informe de mecanica de los fluidos seccion G-41 grupo #5

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental

De Las Fuerzas Armada Bolivariana

Sede Barinas Núcleo Barinas

Bachilleres:

Acuña H. David R. CI.: 24.747.265

Colmenarez M. Felix A. CI.: 25.007.439

Fernández A. Vicente E. CI.: 23.031.770

Vásquez S. Stefany V. CI.: 20.605.730

G-62

 Prof.: Luis Gutiérrez

Barinas, Julio del 2015

Tabla del Sistema Internacional de Unidades.

Unidades básicas.

Magnitud	Nombre	Símbolo
Longitud	Metro	M
Masa	Kilogramo	Kg
Tiempo	Segundo	S
Intensidad de corriente eléctrica	Amperio	A
Temperatura termodinámica	Kelvin	K
Cantidad de sustancia	Mol	Mol
Intensidad luminosa	Candela	Cd

 

Unidades SI derivadas.

Ejemplos de unidades SI derivadas coherentes expresadas a partir de las unidades básicas.

Magnitud	Nombre	Símbolo
Area, superficie	Metro cuadrado	m2
Volumen	Metro cúbico	m3
Velocidad	Metro por segundo	m/s
Aceleración	Metro por segundo cuadrado	m/s2
Número de ondas	Metro a la potencia menos uno	m-1
Densidad, masa en volumen	Kilogramo por metro cúbico	kg/m3
Densidad superficial	Kilogramo por metro cuadrado	kg/m2
Volumen específico	Metro cúbico por kilogramo	m3/kg
Densidad de corriente	Amperio por metro cuadrado	A/m2
Concentración de cantidad de sustancia, concentración	Mol por metro cúbico.	mol/m3
Concentración másica	Kilogramo por metro cúbico	kg/m3
Luminancia	Candela por metro cuadrado.	cd/m2
Indice de refracción	Uno	1
Permeabilidad relativa	Uno	1

Unidades SI derivadas coherentes con nombres y símbolos especiales.

Magnitud	Nombre	Símbolo	Expresión en otras unidades SI	Expresión en unidades SI básicas
Ángulo plano	Radián	rad	1	m/m= 1
Ángulo sólido	Estereorradián	sr	1	m2/m2= 1
Frecuencia	Hercio	Hz		s-1
Fuerza	Newton	N		m·kg·s-2
Presión, tensión	Pascal	Pa	N·/m2	m-1·kg·s-2
Energía, trabajo, cantidad de calor	Julio	J	N·m	m2·kg·s-2
Potencia, flujo energético	Vatio	W	J·/s	m2·kg·s-3
Carga eléctrica, cantidad de electricidad	Culombio	C	-	s·A
Diferencia de potencial eléctrico, fuerza electromotriz	Voltio	V	W/A	m2·kg·s-3·A-1
Resistencia eléctrica	Ohmio	W	V/A	m2·kg·s-3·A-2
Conductancia eléctrica	Siemens	S	A/V	m2·kg·s-3·A-2
Capacidad eléctrica	Faradio	F	C/V	m-2·kg-1·s4·A2
Flujo magnético	Weber	Wb	V·s	m2·kg·s-2·A-1
Densidad de flujo magnético	Tesla	T	Wb/m2	kg·s-2·A-1
Inductancia	Henrio	H	Wb/A	m2·kg s-2·A-2
Temperatura Celsius	Grado celsius	ºC	-	K
Flujo luminoso	Lumen	lm	cd·sr	Cd
Iluminancia	Lux	lx	lm/m2	m-2cd
Actividad de un radionucleido	Becquerel	Bq	-	s-1
Dosis absorbida, energía másica (comunicada), kerma	Gray	Gy	J/kg	m2·s-2
Dosis equivalente, dosis equivalente ambiental, dosis equivalente direccional, dosis equivalente individual	Sievert	Sy	J/kg	m2·s-2
Actividad catalítica	Katal	kat	-	s-1·mol

 

SI derivadas coherentes con nombres y símbolos especiales.

Ejemplos de unidades SI derivadas coherentes cuyos nombres y símbolos contienen unidades.

