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VISCOSIDAD Y VISCOSÍMETRO DE ENGLER

I.- OBJETIVOS

1.1 Objetivo General

Determinar la viscosidad de una muestra de aceite lubricante en el viscosímetro

de Engler.

1.2 Objetivos Específicos

Aprender a manejar el viscosímetro de Engler y el viscosímetro Rotacional.

Analizar como varia la viscosidad del flujo al aumentar su temperatura.

II.- INTRODUCCIÓN

La viscosidad es una propiedad de los flujos que es de gran importancia en

múltiple procesos industriales, además de ser una variable de gran influencia en

las mediciones de flujos de fluidos, el valor de la viscosidad se usa como punto

de referencia en la formulación de nuevos productos facilitando la producción de

la consistencia de un lote a otro.

III.- FUNDAMENTO TEORICO

VISCOSIDAD

Es la propiedad de un flujo que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica

una fuerza; explica las pérdidas de energía asociada al transporte de fluidos en

ductos y canales. Los de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los

fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad.

Nota:

Para un líquido cuando aumentamos la temperatura entonces disminuye la

viscosidad.

Para un gas cuando aumentamos la temperatura entonces aumentamos la

viscosidad.


VISCOSIDAD DINÁMICA

Llamada también viscosidad absoluta, es medida por el tiempo que tarda el líquido

en fluir a través de un tubo capilar a una determinada temperatura. Sus unidades

son el poise, siendo muy utilizada a fines prácticos.

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

Es el tiempo requerido para que una cantidad fija de un líquido fluya a través de un

tubo capilar bajo la fuerza de gravedad. Matemáticamente se expresa como el

cociente de la viscosidad dominica (o absoluta) y la densidad de un fluido, ambos a la

misma temperatura.

DENSIDAD RELATIVA

Está definido como el cociente entre la densidad de la sustancia y la de otra

sustancia tomada como referencia en este caso es agua a 4º C.

VISCOSÍMETRO ENGLER


El viscosímetro Engler es un dispositivo que se emplea para medir la viscosidad

cinemática aproximada de aceites hasta un grado SAE60 con buena eficiencia.

Está conformado por una taza metálica central, con tapa, revestida de bronce, en cuyo

fondo tiene el agujero central de 2.8 mm de diámetro por donde fluirá el aceite. Este

agujero mantiene cerrado mediante un pin obturador de metal, que puede ser

levantado sin necesidad de abrir la tapa. Un recipiente para agua circunda a la taza y

sirve para calentar el agua (baño maría) que mantendrá el aceite a una temperatura

uniforme en toda la taza utilizando el agitador incorporado del equipo.

IV.- DESCRIPCION DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

Aceite:


En el experimento se utilizó un aceite lubricante de SAE – 30 marca HELIX, se tomó 200 ml para la prueba.

Agua destilada:En este caso utilizamos 250 ml.

Vaso de Precipitación graduado:El vaso debe ser resistente a altas temperaturas por lo tanto debe ser

marca PIREX, la precisión de este objeto es de

Viscosímetro de Engler:

El viscosímetro Engler es un dispositivo que se emplea para medir la

viscosidad cinemática aproximada de aceites hasta un grado SAE60 con buena

eficiencia. Está conformado por una taza metálica central, con tapa, revestida

de bronce, en cuyo fondo tiene el agujero central de 2.8 mm de diámetro por

donde fluirá el aceite. Este agujero mantiene cerrado mediante un pin

obturador de metal, que puede ser levantado sin necesidad de abrir la tapa. Un

recipiente para agua circunda a la taza y sirve para calentar el agua

(baño maría) que mantendrá el aceite a una temperatura uniforme en toda la

taza utilizando el agitador incorporado del equipo.


Viscosímetro de Engler

Un vástago de metal:

Utilizado para evitar que el agua se vacíe en el recipiente que se encuentra debajo de viscosímetro.

Una hornilla eléctrica:

Para calentar el aceite.

Agitador:

En este caso utilizaremos un agitador de madera, para el proceso de calentamiento del aceite.

Papel toalla:


Ya que se trabajara con fluidos es necesario dejar el laboratorio muy limpio y seco.

Dos termómetros:

En el laboratorio se utilizaron 2 termómetros de mercurio marca B & C Germany, que mide la temperatura de 0 a 100ºC, uno en la escala 2/1 y el otro en la escala 1/1. Se utilizaron dos ya que uno es necesario para la toma de temperatura del agua y otro para el aceite.

Un cronómetro:

Es utilizado para medir el tiempo de vaciado del fluido en el viscosímetro.

Características de equipo e instrumentación:


1. TERMÓMETRO Nº 1:

a) Sustancia con la que trabaja : aceiteb) Marca: B y C Germanyc) Unidad de medida: ºCd) Aproximación: -14 ºCe) Rango: 254 ºCf) Escala: uno de 1/1 y el otro de 2/1g) Uso del experimento: medidas en el agua destilada y medida de

la temperatura del aceite.

2. TERMÓMETRO Nº 2:

a) Sustancia con la que trabaja : aceiteb) Marca: sin marcac) Unidad de medida: ºCd) Aproximación: -20 ºCe) Rango: 130 ºCf) Uso en el experimento: medidas en el aceite.

3. VASO:

a) Marca: PIREXb) Aproximación: 50 mlc) Rango: 500 mld) Uso en el experimento: recipiente de medida para el alcohol y

agua destilada.

