Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería & Arquitectura
Unidad Zacatenco
Laboratorio Hidráulica
Título: Propiedades Físicas de los Fluidos
Práctica 1
Nombre: Pérez Delgado Rosalía
Integrantes: Hernández Vázquez Juan JaimeRojas Nolasco BlancaBalam Padilla ErikColorado Vázquez Oscar
Grupo: 4CM3
Turno: Matutino
Fecha: 02/09/12
1
Juan Jaime Hernández Vázquez 4CM3 02/09/12 Hidráulica
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS
2
OBJETIVO
Comprobar por medio de la observación las diversas propiedades de los fluidos
bajo diversos experimentos supervisados por personal de laboratorio, se
trabajará por medio de 5 mesas y en cada una su respectivo cuestionario
INTRODUCCIÓN
Las propiedades físicas de los fluidos son meramente capacidades que definen
el comportamiento del fluido , antes de pasar a las propiedades hay que
tomar en cuenta que es un fluido.
FLUÍDO.- Sustancia cualquiera que se encuentre en fase líquida o
gaseosa, compresible, tiene poca cohesión intermolecular, y es
deformable ante cualquier presencia de esfuerzo cortante por mínimo
que sea
Juan Jaime Hernández Vázquez 4CM3 02/09/12 Hidráulica
CONSIDERACIONES TEÓRICAS
Es importante antes de poder dar inicio a la práctica siguiente, poder
discernir de que se está hablando y para eso, es necesario dar pie a
lo siguiente:
Anteriormente comentamos que es un fluido, y ahora tenemos que
considerar desde donde viene todo esto que vamos a hablar, en otras
palabras su raíz.
Viene radicando el estudio de todas estas propiedades físicas desde
Newton, Galileo Galilei, Prandt, Reynolds, Torricelli, y muchos otros
más, debemos hacer un estudio previo de quienes son estas
personas y que impacto le colocaron a la ciencia de la hidráulica y no
solo en esa, también en otros rubros, entonces sí, podremos entrar
como se debe a nuestro debido trabajo de laboratorio.
3
Juan Jaime Hernández Vázquez 4CM3 02/09/12 Hidráulica
MESA 1 PESO ESPECÍFICO
EQUIPO UTILIZADO
• Recipiente Vacío
• Recipiente con Aceite Delgado
• Recipiente con Aceite Grueso
• Recipiente con Petróleo
• Recipiente con Agua
• Recipiente con Diesel
• Recipiente con Resina Poliéster
• Charola con 8 Divisiones
• Estopa
4
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5
CUESTIONARIO
1. Determina con la balanza la masa o el peso de las diferentes
sustancias y mide su volúmen
Se presentarán los datos en la próxima tabla
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6
2. Con los datos registrados completa la siguiente tabla
CGS Técnico
CUESTIONARIO
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Fluido Masa (Kg)
Volúmen (m3)
N
Aceite Delgado
256.46 250 1.0256 0.00104570848 1.025807 0.26142712
Aceite Grueso
538 260 2.069230769 0.002109307615
2.0691657 0.54841998
Petróleo 573.27 350 1.63.914285 0.0016696374 1.637862861 0.58437309
Diesel 433.79 150 2.891933 0.002947944266
2.891842521 0.44219164
Agua 484.52 450 1.07671 0.001097564773
1.076677235 0.493904148
Resina Poliéster
448.76 350 1.282171428 0.001307004514
1.282131169 0.45745158
7
8
CGS Absoluto
CUESTIONARIO
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Fluido Masa (Kg)
Volúmen (m3)
N
Aceite Delgado
525.66 250 515.6724 2.0626896 2.10264 0.00210264
Aceite Grueso
268.8 260 263.6928 1.014203077 1.033846154 0.001033846
Petróleo 304.07 350 298.29267 0.852264771 0.868771429 0.000868771
Diesel 164.59 150 161.46279 1.0764186 1.097266667 0.001097267
Agua 484.52 450 475.31412 1.0562536 1.076711111 0.001076711
Resina Poliéster
448.76 350 440.23356 1.257810171 1.282171429 0.001282171