Magnitud	Nombre	Símbolo	Expresión en unidades SI básicas
Viscosidad dinámica	Pascal segundo	Pa·s	m-1·kg·s-1
Momento de una fuerza	Newton metro	N·m	m2·kg·s-2
Tensión superficial.	Newton por metro.	N/m	kg·s-2
Velocidad angular.	Radián por segundo	rad/s	s-1
Aceleración angular	Radián por segundo cuadrado.	rad/s2	s-2
Densidad superficial de flujo térmico, irradiancia	Vatio por metro cuadrado	W/m2	kg·s-3
Capacidad térmica, entropía	Julio por kelvin	J/K	m2·kg·s-2·K-1
Capacidad térmica másica, entropía másica	Julio por kilogramo y kelvin	J/(kg·K)	m2·s-2·K-1
Energía másica	Julio por kilogramo	J/kg	m2·s-2
Conductividad térmica	Vatio por metro y kelvin	W/(m·K)	m·kg·s-3·K-1
Densidad de energía	Julio por metro cúbico	J/m3	m-1·kg·s-2·
Campo eléctrico	Voltio por metro	V/m	m·kg·s-3·A-1
Densidad de carga eléctrica	Culombio por metro cúbico	C/m3	m-3·s·A
Densidad superficial de carga eléctrica	Culombio por metro cuadrado	C/m2	m-2·s·A
Densidad de flujo eléctrico, desplazamiento eléctrico.	Culombio por metro cuadrado	C/m2	m-2·s·A
Permitividad.	Faradio por metro	F/m	m-3·kg-1·s4·A2
Permeabilidad.	Henrio por metro	H/m	m·kg·s-2·A-2
Energía molar.	Julio por mol	J/mol	m2·kg·s-2·mol-1
Entropía molar, capacidad calorífica molar	Julio por mol y kelvin	J/(mol·K)	m2·kg·s-2·K-1·mol-1
Exposición (rayos x y γ)	Culombio por kilogramo	C/kg	kg·-1s·A
Tasa de dosis absorbida	Gray por segundo	Gy/s	m2·s-3
Intensidad radiante	Vatio por estereorradián	W/sr	m2·kg·s-3
Radiancia.	Vatio por metro cuadrado y estereorradián	W/(m2·sr)	kg·s-3
Concentración de actividad catalítica	Katal por metro cúbico.	kat/m3	m-3·s-1·mol

 

Unidades no pertenecientes al SI cuyo uso es aceptado por el Sistema y están autorizadas.

 

La tabla 5 incluye las unidades no pertenecientes al SI cuyo uso con el Sistema Internacional está aceptado, dado que son ampliamente utilizadas en la vida cotidiana y cada una de ellas tiene una definición exacta en unidades SI. Incluye las unidades tradicionales de tiempo y de ángulo. Contiene también la hectárea, el litro y la tonelada, que son todas de uso corriente a nivel mundial, y que difieren de las unidades SI coherentes correspondientes en un factor igual a una potencia entera de diez. Los prefijos SI se emplean con varias de estas unidades, pero no con las unidades de tiempo.

Magnitud	Nombre	Símbolo	Relación
Ángulo plano	Grado	º	(π/180) rad
	Minuto	'	(π/10800) rad
	Segundo	"	(π/648000) rad
Tiempo	Minuto	Min	60 s
	Hora	H	3600 s
	Día	D	86400 s
Volumen	Litro	l o L	1 dm3=10-3 m3
Masa	Tonelada	T	103 kg
Area	Hectárea	Ha	104 m2

Tabla De Sistema Británico De Unidades.

Viscosidad Dinámica o Absoluta.

La viscosidad absoluta es una propiedad de los fluidos que indica la mayor o menor resistencia que estos ofrecen al movimiento de sus partículas cuando son sometidos a un esfuerzo cortante. Algunas unidades a través de las cuales se expresa esta propiedad son el Poise (P), el Pascal-Segundo (Pa-s) y el centiPoise (cP), siendo las relaciones entre ellas las siguientes: 1 Pa-s = 10 P= 1000 cP. La Viscosidad Absoluta suele denotarse a través de la letra griega μ. Es importante resaltar que esta propiedad depende de manera muy importante de la temperatura, disminuyendo al aumentar ésta.

-¿Cómo puede medirse la Viscosidad Absoluta?

Uno de los equipos diseñados para determinar esta propiedad es el Viscosímetro Stormer. En este equipo se introduce la sustancia a analizar en el espacio comprendido entre un cilindro fijo (externo) y uno móvil (rotor interno). El rotor es accionado a través de unas pesas y se mide el tiempo necesario para que este rotor gire 100 veces. Mientras mayor es la viscosidad de la sustancia, mayor es su resistencia a deformarse y mayor es el tiempo necesario para que el rotor cumpla las 100 revoluciones. Puede demostrarse a través del análisis del fenómeno y de las características constructivas del equipo que la Viscosidad Absoluta en cP es μ = 0,0262827∙m∙t, donde m es la masa colocada en el cuelga-pesas y t el tiempo en segundos necesario para que el rotor de las 100 revoluciones.

Viscosidad Cinemática.