4. ACEITE:

a) Marca: Helixb) SAE: 40

V.- PROCEDIMIENTO UTILIZADO


1. Primer paso: Nivelación del equipo, para ello los integrantes del grupo se encargaron de la instalación y familiarización con los instrumentos de trabajo, para después realizar la experiencia sin mayor problema.

2. Segundo paso: Llene la taza central con agua, llevándola a la temperatura aproximada de 20º C.

3. Tercer paso: Llene la taza central con aceite y el recipiente que circunda con agua. Coloque los termómetros en los depósitos respectivos.

EXPERIENCIA Nº 1

Se hizo el tiempo de vaciado de 200 ml de agua, para ello se llenó la taza

central del viscosímetro con agua, en este caso a la temperatura de 26ºC, y

luego poniendo un vaso de precipitado debajo del viscosímetro se tomó el

tiempo de caída de los 200 ml de agua.

A continuación se empezaron a tomar las medidas de los

tiempos de vaciado del aceite a diferentes temperaturas, para ello se llenó

el borde del viscosímetro con agua , se calentó a una primera Tº de 50ºC

(agua); y el aceite a 5ºC menos que el agua, ambos calentados

separadamente, para luego vaciar el aceite en el medio de la taza del

viscosímetro.

Esperar unos minutos hasta que la temperatura del aceite no tenga cambios


y medir el tiempo de vaciado del mismo (la primera medición fue tomada

por el grupo anterior)

EXPERIENCIA Nº 2

La siguiente medida fue tomada a 60º C (agua) y el aceite 56º C (medidas

tomadas por el grupo) y de igual forma se tomó el tiempo de vaciado del

aceite, de la misma forma fueron trabajados para las temperaturas de

65º C (agua) y 60º C (aceite) , en todos los casos anteriores el objetivo fue

medir el tiempo de vaciado del aceite para así poder calcular los grados

Engler, viscosidad del aceite lubricante y la variación de la viscosidad del

aceite con el cambio de temperatura.

VI.- TABULACIÓN DE DATOS

200 ml de agua destilada.

Tiempo de caída del agua destilada 45 seg. Y 6 centésimas de segundos.

EXPERIENCIA Nº 1


200 ml de aceite. Temperatura del agua 50 ºC Temperatura del aceite 45ºC Temperatura del equilibrio del aceite: 51ºC Tiempo de vaciado del aceite 7m 41 seg. 2cs

EXPERIENCIA Nº 2

200 ml de aceite. Temperatura del agua 60 ºC Temperatura del aceite 56ºC Temperatura del equilibrio del aceite: 61ºC Tiempo de vaciado del aceite 5m 39 seg. 3cs

EXPERIENCIA Nº 3

250 ml de aceite. Temperatura del agua 65ºC Temperatura del aceite 60ºC Temperatura del equilibrio del aceite: 70ºC Tiempo de vaciado del aceite 5m 1 seg. 1cs

VII.- SECUENCIA DE CÁLCULOS

EXPERIENCIA Nº 1

El tiempo vaciado de 200 ml de agua a 20ºC fue de 45 segundos y 6 centésimas de segundo.

Por dato tenemos:

Luego haremos uso de las siguientes fórmulas:


Haciendo uso de una formula auxiliar, hallamos la viscosidad dinámica (µ) del aceite:

µ = P aceite . Y

Teniendo el aceite a su temperatura de equilibrio de 51ºC, el vaciado del aceite fue de 7 minutos y 41 segundos y 2 centésimas de segundo. Con esto determinamos los grados Engler para una T= 51ºC.

E= 7m + 41 s + 2 cs

45 s + 6 cs

Donde:

m = minutos

s = segundos

cs = centésimas de segundos

Pasando todo a centésimas de segundos para homogenizar y así poder efectuar la división:

E= 10.2312

Ahora calculamos el valor de la viscosidad cinemática.

Y= 7.4173X10

Calculamos la viscosidad dinámica : µ = P aceite. Y ,


EXP.NUM.

TEMPERATURADEL AGUA( C )

TEMPERATURA DEL ACIETE( C )

TIEMPO DE VACIADO DEL ACEITE( Seg )

VISCOSIDAD DEL ACIETE

GRADOS ENGLER

CINEMATICA Y

DINAMICA u

1 50 45 461.02 10.2312 7.4173X 6,23X

2 60 55 339.03

3 65 60 301.01

VIII.- TABULACION DE RESULTADOS



CONCLUSIONES

Con el modelo físico - matemático se comprobó que los resultados Experimentales de viscosidad y los modelados matemáticamente, se encuentran en valores similares de exactitud y validez.

Con la gráfica pudimos comprobar que el aceite utilizado en el experimento se trataba del aceite SAE–40

Al aumentar la temperatura del aceite, su viscosidad disminuye.

RECOMENDACIONES

Es necesario tener cuidado al momento de vaciar los líquidos , porque podríamos ocasionar un porcentaje de error mayor

El orden y la limpieza es muy importante para no mezclar los líquidos en un descuido.

La viscosidad de un fluido liquido varia con el cambio de su temperatura

Tener en cuenta que el viscosímetro de engler, para ensayos donde la temperatura del agua alcanza los 50º C existe un error del orden del 10 % , sobre los 50ºC , el error baja al orden del 5 %.




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