REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA “JOSÉ ANTONIO ANZOÁTEGUI” DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA QUÍMICA LABORATORIO DE PROCESOS QUÍMICOS I
DETERMINACIÓN DE VISCOSIDAD INFORME #1
Profesora: Nidia Pérez
INTEGRANTES: Herrera, Pedro CI: 17.008.594 Martínez, Pedro CI: 16.573.828 Otero, Maikel CI: 15.884.637 Rodríguez, Ynés CI: 17.010.734 Rojas, Leoval CI: 17.009.366 Rojas, Lesly CI: 17.008.630
EL TIGRE, 19 DE NOVIEMBRE DEL 2.004 ÍNDICE :
SIMBOLOGÍA ....................................................... .................................................................................... ...........................................3 ..............3 DATOS EXPERIMENTALES .......................................................... .........................................................................4 ...............4 TABLAS DE RESULTADOS ..........................................................................8 ..........................................................................8 DISCUSIÓN DE RESULTADOS ................................................................11 CONCLUSIONES ...................................................... ................................................................................... ................................... ...... 30 BIBLIOGRAFÍA................................................. BIBLIOGRAFÍA.................... .......................................................... .............................................37 ................37 ANEXOS ANEXO #1: MUESTRA DE CÁLCULOS ..........................................39 ..........................................39 ANEXO #2: GRÁFICAS................................................ GRÁFICAS....................................................................43 ....................43 ANEXO #3: TABLAS UTILIZADAS..................................................46 UTILIZADAS..................................................46
I SIMBOLOGÍA Símbolo T GE µ SSU SSF °API V du/dy ζ
Descripción Temperatura Gravedad especifica Viscosidad absoluta Viscosidad cinemática Segundos Saybolt Universal Segundos Saybolt Furol Clasificación de crudos Volumen Velocidad Esfuerzo de corte
DATOS EXPERIMENTALES:
Unidad o C Adimensional Pa.s m 2/s s s Adimensional ml s -1 Pa
TABLA #1: Viscosidad Saybolt obtenidas a determinadas temperaturas para los diferentes fluidos.
TEMPERATURA GRAVEDAD
FLUIDO
VISCOSIDAD
ACEITE DE DOS
(°C) 37,7
ESPECÍFICA SAYBOLT (SSU) 0,850 163,58
TIEMPOS
98,8
0,810
43,21
ACEITE DE
37,7
0,842
138,21
TRANSMISICIÓN
98,8
0,816
52,67
ACEITE
37,7
0,870
575,38
MONOGRADO
98,8
0,841
142,27
ACEITE SAE 50
37,7
0,850
551,24
MOTOR
98,8
0,830
78,10
Gravedad ad especí específic ficaa en los fluido fluidoss a determi determinar nar viscos viscosida idadd TABLA TABLA #2: Graved Saybolt a temperatura de 65,5°C
FLUIDO ACEITE DE DOS TIEMPOS ACEITE DE TRANSMISICIÓN ACEITE MONOGRADO ACEITE SAE 50 MOTOR
GRAVEDAD ESPECÍFICA A 65,5 °C 0,825 0,827 0,854 0,845
TABLA #3: Variación de la viscosidad absoluta (Viscosímetro de CampoHaakee) en función de la concentración, en una muestra de pintura.
TABLA Variación
#4: de
la
%V/V
µ (dPa.s)
100
30
90
8,2
80
5,2
70
1,3
60
0,7
50
0,3
viscosidad absoluta (Viscosímetro de Campo-Haakee) en función de la temperatura, en una muestra de pintura.
Temperatura (°C)
µ (dPa.s)
35
1,20
40
0,90
50
0,58
55
0,41
60
0,70
TABLA #5: Datos para la clasificación Reológica de diversos fluidos (Viscosímetro Fann)
FLUIDO
SALSA DE TOMATE
ACEITE COMESTIBLE
MAYONESA
PINTURA
IDA RPM ANGULO 3 5 6 72 100 162 200 207 300 206 600 157 3 1 6 13 100 26
VUELTA RPM ANGULO 3 4,5 6 15 100 55 200 89 300 150 600 160 3 1 6 14 100 28
200 300
38 48
200 300
37 48
600
60
600
61
3 6
3 50
3 6
3,5 48
100 200 300 600 3 6 100 200 300 600
104 149 186 205 3 75 187 241 275 300
100 200 300 600 3 6 100 200 300 600
101 151 184 200 2,5 42 100 150 200 280
TABLA #6: Constantes utilizadas para la conversión de datos reológicos.