La Viscosidad Cinemática es la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad de un fluido. Esta suele denotarse como υ, por lo cual υ = μ/ρ. Algunas de las unidades para expresarla son el m²/s, el stoke (St) y el centistoke (cSt), siendo las equivalencias las siguientes: 1 m²/s = 10000 St = 1x10⁶ cSt. Imagínese dos fluidos distintos con igual viscosidad absoluta, los cuales se harán fluir verticalmente a través de un orificio. Aquél de los fluidos que tenga mayor densidad fluirá más rápido, es decir, aquél que tenga menor viscosidad cinemática.

-¿Cómo puede medirse la Viscosidad Cinemática?

Uno de los dispositivos existentes para hallar esta propiedad es el Viscosímetro Saybolt , en el cual la muestra a analizar se introduce en un cilindro con un orificio en su parte inferior (de 1/8 o 1/16”). El fluido se deja escurrir a través del orificio y se mide el tiempo. Para las sustancias poco viscosas se usa el orificio de 1/16” y el tiempo medido es denominado Segundos Saybolt Universal (SSU), mientras que para los fluidos más viscosos se utiliza el orificio de 1/8” y el tiempo cuantificado es llamado Segundos Saybolt Furol (SSF). Para transformar estos SSU o SSF a las unidades convencionales de viscosidad cinemática, se pueden usar las siguientes ecuaciones: υ = SSU/4,6347 = SSF/0,4717.

Diferencia Entre Fluido Newtoniano y No Newtoniano.

Los fluidos Newtonianos (que son la mayoría ) a una temperatura fija (en los líquidos por ejemplo a mayor temperatura la viscosidad es menor), su viscosidad no cambia y esta se mantiene constante, a diferencia de los fluidos no Newtonianos en los cuales influyen otros factores a parte de la temperatura por lo tanto su viscosidad es variable. 

Ejemplo de estos fluidos en la vida diaria son la pasta de diente y la salsa de tomate kétchup a los cuales se le debe aplicar una fuerza inicial para que comiencen a fluir. 

Otro ejemplo, el cual te propongo que lo realices de forma de experimento, es el del agua con almidón de maíz, mientras más alto sea el gradiente de esfuerzo que le apliques (mientras más lo agites con una cuchara) mas viscosa se vuelve la mezcla. Si lo dejas en reposo su viscosidad vuelve a disminuir. Caso contrario a la sangre mientras más la agites su viscosidad mas disminuye.

Índice De Viscosidad.

Es la medida más indicativa de la variación de la viscosidad de un aceite lubricante al variar la temperatura.

Habitualmente, las características de un aceite se dan en grados SAE, que establecen solamente la viscosidad del lubricante a una temperatura de referencia (-18 °C, o bien 100 °C), pero no concreta cómo varía dicha viscosidad con la temperatura.

Para definir un aceite en relación con las condiciones de funcionamiento de los motores es más adecuado el índice de viscosidad. Dicho índice se obtiene comprobando la variación de viscosidad entre dos temperaturas y comparándola con el comportamiento de oportunos aceites de referencia.

Describir Métodos De Medición De Viscosidad

a.      Viscosímetro de tambor o rotatorio

Mide la viscosidad dinámica que se da en la siguiente ecuación:

η=

El recipiente exterior se mantiene estático mientras que el motor acoplado al medidor  hace girar el tambor rotatorio. El espacio Δy entre el tambor rotatorio y el recipiente es pequeño. La parte del fluido que está en contacto con éste es estacionaria, mientras que el fluido en contacto con la superficie del tambor inferior se mueve a una velocidad similar a dicha superficie. Por tanto, en el fluido se establece un gradiente de velocidad conocido Δv/Δy. La viscosidad el fluido ocasiona en él un esfuerzo cortante T   que ejerce un torque de arrastre sobre el tambor rotatorio. El medidor detecta el arrastre e indica la viscosidad directamente en la pantalla analógica.

Este probador se usa para fluidos muy variados: pintura, tinta, comida, derivados del petróleo, cosméticos y adhesivos. Opera  con baterías y se monta en un mueble o se lleva solo, para instalarlo en la planta. Permite la medición de un rango amplio de viscosidades, desde 2,0 a 4,0x 10⁵ mPa.s o 400 Pa.s.

La velocidad del rotor se relaciona con la viscosidad del aceite de prueba que llena el espacio entre el estator y el rotor, debido al arrastre viscoso que produce el aceite.

b.      Viscosímetro de tubo capilar

Conforme el fluido pasa por el tubo  a velocidad constante, el sistema pierde alguna energía, lo que ocasiona una caída de presión que se mide por medio de manómetros. La magnitud de la caída de presión se relaciona con la viscosidad del fluido en la ecuación siguiente:

η =

c.       Viscosímetro  de bola que cae

En éste viscosímetro usa el principio en el cual un cuerpo cae en un fluido solamente bajo la influencia de la gravedad, acelera hasta que la fuerza hacia abajo (su peso) quede equilibrada con la fuerza de rotación y la de arrastre viscoso que actúan hacia arriba, todo esto para ocasionar que una bola esférica tenga una caída libre a través del fluido, y se mida el tiempo que requiere para recorrer una distancia conocida, calculan así la velocidad. Este viscosímetro utiliza la siguiente fórmula:

      η=

Algunos viscosímetros de bola que cae emplean un tubo que tiene una inclinación ligera respecto a la vertical, por lo que el movimiento es una combinación de rodar y deslizarse.

