VISCOSIMETRIA

Julieth ramirez, Alejandra toro, Angie Aldana

Ingeniería Ambiental, Universidad De La Salle.

Resumen

En la presente práctica se pretende demostrar la forma en la que varía la viscosidad dina-mica en una sustancia para distintas temperaturas, demostrando que esta permite que la viscosidad de un fluido aumente o disminuya. Al entender como funciona la viscosidad se procederá a realizar una investigación que pretende mostrar como varia un fluido con res-pecto a la tmperatura además de clasificar y dar ejemplos de fluidos newtonianos y no new-tonianos.

Palabras clave: Viscosimetria, temperatura, fluido, viscosidad cinematica

ABSTRACTThe present practice is to demonstrate the way in which the viscosity varies di-dynamics in a substance for different temperatures, showing that this allows the viscosity of a fluid in-creases or decreases. By understanding how it works viscosity shall carry out an investiga-tion that aims to show how a fluid varies with respect to the addition tmperatura classify and give examples of Newtonian and non-Newtonian fluids.

Keywords: viscometry, temperature, fluid kinematic viscosity

1. Introducción

La práctica de viscosidad es una práctica muy importante en el sentido industrial de-bido a que esta se fundamenta mucho en leyes físicas y químicas que nos permite entender porque tal compuesto es más espe-so que otro, o porque un compuesto es utili-zado como lubricante, etc. El saber cuan viscoso es una solución nos permite saber por ejemplo su peso molecular, es decir podemos determinar el peso molecular de una solución desconocida gracias al método de viscosidad. El poder estudiar la viscosi-dad de una sustancia nos ayuda a concluir cuanto varía con respecto a la temperatura, si es más viscoso o menos viscoso, etc.

2. Marco TeoricoLa viscosidad depende de las fuerzas de cohesión y la rapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre moléculas. En un líquido las fuerzas de cohesión son más grandes que en un gas debido aque las moléculas se encuentran más próximas en-tresí.Al incrementarse la temperatura a un líqui-do, la cohesión disminuye y por lo tanto, también lo hace la viscosidad. En los gases es diferente, pues, en estos las moléculas están más separadas entre sí, por lo cual la viscosidad depende en mayor grado de la rapidez de transferencia de cantidad de mo-vimiento, la cual, al aumentar temperatura-también aumenta, es decir aumenta la visco-sidad.

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RevColFis, Vol. , No. de 20

Los líquidos newtonianos fluyen como si ellos estuvieran separados en capas, desli-zándose una sobre la otra.La viscosidad es una propiedad de los flui-dos que le otorgan un comportamiento úni-co cuando se encuentra almacenado o en movimiento dentro de un sistema. Es impor-tante reconocer e identificar que tipo de fluidos se están manejando de acuerdo al fin que se le quiere dar. Generalmente, los flui-dos se dividen en newtonianos y no newto-nianos.

Fuerza cortante Es el componente de la fuerza tangente a la suerficie de aplicación de la fuerza; y esta fuerza dividida por el área de apli-cación es lo que se denomina esfuerzo cortante promedio sobre el área. El fluido en el área fluye a la nueva po-sición a, b, c, d con cada particula del fluido en movimiento paralelo a la placa variando la velocidad ∆ U de modo uni-forme desde cero en la placa estaciona-rio hasta U en la placa superior.

Los experimentos demuestran que μ es el factor de proporcionalidad e incluye el efecto del fluido en particular.

T=μ∗( UY

)

U/Y es la rapidez de deformación an-gular o sea velocidad de decrecimiento de angulo. El gradiente de velocidad ∆ U∆ Y

tambien puede visualizarse como la

rapidez con la que una carpa se mueve en la relación con una capa adyacente.

La forma diferencial de la ecuación an-terior:

F= ( μ∗A ¿∗( dUdY

)

Es la ecuación de una línea recta y re-presenta la relación entre el esfuerzo cortante y la rapidez de la deformación angular para el flujo adimensional de un fluido.

El factor de proporcionalidad μ se deno-mina viscosidad del fluido y la ecuación de la ley de viscosidad de newton.