9
MKS Técnico
CUESTIONARIO
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Fluido Masa (Kg)
Volúmen (m3)
N
Aceite Delgado
0.25646 0.000250 2.5158726 1025.84 10063.4904 1025.84
Aceite Grueso
0.538 0.000260 5.27778 2069.230769 20299.15385 2069.230769
Petróleo 0.57327 0.000350 5.6237787 1637.914286 16067.93914 1637.914286
Diesel 0.43379 0.000150 4.2554799 2891.9333 28369.866 2891.9333
Agua 0.48452 .000450 4.7531412 1076.7111 10562.536 1076.7111
Resina Poliéster
0.44876 .000350 4.4023356 1282.171429 12578.10171 1282.171429
10
MKS Absoluto
CUESTIONARIO
Juan Jaime Hernández Vázquez 4CM3 02/09/12 Hidráulica
Fluido Masa (Kg)
Volúmen (m3)
N
Aceite Delgado
0.25646 0.000250 2.5158726 1025.84 10063.4904 1.02584
Aceite Grueso
0.538 0.000260 5.27778 2069.230769 20299.15385 2.069230770
Petróleo 0.57327 0.000350 5.6237787 1637.914286 16067.93914 1.081339362
Diesel 0.43379 0.000150 4.2554799 2891.9333 28369.866 2.89193
Agua 0.48452 .000450 4.7531412 1076.7111 10562.536 1.07671
Resina Poliéster
0.44876 .000350 4.4023356 1282.171429 12578.10171 1.282171428
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PLS Técnico
CUESTIONARIO
Juan Jaime Hernández Vázquez 4CM3 02/09/12 Hidráulica
Fluido Masa Volúmen
N
Aceite Delgado
0.564212 .0088225 18.1676264 2059.237903 63.95148767 32.98474937
Aceite Grueso
1.19436 0.0091754 38.458392 4191.46762 130.1698019 67.23560507
Petróleo
1.261194 0.0123515 40.6104468 3287.895948 102.1085698 52.74135303
Diesel 0.954338 0.0052935 30.7296836 5805.173061 180.2848777 93.12115914
Agua 1.065944 0.0158805 34.3233968 2161.35492 67.12282359 34.67043503
Resina Poliéster
0.987272 0.0123515 31.7901584 2573.789289 79.93134437 41.28632161
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PLS Absoluto
CUESTIONARIO
Juan Jaime Hernández Vázquez 4CM3 02/09/12 Hidráulica
Fluido Masa Volúmen
N
Aceite Delgado
0.564212 .0088225 18.1676264 2059.237903 63.95148767 29.06885803
Aceite Grueso
1.19436 0.0091754 38.458392 4191.467619 130.1698018 59.16809174
Petróleo
1.261194 0.0123515 40.6104468 3287.895947 102.1085698 46.41298626
Diesel 0.954338 0.0052935 30.7296836 5805.173061 180.2848776 81.94767166
Agua 1.065944 0.0158805 34.3233968 2161.354919 67.12282358 30.51037435
Resina Poliéster
0.987272 0.0123515 31.7901584 2573.789288 79.93134437 36.33242924
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CUESTIONARIO
3. ¿Por qué un líquido es más pesado que otro?
Por la presencia de un mayor numero de partículas contenida en una
unidad de volúmen (Densidad)
4. Si colocas un trozo de madera en la superficie de cada líquido,
¿Cómo se comporta este? ¿Por qué?
Se hunde parcialmente el trozo de madera debido a la relación de
densidad que existe: Mayor densidad del Líquido que el trozo estará
más salido el cuerpo de la superficie del líquido, o sea sale mas del
agua.
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5. Menciona de que depende la variación de la densidad de un fluido
Contemplando la fórmula de densidad:
Depende de la masa del fuido, tomando en cuenta la unidad del
volúmen, ya que hay fluidos con mayor masa que otros
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CUESTIONARIO
6. ¿Cuáles son las propiedades que se identifican y se derivan en esta
mesa?
Podemos ver que la propiedad que actúa sobre toda la mesa
primariamente es la Densidad y se derivan, Peso específico, Peso
Específico Relativo ya que se va a comparar con el fluido del recipiente
contenido para la relación
7. ¿Qué aplicación tienen las propiedades analizadas en esta mesa?
