DENSIDAD DE ACEITES

Densidad Relativa del Aceite de Motor
(2.7, 2.2)
(5.4, 4.6)
(7.9, 6.7)
(10.3, 8.7)
y = 0.8541x - 0.0658
Altura del Aceite (cm)
(h1)
Altura de Agua (cm)
(h3-h2)
Densidad Relativa del Aceite de Cerdo
(2.6, 2.2)
(5.4, 4.5)
(8, 6.8)
(11, 10.2)
y = 0.9476x - 0.4715
Altura del Aceite (cm)
(h1)
Altura de Agua (cm)
(h3-h2)
Densidad del Aceite Primor Premium
(3, 2.4)
(4.5, 3.9)
(6.6, 5.8)
(9.8, 8.6)
y = 0.9071x - 0.2449
Altura del Aceite (cm)
h1
Altura de Agua (cm)
h3-h2
Densidad Relativa del Aceite de Coco
(2.6, 2.4)
(3.8, 3.5)
(5.2, 4.5)
(7.4, 6.7)
y = 0.8859x + 0.0671
Altura del Aceite (cm)
(h1)
Altura de Agua (cm)
(h3 - h2)
Densidad Relativa del Aceite de Oliva
(2.5, 2.1)
(4, 2.9)
(6.2, 5.3)
(8.2, 7.1)
y = 0.9086x - 0.3972
Altura del Aceite (cm)
(h1)
Altura de Agua (cm)
(h3-h2)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS
ESCUELA PROFESIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS







TEMA : CÁLCULO DE LA DENSIDAD EN DISTINTOS TIPOS DE ACEITES
CURSO : Biofísica I
DOCENTE : MsC. Jesús Roberto Gavidia Iberico
ALUMNOS:
Puerta Martinez, Brian
Puclia Vargas, Dajaira
Quiroz Becerra, Javier
Rodriguez Alvarado, Slayton
Salazar Palma, Diego Rafael

CICLO : "II"
TRUJILLO – PERÚ
2015
PROBLEMA
Sera posible determinar experimentalmente la densidad de cinco tipos distintos de aceite, y así poder determinar qué tipo de aceite es más denso y cual el menos denso.
HIPÓTESIS

Si es posible determinar la densidad de los aceites utilizando un tubo de U. Y además también el aceite vegetal de motor va a ser menos denso que el aceite de manteca de cerdo, esto por ser más puro además ser de diferente composición química y diferente elaboración.

OBJETIVOS:
GENERALES:
3.1.1 Promover a los estudiantes la investigación científica y el trabajo en grupo, esto para poder lograr un buen desarrollo del proyecto.
Medir experimentalmente las densidades de 5 tipos distintos de aceite.

ESPECÍFICOS:
3.2.1 Determinar que aceite tiene mayor densidad comparado con los otros tipos de aceites con los que se trabajará en la experiencia.
Aplicar los conocimientos adquiridos durante el aprendizaje la realización del experimento.
MARCO TEÓRICO
4.1 Densidad
En física y química, la densidad (símbolo ρ) es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.
ρ=mV
Donde, m es la masa de una cantidad de sustancia que tiene un volumen V. La densidad es una propiedad característica de una sustancia; los objetos hechos de una sustancia dada, por ejemplo hierro, pueden tener cualquier tamaño o masa, pero la densidad será la misma para todos.
Si un cuerpo no tiene una distribución uniforme de la masa en todos sus puntos la densidad alrededor de un punto puede diferir de la densidad media. Si se considera una sucesión pequeños volúmenes decrecientes (convergiendo hacia un volumen muy pequeño) y estén centrados alrededor de un punto, siendo la masa contenida en cada uno de los volúmenes anteriores, la densidad en el punto común a todos esos volúmenes:

La unidad es kg/m³ en el SI, solo que en algunos casos se trabaja con las unidades: g/cm3.
4.2 Densidad Relativa
La densidad relativa o gravedad específica r de una sustancia se define como la razón de la densidad de esa sustancia entre la densidad del agua a 4 °C.

