Informe Densidad

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

Universidad de Guanajuato Departamento de Ingeniería Mecánica Mecánica de Fluidos

Las secciones se numerarán consecutivamente e irán en negrita con fuente de 12 pt. Las subsecciones irán en negrita/cursiva, con tamaño de 11 pt. El cuerpo del texto es en Times New Roman 11 pt. El informe debe ser impreso por ambas caras de las hojas. Fecha: 20 de febrero de 2019

REPORTE DE PRÁCTICA DE DENSIDAD Manuel Abimelek Castrezana Granados 146208 Jesus Martin Zavala Flores 390379

Nombre del Estudiante NUA Nombre del Estudiante NUA

1. INTRODUCCIÓN

Para la realización de practica de densidad se tuvieron en cuenta los conceptos físicos fundamentales muy claros, así como el modo de uso y principios físicos mediante los cuales trabajan los instrumentos empleados, para facilitar el desarrollo de la práctica y obtener resultados óptimos. Cabe mencionar que se toma en cuenta la norma para medir densidad (NMX-F-075-SCFI-2012/ISO 6883-2017), tratando de seguirla en medida de lo posible. Comenzamos definiendo la densidad (ρ) como una magnitud escalar referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de una sustancia [1]. Se expresa como la masa de un cuerpo dividida por el volumen que ocupa. 𝜌=

𝑚 𝑉

A veces, la densidad de una sustancia se da en relación con la densidad de una sustancia conocida plenamente; entonces se le llama gravedad específica o densidad relativa, y se define como la razón de la densidad de una sustancia a la densidad de alguna sustancia estándar, a una temperatura especificada [2].

Página 1

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

𝛾=

𝜌 𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 𝜌 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

Para la medición de la densidad de un fluido existen distintos instrumentos, los instrumentos que se emplearon en la elaboración de esta práctica fueron: Densímetro: es un instrumento de medición que permite determinar la densidad relativa de un líquido. Por lo general está hecho de vidrio y consta de un tallo cilíndrico y una bombilla que contiene mercurio o perdigones de plomo que le permiten flotar en posición vertical en líquidos [3]. Los densímetros se fundamentan en el principio de Arquímedes.

Principio de Arquímedes: La determinación de la densidad de los sólidos por el principio de Arquímedes consiste en determinar el empuje (E), el cual se halla realizando la diferencia entre el peso del solido en el aire (Ws) y el peso aparente del sólido sumergido en el líquido (Wa). El volumen del líquido desalojado corresponde al volumen del solido sumergido.

Picnómetro: es un instrumento de medición que se le utiliza para medir las densidades de sustancias, también se conoce como frasco de densidades. Consiste en un pequeño frasco de vidrio de cuello estrecho, cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tubo capilar con graduaciones de tal manera que un volumen puede obtenerse con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua o el mercurio [4].

Página 2

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

2. OBJETIVO GENERAL Determinar la densidad de un líquido y un sólido con diferentes metodologías

3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Obtener de manera experimental la densidad de los diferentes materiales mediante los métodos indicados en esta práctica. 2.- Determinar el tipo de material analizado, comparando los resultados obtenidos en la práctica con los datos proporcionados por la literatura. 3.- Analizar las diferencias entre los valores obtenidos experimentalmente y los valores proporcionados por la literatura.

4. MATERIALES Y MÉTODOS -

Materiales y reactivos

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Probeta de 100 ml Balanza analítica Agua destilada Biodiesel (aceite de soya) Material de prueba: Tornillo, pieza de aluminio y frasco. Alambre de cobre. Densímetro

PICNÓMETRO Picnómetro de 50ml (49.33ml) Termómetro graduado de 0°C a 68°C, con escala dividida en décimas de grado. Embudo o pipeta para llenar el picnómetro. Balanza analítica con sensibilidad de 0,0001 g. Agua destilada Alcohol etílico de 96° (v/v).