Presión.

           

La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada por:

P=F/A

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la presión.

P=dF.N/dA

-Propiedades De La Presión En Un Medio Fluido.

1-La presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones.
2-La presión en todos los puntos situados en un mismo plano horizontal en el seno de un fluido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es la misma.
3-En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el interior del fluido una parte de este sobre la otra es normal a la superficie de contacto (Corolario: en un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce el fluido sobre la superficie sólida que lo contiene es normal a ésta).
4-La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.
5-La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad no es constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.
6-En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión o superficie isobárica.

-Unidades De La Presión.

 

-COMPRESION: Es la acción y efecto de comprimir. Este verbo refiere a estrechar, apretar, oprimir o reducir a menor volumen.

La compresión puede ser un proceso físico o mecánico que consiste en someter a un cuerpo a la acción de dos fuerzas opuestas para que disminuya su volumen. Se conoce como esfuerzo de compresión al resultado de estas tensiones.

-DENSIDAD: Es común preguntarse porque  un barco que es tan grande y tan pesado, no se hunde en el agua. Esto tiene que ver con la densidad. La densidad es una propiedad de las sustancias que depende de su masa y volumen, la relación que hay entre la masa y el volumen. La densidad del agua es de 1g/cc, esto quiere decir que 1 gramo de agua ocupa el volumen de 1 cc o que 1 cc de agua tiene la masa de 1 gr. De este modo se puede escribir centímetro cúbico de dos maneras: cc ó cm³.

Las sustancias que son más densas tienen más masa en un volumen determinado, también son mas pesadas y más compactas o espesas. Una sustancia siempre tiene la misma densidad, aunque ésta se calcule con  distintas cantidades de dicha sustancia.

La densidad es la cantidad de masa que hay en un determinado volumen. Se calcula  aplicando la siguiente fórmula matemática:

Densidad  (d) ₌     masa / Volumen

Cuando los cuerpos son muy grandes, la densidad se expresa en Kg/m³, para las cosas pequeñas
se utiliza  g/cm ³.

-GRAVEDAD ESPECÍFICA: Gravedad Especifica: La gravedad especifica está definida como el peso unitario del material dividido por el peso unitario del agua destilada a 4 grados centígrados. Se representa la Gravedad Especifica por Gs, y también se puede calcular utilizando cualquier relación de peso de la sustancia a peso del agua siempre y cuando se consideren volúmenes iguales de material y agua. 

Gs = Ws/v / Ww/v 

-PESO ESPECÍFICO: Relación entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrón, generalmente para sólidos y líquidos se emplea el agua destilada y para gases, el aire o el hidrógeno. También llamado gravedad específica.

El peso específico de una sustancia se define como su peso por unidad de volumen.

            Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa. En el Sistema Técnico, se mide en kilopondios por metro cúbico (kp/m³). En el Sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cúbico (N/m³).

Sistema Internacional.

            La unidad de peso específico es el N/m3; es decir, el newton (Unidad de fuerza y, por tanto, de peso) entre el m3 (Unidad de volumen).

·         Sistema Técnico.

Se emplean el kp/m3 y el kp/dm3.

·         Sistema Cegesimal.

Se utilizaría la dina/cm3, que corresponde a la unidad del sistema internacional

Variación De La Viscosidad:

-Gases: Los gases a diferencia de los líquidos aumentan su viscosidad con la temperatura. Esto se debe principalmente a que se aumenta la agitación o movimiento de las moléculas y además los toques o roces con actividad y fuerza a las demás moléculas contenidas en dicho gas. Por lo tanto es mayor la unidad de contactos en una unidad de tiempo determinado. Empíricamente se sabe que la viscosidad es proporcional a la raíz cuadrada de su temperatura absoluta.

-Líquidos: La viscosidad en los líquidos disminuye con el aumento de su temperatura ya que tendrán mayor tendencia al flujo y, en consecuencia, tienen índices o coeficientes de viscosidad bajos o que tienden a disminuir. Además de que también disminuye su densidad. Por lo tanto el movimiento de sus moléculas tiende a ir al centro donde hay un mayor movimiento de moléculas.