Los fluidos se pueden clasificar en: Flui-dos Newtonianos y no newtonianos.

Fluido Newtoniano: Es aquel en el que la viscosidad μ per-manece constante e independiente a la velocidad de tensión cortante y del tiem-po de aplicación de la misma. Cuando hay una relación lineal constante entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la velocidad de deformación resultan-te.

Fluido no Newtoniano: Tiene viscosidad que varian con la ve-locidad de tensión cortante o bien con el tiempo de aplicación de la misma. Hay una relación no lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapi-dez de deformación angular.

Viscosidad absoluta o dinámica ( μ¿: La viscosidad absoluta o dinámica es de las propiedades más importantes de un fuido cuando se trate del estudio del movimiento del fluido. Se define como la propiedad del fluido en virtud de la cual este ofrece resistencia a la tensión de cortadura. Este comportamiento exa-

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Autor principal et al.: Titulo

minando las causas de la viscosidad. La resistencia de un fluido al corte depende de su cohesion y de su rapidez de trans-misión de cantidad de movimiento de sus moléculas.

μ=(( T /( dUdY

)¿

DimensionesF/A= T=F.L-1

U=L.T-1

Y=Lμ=F .L−2 . T o M M−1 . T−1

Las unidades CGS para μson el Poisse (dinas/cm2) y para el SI será N-s/ m2

Viscosidad cinematica. ¿)

v=μδ

Sus unidades son los Stokes cm2/s

La temperatura afecta el coeficiente de viscosidad. El efecto de la temperatura en la viscosidad de los liquidos esta dado por la ecuacion.

μ=Ae (∆ Evis)/RT

Donde:A= Constante

3. Objetivos

JbsdfkjhbdgkjDfgDfg

4. Metodologia

5. Resultados

R3     R4    

RPM % Viscosimetria RPM % Viscosimetria

10 60,7 6065,7 30 97,6 6592,7

6 60,7 1017 20 62,3 8442,9

5 75,6 15121 12 45,4 7572

4 80,2 16037 10 66,9 1114

3 71,8 17939 6 32,8 10932

2,5 51,6 26613 5 39,6 15822

2 45,8 22888 4 39,6 19005

1,5 45,8 22888 3 38 19005

1 26,6 26569 2,5 38 24648

0,6 26,6 26569 2 30,8 24648

0,5 26,6 26569 1,5 30,8 30322• Tome un volumen de la pintu-

ra demuestra tal que el bulbo superior A inferior B, queden a la mitad de su volumen

• tome la muestra en haga caliente, utili-zando unas pinzas de bureta, tomando su temperatura

• se tomo los datos del indice de refraccion, con diferentes temperaturas

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0,3 26,6 26569 1 22,7 30322

      0,6 22,7 30322

      0,5 22,7 30322

      0,3 22,7 30322

R5     R6    

RPM

% Viscosime-tria RPM % Viscosimetria

100 82 3271,9 100 33,7 3369,2

60 66,6 4435,3 60 27,2 4541,9

50 62,4 4998,2 50 25,5 6831,4

30 50,5 6728,4 30 20,5 8690,6

20 42,8 8564,5 20 14,1 11793

12 34,6 11528 12 17,4 11761

10 18,2 12782 10 14,1 13155

6 20,4 12155 6 13,2 14533

5 20,4 16342 5 9,8 18883

4 13,2 16342 4 7,6 18883

3 13,2 17592 3 7,6 20094

2,5 13,8 17592 2,5 5 20094

2 13,8 27668 2 5 20094

1,5 13,8 27668 1,5 5 20094

1 13,8 27668 1 5 20094

0,6 13,8 27668 0,6 5 20094

0,5 13,8 27668 0,5 5 20094

0,3 13,8 27668 0,3 5 20094

R7    

RPM % Viscosimetria

100 8,9 3540,8

60 6,8 4630,8

50 6,5 5234,3

30 5,3 7064,3

20 4,5 9057

12 4 13229

10 3,9 15191

6 3,8 15020

5 2,9 23599

4 2,9 28366

3 2,8 31831

2,5 2 31831

2 2 31831

1,5 2 31831

1 2 31831

0,6 2 31831

0,5 0 00,3 0 0

R4 RPM 20  

T°C %Torqueµ

(mpa.s)20,5 90,4 9052,2

36,1 85 8404,4

40,3 63,9 6307,3

47,2 57,4 5425

50,1 48,5 4787,8

Tabla No. 1. Tabla de calibración pintura

R2 rpm % Torque µ (c.p)4 72,2 7619,44 93,7 7370,43 80,88 107682,5 73,1 116942 7,6 116231,5 64 127191 39 155820,3 17,7 23621