En la vida cotidiana tenemos aplicación a la hora de hacer la comida,
la relación de agua, aceite, en la construcción a la hora de hacer
mezclas que cantidad de cada cosa para tener el mejor desempeño del
material sobre la construcción, en hidráulica a la hora de calcular toda
la red de alcantarillado, agua potable, riego, distribución
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MESA 2 VISCOCIDAD
EQUIPO UTILIZADO
• Recipiente con Aceite Delgado
• Recipiente con Petróleo
• Recipiente con Agua
• Recipiente con Aceite Grueso
• 8 Acrílicos
• 4 Palos
• Estopa
• Periódico
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CUESTIONARIO
1. Impregna con los diferentes líquidos, los juegos de placas de acrílico
que tienes en tu mesa de trabajo posteriormente trata de deslizar las
placas una sobre otra
¿Qué observas?
Se puede apreciar que existe una resistencia al movimiento entre las
placas, hay que aplicar más fuerza para deslizarlas, esto se debe a la
propiedad de viscosidad que tienen los fluidos
2. ¿De qué depende la resistencia que presenta el desplazamiento?
Depende del coeficiente de viscosidad (Viscosidad Dinámica), que es
el que va a determinar el grado de viscosidad de un fluido
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3. ¿A qué esfuerzos están sometiendo los líquidos al deslizar las placas?
Existen primordialmente 3 tipos de esfuerzos, pero antes de pasar a
eso, definamos que es un esfuerzo
Esfuerzo.- Es una fuerza aplicada en un área
Tenemos esfuerzo de fricción, esfuerzo de tensión y esfuerzo cortante
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CUESTIONARIO
4. Ahora trata de despegar las placas ¿De qué depende la fuerza que
debe aplicar?
Depende de 2 cosas:
La propiedad de adhesión que platicare de esta más adelante y
también depende de la densidad del fluido, mientras es más denso se
necesita más fuerza aplicada para poder despegar las placas, y la
adhesión porque es la propiedad que tiene el fluido para unirse
intermolecularmente a una pared sólida.
5. ¿Es la misma propiedad que te permite despegarlas que la que le
permite deslizarlas? ¿Por qué?
No definitivamente, ya que para deslizarlas se ocupa la viscosidad y
para despegarlas es la densidad con la adhesión
6. Bate los diferentes líquidos, después mete y saca la varilla, y permite
que el líquido escurra, ¿Qué líquido te cuesta menos esfuerzo batir?
& ¿Qué escurre más rápido?
El líquido que me costo menos trabajo batir fue el agua y también fue
el que más rápido escurrió
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CUESTIONARIO
7. ¿Qué fuerza se antepone para batir el líquido?
No sólo es 1, son varias: Cortante, Torsión, Cohesión, Gravedad
¿A qué esfuerzo está sometido el líquido al escurrir?
A la viscosidad
¿Qué fuerza permite que el líquido escurra?
La gravedad
8. ¿Defina las propiedades que se manifiestan y se relacionan con esta
mesa, mencionando sus ecuaciones y unidades en el S.I.
Viscosidad.- Propiedad del fluido a la oposición de movimiento
(escurrir, deslizamiento)
Donde:
= Esfuerzo Cortante
= Coeficiente de Viscosidad Dinámica
= Gradiente de Velocidad
Sistemas Técnicos
Absolutos
Unidades CGS MKS PLS CGS MKS PLS
Esfuerzo Cortante
Velocidad
MESA 3 CAPILARIDAD
EQUIPO UTILIZADO
• Recipiente con Diesel & 5 Tubos Capilares
• Recipiente con Gasolina & 4 Tubos Capilares
• Recipiente con Agua & 4 Tubos Capilares
• Cuña con Mercurio
• Cuña con Aceite
• Cuña con Petróleo
• Cuña con Agua
• Cuña con Gasolina
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CUESTIONARIO
1. ¿De qué depende la diferencia de niveles entre la superficie libra del
agua?, y ¿El nivel del líquido que se encuentra dentro del tubo ?
Dependen de la propiedad de cada fluido en partículas llamada:
Adhesión y también involucra a la Cohesión.
Se define Adhesión a la propiedad del fluido de unir sus moléculas a un
cuerpo sólido externo o ajeno a este fluido, puede ser por ejemplo:
Pared solida de recipiente, Papel etc.
2. ¿Existirá un líquido donde el nivel dentro del tubo esté por debajo del
nivel que existe en el recipiente? ¿Por qué?
Sí existe, uno de ellos es el Mercurio, su Cohesión intermolecular es
enormemente grande y esto va de la mano con la adhesión porque,
existe una relación:
Adhesión > Cohesión | Cohesión > Adhesión
3. ¿Por qué los meniscos y curvaturas formadas por el agua y el
mercurio son diferentes en las cuñas?
