LABORATORIO DE FLUIDOS PRACTICA N 1 MEDIDA DE VISCOSIDAD

ANDREA KATHERINE LONDOO GRISALES WILLIAM FUENTES VARGAS

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERA PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA CIVIL SAN JOS DE CCUTA 2010

LABORATORIO DE FLUIDOS PRACTICA N 1 MEDIDA DE VISCOSIDAD

ANDREA KATHERINE LONDOO GRISALES Cdigo: 1110925 WILLIAM FUENTES VARGAS Cdigo: 1920026

Presentado a Ingeniero Nelson Javier Cely Calixto

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERA PLAN DE ESTUDIOS DE INGENIERIA CIVIL SAN JOS DE CCUTA 2010 1. OBJETIVOS

Medir la viscosidad del fluido en el viscosmetro HOPPLER a diferentes temperaturas. Analizar como varia la viscosidad del fluido al aumentarla de la temperatura ambiente. Aprender a manejar el viscosmetro Hoppler con destreza

1. BASE TEORICA Definicin de Fluido

Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicacin de una solicitacin o tensin tangencial sin importar la magnitud de sta. Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes caractersticas que presentan en: Newtonianos No newtonianos Lquidos Gases

O tambin en:

Fluidos Newtonianos Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relacin entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformacin es lineal y pasa por el origen, es decir, el punto [0,0]. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposicin al pegamento, la miel o los geles que son ejemplos de fluido no newtoniano. Un buen nmero de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presin y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales. A medida que aumenta la temperatura de un fluido lquido, disminuye su viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad es inversamente proporcional al aumento de la temperatura Fluidos No Newtonianos Un fluido no newtoniano es aqul cuya viscosidad vara con la temperatura y la tensin cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano. Aunque el concepto de viscosidad se usa habitualmente para caracterizar un material, puede resultar inadecuado para describir el comportamiento mecnico de algunas sustancias, en concreto, los fluidos no newtonianos. Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades reolgicas, propiedades que tienen que ver con la relacin entre el esfuerzo y los tensores de tensiones bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo cortante oscilatorio. Propiedades De Los Fluidos Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y caractersticas del mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido. Propiedades primarias o termodinmicas:

Presin Densidad Temperatura Energa interna Entalpa Entropa Calores especficos Viscosidad

Propiedades secundarias Caracterizan el comportamiento especfico de los fluidos. Viscosidad Conductividad trmica Tensin superficial Compresin

La naturaleza Fsica de la Viscosidad La viscosidad es una medida de la friccin interna del fluido, esto es, la resistencia a la deformacin. El mecanismo de la viscosidad en gases se entiende razonablemente bien, pero la teora se ha desarrollado muy poco para los lquidos. Podemos obtener mayor informacin acerca de la naturaleza fsica del flujo viscoso analizando este mecanismo brevemente. La viscosidad de un fluido newtoniano est determinado por el estado del material. De tal modo m = m(T, p). La temperatura es la variable ms importante por lo que la consideraremos primero. Se dispone de excelentes ecuaciones empricas para la viscosidad como una funcin de la temperatura.

1. EQUIPOS Viscosmetro de Hoppler Termmetro Cronmetro Densmetro o hidrmetro Esfera de prueba. Sustancia problema. Termmetro

Viscosmetro de Hoopler

Cronometro

Densmetro

1. PROCEDIMIENTO Se procede a medir la densidad del fluido a calcularle la viscosidad pro medio del hidrmetro. Asegurarse de que las condiciones iniciales sean ptimas para empezar el ensayo como son: nivel de agua en el termstato y en el viscosmetro. Se deposita la sustancia problema (aceite SAE 40 motores Disel) en el capilar del viscosmetro y se deja caer la esfera y se empieza a medir el tiempo de cada de esta tres veces, con las siguientes temperaturas: 28C, 42C, 50C, 60C. Se debe asegurar que al penetrar la esfera en el fluido no produzca burbujas que afecten el resultado del experimento

1. EVALUACION La viscosidad dinmica se mide en centipoises, en el sistema de unidades de C.G.S antiguo. Por lo tanto se debe sustituir las unidades al S.I. donde La viscosidad dinmica en centipoises se calcula por la formula: = K (e-f).t K= constante de la esfera a utilizar: e= densidad de la esfera f= densidad del fluido t = tiempo de cada de la esfera Tanto K y e se encuentran en la tabla del catalogo del viscosmetro VISCOSIMETRO DE HOOPLER MLW Distancia de la Cada de la esfera: 10 cm Dimetro Tubo: Angulo de Inclinacin: 80 BOLA Dimetro de la bola a 20C (mm) 15.8013 15.6345 15.669 15.002 Peso de la bola (gr.) 4.6120 4.4580 16.0221 14.3890 Gravedad especifica a 20C 2.233 2.233 8.0108 8.139 Constante de la bola K 0.0105948 0.075413 0.12865 1.2097

1 2 3 4

5 6

13.546 10.000

10.0323 4.0928

7.708 7.817

10.097 40.02

ESFERA No 2 K 0.12865 e 7.0553gr/cm3t1 t2 t3

FLUIDO f 0.89 gr/cm3 Tiempo promedio en segundos 34.51 18.52 13.44 9.19 Viscosidad (centipoises) 31.37 16.83 12.21 8.35

TEMPERATURA C 28 42 50 60

(Seg.)

