Brookfield y Saybolt Teoria 2014
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VISCOSIDADVISCOSIDAD
LABORATORIO DE GEOTECNIA Y LABORATORIO DE GEOTECNIA Y ASFALTOASFALTO
FACULTAD DE INGENIERIA UNAFACULTAD DE INGENIERIA UNA
AÑO 2014AÑO 2014
Ing. Alfredo Ing. Alfredo SánchezSánchez
INDICE DE LA PRESENTACIONINDICE DE LA PRESENTACION
�� Conceptos de Reología.Conceptos de Reología.
�� ViscosidadViscosidad
�� Distintos tipos de ViscosímetrosDistintos tipos de Viscosímetros
�� Viscosímetro Saybolt FurolViscosímetro Saybolt Furol
�� Viscosímetro BrookfieldViscosímetro Brookfield
�� Nomograma de Heukelom Nomograma de Heukelom
CONCEPTOS de REOLOGIACONCEPTOS de REOLOGIA
�� La La ReologíaReología es la ciencia que estudia la es la ciencia que estudia la deformación y fluencia de la materia.deformación y fluencia de la materia.
La La VISCOSIDADVISCOSIDAD es es la fricción interna de un la fricción interna de un �� La La VISCOSIDADVISCOSIDAD es es la fricción interna de un la fricción interna de un fluido, causada por la atracción molecular, que le fluido, causada por la atracción molecular, que le hace resistir su tendencia a fluirhace resistir su tendencia a fluir. .
PARA QUE SE QUIERE PARA QUE SE QUIERE CONOCER LA VISCOSIDAD ?CONOCER LA VISCOSIDAD ?
�� Control de Calidad:Control de Calidad:
Control de recepción del material asfálticoControl de recepción del material asfáltico
�� Diseño de Mezcla: Diseño de Mezcla: �� Diseño de Mezcla: Diseño de Mezcla:
Determinar la curva de viscosidad para mezcla y Determinar la curva de viscosidad para mezcla y compactacióncompactación
�� Investigación:Investigación:
Modelación del comportamiento reológico del asfaltoModelación del comportamiento reológico del asfalto
NEWTON Y LA VISCOSIDADNEWTON Y LA VISCOSIDAD
� Newton definió la viscosidad
considerando el modelo de la figura. Dos
áreas paralelas planas de fluido del mismo
tamaño “A” separados por una distancia
“dy” y moviéndose en la misma dirección
a diferentes velocidades “V1” y “V2”.
Lamina de Fluido 1
dy
Lamina de Fluido 1
A V1
V2
dy
dv
A
F ⋅=η
Donde: F = Fuerza aplicada, dinas (g cm/seg2) A = Área de la placa, cm2 y = Distancia entre placas (espesor), cm v = Velocidad de desplazamiento, cm/seg dv/dy = Gradiente de velocidad o velocidad de fluir, 1/seg τ = Esfuerzo de corte, dinas/cm2 η = Coeficiente de viscosidad
� Newton supone que la fuerza requerida para mantener esta diferencia en la velocidad es proporcional a la diferencia de velocidad a través del fluido, es decir al gradiente de velocidad.
� La constante η es conocida como la “viscosidad”.
dydv
τη =
�� Los líquidos que fluyen de acuerdo a la Ley de Los líquidos que fluyen de acuerdo a la Ley de Newton son conocidos como NEWTONIANOS. Newton son conocidos como NEWTONIANOS.