La densidad relativa (r) es un número sin dimensiones ni unidades. Como la densidad del agua es 1 000 kg/m3, la densidad relativa de cualquier sustancia será precisamente igual, desde un punto de vista numérico, a su densidad especificada en g/cm3 o 10-3 veces su densidad especificada en kg/m3.
4.3 Tubo en forma de U
Es un tubo en forma de U abierto por sus dos ramas (figura1) en el cual se deposita uno o dos líquidos que se mantienen en equilibrio a la presión atmosférica Po. Con este instrumento, generalmente se miden presiones (manométricas), pero también puede utilizarse como instrumento para medir densidades relativas de líquidos no miscibles: aceite y agua para este experimento.
Considerando el sistema en equilibrio, la presión absoluta en el fondo del manómetro es la misma para sus dos ramas. Esto es:
Presión (rama izquierda) = Presión (rama derecha)


h1 h3 h2AcH2OFigura 1: Tubo en U h1 h3 h2AcH2OFigura 1: Tubo en U
h1
h3
h2
Ac
H2O
Figura 1: Tubo en U


h1
h3
h2
Ac
H2O
Figura 1: Tubo en U







Si ρH2O es la densidad del agua y ρac es la densidad del aceite, se demuestra que:
ρacρH2O = h3- h2h1
Entonces la densidad relativa del aceite es:
ρr = h3- h2h1
Un dato a tener en cuenta es que:
1 g/cm3 = 1000 Kg/m3

4.4 Aceite de motor
Figura 2Figura 2Se llama aceite de motor, por extensión, a todo aceite que se utiliza para lubricar los motores de combustión interna (figura 2). Su propósito principal es lubricar las partes móviles reduciendo la fricción. Además de lubricar el aceite también limpia, inhibe la corrosión y reduce la temperatura del motor transmitiendo el calor lejos de las partes móviles para disiparlo. Los primeros aceites utilizados fueron los extraídos de grasas animales y vegetales. A medida que avanzó la técnica, y las exigencias de los motores, se empezaron a usar los compuestos químicos derivados del petróleo de mayor calidad y acorde con las necesidades industriales en ese momento. Estos aceites, que consisten principalmente en hidrocarburos
Figura 2
Figura 2
Figura 3Figura 2.1Figura 2.1Y compuestos orgánicos de carbono e hidrógeno, son aditivados con diferentes compuestos químicos para mejorar sus cualidades (figura 3). La tecnología actual, no obstante, los está dejando obsoletos y están siendo desplazados progresivamente por los aceites sintéticos formulados enteramente en laboratorio y con prestaciones muy superiores a los derivados del petróleo.
Figura 3
Figura 2.1
Figura 2.1
4.5 Aceite de coco
Figura 4Figura 4Es un aceite vegetal, conocido también como manteca de coco. Se trata de una sustancia grasa que contiene cerca del 90 % de ácidos saturados extraídos mediante prensado de la pulpa o la carne de los cocos (Cocos nucifera). Dispone de varios usos como alimentos o en cosméticos. Debido a su alto contenido de grasa saturada, es lento para oxidarse y, por tanto, resistente al enranciamiento, con una duración de hasta seis meses a 24 °C sin deteriorarse (figura 4).
Figura 4
Figura 4
4.6 Aceite de oliva
Aceite de oliva, se suele servir directamente de aceiteras de cristal con formas características como esta.
El aceite de oliva es un aceite vegetal de uso principalmente culinario que se extrae del fruto recién recolectado del olivo (Olea europaea) denominada oliva o aceituna. Casi la tercera parte de la pulpa de la aceituna es aceite, y por esta razón desde muy antiguo se ha extraído fácilmente con una simple presión ejercida por un primitivo molino (almazara). Su uso es fundamentalmente culinario, pero se ha empleado para usos cosméticos, así como cotidianos en las lámparas de aceite. La oliva o aceituna no se suele comer cruda debido a la amargura de su sabor (debida principalmente a la presencia de compuestos fenólicos), este sabor se reduce en gran medida mediante la aplicación de diversos procesos de curado (figura 5). No obstante el 90% de la producción mundial de olivas se emplea en producir aceite. Tan sólo un 2% de la producción mundial se realiza fuera del área del Mediterráneo; España, y en menor medida Italia y Grecia acaparan las tres cuartas partes de la producción mundial.
El aceite se extrae de aceitunas maduras de entre seis y ocho meses, justo en el momento que contienen su máxima cantidad de aceite lo que suele ocurrir a finales de otoño. Las aceitunas se someten a una primera presión con el objeto de extraer su zumo; la calidad del aceite depende en gran medida del procesado posterior. Por esta razón los productores vigilan estos pasos con sumo cuidado. La calidad del aceite de oliva se juzga por sus propiedades organolépticas y por su contenido de ácidos grasos libres. Existen regulaciones en la Unión Europea sobre las clasificaciones del aceite en seis categorías en función de la concentración de ácidos grasos.
Figura 5Figura 5Cabe distinguir el cultivo olivarero y su estudio científico (denominados olivicultura) de la extracción del aceite de oliva y su estudio (denominados elaiotecnia, del griego elaion que significa aceite, por supuesto de oliva). Más en general, la elaiotecnia es la ciencia que estudia la extracción de aceites vegetales de cualquier origen, como puede ser el mismo aceite de oliva, el de girasol, el de cacahuete, el de palma, etc.
Figura 5
Figura 5
Hoy el aceite de oliva se comercializa envasado en botellas (de cristal o plástico), así como en bidones protegidos de la luz. Los mayores productores del mundo se encuentran en las cercanías del Mar Mediterráneo, siendo España el mayor productor mundial.


