PRACTICA

N2 2

VISCOSIDAD

OBJETIVO GENERALDeterminar la viscosidad de fluidos Newtonianos utilizando viscosímetros que trabajan bajo el principio de descenso de un fluido por capilares: Ostwald , Cannon - Fenske. OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Aprender el manejo del viscosímetro• Determinar viscosidad dinámica y cinemática de fluidos Newtonianos a

diferentes temperaturas• Analizar el comportamiento de la viscosidad dinámica y cinemática en

función a la temperaturaFUNDAMENTO TEORICOLa capacidad de un líquido para fluir se mide por su viscosidad, ¡a viscosidad se define como la resistencia al flujo cuanto mayor es la viscosidad el líquido fluye mas lentamente y con mayor dificultad. El vidrio, los polímeros fundidos, aceites y algunas mieles son muy viscosas; mientras que el agua y otras sustancias orgánicas como el benceno tienen viscosidades menores debido al tamaño de sus moléculas y a las fuerzas de atracción ¡ntermoleculares.La viscosidad varía en función inversamente proporcional a la temperatura, es decir que a mayor temperatura es menor la viscosidad, lo cual puede evidenciarse al observar que la facilidad de flujo de aceites es mayor al incrementar su temperatura.Newton fue quien inicialmente determino que la relación de proporcionalidad entre el esfuerzo por unidad de área (F/A) necesario para producir un gradiente de velocidades en un fluido es "la capacidad de deslizamiento del fluido" que fue denominada viscosidad.Un fluido Newtoniano es una sustancia homogénea que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una fuerza o tensión, independientemente de su magnitud.Matemáticamente, el rozamiento en un flujo unidimensional de un fluido Newtoniano se puede representar por:

τ=μ dvdy

Donde:

T = tensión tangencial ejercida en un punto del fluido u, = viscosidad dinámica del fluidodv = gradiente de velocidad

Las unidades de la viscosidad dinámica son el poise = [ g/cms] o [dyna s / cm2] en el SI [ N s/m2]La viscosidad cinemática es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del fluido, matemáticamente se la representa por:

donde:Y = viscosidad cinemática el fluido u = viscosidad dinámica del fluido

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

p = densidad del fluido

la unidad de Y es el stoke = [cm2/s] o [m2/s]

Ei Eten varios viscosímetros para determinar valores de viscosidad de diferentes fluidos. Para fluidos Newtonianos claros, se utilizan los viscosímetros por descenso de liquido por un capilar, entre estos tenemos al viscosímetro de Cannon-Fenske y de Ostwald en los cuales se ha podido establecer una relación entre el caudal de un liquido y la ecuación de Hagen Poiseuille

Q = Volumen / tiempo ; pero también

x=−b±√b2−4ac2a

Igualando y despejando u. ;

considerando que AP = pgAh tenemos:

K 1 ÜVolL 1

Considerando las características del viscosímetro constantes y para un volumen constante de fluidopodemos concluir que para el viscosímetro dado existe una constante K = Y e' valor de u. será:

u = K p t

Donde:u. = viscosidad dinámica del fluido k = constante del viscosímetro p = densidad del fluidot = tiempo que tarda el fluido en pasar por el capilar del viscosímetro

Si se conoce la K = cte. del viscosímetro es posible determinar la viscosidad del fluido, si la cte. es desconocida es posible relacionar la viscosidad desconocida de un fluido con el valor de viscosidad para un fluido patrón del cual se conocen sus propiedades quedando:

/i.v K px'tlcmpox

tipatrón k ppat'tiempo pat

px'tiempo x

Luego : [ix =\i pat[ppat'tiempo pac

donde:u.x = viscosidad del fluido xpx = densidad del fluido xtx = tiempo que tarda el fluido x en pasar por el capilar del viscosímetrop pat = densidad del fluido patróntpat = tiempo que tarda el fluido patrón en pasar por el capilar del viscosímetroupat = viscosidad del fluido patrón obtenida en tablas

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Material y equipos 1 vaso de pp de 1000 mi o recipiente para baño a diferentes temperaturas2 vasos de pp de 100 mi

1 pipeta graduada de 10 mi 1 termómetro

1 soporte universal con pinza1 viscosímetro1 cronometro1 picnómetro1 piseta1 cepilloReactivos Agua destiladaAlcoholFluido problema (traído por cada grupo de

estudiantes) Procedimiento • Utilizando el picnómetro determinar la densidad del fluido patrón a temperatura ambiente• Limpiar el viscosímetro con agua destilada y con alcohol, dejar que se evapore el mismo

• Colocar el viscosímetro en posición vertical y sujetarlo en el soporte universal con ayuda de la pinza de sujeción• Llenar el brazo del viscosímetro que no se encuentra conectado al capilar con 10 mi de fluido patrón• Succionar el fluido por el brazo del viscosímetro conectado al capilar hasta que pase el aforo del bulbo superior• Dejar descender libremente el fluido y cronometrar el tiempo que demora en pasar el fluido entre los dos aforos del viscosímetro

• Repetir la medida entre 3 y 5 veces para obtener un promedio del tiempo empleado• Lavar el viscosímetro y repetir el procedimiento con 10 mi del liquido problema a estudiar

• Repetir el procedimiento para ambos fluidos a diferentes temperaturas, introduciendo el viscosímetro en un baño termostático, esperando 3 minutos hasta que se estabilice la temperatura.

CALCULOS Y RESULTADOSSe tomará como fluido patrón agua destilada, investigando en bibliografía los

valores de u. y Y para el agua a diferentes temperaturas. Con estos datos se procederá a determinar los valores de u. y Y para el fluido problema a diferentes temperaturas.

Comparar resultados con datos bibliográficos, para el fluido problema.Elaborar dos gráficas diferentes la primera u. vs T? yla segunda Y vs T2. Analizar

los resultados y concluir.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL