LABORATORIO-N1
-
Upload
wilfrido-meneses-gel-vis -
Category
Documents
-
view
217 -
download
1
description
Transcript of LABORATORIO-N1
LABORATORIO N°1: MEDIDA DE VISCOCIDAD
WIlFRIDO MENESES GELVIS (1111918)
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERIAS
MECÁNICA DE FLUIDOS
SAN JOSÉ DE CÚCUTA
2015
INTRODUCCIÓN
La práctica de viscosidad es una práctica muy importante en el sentido de la
ingeniería debido a que esta se fundamenta mucho en leyes físicas y químicas
que nos permite entender porque tal compuesto es más espeso que otro, o porque
un compuesto es utilizado como lubricante, etc. El poder estudiar la viscosidad de
una sustancia nos ayuda a concluir cuanto varía con respecto a la temperatura, si
es más viscoso o menos viscoso, etc. El conocimiento de la viscosidad de un
líquido nos ayuda en el área de mecánica de fluidos ya que podemos saber qué
tipo de líquido es importante y porque usarlo en tal máquina para que esta
funcione en óptimas condiciones.
RESUMEN
Informe de la práctica de laboratorio N°1 “Medida de viscosidad” realizado en el
laboratorio de fluidos, en la cual se determinó la viscosidad experimental de un
fluido (aceite), a medida que variaba la temperatura.
OBJETIVO
Determinar experimentalmente la viscosidad de un fluido dado a medida que varía
la temperatura con la ayuda de un viscosímetro hoppler.
MARCO TEÓRICO
VISCOCIDAD
La viscosidad es la propiedad de un fluido que da lugar a fuerzas que se oponen al
movimiento relativo de capas adyacentes en el fluido. En otras palabras, la
viscosidad es una medida de la resistencia del fluido a derramarse o fluir por el
interior de un conducto.
VISCOSIMETRO DE HOPPLER
Está basado en la modificación del viscosímetro de bola en donde una esfera
rueda en el interior de un tubo que puede inclinarse en un ángulo determinado.
Las esferas son relativamente grandes con relación al diámetro interior del tubo, lo
que hace que el diámetro de la esfera sea de gran precisión. Las medidas de la
viscosidad deben hacerse a diferentes temperaturas del fluido, donde se cumple
que:
µ= t* (p1-p2) * K
Dónde:
Viscosidad absoluta (µ)
Densidad de la esfera (p1)
Densidad del aceite (p2)
Tiempo de caída (t)
Constante de la esfera (K)
El valor de la constante K depende del tipo de esfera a utilizar y el viscosímetro
que se esté usando Para este laboratorio se trabajó con el viscosímetro y con la
esfera cuya densidad es de 8.122 gramos sobre centímetro cubico y su constante
K va a ser igual a 0.800000 mili pascales por centímetro cubico sobre gramo.
PROCEDIMIENTO
Nivele el viscosímetro.
Llene el tubo interior con el aceite disponible para la experiencia y verifique que
su temperatura sea ambiente.
Seleccione el material de la bola de acuerdo a la tabla y al tipo de aceite.
Introduzca la bola dentro del tubo con aceite y ciérrelo.
Registre el tiempo requerido por la bola para recorrer el espacio entre las
líneas. Una vez pase la línea final inviértalo 180 grados y tome nuevamente el
tiempo. Tabule los datos.
Modifique la temperatura del baño de agua; simultáneamente agite la bomba
manual para homogenizar la temperatura.
Cuando la temperatura cambie tome el tiempo requerido por la esfera para
recorrer el tubo, gírelo 180 grados y mida de nuevo el tiempo transcurrido,
manteniendo la temperatura constante. Tabule los datos.
Repita el proceso para un total de 4 lecturas de diferentes temperaturas.
DATOS EXPERIMENTALES
Viscosímetro HOOPLER MLW
Distancia de la caída de la esfera: 10cm
Diámetro interior: 15.50cm
Angulo de inclinación: 80ͦ�
N° de la Bola Diámetro de
la bola (mm)
Masa de la
bola(g)
Densidad de
la bola
gr
cm3
Constante de
la bola
mPa∗cm3
gr
4 15.156 16.0483 8.122 0.80000
TEMPERATURA (℃)
T 1(S) T 2(S) T 3(S ) ∆T (S)
31 48,99 48,50 48,45 48,6540 34,13 34,14 34,12 34,1350 20,76 20,77 20,45 20,6660 13,21 13,15 12,84 13,07
ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS
1. Con los datos obtenidos de tiempo se calculan el valor de la viscosidad para
cada una de las temperaturas.