Debido a la cohesión intermolecular, como comentaba en el inciso
pasado, cabe mencionar la relación entre la adhesión y la cohesión.
El agua contiene mayor adhesión intermolecular formando meniscos
positivos y una curvatura en el menisco alta, por el contrario el
mercurio tiene casi una adhesión nula provocando un menisco
negativo y su curvatura también es negativa
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CUESTIONARIO
4. Has rollitos de papel y coloca la punta con mucho cuidado en la
superficie de cada líquido
¿Qué observas?
El agua se adhiere al papel de una forma rápida, impregnando gran
superficie del papel, luego se ve como el diesel se va adhiriendo a la
superficie del papel un poco mas desaceleradamente que el agua,
luego el petróleo respectivamente.
Observamos también que se debe a que tiene mayor capilaridad y
menor densidad
¿Por qué se presenta este fenómeno?
Cómo comento se debe a la propiedad del fluido de capilaridad ya que
esta propiedad se mas abundante que la densidad misma del fluido
5. ¿Donde se presentan estos fenómenos en las obras
hidráulicas?
Se presentan en las refiner
¿Por qué se presenta este fenómeno?
Cómo comento se debe a la propiedad del fluido de capilaridad ya que
esta propiedad se mas abundante que la densidad misma del fluido
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5. Defina las propiedades que se manifiestan, y que se relacionan
con esta mesa, mencionando sus ecuaciones y unidades en el
S.I.
Capilaridad.- Se define como la capacidad de un fluido que tiene para
ascender o descender por un conducto de diámetro capilar.
Adhesión.- Es la fuerza que tiene el fluido para unirse a partículas
externas del fluido (p.e.: una pared sólida)
Donde:
h= Altura
= Tensión Superficial Interfacial
= Ángulo de Contacto
= Densidad del Fluido
g = Gravedad
r = Radio del Tubo
Sistemas Técnicos
Absolutos
Unidades CGS MKS PLS CGS MKS PLS
Capilaridad
cm m ft cm m ft
Densidad
Tensión Superficial
Gravedad
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CUESTIONARIO
MESA 4 TENSIÓN SUPERFICIAL
EQUIPO UTILIZADO
• Vaso de precipitado con agua
• Vaso de precipitado con agua y jabón
• Plato
• Hoja para rasurar
• Medidor de tensión superficial
• Palo con agujero en la punta e hilo
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CUESTIONARIO
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1. Limpia & seca perfectamente la hoja de rasurar y con mucho cuidado
colócala en la superficie del agua.
¿Qué Observas?
Se puede apreciar que la hoja de rasurar se queda suspendida en la
superficie del agua por unos breves instantes, específicamente hay la
presencia de una película de agua entre los espacios vacíos de la hoja
y luego desciende al fondo del vaso de precipitado cuando esos
espacios son cubiertos por el fluido
¿Por Qué es posible esto?
Porque la tensión superficial del agua primariamente, es lo que
mantiene a flote la hoja de rasurar, el fluido no ha penetrado
perfectamente la hoja y por lo tanto se mantiene a flote, cuando el
agua empieza a penetrar su superficie la hoja ha quedado dentro del
fluido comenzando a descender.
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CUESTIONARIO
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2. Sumerge el aro para hacer bombas en el agua jabonosa y sácalo
¿Por qué se forma una película en el agua?
Porque existe la presencia de partículas de jabón que permiten la
adhesión entre moléculas y que propician el fenómeno
¿Por qué es posible esto?
Porque el agua jabonosa tiene otra composición de sus moléculas que
disminuyen drásticamente la tensión superficial
3. Si revientas una parte de la película.
¿Qué pasa con el hilo que está en el centro?
Se adhiere inmediatamente a la sección del aro dónde aún existe una
parte de la película
¿Por qué es posible esto?
Porque existe una fuerza de adhesión por parte de las moléculas de la
película aún existente en el aro
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4. Sumerge el aro de la balanza de torsión en el recipiente que contiene
agua limpia
¿Qué observas?
Se logra apreciar una capa estirada entre el agua y el aro que
desaparece rápidamente
¿ Por qué en agua jabonosa es menor la tensión superficial que en el
agua limpia?