4.7 Aceite vegetal.
Figura 6Figura 6El aceite de cocina es grasa de origen animal o vegetal que suele permanecer en estado líquido a temperatura ambiente.
Figura 6
Figura 6
En cocina, el término genérico «aceite vegetal» se usa para etiquetar un producto compuesto por un aceite concreto (como por ejemplo el de colza) o por una mezcla de varios aceites, a menudo basada en el de palma, maíz, soja o girasol.
El aceite puede aromatizarse sumergiendo en él hierbas frescas, pimienta, ajo y otros condimentos durante un periodo de tiempo. Sin embargo, debe tenerse cuidado cuando se almacenan aceites aromatizados para evitar el crecimiento de Clostridium botulinum (la bacteria que produce las toxinas que provocan el botulismo).
En la actualidad existen diversas marcas encargadas de suministrar al mercado este aceite, lo que los diferencian viene a ser la refinación que este aceite sufre durante su elaboración (Figura 6).
4.8 Aceite de manteca de cerdo
Figura 7Figura 7El aceite de manteca de cerdo se extrae del cerdo. Es un aceite amarillento o incoloro, de aroma característico y sabor dulce; funde a -2 °C; soluble en bisulfuro de carbono, éter, benceno y cloroformo; sus principales componentes son oleína y glicéridos de ácidos grasos sólidos; se emplea como lubricante, aceite de lana y como fuente luminosa, así como en la fabricación de jabón (Figura 7).
Figura 7
Figura 7
MATERIALES E INSTRUMENTOS:
Tabla 1: MATERIALES E INSTRUMENTOS.
MATERIALES
INSTRUMENTOS
PRECISION
1 muestra de aceite vegetal (Premium).
1 regla
1 mm
1 muestra de aceite de olivo.


1 muestra de aceite animal (manteca).


1 muestra de aceite de motor.


1 muestra de aceite de coco


6 jeringas (una para cada tipo de aceite y para el agua).


Agua de caño normal


1 manómetro en U.


Solución de detergente.


1 ollita pequeña


1 cuchara.


1 cocina eléctrica.


1 cámara fotográfica.


1 Libreta de apuntes



5.2 PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES.
Durante el desarrollo de este proyecto de investigación se siguieron los métodos:


5.2.1 Método deductivo:
Usamos este método para determinar las distintas densidades de los 5 tipos de aceites usados en este proyecto a partir de los datos obtenidos con el manómetro en U:
En primer lugar se instaló el equipo (manómetro) en una forma adecuada para no cometer error alguno.
Se verificó que el manómetro de tubo en U se encuentre limpio y en perfecta condición para realizar el experimento.
Se depositó agua de caño hasta la mitad de las ramas del manómetro a través de una manguera de jebe que está conectada a una parte del tubo en U (Figura 8).
Primero se agregó 2 cm aproximadamente de aceite con una jeringa por una de las ramas del manómetro (Figura9).
Luego medir h1, h2 y h3 (Figura 10).
Repetimos el paso anterior para otras cantidades similares de aceite agregados al manómetro (Figura 11).
Anotamos dichas medidas en la tabla 2, 3, 4,5 y 6.
Repetimos el mismo procedimiento para los otros 4 tipos de aceites.