Página 3

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

-

Procedimiento experimental

PRINCIPIO DE ARQUIMIDES 1. Se utilizó la balanza analítica para determinar la masa de la pieza solida número 1, y se tomó registro de la masa en la hoja de reporte. 2. Se tomó una probeta de 100 ml y se lavó perfectamente. Se enjuago interiormente con un poco del líquido de estudio. (El líquido de enjuagar se echó a un recipiente de disposición final.) 3. Se llenó la probeta con un volumen aleatorio de agua destilada y se registró el valor inicial en la hoja de reporte. 4. Se tomó la pieza solida número 1 perfectamente limpia y seca y se introdujo con cuidado en la probeta mediante el apoyo un alambre de cobre de calibre delgado amarrado a la pieza. Se soltó y se tomó la medición del desplazamiento del fluido con respecto a la original, se registró el dato en la hoja de reporte. 5. Se extrajo la pieza y se secó perfectamente. 6. Se volvió a rellenar la probeta con el volumen de agua inicial. 7. Se repitió el mismo proceso para cada una de las piezas de estudio y se registraron los valores obtenidos en la hoja de reporte.

PICNÓMETRO 1. Se registró el volumen al cual viene tarado el picnómetro. 2. Se nivelo y taro la balanza analítica previamente, posteriormente se pesó el picnómetro vacío y se registró en la hoja de reporte. 3. Se llenó el picnómetro con agua destilada. (suavemente para evitar generar burbujas y no alterar la masa del fluido). 4. Se verifico que por el tubo capilar lateral saliera una gota de agua, indicando que le picnómetro estaba lleno. 5. Se volvió a pesar el picnómetro y registrarlo en la hoja de reporte. 6. Se lavó el picnómetro con agua destilada y alcohol etílico y se secó perfectamente.

Página 4

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

7. Se repitió el mismo procedimiento mencionado anteriormente con los todos los fluidos de estudio.

5. RESULTADOS 5.1 Densímetro: Se realizó la practica con el densímetro. El encargado de laboratorio, atentamente mostró la forma de utilizar el artefacto. Las pruebas realizadas fueron tres, hechas en biodiesel (aceite de soya) a una temperatura de 20 grados C, con un densímetro de rango 0.8 – 0.9 𝑔𝑟/𝑚3 (@15 C). Para poder medir la densidad del biodiesel, el densímetro en un costado tiene la escala con que mide y el rango que se utiliza. Se midió tres veces para poder tener una lectura más precisa y se promedió los resultados, véase la Tabla 1.

Tabla 1. Densidad del biodiesel con densímetro

DENSÍMETRO Temperatura Liquido Biodiesel

20 C 0.883

Densidad (𝑔𝑟/𝑚3 @15 C) 0.884

0.883

Promedio 0.8833

5.2 5.2.1 Picnómetro: En esta parte de la práctica se midió primero agua destilada véase Tabla 2. Tabla 2. Densidad del agua destilada

Fluido Volumen del picnómetro Masa del picnómetro vacío Temperatura Masa del picnómetro con agua Masa del agua Densidad del agua (cálculo anexo 1)

Agua destilada 49.33 ml 42.665 gr 22.0 C 91.8181 gr 49.01531 gr 9.9641 𝑘𝑔/𝑚3

Página 5

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

5.2.2 Posteriormente se midió biodiesel véase Tabla3. Tabla 3. Densidad del biodiesel

Fluido Volumen del picnómetro Masa del picnómetro vacío Temperatura Masa del picnómetro con biodiesel Masa del agua Densidad del agua Densidad relativa (cálculo anexo 1)

Biodiesel 49.33 ml 42.661 gr 22.0 C 87.8599 gr 45.1989 0.91625 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 0.91955 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

5.3 Principio de Arquímedes: En esta tercera parte de la práctica se eligieron tres objetos de diferente material, mencionados en la siguiente lista:   

Tornillo (acero) Jarrón del hada de los deseos vacío (vidrio) Trozo de cilindrado (aluminio)

Estos objetos se pesaron y se introdujeron en una probeta con cierto volumen de agua, para medir su densidad, véase la Tabla 4. Tabla 4. Densidad de diferentes objetos en base a su masa y el volumen desplazado

Solido Acero Vidrio Aluminio

Masa 14.12955 gr 16.5661 gr 17.8330

Principio de Arquímedes Volumen inicial Volumen final 50 ml 52 ml 61 ml 67 ml 50 ml 56 ml

