Banco de Pruebas de Viscosidad - Conve

 

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PROBLEMA DE INVESTIGACION INVESTIGACION

1.1 TITULO

DEL PROBLEMA Creación de un banco de pruebas de viscosidad para la Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña

1.2

PLATEAMIENTO PLATEAMIENT O DEL PROBLEMA

Actualmente la Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña no posee un banco de pruebas para el estudio de la viscosidad de los fluidos, que es esencial para la escuela de ingeniería mecánica. 1.3  FORMULACION

DEL PROBLEMA ¿Por qué crear un banco de prueba de viscosidad para la Universidad Francisco de

Paula Santander Ocaña?

1

 

1.4 

OBJETIVOS

1.4.1

OBJETIVO GENERAL

Crear un banco de prueba que permita medir la viscosidad de diferentes tipos de fluidos

1.4.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS

y  Medir la viscosidad de diferentes d iferentes tipos de fluidos.  y  Apreciar visualmente la distribución de la velocidad a través del área de flujo.  y  Dejar en completo funcionamiento el banco de prueba de viscosidad para el uso de los demás estudiantes. 

1.5 JUSTIFICACION

La carencia de un mecanismo que nos permita visualizar los conceptos teóricos

aprendidos en las cátedras de mecánica de fluidos nos ha llevado a proyectarnos en la creación de un banco de pruebas de viscosidad para la iniciación de un posible laboratorio de fluidos para la Universidad Francisco de Paula Santander  Ocaña, lo cual es de fundamental para el crecimiento pedagógico y practico de los estudiantes de nuestra escuela de ingeniería.

2 

 

1.6 

LIMITACIONES

La falta de recursos económicos para la compra de los instrumentos que

conforman el banco de prueba de viscosidad. La obtención de los instrumentos y para la elaboración, que no se consiguen en

nuestra ciudad.

3 

 

1.7 

MARCO TEORICO

VISCOSIDAD:  La viscosidad es la propiedad de un fluido mediante la cual se ofrece resistencia al corte. La viscosidad es una manifestación del movimiento molecular dentro del fluido.

El coeficiente de viscosidad es constante, en el sentido de que no depende de la velocidad. Sin embargo, depende de otros factores físicos, en particular de la presión y de la temperatura. Esta dependencia se explica al considerar la interpretación microscópicamolecular de la viscosidad. GRADOS DE VISCOSIDAD:  La Sociedad de Ingenieros Automotrices ha desarrollado un sistema de valoración en aceites de motor y lubricantes de engranes y de ejes, que indica la viscosidad de los aceites a temperaturas especificas. Los aceites que tienen el sufijo W deben tener viscosidades cinemáticas en los intervalos indicados a 100º C. Los aceites multigrados, como el SAE 10W-30 deben cumplir con las normas en la condiciones de baja y alta temperaturas. La especificación de valores de viscosidad máxima a baja temperatura para aceites está

relacionada con la capacidad del aceite para fluir hacia las superficies que necesitan lubricación, a las velocidades de motor que se alcanzan durante el inicio del funcionamiento a bajas temperaturas. Ley de Stokes:  Debido a la existencia de la viscosidad, cuando un fluido se mueve alrededor de un cuerpo o cuando se desplaza en el seno de un fluido, se produce una fuerza de arrastre sobre dicho cuerpo. Si este cuerpo es, una esfera, la fuerza de arrastre está dada por la siguiente expresión:

Fa = 6.µ.r.v Donde:

µ: es la viscosidad del fluido. r: es el radio de la esfera. v: es la velocidad de la esfera respecto al fluido. Esta relación fue deducida por George Stokes en 1845, y se denomina ley de Stokes.

4 

 

Deducción de la formula de viscosidad

E

Fr 

Donde ; Fr : fuerza de rozamiento o de arrastre que según

la ley ley de Stokes Fr = 6RµVL  E : principio de Arquímedes, cuyo significado es

un empuje, E =  FVg

w : fuerza ejercida por la gravedad sobre la masa 

W + ™ F = ma

Realizamos Realizamos una sumatoria de la fuerza presentes en la esfera E + Fr - W = - ma × (-1)

Decimos entonces que cuando la velocidad es limite limite o máxima la a= 0

Reemplazamos; W = mg , E = f ×v×g mg ± Fr ± (f ×v×g) = 0 , teniendo t eniendo estos valores establecidos los reemplazamos en la siguiente formula y despejamos despe jamos µ(viscosidad) µ(viscosidad)

, donde; f  = densidad del fluido e = densidad de la esfera r = diámetro de la esfera esfera µ = viscosidad del fluido.

