Conceptos Tanda 1.pdf

UNIVERSIDAD  INDUSTRIAL  DE  SANTANDER   ESCUELA  DE  INGENIERÍA  MECÁNICA   LABORATORIO  DE  SISTEMAS  DE  TRANSPORTE  Y   APROVECHAMIENTO  DE  FLUIDOS   CONCEPTOS:  TANDA  1    

                                                                                          FUERZAS  HIDROSTÁTICAS   1. INTRODUCCIÓN            En   ingeniería,   el   estado   estable   se   refiere   a   un   estado   en   el   cual   no   hay   variación   de   las   propiedades   con   respecto   al   tiempo,   sin   embargo   la   estabilidad   tiene   significados   ligeramente   diferentes.   La   estabilidad   se   refiere   a   esa   tendencia   a   estar   en   estado   de   equilibrio,   sin   embargo  tampoco  es  un  acontecimiento  que  dependa  del  tiempo;  las  fuerzas  hidrostáticas  son   de   suma   importancia   para   la   estabilidad   y   en   la   mayoría   de   los   casos   son   importantes   para   cálculos  de  diseño  y  es  imposible  obviarlas.              Al  estudiar  la  estática  de  fluidos  se  ha  demostrado  que  tan  solo  existe  un  esfuerzo  normal,   este   esfuerzo   normal   hace   referencia   al   estudio   de   la   presión,   existen   por   tanto   situaciones   que   conciernen   a   la     estática   de   fluidos   como   los   esfuerzos     de   líquidos   en   reposo,   líquidos   contenidos  en  dispositivos  que  se  aceleran,  y  líquidos  contenidos  en  cilindros  en  rotación.       2. FUNDAMENTO  TEÓRICO   2.1 Variación  De  La  Presión  Producida  Por  Un  Fluido            La   variación   de   la   presión   en   una   dirección   cualquiera   de   un   fluido   en   reposo   puede   obtenerse  estudiando  las  variaciones  a  lo  largo  de  la  línea  horizontal  y  de  la  vertical.              El   punto   A   y   B   de   la   Figura   1.   Están   en   un   plano   horizontal   en   un   cuerpo   libre   cilíndrico   del   eje  AB  y  de  bases  normales  al  eje  en  A  y  B  las  únicas  fuerzas  que  actúan  en  la  dirección  axial   son  𝑃! ∗ 𝛿!  y  𝑃! ∗ 𝛿! ,   siendo  𝛿!  y  𝛿!  el   área   de   aplicación   de   la   carga,   la   cual   es   la   misma,   por   consiguiente  𝑃! = 𝑃! ,   lo   que   prueba   que   en   dos   puntos   del   mismo   plano   horizontal   en   una   masa  continua  de  un  fluido  en  reposo  existe  la  misma  presión.     Figura  1.  Fuerza  horizontal  sobre  un  cuerpo  flotante                   Fuente:  STREETER,  Víctor  L.  Mecánica  de  fluidos.  México:  McGraw-­‐Hill,  1966.              Ahora  consideremos  un  cuerpo  libre  de  un  fluido  Figura  2,  consiste  de  un  prisma  de  área  de   sección  recta    A,  con  un  eje  vertical  y  una  altura  𝛿! .  La  base  esta  a  un  altura  y  por  encima  de  un  

origen   arbitrario,   la   presión   de  𝑦  es  𝑃  y   en  𝑦 + 𝛿!  es  𝑃 +

!" !"

∗ 𝛿𝑦  lo   cual   muestra   que   si  

existe  una  variación    de  la  presión  en  la  dirección  vertical.     Figura  2.  Fuerza  vertical    sobre  un  cuerpo  flotante  

  Fuente:  STREETER,  Víctor  L.  Mecánica  de  fluidos.  México:  McGraw-­‐Hill,  1966.     3.

TEMAS  DE  CONSULTA   ü Presión    en  un  punto   ü Fuerzas  hidrostáticas  sobre  superficies  planas  sumergidas  (horizontales  e  inclinadas)   ü Fuerzas  hidrostáticas  sobre  superficies  curvas  sumergidas   ü Centro  de  presión   ü Presión  atmosférica  y  manométrica,  Presión  absoluta  y  relativa   ü Centroides  

4. IMPLEMENTOS   Los  implementos  usados  para  el  laboratorio  son  los  siguientes:       Figura  3.  Banco  para  la  medición  de  los  momentos  hidrostáticos  

  Fuente:  Laboratorio  mecánica  de  fluidos  

 

FLOTACIÓN   1. INTRODUCCIÓN            La   ley   de   flotación   tiene   sus   orígenes   muchos   años   atrás   en   la   historia,   desde   la   conocida   por   muchos,   leyenda   del   filósofo   griego   Arquímedes,   es   por   esto   que   la   ley   a   tratar   en   esta   práctica   se   conoce   también   como   Ley   de   Arquímedes.   Esta   ley   adquiere   relevancia   en   la   medida   en   que   representa   el   funcionamiento   de   numerosos   sistemas   reales   y   sirve   de   base   para  otros  principios  igualmente  importantes.   Figura  6.  Montaje  experimental.  

  Fuente:  Laboratorio  de  STAF   2. ü ü ü     3. ü ü ü ü ü ü ü ü

TEMAS  DE  CONSULTA   Fuerza  de  flotación,  principio  físico  y  aplicación  en  la  industria.   El  densímetro,  principio  de  funcionamiento.   Aplicaciones  industriales  del  densímetro.   IMPLEMENTOS   Báscula.   Balanza.   Vaso  de  precipitado.   Cilindro  de  Prolón.   Cilindro  de  Aluminio.   Cubo  de  Prolón.   Cilindro  de  Acero.   Cilindro  de  Bronce.    

     

ANÁLISIS  DE  VISCOSIDAD    

1. INTRODUCCIÓN            Los  gases  y   los   líquidos   tienen   una  propiedad  conocida   como   viscosidad,   la   cual   se   puede   definir  como  la  resistencia  a  fluir  ofrecida  por  un  fluido,  resultante  de  los  efectos  combinados   de  la  cohesión  y  la  adherencia.  La  viscosidad  se  produce  por  el  efecto  de  corte  o  deslizamiento   resultante   del   movimiento  de   una   capa   de   fluido   con   respecto   a   otra   y   es   completamente   distinta  de  la  atracción  molecular.  Se  puede  considerar  como  causada  por  la  fricción  interna   de  las  moléculas  y  se  presenta  tanto  en  gases  ideales  como  en  líquidos  y  gases  reales.            La  viscosidad  en  los  líquidos  se  origina  por  las  fuerzas  de  cohesión  mientras  en  los  gases  se   origina  por  la  colisión  molecular  y  varia  con  la  temperatura.   2. TEMAS  DE  CONSULTA   ü Definición  de  viscosidad.   ü Clases  de  viscosidad  y  sus  unidades  (dinámica,  cinemática  y  relativa).   ü Fluidos  newtonianos  y  no  newtonianos.   ü Clases  de  Viscosímetros  y  su  funcionamiento.   ü Variación  de  la  viscosidad  respecto  a  la  temperatura.   ü Que  es  SSU  y  prueba  de  viscosidad  Saybolt.   ü Explicación  de  la  nomenclatura  SAE,  API  e  ISO  en  los  aceites.     3. IMPLEMENTOS   ü Viscosímetro  Höppler.   ü Juego  de  esferas.   ü Aceite.   ü Cronómetro.   ü Termómetro.   ü Sistema  de  temperatura  variable.