Venturi

UNIVERSIDAD DE CUENCA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENERIA CIVIL
PRACTICA #1
TEMA: VISCOSIDAD

PROFESOR: ING: RODRIGO ZEAS

PRACTICA # 1 DE HIDRAULICA
1. TEMA: Viscosidad
2. OBJETIVO:
Determinación de la viscosidad experimental mediante el uso de probetas que contienen diferentes tipos de aceite (2 tipos 30 y 90), con la utilización de esferas de acero con φ 5/16" y1/8". Se utilizaron 10 bolitas de cada diámetro en cada uno de los aceites, las cuales fueron lanzadas desde una marca superior hasta una marca inferior (determinadas previamente 20cm-80cm), midiéndose el tiempo que demora en caer la bolita entre estas dos marcas.

3. FUNDAMENTO TEORICO:
La viscosidad es la propiedad del fluido mediante la cual éste ofrece resistencia al esfuerzo cortante.La resistencia de un fluido al corte, depende de su cohesión y de la tasa de transferencia de momento molecular. Además la viscosidad es una función de temperatura.
La viscosidad de un gas se incrementa con la temperatura, mientras que la de un líquido disminuye con la misma. Por consiguiente la cohesión parece ser la causa predominante de la viscosidad en un líquido y puesto que disminuye con latemperatura, la viscosidad también lo hace.
Esta práctica se fundamentó en la fórmula de Stokes:

Experimento de Stokes:

Cuando un fluido viscoso se mueve alrededor de un cuerpo con movimiento estacionario,
o cuando un cuerpo se mueve dentro de un líquido viscoso en reposo actúa sobre el cuerpo:
una fuerza resistente debida a la viscosidad, actúa también el peso del cuerpo y el empuje delfluido.

Sir George Stokes en 1845 dedujo el valor de esta fuerza resistente para un cuerpo esférico con valores del número de Reynolds muy pequeños (menores a uno), esta fuerza es denominada fuerza de roce o fuerza viscosa resistente:

Fr=(CD*A*ρ*v2)/2

CD: coeficiente de rozamiento
A: area de la esfera (π.d2/4)
ρ: densidad del líquido
v: lavelocidad de la esfera respecto al fluido.

Cuando una esfera cae en un fluido viscoso (donde ρesfera> ρlíquido), alcanza luego de un
cierto tiempo una velocidad límite V para la cual, la fuerza retardadora viscosa más el
empuje es igual al peso de la esfera. Cuando se alcanza la velocidad límite, la fuerza total
es cero entonces:
E + FR = WE: empuje
W: peso de la esfera
FR: fuerza de rozamiento

La fuerza de empuje es igual a :

E = (π*d 3*ρlíquido*g)/6

Y el peso de la esfera:
W = (π*d 3*ρesfera*g)/6

Reemplazamos estos valores en la ecuación E + FR = W:

(π*d 3*ρlíquido*g)/6+ ( CD*A* ρlíquido *v2)/2= (π*d 3*ρesfera*g)/6

Obtenemos el valor de CD:

CD=4*g*d*( ρesfera - ρlíquido)/3* ρlíquido* v2

4. MATERIALES
* 10 esferas de acero de 1/8"
* 10 esferas de acero de 5/32"
* 2 tipos de aceite 30 y 90
* Cronómetro
* Probetas de vidrio graduadas

5. PROCEDIMIENTO:
1) Para nuestro caso (esferas de acero con φ 5/16" y 1/8"), utilizamos los aceites de 30 y 90.
2) Pesamos a las probetas con sus aceites respectivos yobtuvimos los siguientes datos
| Aceite 90 | Aceite 30 |
Peso Probeta (gr) | 158,6 | 129,6 |
Volumen aceite (ml) | 107 | 59,5 |
Peso Probeta +aceite (gr) | 247,2 | 174,2 |

Con estos datos obtuvimos el peso específico tanto para el aceite 30 como para el 90.

Peso aceite (90)= 247,2gr - 158,6gr= 88,6 gr=0, 868 N
Peso aceite (30)= 174,2gr – 129,6gr= 44,6 gr= 0,437 N
Peso especificoaceite (30)= 0,437/0,0000595=7344,54 N/m3
Peso específico aceite (90) = 0,868/0,000107=4084,112 N/m3
Temperatura inicial el 6 de octubre del 2009 (15:35pm) =20°C
Temperatura final el 6 de octubre del 2009(16:45 pm)= 20,9°C
3) Como la practica se realizo en muy corto tiempo, la temperatura no varía mucho, por lo tanto se tomo una sola medida de la temperatura igual a 20 °C.
4) Una vez...