Practica 1 de densidad del laboratorio de mecánica de fluidos

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
Laboratorio de Mecánica de Fluidos I
PRÁCTICA 1
DENSIDAD
Fecha de realización: 16/02/2016
Fecha de entrega: 23/02/2016
Alumno: Legazpi Ascencio Alexis
Grupo: 7
Profesor: Sandoval Rodríguez Juan Antonio

2. Objetivo: RECORDAR LAS PROPIEDADES INTENSIVAS (DENSIDAD Y GRAVEDAD INTENSIVA). OBTENER
LA DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA DE ALGUNAS SUSTANCIAS USADAS COMÚNMENTE.
Marco Teórico
Conceptos teóricos
Las propiedades intensivas o intrínsecas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un
cuerpo, por lo que el valor permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo
no son propiedades aditivas.
Las propiedades extensivas o extrínsecas son aquellas que sí dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un
cuerpo, son magnitudes cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe.
Cuando hablamos de densidad estamos hablando de una propiedad intensiva ya que no depende de la masa y está
representada por la letra griega φ (ro) se define como la cantidad de materia por unidad de volumen.
φ=m/v
La densidad del agua es de 1 gr/cm3
. Esto en las siguientes condiciones:
 Presión = 1 Atm.
 Temperatura = 4°C
La densidad del agua expresada en diferentes unidades:
Densidad Agua = 1 gr/cm3
= 1000 Kg/m3
= 133.53 onza/galón = 62.43 Lb/ft3
= 0.04 Lb/pulg3
La densidad del agua es muy usada como patrón de densidades y volúmenes de otras sustancias y/o compuestos. Una
propiedad importante de la densidad del agua es que es muy estable, ya que esta varía muy poco a los cambios
de presión y temperatura.
La gravedad especifica (o densidad relativa) generalmente representada por la letra griega δ o φr se define como la
comparación de la densidad de la sustancia en estudio con la densidad del agua a P=1 atm y T=4 °C.
φr = φsustancia / φH2O
Nota: La densidad expresada en gr/ml = gr/cm3
es numéricamente igual a la densidad relativa.
Instrumentación
Picnómetro:Es un instrumento de medición cuyo volumen es conocido y permite conocer la densidad o peso
específico de cualquier fluido ya sea líquido o sólido mediante gravimetría a una determinada temperatura
𝜌 =
𝑚 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 − 𝑚 𝑣𝑎𝑐𝑖 𝑜
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

3. Aparato de Hare: Consiste en 2 o más recipientes abiertos a la atmosfera, pero conectados hidráulicamente
entre si y a una bomba de vacío. Al accionar la bomba de vacío, los fluidos “suben” a la relación P1= P2 = P3,
donde Pn= φn g hn.
φ1 g h1 = φ2 g h2 = φ3 g h3= φn g hn
Si conocemos la densidad de uno de los fluidos podemos conocer las demás.
Densímetro de contrapeso o hidrómetro: Consiste en un tubo de vidrio cerrado en ambos extremos con un
contrapeso (de plomo o hierro) en uno de ellos y una escala en el interior
Grado Baumé
Para líquidos más pesados que el agua:
φH2O/ φsustancia = 145/(145 – Grado Baumé)
Para líquidos más pesados que el agua:
Grado Baumé = 140* (φH2O/ φsustancia)-130
Grado API
Con base en la escala Baumé,el American Petroleum Institute (API) desarrolló una escala un poco diferente.
Las fórmulas son:
API = 141.5 * (φH2O/ φsustancia) - 131.5
Desarrollo de la Práctica
Experimento I. Densímetro de contrapeso o hidrómetro
Obtener la densidad en la escala API y/o grados Baumé del agua potable en C.U y del
aceite SAE 40, utilizando un densímetro de contrapeso.
1. Para este experimento se llenaron dos probetas, una de aceite SAE 40 y la otra
de agua potable. En las probetas se introdujo un densímetro y una vez que llego al
equilibrio se tomó nota de los grados Baumé y grados API.

4. Tabla de datos y datos obtenidos
Sustancia Grados Baumé Densidad relativa
Agua 10 1
Aceite SAE 40 31 0.87
Cálculos
𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝐵𝑎𝑢𝑚é = 140 (
𝜌 𝐻2𝑂
𝜌𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎
)− 130
Despejando:
𝜌𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖 𝑎 = (
𝜌 𝐻2𝑂 ∗ 140
𝐺𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 𝐵𝑎𝑢𝑚é+ 130
)
Para elagua.
𝜌 𝐻2𝑂 = (
1000 ∗ 140
10 + 130
) = 𝟏𝟎𝟎𝟎 [
𝒌𝒈
𝒎 𝟑]
Para elaceite SAE 40
𝜌 𝑆𝐴𝐸40 = (
1000 ∗ 140
31 + 130
) = 𝟖𝟔𝟗. 𝟓𝟔𝟓 [
𝒌𝒈
𝒎 𝟑]
TABLA DE DENSIDADES DEL AGUA DEPENDIENDO
SU TEMPERATURA.

