UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERA MECNICA LABORATORIO DE MECNICA DE FLUIDOS PRCTICA No. 4 ANALISIS DE VISCOSIDAD 1.INTRODUCCIN Los gases y los lquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad, la cual se puede definircomola resistencia afluirofrecidaporunlquido,resultantedelosefectos combinados de la cohesin y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte odeslizamientoresultantedelmovimiento deunacapadefluidoconrespectoaotrayes completamente distinta de la atraccin molecular. Se puede considerar como causada por la friccininternadelasmolculasysepresentatantoengasesidealescomoenlquidosy gases reales. La viscosidad en los lquidos se origina por las fuerzas de cohesin mientras en los gasesse origina por la colisin molecular y varia con la temperatura. 2.TEMAS DE CONSULTA Definicin de viscosidad. Clases de viscosidad y sus unidades (dinmica, cinemtica y relativa). Fluidos newtonianos y no newtonianos. Clases de Viscosmetros y su funcionamiento. Variacin de la viscosidad respecto a la temperatura. Que es SSU y prueba de viscosidad Saybolt. Explicacin de la nomenclatura SAE,API e ISO en los aceites. 3.IMPLEMENTOS Viscosmetro Hppler. Juego de esferas. Aceite. Cronmetro. Termmetro. Sistema de temperatura variable. 4.MARCO TEORICO VISCOSMETRO HPPLER Est basado en una modificacin del Viscosmetro de bola, en donde una esfera rueda en el interior de un tubo que puede inclinarse un ngulo determinado. Lasesferassonrelativamentegrandesconrelacinaldimetrointeriordeltubo,loque hace que el dimetro de la esfera sea de gran precisin. Las medidas de la viscosidad deben hacerse a diferentes temperaturas del fluido, donde se cumple que: ( ) K t * *2 1 = Dnde:-Viscosidad absoluta ( ). -Densidad de la esfera (1) -Densidad del aceite (2) -Tiempo de cada (t) -Constante de la esfera (K) El valor de la constante K depende del tipo de esfera a utilizar, en estaprctica se usar una esfera de vidrio de las siguientes caractersticas: =2500 [