Figura 9.Figura 9.Figura 10.Figura 10.Figura 8.Figura 8.
Figura 9.
Figura 9.
Figura 10.
Figura 10.
Figura 8.
Figura 8.
Figura 11.Figura 11.
Figura 11.
Figura 11.


5.2.2 Método comparativo:
Utilizamos este método para poder determinar qué tipo de aceite es el más denso y el menos denso en comparación con los demás aceites utilizados en este experimento.
Datos experimentales:
Las medidas que se obtuvieron para cada altura de cada tipo de aceite fueron las siguientes.
Y utilizando la fórmula para determinar la densidad relativa de un líquido, determinamos la densidad relativa y luego la densidad de cada tipo de aceite.

Tabla 2: Alturas del aceite primor Premium con respecto al agua.

ACEITE PRIMOR PREMIUM
N
h1 (cm)
h2(cm)
h3(cm)

1
3.0
15.2
17.6

2
4.5
14.5
18.4

3
6.6
13.5
19.3

4
9.8
12.1
20.7

Tabla 3: Alturas del aceite de motor con respecto al agua.

ACEITE DE MOTOR
N
h1 (cm)
h2(cm)
h3(cm)

1
2.7
14.1
16.3

2
5.4
12.9
17.5

3
7.9
11.9
18.6

4
10.3
11.0
19.7

Tabla 4: Alturas del aceite de manteca de cerdo con respecto al agua.

ACEITE DE MANTECA DE CERDO
N
h1 (cm)
h2(cm)
h3(cm)

1
2.6
14.5
16.7

2
5.4
13.3
17.8

3
8.0
12.2
19.0

4
11.0
10.5
20.7

Tabla 5: Alturas del aceite de coco con respecto al agua.
ACEITE DE COCO
N
h1 (cm)
h2(cm)
h3(cm)

1
2.6
15.1
17.5

2
3.8
14.5
18.0

3
5.2
14.1
18.6

4
7.4
13.0
19.7






Tabla 6: Alturas del aceite de oliva con respecto al agua.
ACEITE DE OLIVA
N
h1 (cm)
h2(cm)
h3(cm)

1
2.5
15.9
18.0

2
4.0
15.5
18.8

3
6.2
14.5
19.8

4
8.2
13.5
20.6

ANÁLISIS, RESULTADOS Y DISCUSIÓN
6.1 Analisis:
Se halló las densidades relativas de diferentes tipos de aceites con el uso de la siguiente fórmula:
ρr= h3- h2h1
Tabla 7: densidad relativa del aceite primor Premium.
ACEITE PRIMOR PREMIUM
N
ρr
ρac (kgm3)

1
0.800
800

2
0.867
867

3
0.879
879

4
0.878
878
Tabla 8: densidad relativa del aceite de motor.

ACEITE DE MOTOR
N
ρr
ρac (kgm3)

1
0.815
815

2
0.852
852

3
0.848
848

4
0.845
845
Tabla 9: densidad relativa del aceite de manteca de cerdo.
ACEITE DE MANTECA DE CERDO
N
ρr
ρac (kgm3)

1
0.846
846

2
0.833
833

3
0.850
850

4
0.927
927

Tabla 10: densidad relativa del aceite de coco.
ACEITE DE COCO
N
ρr
ρac (kgm3)

1
0.923
923

2
0.921
921

3
0.865
865

4
0.905
905

Tabla 11: densidad relativa del aceite de oliva.
ACEITE DE OLIVA
N
ρr
ρac (kgm3)

1
0.840
840

2
0.825
825

3
0.855
855

4
0.866
866

El análisis estadístico nos permite calcular la ecuación de la recta de cada tipo de aceite donde B viene a ser la pendiente y a la misma vez la densidad relativa de cada uno de los aceites y A el intercepto usando las fórmulas de regresión lineal:

Tabla 12. Respecto a la densidad relativa del aceite primor Premium.

