Tema 02 - Viscosidad

7/21/2019 Tema 02 - Viscosidad

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TEMA 2

Facultad de Ingeniera y Arquitectura

MECNICA DE FLUIDOS

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VISCOSIDAD


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2! CONCE"TO


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"r#$iedad %&ica del %luid#' &(l# de$ende de &unaturale)a Varia c#n la te*$eratura y' en *en#r*edida' c#n la $re&i(n Indica la re&i&tencia que #%receun cuer$# a %luir' e& decir a *#+er&e en una direcci(ndada E&ta relaci#nada c#n el de&$la)a*ient# de una&ca$a& de la& *#l,cula& c#n&tituti+a& del %luid# c#nre&$ect# a #tra& y l#& entrecru)a*ient#& que &e$r#ducen

La +i&c#&idad del %luid# deter*ina la e-i&tencia de ungradiente .$er%il/ radial de +el#cidade& $ara el %lu0#intern# de un %luid# a tra+,& de una c#nducci(n


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22 VISCOSIDAD DINMICA


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C#n%#r*e un %luid# &e *ue+e' dentr# de ,l &ede&arr#lla un e&%uer)# c#rtante' cuya *agnitudde$ende de la +i&c#&idad del %luid# Se de%ine e&%uer)#c#rtante' den#tand# c#n letra griega (tau), c#*# la%uer)a que &e requiere $ara que una unidad de 1reade una &u&tancia &e de&lice re #tra Ent#nce&' e&una %uer)a di+idida entre un 1rea' y &e *ide en la&unidade& de N3*4 ."a/ # l3$ie4 en %luid#& c#*# el

agua' el alc#5#l u #tr#& lquid#& c#*une&' la *agnituddel e&%uer)# c#rtante e& directa*ente $r#$#rci#nal alca*i# de +el#cidad entre la& $#&ici#ne& di%erente& del%luid#


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La %igura 2! ilu&tra el c#nce$t# de ca*i# de+el#cidad en un %luid# c#n el e&que*a de una ca$adelgada de %luid# entre d#& &u$er%icie&' una de la&cuale& e& e&taci#nara' en tant# que la #tra e&t1 en*#+i*ient# Una c#ndici(n %unda*ental cuand# un%luid# real e&t1 en c#ntact# c#n una &u$er%icie de%r#ntera' e& que el %luid# tenga la *i&*a +el#cidad que,&ta Ent#nce&' en la %igura la $arte del %luid# en

c#ntact# c#n la &u$er%icie in%eri#r tiene una +el#cidadigual a cer#' y aqu,lla en c#ntact# c#n la &u$er%icie&u$eri#r tiene la *i&*a +el#cidad+


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Si la di&tancia entre la& d#& &u$er%icie& e& $eque6a'ent#nce& la ta&a de ca*i# de la +el#cidad c#n$#&ici(n y e& lineal E& decir +ara en %#r*a lineal Elgradiente de +el#cidad e& una *edida del ca*i# de+el#cidad' y &e de%ine c#*# 7+37y ta*i,n &e leden#*ina ta&a c#rtante

El 5ec5# de que el e&%uer)# c#rtante en el %luid# &ea

directa*ente $r#$#rci#nal al gradiente de +el#cidad &eenuncia en %#r*a *ate*1tica a&8

= (7+37y/


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D#nde a la c#n&tante de $r#$#rci#nalidad .letra eta'en grieg#/ &e le den#*ina +i&c#&idad din1*ica del%luid# En #ca&i#ne& &e e*$lea el t,r*in# +i&c#&idadaluta

"ara e-$re&ar la +i&c#&idad e*$lea*#& +ari#&&i&te*a& de unidade& di%erente&

La de%inici(n de +i&c#&idad din1*ica &e #tiene alde&$e0ar a la ecuaci(n anteri#r


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La& unidade& $ara &e #tienen &i &u&titui*#&aqu,lla& del SI en la ecuaci(n anteri#r

Deid# a que "a e& #tr# n#*re $ara l#& N3*4' $uede e-$re&ar&e ta*i,n c#*# = Pa.s

A +ece&' cuand# la& unidade& $ara 9 &e c#*inan c#n#tr#& t,r*in#& en e&$ecial c#n la den&idad c#n+ienee-$re&arla& en t,r*in#& de :g en +e& de N deid# aque ! N ; ! :g


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2= VISCOSIDAD CINEMTICA


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Muc5#& c1lcul#& de la din1*ica de %luid#& in+#lucran lara)(n de la +i&c#&idad din1*ica en la den&idad del%luid# "#r c#n&ecuencia' la +i&c#&idad cine*1tica .letra un' en grieg#/ &e de%ine c#*#8