DATOS REOLÓGICOS RPM Ang (Ida y Vuelta)
CONSTANTES 1,70345.10-1 5,11 dina/cm 2
RESULTADOS EXPERIMENTALES: TABLA #1: Viscosidad Absoluta (µ ), Cinemática (
)
y °API, de los fluidos a
determinadas temperaturas.
FLUIDO
ACEITE DE 2 TIEMPOS ACEITE DE TRANSMISIÓN
°API Gráfico Empírico
T (°C)
µ (Pa.s)
(m2/s)
37,7
2,90.10-2
3,50.10-5
35
34,97
65,5
9,50.10-3
1,18.10-5
40
40,01
98,8
4,10.10-3
5,20.10-6
44
43,19
37,7
2,45.10-2
2,90.10-5
37
36,55
65,5
1,20.10-2
1,50.10-5
39,5
39,60
ACEITE MONOGRADO
ACEITE SAE 50 MOTOR
98,8
6,60.10-3
8,20.10-6
43
41,90
37,7
1,00.10-1
1,15.10-4
31
31,14
65,5
6,60.10-2
8,00.10-5
34
34,19
98,8
5,00.10-2
3,05.10-5
37
36,75
37,7
1,00.10-1
1,19.10-4
35
34,97
65,5
3,20.10-2
3,85.10-5
36
35,55
98,8
1,25.10-2
1,52.10-5
39
38,98
TABLA #2: Velocidad Angular (du/dy) y Tensión de Cortadura ( ζ) en los fluidos estudiados en el Viscosímetro Fann para su clasificación reológica.
FLUIDO
SALSA DE TOMATE
ACEITE COMESTIBLE
IDA -1
2
VUELTA du/dy (s-1) ζ (dina/cm2) 5,1102 22,995 10,2204 76,65 170,34 281,05 340,68 454,79 511,02 766,5 1022,04 817,6 5,1102 5,11 10,2204 71,54 170,34 143,08
du/dy (s ) 5,1102 10,2204 170,34 340,68 511,02 1022,04 5,1102 10,2204 170,34
ζ (dina/cm )
340,68 511,02
194,18 245,28
340,68 511,02
189,07 245,28
1022,04
306,6
1022,04
311,71
25,55 367,92 827,82 1057,77 1052,66 802,27 5,11 66,43 135,86
MAYONESA
PINTURA
5,1102 10,2204
15,33 255,5
5,1102 10,2204
17,885 245,28
170,34 340,68 511,02 1022,04 5,1102 10,2204 170,34 340,68 511,02 1022,04
531,44 761,39 950,46 1047,55 15,33 383,25 955,57 1231,51 1405,25 1533
170,34 340,68 511,02 1022,04 5,1102 10,2204 170,34 340,68 511,02 1022,04
516,11 771,61 940,24 1022 12,775 214,62 511 766,5 1022 1430,8
TABLA #4: Clasificación Reológica de los fluidos analizados en el Viscosímetro de Fann.
FLUIDO CLASIFICACIÓN REOLÓGICA NEWTONIANO BINGHAM PSEUDOPLÁSTICO DILATANTES REOPÉCTICOS TIXOTRÓPICOS
SALSA ACEITE DE MAYONESA PINTURA COMESTIBLE TOMATE x x
x x
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
HERRERA, PEDRO CI:17.008.594 La determinación de la viscosidad de ciertos fluidos se realizó utilizando tres viscosímetros; los cuales utilizan principios diferentes para dicha determinación; pero que sin embargo, son herramientas imprescindibles dentro de cualquier campo industrial que requiera de la mecánica de fluidos. En primer lugar, se utilizó el viscosímetro Saybolt el cual proporciona la medición de viscosidad mediante el tiempo que tarda en fluir 60 mL de fluido a través de un tubo capilar; el diámetro del mismo proporcionará medidas en Segundo Saybolt Universal (SSU), utilizado para fluidos menos denso y en caso contrario, Segundo Saybolt Furol (SSF). A los fluidos analizados, se les determinó la viscosidad a 2 temperaturas diferentes, a 37,7°C y 98,8°C aproximadamente; además de peso específico, de esta forma utilizando la carta A.S.T.M, se obtiene de forma sistemática la viscosidad absoluta y cinemática, además del °API para dichos fluidos.