PROCESO PARA HALLAR ∆T (S) :
48,99+48,50+48,453
=48,65
34,13+34,14+34,123
=34,13
20,76+20,77+20,453
=20,66
13,21+13,15+12,843
=13,07
FORMULA DE VISCOSIDAD
μ=K (Pe−P f ) t
VISCOSIDAD PARA 32 ℃
1cm3 = 1ml
μ=0,8×10−3 Pa∗cm3
gr (8,122 grcm3−0,89 grml )51,47 s=0,2977Pa∗sVISCOSIDAD PARA 40℃
μ=0,8×10−3 Pa∗cm3
gr (8,122 grcm3−0,89 grml )35,84 s=0,2073 Pa∗sVISCOSIDAD PARA 50 ℃
μ=0,8×10−3 Pa∗cm3
gr (8,122 grcm3−0,89 grml )20,21 s=0,1169Pa∗sVISCOSIDAD PARA 60 ℃
μ=0,8×10−3 Pa∗cm3
gr (8,122 grcm3−0,89 grml )13,12 s=0,075 Pa∗s
2. Realizar una gráfica de Viscosidad vs Temperatura.
3. Investigar sobre otros métodos de medir viscosidad.
En la actualidad existen diferentes métodos experimentales para determinar la
viscosidad de un fluido las cuales se definirán a continuación:
VISCOMETRO DE TUBO CAPILAR
Los viscosímetros de tubo capilar son
los equipos más simples y económicos
que se utilizan para medir la viscosidad,
generalmente son construidos de vidrio,
existen varios diseños; pero todos se
basan en la configuración simple
utilizada por Wilhelm Ostwald, en los
que se mide el tiempo recorrido para que un volumen determinado de líquido fluya
entre dos marcas por un capilar desde un tubo reservorio. Por comparación de dos
líquidos, uno de viscosidad conocida como el agua, o por la medida de una
solución con un polímero y su relación con la del solvente puro en el mismo
instrumento.
En este método se hace una medición del tiempo necesario para que cierta
cantidad de fluido pase por un tubo capilar de longitud y diámetros conocidos, bajo
una diferencia medida y constante de presiones. Se pude aplicar la ley de Hagen-
Poiseuille, en el caso de que el flujo sea laminar.
VISCOMETRO DE COUETTE
Consiste en un cilindro suspendido por un filamento elástico,
al cual va unido un espejo para determinar el ángulo de
torsión en un modelo, o un dinamómetro provisto de una
escala en otros modelos. Este cilindro está colocado
coaxialmente en un recipiente cilíndrico, donde se encuentra
el líquido cuya viscosidad ha de determinarse.
El cilindro exterior gira a velocidad constante y su
movimiento es transferido al líquido que a su vez pone en movimiento el cilindro
interior en torno de su eje hasta que la fuerza de torsión es equilibrada por la
fuerza de fricción. Como el ángulo de torsión es proporcional a la viscosidad, se
puede determinar la viscosidad de un líquido, si se conoce la del otro líquido por
comparación de los dos ángulos de torsión
VISCOMETRO DE OSTWALD
Es quizás el modelo que más se ha utilizado en la
medida de viscosidades absolutas y relativas en líquidos
puros y biológicos, en sus mezclas y, especialmente, en
fluidos newtonianos. Se basa en la ley de Poisseuille que
permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a
través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las que se
establece el desplazamiento. La simplificación del tratamiento numérico facilita la
expresión que se aplica en la medida experimental.
El viscosímetro de Ostwald es de vidrio. Posee un ensanchamiento en forma de
ampolla provista de sendos enrases, conectado a un tubo capilar vertical que se
une a un segundo ensanchamiento destinado a la colocación de la muestra en una
primera operación, y del agua o líquido de referencia en otra operación
complementaria. El conjunto se introduce en un baño termostático para fijar la
temperatura con precisión. Es indispensable la concreción de este valor, porque la
magnitud de la viscosidad, o de su inverso la fluidez, son altamente dependientes
de la temperatura.
