente expresin

( = 0.0178 .1+0.0337t + 0.000221t2Donde ( es la viscosidad cinemtica en Stokes y t es la temperatura en C.c) Utilizando dispositivos denominados viscosmetros, que pueden ser de varios tipos, los cuales difieren por su estructura y tipo de funcionamiento. Los ms conocidos son los viscosmetros rotacionales y capilares. d) A partir de mtodos semiempricos en le laboratorio como por ejemplo, a partir de la resistencia F que experimenta una esfera durante su descenso en el seno de un lquido, que puede escribirse:

F = ((V2 ACD

Donde:

V : Velocidad d4e cada de la esfera en el fluido.

( : Densidad del fluido.

A : rea de proyeccin de la esfera.

CD : Coeficiente de arrastre del cuerpo en el seno del fluido.Si el peso de la esfera (W) se iguala a la resistencia F se obtiene en forma indirecta la viscosidad del fluido, conociendo previamente CD es funcin del nmero de Reynolds.

F=W ((V2 ACD = ((/6)D3( (s-()gSe obtiene la siguiente formula.

V2 = (4/3) D (((s - ( ) / () (g/CD)Donde :

(, (s : son la densidad del fluido y de la esfera.

V: Es la velocidad de descenso de la esfera.

CD: coeficiente de arrastre.

D: es el dimetro de la esfera

g: gravedad

Considerando que la expresin para CD puede ser:

CD = (24 / R) + (3 / R1/2) + 0.34Vlida entre los lmites de 0.52 x 103

Siendo:

R = VD/(Donde:

(: Coeficiente de viscosidad cinemtica.

R: nmero de Reynolds.O tambin, podra ser:

CD = 24 / R

SiR2 x 103

Existen varias formulas que nos permiten evaluar la variacin de la viscosidad del aceite al cambiar la temperatura. Las ms importantes son:

Poiseuille (1840)

Donde: : es la viscosidad dinmica a 0 C.

: es la temperatura en C.

: son coeficientes constantes.

Andrade (1930)

Donde

, :Son constantes

: es la temperatura absoluta

En forma logartmica, esta ecuacin es

Barr :

Donde

: es la viscosidad cinemtica en

EQUIPO DE TRABAJO Balanza electrnica Probetas 15 esferas Aceite Termmetro Cronometro Fuente de calor Wincha o regla graduadaFORMULAS A UTILIZAR

W: peso sumergido de la esfera.

F: fuerza de resistencia que opone el fluido ante el descenso de la esfera.

V: velocidad de descenso o sedimentacin de la esfera.

A: rea proyectada de la esfera.D2/4

CD: coeficiente de arrastre.

: densidad del fluido.

F = (V2ACD)F = ( (V2D2CD)W = (S -)gD3

S: densidad de la esfera.

F = W

(V2D2CD) = (S -)gD3V2 = D(S-/)g(1/CD)Ec. de Stoker.

CD =

CD =

R =

R: numero de Reynolds

CD = : viscosidad cinemtica de aceite

: viscosidad dinmica del aceite

PROCEDIMIENTO:

1) Se verifico que el equipo a utilizar se encontrara funcionando correctamente.2) Se midi el dimetro de las esferas.3) En los tubos a utilizar se le hicieron dos marcas las cuales se midi ya q esas marcas indicaran el recorrido de las esferas (L).4) Se midi la temperatura del aceite y se apunto en una tabla la cual la presentaremos despus. 5) Se dejo caer una esferitas y se registro el tiempo q se demoro en recorrer la longitud marcada en el tubo (L), se repiti tres veces.6) Repetimos el procedimiento para un total de 5 temperaturas del aceite.

TOMA DE DATOS:

L= 15cm. ( = 0.8 gr/cm3Prueba NGrupo de partculas NPeso (gr)Diametro (mm)TemperaturaTiempo(s)

110,267,8189,45

20,267,915,27

30,267,912,59

240,287,7402,85

50,217,93,88

60,287,83,43

370,287,9425,96

80,267,86,92

90,267,83,68

4100,267,7356,7

110,287,75,77

120,247,75,65

5130,267,81002,88

140,267,72,67

150,267,92,28

CALCULOS DE GABINETE:

Hallaremos el tiempo promedio de cada temperatura y lo mostraremos en un nuevo cuadro para poder calcular la velocidad de cada de la esfera.

PRUEBA #TCT (sg.)

11813.93

2403.387

3426.44

4356.04

51002.61

Densidad del aceite (().Datos obtenidos en clase

( = 0.8 gr. / cm3EsferaDimetro (cm)Peso (gr)Volumen (cm3)Densidad (gr/cm3)

10,790,260,261,01

20,780,260,251,03

30,790,270,251,07

40,770,260,241,09

50,780,260,251,05

Clculo de las velocidades para cada temperatura:

TC = 18V =1,08 cm/sg.

TC = 40V =4.43 cm/sg.

TC = 42V =2.33 cm/sg.

TC = 35V =2.48 cm/sg.

TC = 100V =5.75 cm/sg.

Una vez obtenidos las velocidades, y como tenemos como datos las densidades tanto de la esfera como la del aceite, el dimetro; podemos calcular el coeficiente de arrastre (CD) utilizando la siguiente formula y reemplazando loas incgnitas convenientemente. Se hallara el coeficiente a de arrastre para cada temperatura ya que esto nos ayudara a conocer el numero de Reynolds, el cual nos permitir conocer la viscosidad para cada temperatura como se observaremos luego.

V2 = (4/3) D (((s - ( ) / () (g/CD)

TC=18(1.08 cm/s)2 = (4/3)(0.79 cm.)((1.01gr/cm3 0.8gr/cm3) / (0.8gr/cm3))(980cm/sg2)(1/CD)

CD=233.23TC=40(4.43 cm/s)2 = (4/3)(0.78 cm.)((1.03gr/cm3 0.8gr/cm3) / (0.8gr/cm3))(980cm/sg2)(1/CD)

CD=14.95TC=42(2.33 cm/s)2 = (4/3)(0.79 cm.)((1.07gr/cm3 0.8gr/cm3) / (0.8gr/cm3))(980cm/sg2)(1/CD)

CD=64.65TC=35(2.48 cm/s)2 = (4/3)(0.77 cm.)((1.09gr/cm3 0.8gr/cm3) / (0.8gr/cm3))(980cm/sg2)(1/CD)

CD=59.28TC=100(5.75 cm/s)2 = (4/3)(0.78 cm.)((1.05gr/cm3 0.8gr/cm3) / (0.8gr/cm3))(980cm/sg2)(1/CD)

CD=9.65Con la ayuda de la siguiente formula podemos calcular el nmero de Reynolds R:

CD = (24 / R) + (3 / R1/2) + 0.34

Pero esta formula se utiliza si el nmero de Reynolds se encuentra entre estos valores 0.52 x 103.

Como el numero de Reynolds calculado nos sale fuera del rango entonces se usara la siguiente formula.

CD = 24 / R

SiR