, de la cual hallaremos hallaremos la viscosidad viscosidad del fluido. 5 

 

1.8

MATERIALES

1 tapón hermético 4 abrazaderas 1 lamina ¼ de pintura gris martillada 150cm de cinta milimétrica milimétrica 8 tornillos 6 sensores microswicht 1 cronometro digital 1 tubo de vidrio de diámetro de (20 x 1600) mm 5 esferas de acero ¼ de aceite de valvulina ½ galón de thiner 

6 

 

1.9

PRESUPUESTO

Articulo

precio

Sensor microswicht______________________________________________ $ 15000 Cronometro digital___________________ digital______________________________________ ___________________________ ________ $ 10000 Placa metálica ________________________________________________ ___________________________ _____________________ $ 40000 Tubo de vidrio_________________________________________________ vidrio________________________________________ _________ $ 113700 Tornillos______________________________________________________ $ 6000 Cinta milimétrica_______________________________________________ $ 5200 Pintura gris martillada___________________________________________ martillada______________________________________ _____ $ 15000 Soldadura____________________________________________________ $ 25000 Modelado de lamina____________________________________________ lamina_____________________________________ _______ $ 13000

Papelería____________________________________________________ $ 17000 Internet______________________________________________________ $ 14000 Llamadas____________________________________________________ $ 11000

Abrazaderas__________________________________________________ $ 4000 Tapón hermético_______________________________________________ $ 3000 Transporte____________________________________________________ $ 80000 Mano de obra__________________________________________________ obra_________________________ _________________________ $ 150000

½ galón galón de thiner_______________________________________________ thiner___________________________ ____________________ $ 5000 ¼ aceite______________________________________________________ aceite_______________________________________ _______________ $ 10000 ¼ valvulina___________________________________________________ valvulina___________________________________ ________________ $ 6000 TOTAL 7 

$ 513900

 

Capitulo 2: 2.0 

CONSTRUCCION

PROCEDIMIENTO: Inicialmente tomamos la lámina metálica y la cortam co rtamos os en las dimensiones requeridas que son: una lamina de 48x48 (cm) y la otra ot ra lámina de 28x158 (cm) luego procedemos a modelar mode lar en la forma específica. Soldamos las dos láminas perpendicularmente entre ellas y las pintamos con co n pintura gris martillada. Habiendo terminado el secado de la pintura en la estructura base, perforamos los agujeros donde van a ir situados los tornillos tornillos graduables. Luego pegamos la cinta milimétrica en la lámina vertical. Podemos instalar el e l tubo transparente paralelo a la lámina vertical y la sujetamos con las abrazaderas. Por otro lado instalamos los sensores al cronometro y posteriormente a la tubería y así concluimos con el montaje de nuestro banco de d e pruebas de fluidos.

8 

 

2.1

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ACTIVIDADES 1. Recolección de información 2. Organización de información 3. Análisis de información 4. cotización de elementos que conforman el equipo 5. Adquisición de elementos 6. Montaje de equipo Realización de pruebas al equipo 8. Análisis de pruebas 9. Toma de datos 10. Análisis y cálculos 11. Sustentación 7.

9 

SEPTIEMBRE 1  2  3  4 

OCTUBRE 1  2  3  4 

NOVIEMBRE DICIEMBRE 1  2  3  4  1  2 

 

2.2

ANEXOS

TABLA 1 CALCULOS DE VISCOCIDAD 

Fluido

Altura

   cm

Tiempo

Diámetro

seg  

  

Peso del fluido

cm

k gf   gf    Aceite1 Aceite2 Aceite3

10

Densidad

  ¸ ¨ k gg m © 3 ¹  ª m º

Viscosidad

Po 

 

2.3

BIBLIOGRAFIA

Http//: www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/stokes/stokes.html  www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/stokes/stokes.html  Http//: www.engnetglobal.com/tips/converter.asp?catip=10  www.engnetglobal.com/tips/converter.asp?catip=10 

11

 

12