] k=5*

[

] 5.MARCO TERICO PRINCIPIO DE LA VISCOSIDAD DE NEWTON, EL COEFICIENTEDE VISCOSIDAD. ElprincipiodelaviscosidaddeNewton,paraunflujobienordenado,enelquelas partculassemuevenportrayectoriasrectilneasyparalelas,establecequeparaciertos fluidos,llamadosfluidosnewtonianos,latensincortanteenunainterfacetangenteala direccindelflujo,esproporcionalalgradientedelavelocidadendireccinnormalala interface. En un fluido newtoniano existe una relacinlineal entre la magnitud delesfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformacinresultante. Siseeligeunasuperficiedereainfinitesimalenelflujoysedibujalanormalnaesta superficiey serepresentangrficamentelas velocidadesdelfluidoalolargodelanormal, seobtieneasladistribucindevelocidades.Lapendientedeestacurvarespectodeleje n en la posicin correspondiente al rea elemental, da valor deDv/dn, que se relaciona con la tensin cortante t, mostrada en el elemento superficial. Introduciendo el coeficiente de proporcionalidad en el principio de la viscosidad de Newton se llega al resultado de, dndv* t = (1) Endondeseconoceconelnombredecoeficientedeviscosidaddinmicaytienelas dimensiones (FT/L2). Por otra parte, la presin solo tiene una influencia muy pequea sobre la viscosidad, influencia que normalmente se desprecia. Hay que sealar que todos los gases ylamayoradeloslquidosmssencillossonfluidosnewtonianos,ydeaququese comportende acuerdo con la ecuacin anterior. Las pastas, los lodos y los altos polmeros son ejemplos de fluidos que no pueden considerarse como newtonianos. Existe un principio delaviscosidadmsgeneralllamadoprincipiodelaviscosidaddeStokes,aplicablesa fluidos mucho ms generales de fluidos newtonianos. Lamedicindeflujoconcluyeconunadiscusinacercadelosmtodosempleadosenla determinacin de la viscosidad. Esta propiedad puede ser medida de varias formas: 1.Con la ecuacin de Newton de la viscosidad. 2.Con la ecuacin de Hagen-Poiseuille. 3.Con mtodos que requieren de calibracin con fluidos de viscosidad conocida. Si se mide el gradiente de velocidad dv/dy y el esfuerzo cortante t, es posible calcular la viscosidad dinmica o absoluta a partir de la ley de Newton de la viscosidad (ecuacin 1). Este es el mtodo bsico ya que determina todas las dems cantidades en la definicin de la ecuacin de la viscosidad. El coeficiente entre el esfuerzo cortante y el cambio de velocidad expresa la viscosidad. Existenmuchosmtodosindustrialesparamedirlaviscosidad,porlogeneraldebenser calibrados en cada caso especial con el objeto de obtener unidades absolutas. Losprocedimientosyelequipoparamedirlaviscosidadsonnumerosos.Algunosemplean losprincipiosfundamentalesdelamecnicadefluidosparatenerlaviscosidadensus unidadesbsicas.Otrosindicanexclusivamentevaloresrelativosdelaviscosidadquese pueden utilizar para comparar diferentes fluidos 6.PROCEDIMIENTO 1.Nivele el Viscosmetro. 2.Encienda el banco y espere hasta que el termmetro del viscosmetro marque 30C. 3.Gireelviscosmetroytomeeltiempoquedemoralaesferaencaerdesdelamarca superior hasta la marca inferior del tubo interior del viscosmetro.Una vez pase la lnea final invirtalo 180 grados y tome nuevamente el tiempo. Tabule los datos. NOTA: tenga en cuenta que al girar el viscosmetro debe hacerlo en el sentido contrario al realizado primero para evitar torcer las mangueras. 4.Modifiquelatemperaturadelbaodeaguagirandototalmenteunadelasperillas indicadas en el banco, esta aumentara la temperatura en 5 (es decir hasta 35C). 5.Repita el paso 3y tabule los nuevos datos. 6.Repitaesteprocedimientogirandocadaunadelasperillas,unaalavezhastaquelas cuatroestnactivas,enestemomentolatemperaturadelbaodeaguadebeserde 50C. 7.Cuando tenga las 5 tomas de datos para las diferentes temperaturas (30, 35, 40, 45, 50 C) realice los clculos necesarios con las ecuaciones suministradas en la gua. 7.CLCULOS TIPO: Viscosidad experimental: = K ( 1- 2)*t Viscosidad terica:

Nota= use temperaturas absolutas para la ecuacin de la viscosidad terica. Las propiedades del aceite son: Aceite hidrulico ISO 68 PropiedadValor en unidades mtricas Densidad promedio860[kg/m3] Viscosidad cinemtica (40C)68cSt Viscosidad cinemtica (100C)10,2cSt 8.PREGUNTAS 1.Realizar una grfica de viscosidad vs. Temperatura.(TEORICA Y EXPERIMENTAL) 2.Explique cmo y por qu vara la viscosidad con la temperatura. 3.Enuncie una aplicacin prctica del fenmeno estudiado. 4.Investigue cuales son los aceites ms usados en la industria, con su respectiva aplicacin yviscosidad dinmica y cinemtica. 9.BIBLIOGRAFA -POTTER, Merle C. y WIGGERT, David C. Mecnica de fluidos. 2 ed. Mxico: Prentice Hall, 1998. -ENGEL, Yunus A. y CIMBALA, John M. Mecnica de fluidos, fundamentos y aplicaciones. Mxico: McGraw-Hill, 2006.-MOTT, Robert L. Mecnica de fluidos aplicada. 4 ed. Mxico: Prentice Hall, 1996.