VISCOMETRO DE TAMBOR GIRATORIO
Mide la viscosidad utilizando la definición de viscosidad
dinámica. Se hace girar el tambor exterior a una velocidad
angular constante, (W), mientras el tambor interior se mantiene estacionario. Por
consiguiente, el fluido que está en contacto con el tambor giratorio tiene una
velocidad lineal, V, conocida, mientras el fluido que está en contacto con el tambor
interior tiene una Velocidad 0.
VISCOMETRO ROTACIONAL ANALOGICO
Instrumento de estructura compacta, de gran
estabilidad en las medidas y alta exactitud y precisión,
adecuado para lectura de viscosidades medias. Tiene
un amplio espectro de aplicación como puede ser la
medida de la viscosidad en grasas, pinturas, industrias
alimentarias, farmacéuticas, etc.
El principio de funcionamiento de equipo es muy
simple, un cilindro o disco suspendido de un muelle de
cobre-berilio gira mediante un motor sincrónico dentro del líquido muestra,
quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el
disco.
4. Consulta sobre los grados de viscosidad SAE e ISO.
Grados de viscosidad SAE
Hay once grados SAE. Seis de ellos incluyen la designación W (por "Winter":
invierno en idioma ingles), que indica que la viscosidad fue también medida a baja
temperatura. Para los grados que no tienen esta denominación, la viscosidad se
especifica a 100°C.
Ellos son:
0W, 5W, 10W, 15W, 20W y 25W (GRADOS DE INVIERNO)
20, 30, 40, 50 y 60 (GRADOS DE VERANO)
Grados de viscosidad ISO
A lo largo del tiempo se ha adoptado diferentes siglas (ASTM, DIN, etc.) para
clasificar los Aceites Lubricantes Industriales por su viscosidad medida en diversas
unidades, llevando a la necesidad del uso de tablas de conversión para pasar de
un sistema a otro.
Esta situación generó en los Institutos de Normalización de los piases miembros
de la Organización Internacional de Estandarización (ISO) el deseo de uniformar
criterios para crear un único sistema de clasificación.
5. Qué es índice de viscosidad.
Es la medida más indicativa de la variación de la viscosidad de un aceite
lubricante al variar la temperatura. Habitualmente, las características de un aceite
se dan en grados SAE, que establecen solamente la viscosidad del lubricante a
una temperatura de referencia (-18 °C, o bien 100 °C), pero no concreta cómo
varía dicha viscosidad con la temperatura.
Para definir un aceite en relación con las condiciones de funcionamiento de los
motores es más adecuado el índice de viscosidad. Dicho índice se obtiene
comprobando la variación de viscosidad entre dos temperaturas y comparándola
con el comportamiento de oportunos aceites de referencia.
6. Haga un análisis de los resultados obtenidos en el laboratorio, elabore sus
propias conclusiones y recomendaciones.
RECOMENDACIONES
Es necesario que el equipo de medición de viscosidad, el viscosímetro, esté
bien calibrado. La calibración la puede realizar el profesor, o éste puede indicar las
acciones al estudiante para que este las ejecute por sí sólo.
Es de gran ayuda realizar la práctica con previo conocimiento teórico del
comportamiento de la viscosidad del fluido que se estudiará. Esto significa que, el
estudiante debería consultar estudios previos sobre la viscosidad del fluido a tratar
para saber si el desarrollo de su experimento se está llevando a cabo de la
manera esperada.
CONCLUSIONES
Con la ayuda de las gráficas se pudo llegar a determinar que cuanto más sube
el nivel de la temperatura el líquido se vuelve más fluido.
También se determina que al presentar más fluidez al líquido le toma menos
tiempo en descargarse del viscosímetro esto nos indica que cuando en un fluido
baja su viscosidad este presenta menos resistencia a fluir.
BIBLIOGRAFIA
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/viscosidad/viscosidad.htm
https://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad
http://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtml
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/viscosidad/viscosidad.html