= /

Deid# a que y n $r#$iedade& del %luid#, /

ta*i,n e& una $r#$iedad


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La& unidade& $ara la +i&c#&idad cine*1tica en el SI &e#tienen c#n la &u&tituci(n de la& unidade& $ara y


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2> FLUIDOS NE?TONIANOS @ NONE?TONIANOS


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El e&tudi# de la de%#r*aci(n y la& caracter&tica& del%lu0# de la& &u&tancia& &e den#*ina re#l#ga .ca*$#que e&tudia la +i&c#&idad de l#& %luid#&/ E& i*$#rtante&aer &i un %luid# e& net#nian# # n# net#nian# Acualquier %luid# que &e c#*$#rte de acuerd# c#n laecuaci(n = (7+37y/ &e le lla*a %luid# net#nian#La +i&c#&idad &(l# e& %unci(n de la c#ndici(n del%luid#' en $articular de &u te*$eratura La *agnitud

del gradiente de +el#cidad 7+37y n# tiene ningBne%ect# re la *agnitud. A l#& %luid#& *a& c#*une&c#*# el aceite' agua' galina' alc#5#l' :er#&en#'encen# y glicerina' &e le& cla&i%ica c#*# net#nian#&


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A la in+er&a' a un %luid# que n# &e c#*$#rte deacuerd# c#n la ecuaci(n = (7+37y/ &e le den#*ina%luid# n# net#nian#


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Fluid#& net#nian#&

Aquell#& en que el gradiente de +el#cidade& e&$r#$#rci#nal a la %uer)a a$licada ./ $ara *antenerdic5a di&triuci(n La c#n&tante de $r#$#rci#nalidad e&la +i&c#&idad ./


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Fluid#& n# net#nian#&

La +el#cidad a la que circula un %luid# altera la&interacci#ne& entre la& $artcula&

N# &e c#*$#rtan de acuerd# a la ley de net#n Elgradiente de +el#cidade& n# e& $r#$#rci#nal a laten&i(n ra&ante

N# $uede 5alar&e de una +i&c#&idad Bnica y $r#$iadel %luid#' &in# que de$ende del r,gi*en de+el#cidade&8 +i&c#&idad a$arente .a/


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E& i*$#rtante cla&i%icar l#& %luid#& n# net#nian#& eninde$endiente& del tie*$# # de$endiente& del tie*$#C#*# &u n#*re l# dice' l#& %luid#& inde$endiente&tienen +i&c#&idad que n# +aria c#n el tie*$#' acualquier e&%uer)# c#rtante dad# Sin e*arg#' la+i&c#&idad de l#& %luid#& de$endiente& del tie*$#ca*ia &i +aria ,&te

De%inici(n de tre& ti$#& de %luid#& inde$endiente& deltie*$#8 Fluid#& Seud#$l1&tic#&' dilatante& y deing5a*


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Fluid#& Seud#$l1&tic#&8 Una +i&c#&idad a$arenteele+ada' di&*inuye al au*entar el gradiente de+el#cidad

Fluid#& Dilatante&8 Una +i&c#&idad a$arente a0a'au*enta c#n el gradiente de +el#cidad

Fluid#& de ing5a*8 Una +i&c#&idad a$arentec#n&tante


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L#& %luid#& que de$enden del tie*$# n *uy di%cile&de anali)ar $#rque la +i&c#&idad a$arente +ara c#n eltie*$#' a& c#*# el gradiente de +el#cidad y late*$eratura Dic5#& %luid#& ta*i,n n ti-#tr($ic#&

Fluid#& Electr#rre#l(gic#&8 E&t1n en de&arr#ll# %luid#&que $#&een $r#$iedade& Bnica&' c#ntr#lale& $#r*edi# de la a$licaci(n de una c#rriente el,ctrica A+ece& &e le& c#n#ce c#*# %luid#& E

Fluid#& Magnet#rre#l(gic#& .M/8 S#n &i*ilare& a l#&%luid#& E' y c#ntienen $artcula& &u&$endida& en unaa&e de %luid# Sin e*arg#' en e&te ca' la&

$artcula& n $#l+# %in#& de %ierr#


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2 VAIACIN DE LA VISCOSIDADCON LA TEM"EATUA


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La +i&c#&idad e& %uerte*ente de$endiente de late*$eratura La *ay#ra de l#& *ateriale& di&*inuyen&u +i&c#&idad c#n la te*$eraturaG la de$endencia e&e-$#nencial y $uede 5aer +ariaci#ne& de 5a&ta un!H $#r cada JC *#di%icad# "ara lquid#& *1&+i&c#& e&ta de$endencia e& *ay#r' y 5a de t#*ar&e*ay#re& $recauci#ne& en el c#ntr#l de la te*$eraturae&$ect# a l#& $#l*er#&' la de$endencia c#n la

te*$eratura que e&t#& $re&entan e& l(gica*ente una%unci(n de la e&tructura y del ti$# del $#l*er#e&tudiad#