5. Errores relativos
∈ 𝑟 = |
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙
| ∗ 100
Para elagua.
∈ 𝑟 = |
998.49 − 1000
998.49
|∗ 100 = 𝟎. 𝟏𝟓𝟏 %
Para elaceite SAE 40
∈ 𝑟 = |
899 − 869.565
899
| ∗ 100 = 𝟑. 𝟐𝟕𝟒 %
Resultados
Sustancia Densidad [kg/m3
]
Agua 1000
Aceite SAE 40 869.565
Experimento II. Calculo de la densidad del agua conel picnómetro
Con ayuda del picnómetro obtener la densidad del agua potable de Ciudad Universitaria donde la presion atmosférica
es de 585 mmHg y una temperatur de 19 °C y una humedad relativa de 48%.
El primer paso que se siguió, fue medir la masa del picnómetro vacío con la ayuda de
una báscula.
PICNÓMETRO

6. 1. Se llenó el recipiente al tope con agua colocando el tapón, y se prosiguió a pesar el recipiente con la báscula.
Tabla de datos y datos obtenidos
 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 25 𝑚𝑙
 𝑚 𝑣𝑎𝑐í𝑜 = 19.15 𝑔𝑟
 𝑚 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 44.24 𝑔𝑟
Cálculos
𝜌 𝐻2 𝑂 =
𝑚 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 − 𝑚 𝑣𝑎𝑐í𝑜
𝑉𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
=
44.24 − 19.15
25 𝑚𝑙
=
24.09
25
= 1.0036 [
𝑔𝑟
𝑚𝑙
] = 1003.6[
𝑘𝑔
𝑚3]
∈ 𝑟 = |
998.49 − 1003.6
998.49
| ∗ 100 = 𝟎. 𝟓𝟏𝟐 %
Resultados
𝝆 𝑯 𝟐 𝑶 = 𝟏𝟎𝟎𝟑.𝟔[
𝒌𝒈
𝒎 𝟑]
Experimento III. Aparato de Hare
Obtener la densidad de distintas sustancias
usando el aparato de Hare.
1. Se conectó la bomba manual o pera la
jeringa que interconectaba los tubos que estaban
introducidos en la sustancia, e inmediatamente se
acciono la bomba.
2. Se prosiguió a medir las alturas de cada
sustancia con una regla.
APARATO DE HARE

7. Tabla de datos y datos obtenidos
Cálculos
𝜌𝑎𝑛𝑡𝑖𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝜌 𝐻2𝑂 ∗ (
ℎ 𝐻2𝑂
ℎ 𝑎𝑛𝑡𝑖𝑐𝑜𝑛𝑔𝑒𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒
) = 1000 ∗ (
0.103
0.1078
) = 955.47
𝜌𝑔 𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 = 𝜌 𝐻2𝑂 ∗ (
ℎ 𝐻2𝑂
ℎ 𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎
) = 1000 ∗ (
0.103
0.064
) = 1537.71
𝜌𝑑𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙 = 𝜌 𝐻2𝑂 ∗ (
ℎ 𝐻2𝑂
ℎ 𝑑𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙
) = 1000 ∗ (
0.103
0.118
) = 1342.24
𝜌𝑆𝐴 𝐸30 = 𝜌 𝐻2𝑂 ∗ (
ℎ 𝐻2𝑂
ℎ 𝑆𝐴𝐸30
) = 1000 ∗ (
0.103
0.1125
) = 1228.89
𝜌𝑆𝐴 𝐸40 = 𝜌 𝐻2𝑂 ∗ (
ℎ 𝐻2𝑂
ℎ 𝑆𝐴𝐸40
) = 1000 ∗ (
0.103
0.122
) = 1037.51
𝜌𝑆𝐴 𝐸60 = 𝜌 𝐻2𝑂 ∗ (
ℎ 𝐻2𝑂
ℎ 𝑆𝐴𝐸50
) = 1000 ∗ (
0.103
0.117
) = 913.36
𝜌𝑆𝐴𝐸70 = 𝜌 𝐻2𝑂 ∗ (
ℎ 𝐻2𝑂
ℎ 𝑆𝐴𝐸70
) = 1000 ∗ (
0.103
0.1185
) = 793.89
Resultados
Sustancia h [m]
Agua 0.103
Anticongelante 0.1078
glicerina 0.064
Diésel 0.118
Aceite SAE 30 0.1125
Aceite SAE 40 0.122
Aceite SAE 60 0.117
Aceite SAE 70 0.1185
Sustancia h [m] ρ[
𝒌𝒈
𝒎 𝟑
]
Agua 0.103 1000
Anticongelante 0.1078 955.473098
glicerina 0.064 1537.71452
Diésel 0.118 1342.24233
Aceite SAE 30 0.1125 1228.89743
Aceite SAE 40 0.122 1037.51176
Aceite SAE 60 0.117 913.365054
Aceite SAE 70 0.1185 793.895363

8. Conclusiones
Gracias a esta práctica pudimos obtener la densidad del agua mediante dos métodos, una con un
densímetro de contrapeso calibrado en escala baumé y con un picnómetro. De los resultados
puedo decir que la densidad del agua oscila entre los 1000 y 1003.6 esto debido a que no
estamos trabajando con agua pura, ya que el agua del grifo contiene sodio y otros elemento que
desconocemos, es por eso que con el uso del picnómetro; que a mi parecer es un método muy
preciso, no nos dio un valor de 1000 kg/m3 exactamente pero sin embargo nuestro resultado fue
satisfactorio. Por otro lado aprendí lo que era el aparato de hare, que es un aparato con un
mecanismo de funcionamiento sumamente sencillo que nos permite obtener las densidades de
sustancias utilizados usualmente en la industria.
Bibliografía y/o Mesografía
 http://www.fullquimica.com/2012/04/densidad-del-agua.html
 Yunus A. Cengel, “Mecánica de fluidos”, editorial Mc Graw Hill,
 Claudio Mataix, Mecánica de Fluidos y Maquinas Hidráulicas.