R3 20 67,3 3365,412 57,4 4786,810 63,3 6327,96 47,1 7852,95 44,4 8879,24 39,7 9921,7

4

Autor principal et al.: Titulo

3 34,1 113532,5 30,7 12276

R4 60 84 2801,250 76,3 3050,840 57,8 3856,120 46,9 468612 36,4 6069,110 33,1 6618,16 26,1 8705,65 23,2 9260,1

R5 100 51,9 2076,560 41 2735,550 38,3 3064,430 29,8 3077,720 24,6 4916,112 19,2 6397,110 17,5 7012,86 13,5 8987

Tabla No. 2. Viscosidad pintura.

0 20 40 60 80 100 1200102030405060708090100

rpm Vs % Torque

R4 R5 R3 R2

5

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0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

RPM vS u (c.p)

R4 R5 R3 R2

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.0456.87

7.27.47.67.88

PINTURA

ln u

1/T

0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.0401234567

GLICEROL

ln u

1/T

1. Analisis de resultados

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Autor principal et al.: Titulo

Toca ahcerlo

2. Conclusiones

La viscosidad permite determinar y clasificar si los fluidos son newtonianos o no new-tonianos, es decir se pueden clasificar según su esfuerzo tangencial o cortante.

Entre más densa es una sustancia, es más viscosa, lo cual permite identificar de manera clara las propiedades y caracteristicas de los fluidos, para conocer su utilidad.

La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura, debido a que la tempe-ratura disminuye la fuerza de cohesión entre las moléculas.

La relación inversamente proporcional entre la temperatura y la viscosidad para las sustancias, muchas veces cambia de manera más abrupta para unas que para otras, como sucedió con la glicerina. Estas excepciones se pueden evidenciar en el Apéndi-ce D, del libro de Mott, donde se encuentra el comportamiento de la viscosidad de cada sustancia de acuerdo a la variación de temperatura.

La energía requerida para provocar un flujo uniforme en un medio como la glicerina es bastante alta, por lo cual se necesita de mayor fuerza, es decir de una aguja con un área superficial grande y un valor de rpm, medio o pequeño.

3. Bibliografia

http://procesosbio.wikispaces.com/Viscosidad?showComments=1 http://www3.nd.edu/~msen/MecFl.pdf http://www.ecured.cu/index.php/Viscosidad

4. Preguntas de Investigacion.

1. Nombre cinco fluidos newtonianos y no newtonianos.

a) Fluidos Newtonianos: agua, aire, gasolina, aceite, glicerina.b) Fluidos no newtonianos: Suspenciones coloidales, pulpa de papel en agua, sangre,

miel, soluciones poliméricas.

2. ¿Como influye la temperatura en la medición de la viscosidad en los líquidos?La viscosidad de fluidos es inversamente proporcional a la temperatura del líquido, es decir la viscosidad de un líquido a temperatura ambiente es mayor que de la misma sus-tancia cuando se encuentre a otra temperatura mayor.

3. Diga cuales podrían ser las causas de error en la medición de la viscosidad por este método: Muy probablemente, uno de los mayores errores que se obtenga al hacer el

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calculo de la viscosidad por este método es al cronometrar la trayectoria del liquido, ya que el ojo humano comete errores al observar durante la investigación

4. Hable sobre los tipos de fluidos que no cumplen con la definición de fluido pero que pertenecen al grupo de los líquidos: Las sustancias que se encuentran definidos como liquidospero que no forman parte de los fluidos son las sustancias hiperviscosas, con estructura similar a la de un fluido y se comportan, en algunos casos como un fluido.

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