El primer fluido analizado fue el Aceite de dos Tiempos, el cual se calentó y utilizando el hidrómetro apropiado se determinó el peso específico para cada una de las temperaturas dadas. La viscosidad varió de 163,58 a 43,21 SSU, a temperaturas respectivas, a una tercera temperatura (65,5°C), la viscosidad se determinó utilizando el Monograma de Viscosidad. La viscosidad absoluta y cinemática disminuyeron de 2,90.10 -2 a 4,10.10-3Pa.s y 3,50.10-5 a 5,20.10-6m2/s, respectivamente; entre tanto el °API aumentó de 34,97 a 43,19. De la misma forma para el Aceite de Transmisión, los valores de viscosidad disminuyeron de 2,45.10 -2 Pa.s (µ) para ubicarse en 6,60.10 -3Pa.s y 2,90.10-5 a 8,20.10-6m2/s y, entre 36,55 y 41,90°API. El Aceite Monogrado, manifestó igualmente un intervalo de viscosidad absoluta entre 1,00.10 -1 y 5,00.10-2Pa.s; en cuanto a la cinemática, su valores van entre 1,15.10 -4 y 3,05.10-5m2/s e igualmente, presentó 36,75 °API en la temperatura mas elevada. Finalmente, el Aceite SAE 50 Motor presentó un intervalo de viscosidad absoluta y cinemática de 1,00.10 -1 a 1,25.10-2 Pa.s y 1,19.10 -4 a 1,52.10-5 m2/s para ubicarse de 34,97 a 38,98 °API (Tabla de Resultados #1). Es necesario acotar que los intervalos de viscosidad y °API, corresponden a la mínima temperatura de 37,7°C y la máxima de 98,8°C a la que se someten todos los fluidos. El siguiente equipo sometido a experiencia fue el Viscosímetro Rotacional Fann, el cual proporciona un conjunto de datos que permiten realizar una clasificación reológica de los fluidos a analizar. Se fijan velocidades determinadas expresadas en RPM y midiendo el ángulo de deflexión del fluido, se deduce la tensión de cortadura ( ζ) y el gradiente de velocidad (du/dy). El motor se colocó a girar a 3, 6, 100, 200, 300 y 600 RPM y se realizaron las lecturas de angulos de deflexión; este procedimiento se realizó de ida y vuelta para obtener, mediante constantes (Tabla #6 de datos experimentales); el valor correspondiente de RPM en du/dy en s -1 y el ángulo
de deflexión en ζ (dina/cm2) y finalmente graficar dichos valores para obtener su respectivo diagrama reológico (Observar tabla de datos #5). Los fluidos utilizados fueron: salsa de tomate, aceite comestible, mayonesa y pintura; en todos los fluidos utilizados, el ángulo de deflexión aumentaba a medida que aumentaban los RPM de ida, y de regreso disminuían a medida que los RPM también lo hacían (Tabla de Resultados #2), además la variación del ángulo de deflexión no era muy significativa en ambos procesos de medición. La clasificación reológica se realizó utilizando los diagramas du/dy Vs. ζ para cada uno de los fluidos, el diagrama correspondiente al aceite comestible y a la mayonesa (Gráfica # 2 y 3, respectivamente) determinan la presencia de un fluido de clasificación pseudoplático; los cuales son fluidos independientes del tiempo, es decir, su viscosidad no varía frente a esta magnitud; en las curvas obtenidas el efecto cortante aumenta a medida que aumenta du/dy hasta que de vuelta los valores de ambos disminuyen en la misma proporcion en que aumentaban. Entre tanto, la salsa de tomate y la pintura (Gráfica #1 y 4, respectivamente) representan fluidos tixotrópicos; los cuales representan fluidos cuya viscosidad tiende a variar a medida que transcurre el tiempo, y donde la curva obtenida del diagrama presenta de vuelta la disminución del efecto cortante, con valores muy diferentes a los que reflejaba de ida.