Porque el jabón combina su estructura molecular con el agua limpia
creando una estructura con grasas y otros componentes que
disminuyen la tensión superficial
5. Defina las propiedades que se manifiestan en los experimentos
realizados anteriormente
Tensión Superficial.- Es la resistencia que tienen las partículas del
fluido al encontrar una discontinuidad con otro fluido o bien con un
sólido.
Cohesión.- Es la fuerza que el fluido tiene para mantener unidas las
partículas del mismo fluido
Adhesión.- Es la fuerza que tiene el fluido para unirse a partículas
externas del fluido (p.e.: una pared sólida)
CUESTIONARIO
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MESA 5 COMPRESIBILIDAD
EQUIPO UTILIZADO
• Vaso de precipitado con agua
• Vaso de precipitado vacío
• Plato
• Jeringa
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CUESTIONARIO
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1. Tome la jeringa y tapa el orificio, y después comprima el émbolo,
después suéltelo
¿Qué Observas?
Se aprecia que el émbolo sube rápidamente a su estado original
2. Ahora, llena de agua la jeringa, tape el orificio y después comprima el
émbolo, después suéltelo
¿Qué Observas?
Se aprecia que el émbolo no se puede comprimir a menos que sea con
un muy grande esfuerzo
¿Qué relación tiene con el primer ensayo?
La relación que existe con el primer ensayo no es más que la
comprobación de que un fluido gaseoso se puede comprimir mucho
más fácil que un fluido líquido, ya que si se logra comprimir el líquido
se transforma en un gaseoso meramente
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3. Ahora, tome el vaso de precipitados, e introdúzcalo boca abajo hasta
el fondo del recipiente con agua
¿Qué observa en el interior al sumergirlo en el recipiente?
No penetra el agua en el interior del recipiente
CUESTIONARIO
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4. Menciona el por qué de los fenómenos anteriores y sus aplicaciones
más importantes en la hidráulica
Jeringa con aire.- El fenómeno básicamente es debido a la propiedad
de compresibilidad en los gases.
Jeringa con agua.- Aquí se logra discernir que los líquidos son
muchísimo menos compresibles que los gases, si se pueden comprimir
a grandes fuerzas.
Aire en el agua.- Como sabemos en donde hay un fluido no puede
haber otro, entonces partiendo de eso llegamos a la conclusión de que
los gases son fluidos pero con otra estructura, entonces el fluido
líquido no puede entrar donde hay aire.
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CUESTIONARIO
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5. Defina las propiedades que se manifiestan y se relacionan en esta mesa,
mencionando sus ecuaciones y unidades en el S.I.
La Compresibilidad es la capacidad que tienen los fluidos de variar su
volúmen aplicándoles una diferencia de presiones o una variación de
temperatura
Donde:
Ev: Módulo de Elasticidad Volumétrico
dP: Variación de la Presión
dρ: Variación de la Densidad
dV: Variación del Volúmen
V: Volúmen Inicial
Ρ: Densidad Absoluta
Sistemas Técnicos
Absolutos
Unidades CGS MKS PLS CGS MKS PLS
Densidad
Volúmen
Presión
CONCLUSIONES
1) Es de gran importancia antes de trabajar tener un buen background de lo
que son las propiedades físicas de los fluidos ya que sin ellas llegamos en
blanco a clase
2) Las propiedades de los fluidos tienen una amplia gama de aplicaciones
que nos permitirán conocer mejor nuestra actividad con los mismos y a
una mejor interpretación de ellos
3) Aunque parezcan sencillos los experimentos, demuestran más de lo que
se ven, para mi gusto recomiendo dar una buena paseada detenida a cada
mesa para su mejor entendimiento
4) Si entendemos bien a los fluidos entendemos mejor nuestro mundo y
podemos hacer un mejor uso de este
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• Hidráulica General – Sotelo
LIMUSA
• Mecánica de Fluidos – Victor L. Streeter McGraw Hill
• Physics – Paul E. Tippens McGraw Hill
• Apuntes de Hidráulica Básica – Rosalía IPN
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COMENTARIO PERSONAL
Quiero darle un agradecimiento especial al personal de laboratorio
ya que sin ellos no me hubiera sido tan entendible mi práctica,
entendí perfectamente las propiedades de los fluidos que ese
era el primordial objetivo, ahora cabe mencionar que el estudio
de esta ciencia es de gran ayuda, aplicación y entendimiento
para nuestro mundo, y sobre todo como y que podemos hacer
para el y por el. Objetivo Cumplido
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Gracias