Densidad 7.079 𝑔𝑟/𝑐𝑚3 2.7610 𝑔𝑟/𝑚3 2.9721 𝑔𝑟/𝑚3

Página 6

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

6. DISCUSIÓN 6.1 Una de las consideraciones totalmente aceptables debido a que se está en el proceso de aprender, pero es debido mencionar, es que al utilizar el picnómetro en la subsección 5.2.1 donde se utilizó agua destilada, posteriormente de lavarlo, se secó inmediatamente con aire comprimido lo cual afecta ligeramente la medición, debido a que nos mencionaron que la norma que se utiliza mencionada en la sección 1, muy atentamente lo comentó el encargado de laboratorio para que al realizar una medición experimental no se realizara el procedimiento de esa manera. 6.2 La temperatura a la que fue medida la densidad en la subsección 5.1 que se muestra en los resultados expresados en la Tabla 1 es a 20 C y el densímetro esta calibrado para que sea una medida a 15 C, por lo que únicamente se tuvo que buscar equivalencias para las medidas realizadas a 15 C que se muestran a continuación. DENSÍMETRO Temperatura Liquido Biodiesel

20 C 0.884

Densidad (𝑔𝑟/𝑚3 @15 C) 0.885

0.884

Promedio 0.8843

Según la equivalencia, únicamente se le debe aplicar un +0.001 [5] para que este bien la medida a 20 C. 7. CONCLUSIONES 7.1 Manuel Abimelek Castrezana Grandos: Resulta interesante que existan tantas maneras de medir la densidad de algún objeto, que parecen bastante sencillas, pero que existen normas que regulan la manera en que están hechas, para que todos tengamos las mismas medidas y al crear algo nuevo o ya existente, haya una mejor comunicación para cada parte del equipo involucrado, también en como algo tan complejo como las sustancias que medimos y con nombres tan específicos propios de su naturaleza, a la vez sean algo tan cotidiano. Así como existen las normas que se deben de llevar a cabo estrictamente, también existe cierto huelgo para que de no llevarse acabo de la manera correcta alguna medición o procedimiento, pueda ser homogenizado mediante la aplicación de equivalencias que ya hayan sido publicadas y así estar más acertados en nuestros datos que obtenemos, ya que no todas las medidas de los procedimientos se hacen en el mismo lugar del mundo. Me parece admirable que alguien se haya tomado el tiempo de ver los procedimientos de distintas perspectivas para poder crear una Página 7

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

equivalencia y pueda ser aplicada desde cualquier sitio con ciertas variaciones moderadas, como lo que nos ocurrió en la subsección 5.1 que se rectificó en la subsección 6.2.

8. REFERENCIAS [1] Yunus A. Çengel, Mecánica de fluidos Fundamentos y aplicaciones, Primera edición, The McGraw-Hill, (2006). [2] Yunus A. Çengel, Mecánica de fluidos Fundamentos y aplicaciones, Primera edición, The McGraw-Hill, (2006). [3] Sears-Zemansky, Física Universitaria, Decimosegunda edición, Pearson Educación, (2009). [4] Raymond A. Serway, Física para ciencias e ingeniería, Novena edición, Thomson Brooks, (2004). [5] www.cocinista.es Corrección de la densidad especifica dependiendo de la temperatura. Recuperado de https://www.cocinista.es/web/es/recetas/hacer-cerveza/trucos-y-consejos/correccionde-la-densidad-especifica-dependiendo-de-la-temperatura-.html

9. ANEXOS Es una sección opcional. Se puede colocar: o Ejemplos de cálculo o Parte experimental no detallada en el informe o Fotografías de la práctica de laboratorio Si desea colocar diferentes fotografías en los anexos, estas no deben ir necesariamente una debajo de otra, estas pueden agruparse horizontalmente de tal manera que disminuya el espacio. Siempre y cuando, estas vayan respectivamente identificadas y tituladas.

Página 8

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

Fig 1. Densimetros.

Fig 2. Picnometro.

Fig 3. Medicion de masa del picnometro.

Fig 4(a). Volumen de pieza de aluminio. Fig 4(b). Volumen de pieza de acero. Fig 4(c). Volumen de pieza de vidrio.

Fig 5(a). Masa de pieza de aluminio.

Fig 5(b). Masa de pieza de acero.

Fig 5(c). Masa de pieza de vidrio.

Página 9

INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA DE FLUIDOS

Página 10