Utilizando el Viscosímetro de Campo-Haakee, se determinó la viscosidad de una pintura y del Aceite Monogrado, al primero se le realizó, variando la concentración de la misma y al siguiente, variando la temperatura a cual se realizaba la medición. Posterior a eso, la representación gráfica de los datos obtenidos permitirán estudiar el comportamiento de esta propiedad en función de la concentración y temperatura. En primer lugar, la pintura se medió de forma pura (concentración: 100%) para obtener una viscosidad de 30dPa.s; las concentraciones utilizadas posterior a eso, fueron de 90, 80, 70, 60 y 50% (en el caso de 90%; 10% de agua) para obtener a la concentración final una viscosidad de 0,3 dPa.s (los demás valores se reflejan en la Tabla de Datos #3). Finalmente, se observa en la Grafica #5, la disminución de la viscosidad a medida que la concentración disminuye y aumenta a medida que la concentración también lo hace. Las viscosidades obtenidas se registraron en 35, 40, 50, 55 y 60°C; y se observó una progresiva disminución de las mismas, en el transcurso del calentamiento. Inicialmente el aceite monogrado presentó 1,20 dPa.s y en la última temperatura una viscosidad de 0,70 dPa.s; obteniéndose así, una disminución de la viscosidad a medida que la temperatura aumenta, debería entonces, aumentar la viscosidad a medida que la temperatura disminuye (Grafica #6). MARTÍNEZ, PEDRO CI:16.573.828 Debido a la gran cantidad de que ha desarrollado la ciencia de la ingeniería de la mecánica de los fluidos se ha despertado un gran interés en el desarrollo del entendimiento de las propiedades de los fluidos. Las propiedades de densidad y viscosidad juegan papeles principales en los flujos de canales abiertos y cerrados.
La viscosidad es la propiedad que poseen los fluidos en oponerse a la componente de fuerza tangente a una superficie, es decir, un esfuerzo cortante dicha sustancia es capaz de deformarse sin importar que tan pequeño sea ese esfuerzo cortante, esta propiedad posee distintas formas de determinarla un ejemplo de esto se comprobó en la recién culminada experiencia, ya que fue posible determinar distintos valores de viscosidad en varios equipos usados para su medición (viscosímetro) a distintas temperaturas, dichos equipos son el viscosímetro de Saybot, de Campo o Rotacional y el viscosímetro de Fann, este ultimo no pudo ser manipulado a la hora de realizar la experiencia, el cual para ese momento se encontraba dañado, es importante señalar que si bien no se pudo manipular fue posible entender fácilmente el funcionamiento del mismo gracias a la explicación precisa de la facilitadota. Para dicho equipo se analizaron datos ya medidos a concentración y temperaturas dadas, para dar inicio a la respectiva clasificación reologica se tomaron cuatro fluidos los cuales fueron: aceite, mayonesa, salsa de tomate y pintura; estos presentan un comportamiento característico del tipo no newtoniano ya que una vez que se graficaron los valores de Τ vs. du/dy estos no presentaron una postura recta que partiera del origen. Una vez realizadas las graficas tanto de pintura como de salsa de tomate se observo claramente una alteración en los esfuerzos cortantes aplicados a determinados valores de du/dy lo que significa que estos fluidos son de carácter tixotropico, por consiguiente su viscosidad varia con respecto al tiempo. En las dos graficas restantes (aceite y pintura) fue posible apreciar según su comportamiento que se estaba en presencia de un fluido de carácter