N
Xj = h1
Yj = h3 - h2
Xj. Yj
(Xj)2
1
3.0
2.4
7.20
9.00
2
4.5
3.9
17.55
20.25
3
6.6
5.8
38.28
43.56
4
9.8
8.6
84.28
96.04
TOTAL
23.9
20.7
147.31
168.85



A = ( Xj2) ( Yj) – ( Xj)( XjYj)N Xj2- ( Xj)2 B = N XjYj- ( Xj)( Yj)N Xj2- ( Xj)2
A = (168.85) (20.7) – (23.9)( 147.31)4168.85- (23.9)2 B = 4 147.31- (23.9)(20.7)4168.85- (23.9)2
A = - 0.24 B = 0.91

En donde la densidad relativa del aceite primor Premium es de 0.91.


Tabla 13. Respecto a las alturas medidas del agua y del aceite primor Premium.

h1
(cm)
h3-h2
(cm)
3
2.4
4.5
3.9
6.6
5.8
9.8
8.6










Grafica 1: Respecto a la densidad relativa del Aceite Primor Premium.



N
Xj = h1
Yj = h3 - h2
Xj. Yj
(Xj)2
1
2.7
2.2
5.94
7.29
2
5.4
4.6
24.84
29.16
3
7.9
6.7
52.93
62.41
4
10.3
8.7
89.61
106.09
TOTAL
26.3
22.2
173.32
204.95
Tabla 14. Respecto a la densidad relativa del aceite de motor.


A = ( Xj2) ( Yj) – ( Xj)( XjYj)N Xj2- ( Xj)2 B = N XjYj- ( Xj)( Yj)N Xj2- ( Xj)2

A = (204.95) (22.2) – (26.3)(173.32)4204.95- (26.3)2 B = 4 173.32- (26.3)(22.2)4204.95- (26.3)2

A = - 0.07 B = 0.85

En donde la densidad relativa del aceite de motor es de 0.85.

Tabla 15.Respecto a las alturas de agua y aceite de motor.
h1
(cm)
h3-h2
(cm)
2.7
2.2
5.4
4.6
7.9
6.7
10.3
8.7







Grafica 2. Respecto a la densidad relativa del Aceite de motor.








Tabla 16. Respecto a la densidad relativa del aceite de manteca de cerdo.
N
Xj = h1
Yj = h3 - h2
Xj. Yj
(Xj)2
1
2.6
2.2
5.72
6.76
2
5.4
4.5
24.3
29.16
3
8.0
6.8
54.4
64.00
4
11.0
10.2
112.2
121.00
TOTAL
27.0
23.7
196.62
220.92

A = ( Xj2) ( Yj) – ( Xj)( XjYj)N Xj2- ( Xj)2 B = N XjYj- ( Xj)( Yj)N Xj2- ( Xj)2
A = (220.92) (23.7) – (27.0)(196.62)4220.92- (27.0)2 B = 4 196.62- (27.0)(23.7)4220.92- (27.0)2
A = - 0.47 B = 0.95

En donde la densidad relativa del aceite primor Premium es de 0.95.


Tabla 17. Respecto a las alturas de agua y aceite de manteca de cerdo.

h1
(cm)
h3-h2
(cm)
2.6
2.2
5.4
4.5
8
6.8
11
10.2

Grafica 3: Respecto a la densidad relativa del Aceite de Manteca de cerdo.



Tabla 18: Respecto a la densidad relativa del aceite de coco.