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2! KNDICE DE VISCOSIDAD


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El ndice de +i&c#&idad de un %luid# . en #ca&i#ne&c#n#cid# c#*# VI/ n#& indica cu1nt# ca*ia ,&ta c#nla te*$eratura E& e&$ecial*ente Btil cuand# &etraa0a c#n aceite luricante y %luid#& 5idr1ulic#&utili)ad#& en equi$#& que deen #$erar a e-tre*#&a*$li#& de te*$eratura

Un %luid# c#n ndice de +i&c#&idad alt# *ue&tra un

ca*i# $eque6# en &u +i&c#&idad c#n la te*$eraturaUn %luid# c#n ndice de +i&c#&idad a0a *ue&tra unca*i# grande en &u +i&c#&idad c#n la te*$eratura


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2 MEDICIN DE LA VISCOSIDAD


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L#& $r#cedi*ient#& y equi$#& $ara *edir la +i&c#&idadn nu*er# Algun#& utili)an $rinci$i#&%unda*entale& de la *ec1nica de %luid#& $arae-$re&ar la +i&c#&idad en &u& unidade& %unda*entale&Otr#& indican l# +al#re& relati+#& de la +i&c#&idad'u&ad#& $ara c#*$arar %luid#& di%erenteL#& di&$#&iti+#& $ara caracteri)ar el c#*$#rta*ient#del %lu0# de l#& lquid#& &e lla*a +i&c#&*etr#& #

re(*etr#&ASTM internaci#nal $r#duce e&t1ndare& $ara *edir yre$#rtar *edici#ne& de +i&c#&idad


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2! MTODOS COMUNES


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VISCOSKMETO DE TAMO OTATOIO

VISCOSKMETO DE TUO CA"ILA

VISCOSKMETO DE VIDIO CA"ILA ESTNDACALIADOS

VISCOSKMETO DE OLA UE CAE

VISCOSKMETO DE SA@OLT UNIVESAL


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2 PADOS DE VISCOSIDAD


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N#r*al*ente &e 5ala de +i&c#&idad ISO $ara aceite&indu&triale&y +i&c#&idad SAE $ara aceite& aut#*#tri)L#& t,r*in#& de +i&c#&idad ISO y SAE n# i*$licanninguna c#*inaci(n de aditi+#& ni $r#$(&it#e&$ec%ic# S#la*ente re%ieren a la +i&c#&idad A +ece&&e utili)a la& *edida& de +i&c#&idad SUS .SSU/'ed##d' Engler' e #tr#& E&t#& &i&te*a& de *edici(nde +i&c#&idad $ueden &er c#n+ertid#& al cSt $#r

%#r*ula& *ate*1tica&


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2! PADOS SAE DE VISCOSIDAD


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N#*enclatura t,cnica e&tad#uniden&e .S#cietyAut#*#ti+e Engineer&/ utili)ada en l#& aceite& $aradi%erenciar &u +i&c#&idad Se di&tinguen d#& criteri#&8l#& que incluyen la letra ? .inter' in+iern# en ingl,&/cuya& $r#$iedade& 5an &id# deter*inada& a !Q grad#&centgrad#& a0# cer#y l#& que &(l# lle+an la& &igla&SAE' *edici#ne& reali)ada& a !HH grad#& centgrad#&re cer# "#r e0e*$l#' un aceite SAE =H? indica

que &u +i&c#&idad e& =H en la e&cala ela#rada a !Qgrad#& centgrad#& a0# cer#


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2 PADOS ISO DE VISCOSIDAD


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L#& luricante& e*$lead#& en a$licaci#ne& indu&triale&deen e&tar di&$#nile& en un rang# a*$li# de+i&c#&idad' $ara &ati&%acer la& nece&idade& de la&*aquinaria de $r#ducci(n' r#da*ient#&' arregl#& deengrane&' *1quina& el,ctrica&' +entilad#re& y$lad#re&' &i&te*a de %luid#& de $#tencia' equi$#*(+il y *uc5#& #tr#& di&$#&iti+#& L#& di&e6ad#re& dee&t#& &i&te*a& deen a&egurar&e de que el luricante

t#lere la& te*$eratura& a que &e e-$#ndr1' al *i&*#tie*$# que $r#$#rci#ne &u%iciente ca$acidad de carga


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