pseudoplastico, esto se debe a que las graficas tanto de ida como de vuelta son muy parecidas eran bastante parecidas lo que nos da indicios para afirmar que la viscosidad de estos no varia con respecto al tiempo, es decir es independiente del mismo. Luego de graficar viscosidad en función de la temperatura se pudo confirmar lo descrito en la teoría ya que la viscosidad se presenta inversamente proporcional a la temperatura, es decir, a medida que aumenta la temperatura la viscosidad disminuye, esto se debe a que cuando el fluido es sometido a altas temperaturas el mismo presenta un mayor desorden a nivel de sus moléculas por consiguiente la fuerza de adhesión entre estas disminuye. Observando detalladamente la grafica de la viscosidad en función de la concentración resulto bastante accesible apreciar que esta varia de manera directamente proporcional a la concentración , esto se pudo comprobar ya que al diluir poco a poco el fluido en estudio (pintura) la viscosidad fue disminuyendo. Si se hace un ajuste en la grafica, obteniéndose una línea recta en esta se podría determinar una línea recta que permitiría encontrar una ecuación practica para calcular las variaciones de viscosidad a distintas temperaturas. Para la determinación de la viscosidad absoluta y cinemática de los cuatro fluidos en estudio fue necesario la utilización de la carta ASTM, en la cual se hizo uso del tiempo de escurrimiento de los fluidos a 100°F y 210°F, simultáneamente se midió la gravedad especifica a esas mismas temperaturas y a una promedio (150°F) , para dar con las determinaciones de las
viscosidades se empleo el tiempo de escurrimiento en segundos saybot universal (SSU) con sus respectivos valores de temperatura, obteniendo puntos los cuales fueron introducidos en un monograma, luego con la intercepción de estos se apuntaron a la carta ASTM. Es necesario resaltar que para la clasificación de los °API se realiza con la carta ASTM y el peso especifico a una temperatura determinada permitiendo apreciar que los cuatro fluidos son de carácter ya que se encuentran por encima de los 30°API .
ROJAS, LESLEY CI: 17.008.630 La viscosidad de un fluido es una propiedad fundamental en el estudio del flujo de fluidos. Existen distintos aparatos para realizar mediciones de viscosidad, como por ejemplo, el Viscosímetro SayboltFurol Universal, el Viscosímetro de Campo y el Fann, los cuales fueron estudiados en ésta practica debido a su gran importancia a nivel industrial en la determinación de viscosidades. Los primeros dos fueron utilizados para determinar la viscosidad de varios hidrocarburos. En primer lugar se establecieron las gravedades específicas de los fluidos, a cada una de las temperaturas de trabajo mediante el uso de los hidrómetros, que es la razón del peso de un volumen dado de una sustancia al peso de un volumen de agua destilada. Este se sumergió hasta cierto punto en el cilindro que portaba el fluido, empezando con el de menor graduación para así escoger el hidrómetro adecuado; luego se tomaron las lecturas correspondientes.
El viscosímetro Saybolt-Furol Universal fue empleado para medir el tiempo de escurrimiento o tiempo que tardan en fluir 60 mL del líquido hasta el frasco. Se experimentó a dos temperaturas diferentes, 37.77 y 98.88 ºC (100 y 210 ºF), cuya aplicación fue importante para examinar el comportamiento del aceite con altas y bajas temperaturas. En las cuatro aberturas que presenta se añadieron fluidos diferentes: cuatro aceites de viscosidades distintas, como son el aceite de dos tiempos, el se caja, el SAE 50 Motor y el monogrado. De los cuatro orificios de viscosímetro, tres de ellos son Saybolt y uno Furol. Según los datos obtenidos en el laboratorio, el aceite que abarcó un espacio de tiempo más largo para bajar fue el monogrado puesto que era el mas denso y por ello se colocó en el orificio Furol, ya que el mismo está diseñado con un orificio màs grande `para adaptarse a este tipo de fluido màs viscoso. Este aceite cumple en requerimiento de un solo grado de clasificación de viscosidad y es usado en climas calurosos y fríos por su capacidad de adaptarse a la temperatura. Luego siguió el aceite SAE 50 Motor con menor tiempo y después los aceites de dos tiempos y de caja. Los viscosímetros miden la viscosidad de los aceites sintéticos y contribuyen a que se hagan a la medida de las necesidades de los motores actuales, ofreciendo el máximo de beneficios a término de rendimiento. Los líquidos espesos escurrieron con mucha más dificultad que los delgados. Así, mientras más viscoso sea el aceite menor será su tendencia a escurrir sobre la superficie o recipiente. La resistencia del aceite a fluir es una