(Seg.) 35.63 18.57 13.12 9.06

(Seg.) 34.63 17.90 13.03 9.23

33.28 19.09 14.17 9.27

2. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS

Con los datos obtenidos de tiempo se calcula el valor de la viscosidad para cada una de la temperaturas (Ver tabla anterior).

e=masavolumen Vol=4* *r33 Vol=4* *(0.78345)33

e=16.022 gr.2.014 cm3

e=7.9553 gr.cm3

Vol= 2.014 cm3Para temperatura= 28C = K (e-f).t = 0.12865 (7.9553 gr/cm3 - 0.89 gr/cm3) x 34.51seg = 31.37

Para temperatura= 42C = K (e-f).t = 0.12865 (7.9553 gr/cm3 - 0.89 gr/cm3) x 18.52seg = 16.83 Para temperatura= 50C = K (e-f).t = 0.12865 (7.9553 gr/cm3 - 0.89 gr/cm3) x 13.44seg = 12.21 Para temperatura= 50C = K (e-f).t = 0.12865 (7.9553 gr/cm3 - 0.89 gr/cm3) x 9.19seg = 8.35 REALIZAR UNA GRFICA DE VISCOSIDAD VS. TEMPERATURA

INVESTIGAR SOBRE OTROS MTODOS DE MEDIR VISCOSIDAD

Viscosmetro de Tambor giratorio.

Este aparato mide la viscosidad utilizando la definicin de la viscosidad dinmica = / ( V/ y) El procedimiento consiste en hacer girar el tambor exterior a una velocidad angular constante , mientras que el tambor interior se mantiene estacionario. Por consiguiente el fluido que queda en contacto con el tambor giratorio tiene una

velocidad v conocida; si conocemos y de la muestra del fluido podemos calcular la relacin V/ y. Debido a la viscosidad del fluido, se presenta una fuerza de arrastre sobre la superficie del tambor interior que ocasiona el desarrollo, cuya magnitud es una medida de tensin de corte , y as se podr calcular la viscosidad.

Viscosmetro de tubo capilar.

Consiste en 2 recipientes conectados por un tubo largo de dimetro pequeo conocido como tubo capilar. Conforme al fluido fluye a travs del tubo con una velocidad cte. el sistema pierde energa, ocasionando una cada de presin. La magnitud de la cada de presin est relacionada con la viscosidad del fluido mediante la siguiente ecuacin: = ( 1- 2).D/32.V.L

Viscosmetro universal de Saybolt

La facilidad con que un fluido fluye a traves de un orificio de dimetro pequeo es una indicacin de su viscosidad, este es el principio por el cual est basado el viscosmetro universal. La muestra del fluido se coloca en el aparato despus de que se establece el flujo se mide el tiempo requerido para colectar 60 ml. De fluido. El tiempo resultante se reparta como la velocidad del fluido en segundos universales de Saybolt. SAE La sociedad de ingenieros automotrices (SAE) ha desarrollado un sistema que irradica la viscosidad de los aparatos a temperaturas especficas. Las especificaciones de valores de viscosidad mxima a bajas temperaturas para aceites est relacionada con la capacidad del aceite para fluir hacia las superficies que necesitan calibracin. Las especificaciones de viscosidad a altas temperaturas se relaciona con la capacidad del aceite de proporcionar una pelcula de aceite satisfactoria para llevar las cargas esperadas mientras no se tenga una viscosidad excesivamente alta que pudiera aumentar la friccin. Los aceites que tienen el sufijo W deben tener viscosidades cinemticas en los intervalos indicados a 100C. CONSULTAR SOBRE LOS GRADOS DE VISCOSIDAD SAE E ISO

ISO Los lubricantes que se utilizan en aplicaciones industriales deben estar disponibles en un amplio intervalo de viscosidades, para cumplir este requerimiento la norma ASTM D422, clasificacin estndar de lubricantes fluidos industriales por sistema de viscosidad define un conjunto de 18 de viscosidad ISO. La designacin estndar incluye el prefijo ISO VG seguido por un nmero que representa la viscosidad nominal en cst (mm/s) para una temperatura de 40C.

QUE ES NDICE DE VISCOSIDAD

Se define como un coeficiente que permite juzgar el comportamiento de la viscosidad de un fluido; est en funcin de la elevacin o disminucin de la temperatura a que est sometido el fluido. En el lenguaje comn, la denominacin S.A.E., seguida de un nmero, se utiliza corrientemente para designar el ndice de viscosidad de un aceite. Cuanto mayor sea el ndice de viscosidad, tanto menor ser la variacin de la viscosidad de ste con las variaciones de temperatura. Una medida del cambio de la viscosidad de un fluido con la temperatura est dada por su ndice de viscosidad. Un fluido con un alto ndice de viscosidad muestra un cambio pequeo de viscosidad con respecto a la temperatura. Un fluido con un bajo ndice de viscosidad exhibe un cambio grande en su viscosidad con respecto a la temperatura.

7. CONCLUSIONES De acuerdo a la grfica se puede deducir que la temperatura y la viscosidad son inversamente proporcionales. La viscosidad es una propiedad muy importante de los fluidos ya que de acuerdo ella y a la temperatura en que est el fluido son de utilidad en muchas ramas, una de ellas es la de mecnica automotriz. Los tiempos de cada estn sujetos a errores como es la precisin del cronmetro de mano ya que una persona media el tiempo y otra indicaba el instante de paro del cronmetro.

BIBLIOGRAFIA MECANICA DE FLUIDOS APLICADA, Robert L. Mott. Prentice-Hall. 1994. 4 edicin.