NO NEWTONIANONO NEWTONIANO
NEWTONIANONEWTONIANO
ESFUERZO DE ESFUERZO DE CORTECORTE
ττ
VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE
NO NEWTONIANONO NEWTONIANO
NEWTONIANONEWTONIANO
ESFUERZO DE ESFUERZO DE CORTECORTE
ττ
VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE FLUIRFLUIR
dvdv/dy/dy
VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE FLUIRFLUIR
dvdv/dy/dy
NO NEWTONIANOSNO NEWTONIANOS
NEWTONIANONEWTONIANO
ViscosidadViscosidad
ηη
VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE FLUIRFLUIR
dvdv/dy/dy
UNIDADES DE MEDIDA DE LA UNIDADES DE MEDIDA DE LA VISCOSIDADVISCOSIDAD
Poisecmseg
gr
cmseg
segcmgr
seg
cmdinas
dydv
=⋅
=⋅⋅⋅===
22
2
1τη
�� Viscosidad absoluta se mide en PoisesViscosidad absoluta se mide en Poises
Viscosidad cinemática se mide en StokesViscosidad cinemática se mide en Stokes�� Viscosidad cinemática se mide en StokesViscosidad cinemática se mide en Stokes
Stokeseg
cm
grsegcm
cmg
dv ==
⋅⋅⋅==
23η
�� Conversión de unidades:Conversión de unidades:
cP (centipoise) = 0.01 PoisecP (centipoise) = 0.01 Poise
cP = 0.001 Pa.segcP = 0.001 Pa.seg
DISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROSDISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROS
�� Microviscosímetro de placas deslizantesMicroviscosímetro de placas deslizantes
�� Viscosímetros capilares:Viscosímetros capilares:
�� Absoluta: Cannon Manning, Asphalt InstituteAbsoluta: Cannon Manning, Asphalt Institute
�� Cinemática: Cannon FenskeCinemática: Cannon Fenske�� Cinemática: Cannon FenskeCinemática: Cannon Fenske
Cannon Fenske
DISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROSDISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROS
�� Viscosímetro Saybolt Furol (Viscosímetro Saybolt Furol (νν= 0,0216.F)= 0,0216.F)�� νν = Viscosidad cinemática (stokes)= Viscosidad cinemática (stokes)
�� F = Viscosidad Saybolt Furol en seg. (SSF)F = Viscosidad Saybolt Furol en seg. (SSF)
�� Viscosímetros Rotacionales Viscosímetros Rotacionales
(BROOKFIELD)(BROOKFIELD)
Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro Saybolt FurolSaybolt Furol
�� La viscosidad Saybolt Furol se define como el tiempo de flujo en La viscosidad Saybolt Furol se define como el tiempo de flujo en
segundos, en que una muestra de 60 ml del material en estudio fluye a segundos, en que una muestra de 60 ml del material en estudio fluye a
través de un orificio bajo condiciones especificadas.través de un orificio bajo condiciones especificadas.
�� Este método puede aplicarse para cementos asfálticos a una Este método puede aplicarse para cementos asfálticos a una
temperatura de 135temperatura de 135°°C o aún más altos, a emulsiones asfálticas y C o aún más altos, a emulsiones asfálticas y
asfaltos diluidos entre 25 y 60asfaltos diluidos entre 25 y 60°°C.C.
Viscosímetro Saybolt FurolViscosímetro Saybolt Furol
asfaltos diluidos entre 25 y 60asfaltos diluidos entre 25 y 60°°C.C.
Viscosímetro Saybolt FurolViscosímetro Saybolt Furol
Acotaciones
en pulgadas
LECTURA Y EJECUCION LECTURA Y EJECUCION DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE
VISCOSIDAD SAYBOLT FUROLVISCOSIDAD SAYBOLT FUROL
Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro BrookfieldBrookfield
Viscosímetro BrookfieldViscosímetro BrookfieldModelos más utilizados para asfaltosModelos más utilizados para asfaltos
RVDVRVDV –– II+/ II+/ HBDVHBDV –– II+II+ RVDV RVDV –– III UIII U
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Permite medir el torque Permite medir el torque requerido para rotar un requerido para rotar un elemento sumergido elemento sumergido (spindle) en un fluido.(spindle) en un fluido.
1. Viscosidad en centipoise (cP)
2. Shear Stress en dinas/centimetro2 (D/cm2)
3. Shear Rate en 1/segundos (1/SEC)
4. Torque en dinas-centimetros (expresado como % del torque patrón del espiral)
[ ][ ]SRRateShear
SSStressShear
dydv
== τη
Viscosímetro BrookfieldViscosímetro BrookfieldComponentes PrincipalesComponentes Principales
Viscosímetro
Soporte Vertical
Thermosel (recipiente térmico)
Controlador de Temperatura
Spindle
(husillo – rotor)
Viscosímetro BrookfieldViscosímetro BrookfieldAccesoriosAccesorios
Cápsula para la muestra
Porta Cápsulas
Extensión
Tapa aislante
Spindle(husillo – rotor)
FORMULAS y CONSTANTESFORMULAS y CONSTANTES
Modelo Modelo RVDVRVDV--II+ (II+ (FIUNAFIUNA))TkTk =1=1
SpindleSpindle 2727SMCSMC = 25= 25SRCSRC = 0.34= 0.34
[ ][ ]SRRateShear
SSStressShear
dydv
== τη
ηη [cP] = 100 x Tk x SMC x Torque / RPM[cP] = 100 x Tk x SMC x Torque / RPM
SS [D/cm2] = Tk x SMC x SRC x TorqueSS [D/cm2] = Tk x SMC x SRC x Torque
SR [1/seg] = RPM x SRCSR [1/seg] = RPM x SRC
LECTURA Y EJECUCION LECTURA Y EJECUCION DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE
VISCOSIDAD BROOKFIELDVISCOSIDAD BROOKFIELD
NOMOGRAMA NOMOGRAMA DE DE DE DE
HEUKELOMHEUKELOM
1.5
1.9
2.5
3.1
155 a 166 y 175 a 190*Caso hipotético