N
Xj = h1
Yj = h3 - h2
Xj. Yj
(Xj)2
1
2.6
2.4
6.24
6.76
2
3.8
3.5
13.3
14.44
3
5.2
4.5
23.4
27.04
4
7.4
6.7
49.58
54.76
TOTAL
19
17.1
92.52
103.00

A = ( Xj2) ( Yj) – ( Xj)( XjYj)N Xj2- ( Xj)2 B = N XjYj- ( Xj)( Yj)N Xj2- ( Xj)2

A = (103)(17.1) – (19)( 92.52)4103- (19)2 B = 4 92.52- (19)(17.1)4103- (19)2

A = 0.07 B = 0.89




En donde la densidad relativa del aceite primor Premium es de 0.89.
Tabla 19: Respecto a las alturas de agua y aceite de coco.
h3-h2
cm
h1
cm
2.4
2.6
3.5
3.8
4.5
5.2
6.7
7.4

Grafica 4: Respecto a la densidad relativa del Aceite de coco.


Tabla 20. Respecto a la densidad relativa del aceite de oliva.


N
Xj = h1
Yj = h3 - h2
Xj. Yj
(Xj)2
1
2.5
2.1
5.25
6.25
2
4.0
2.9
11.6
16.00
3
6.2
5.3
32.86
38.44
4
8.2
7.1
58.22
67.24
TOTAL
20.9
17.4
107.93
127.93
A = ( Xj2) ( Yj) – ( Xj)( XjYj)N Xj2- ( Xj)2 B = N XjYj- ( Xj)( Yj)N Xj2- ( Xj)2
A = (127.93)(17.4) – (20.9)( 107.93)4127.93- (20.9)2 B = 4 107.93- (20.9)(17.4)4127.93- (20.9)2
A = - 0.40 B = 0.91
En donde la densidad relativa del aceite primor Premium es de 0.91.

Tabla 21. Respecto a las alturas de agua y aceite de oliva.
h1
(cm)
h3-h2
(cm)
2.5
2.1
4
2.9
6.2
5.3
8.2
7.1

Grafica 5: Respecto a la densidad relativa del Aceite de oliva.

Cálculo de valor promedio y errores
Tabla 12: datos obtenidos para el valor promedio y errores (absoluto, relativo y porcentual)
TIPO DE ACEITE
Vm (kg/m3 )
ρ (Kg/m3 )
e r
E %
PRIMOR PREMIUM
856
18.86
0.022
2.2%
DE MOTOR
840
5.46
0.007
0.7%
MANTECA DE CERDO
864
21.31
0.025
2.5%
DE OLIVA
845
7.91
0.009
0.9%
DE COCO
904
13.45
0.015
1.5%
6.2 Resultados:
Tabla 13. Respecto a la densidad relativa y error porcentual.

N
TIPO DE ACEITE
ρr
ERROR PORCENTUAL %
1
PRIMOR PREMIUM
0.91
2.2%
2
DE MOTOR
0.85
0.7%
3
DE MANTECA DE CERDO
0.95
2.5%
4
DE COCO
0.89
1.5%
5
DE OLIVA
0.91
0.9%



DISCUSION.
Si es posible determinar las densidades de los distintos tipos de aceites experimentalmente con un margen de error porcentual aceptables. Considerando teóricamente la figura 12. Y Figura 13. Que vienen a ser densidades con valores cercanos a los ya realizados en el experimento.











Figura 12.Figura 12.
Figura 12.
Figura 12.
Figura 13.Figura 13.
Figura 13.
Figura 13.


CONCLUSIONES.

Se concluyó que el tipo de aceite más denso vendría a ser el aceite de cerdo, pues este alcanzo una densidad relativa de 0.91.
Ordenados de acuerdo a sus densidades relativas de menor a mayor, este orden seria:
ρde motor< ρoliva = ρpremium < ρcoco < ρde mantecaρde motor< ρoliva = ρpremium < ρcoco < ρde manteca
ρde motor< ρoliva = ρpremium < ρcoco < ρde manteca
ρde motor< ρoliva = ρpremium < ρcoco < ρde manteca


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
8.1 BIBLIOGRAFÍA.
Wilson, Jerry D. Anthony J. Buffa. "Física". México: Pearson Education. Quinta edición. (2003). Pág. 312-313.
Robert L. Mott. "Mecánica De Fluidos". México: Pearson Education. Sexta edición. (2006). Pág. 64-66.



8.2 LINKOGRAFÍA.
http://www.fuelwasters.com/2011/09/aceites-y-lubricantes-para-el-motor-de.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Aceite