medida de su fricción interna: a menor fricción más fácilmente fluirá y por lo tanto la viscosidad será menor. A la mayor temperatura experimentada se observó una disminución de su viscosidad, abarcando un menor tiempo de escurrimiento. La unidad medida es el tiempo en segundos ( Segundos Saybolt y Segundos Furol Universal). No obstante, para obtener los valores tanto de la viscosidad absoluta como de la cinemática se hizo uso de la carta ASTM, uniendo los datos de gravedad específica con los segundos Saybolt – Furol para encontrar las equivalencias de las viscosidades. Para la viscosidad absoluta se registraron valores muy pequeños, menores que uno en Pa.s, y para la cinemática mucho mayores en centistokes. Al mismo tiempo se midieron los º API de los líquidos, categoría usada por el Instituto Americano de Petróleo para clasificar los crudos y sus derivados con el fin de representar la calidad de los componentes básicos de los mismos y la calidad de sus aditivos. Algunos datos oscilaron entre los 30 y 40 º, siendo livianos y otros mayores de 40º condensados. A través del Nomograma viscosidad-Temperatura se dedujo el valor de los segundos Saybolt Universal, para la temperatura intermedia de 65,55º C (150ºF) conociendo dos temperaturas diferentes, siendo muy útil a la hora de hallar la viscosidad de cualquier líquido derivado del Petróleo. En las gráficas se puede observar que todas resultaron ser líneas rectas. La relación viscosidad-temperatura se conocía en dos puntos y se
estableció la temperatura intermedia para encontrar el valor de viscosidad. El Viscosímetro de Fann no fue empleado en este experimento debido a que estaba dañado, pero se estudió el comportamiento reológico de 4 fluidos muy comunes, graficando la tensión de cortadura ( t ) en función del gradiente de velocidad (du/dy), tanto para la ida como para la vuelta, calculando en primer lugar sus valores. Al observar las formas de las gráficas, se notó la existencia de una relación no lineal entre dichas magnitudes a temperatura y presión constantes. Todos los fluidos son no newtonianos. En el caso de la Salsa de tomate y la pintura se mostró en las gráficas que son líquidos o fluidos tixotrópicos. Poseen una viscosidad que depende de la deformación angular inmediatamente anterior de la sustancia y tienden a asentarse cuando están en reposo. Su viscosidad aumenta a medida que pasa el tiempo, es decir, dependen de cuanto tiempo ha estado activa la tensión de corte. Los otros dos fluidos estudiados fueron el aceite comestible y la mayonesa, en cuyas gráficas se representó su comportamiento, resultando ser fluidos pseudoplásticos. Estos fluidos no dependen del tiempo y aunque en las gráficas no se partió del origen se mostraron cóncavas hacia abajo para bajas tensiones de corte y reflejaron una forma más lineal para valores más elevados de los mismos. Dichos fluidos, dependientes y no dependientes del tiempo, reflejan exactamente lo que ocurre en su uso cotidiano. En fin, ninguno de los fluidos satisfacieron la definición de un fluido newtoniano (no resultaron rectas), no pudiéndose calcular la viscosidad a través de su pendiente.
El viscosímetro de Campo fue utilizado para estudiar las variaciones de viscosidad en un fluido en relación con las variaciones de temperatura y concentración. Se instaló el equipo, empleando en primer lugar la pintura (caucho) para modificar las concentraciones. Se midió su viscosidad estando como fluido puro (100%) y luego se varió cinco concentraciones diferentes (10, 20,30, 40, 50%) para medirla más diluida. Las escalas eran diferentes dependiendo del embolo usado, y la unidad de medición es el dPa.s. En la gráfica correspondiente se observó que ha medida que se disminuía su concentración con agua decrecía su viscosidad, puesto que el líquido se encarga de romper los enlaces que unen las moléculas de la pintura. En cuanto al fluido usado, para variar su temperatura, se tomo el aceite monogrado, en la cual al aumentar la temperatura disminuyó la viscosidad. La resistencia de un fluido al corte depende de su cohesión y de su rapidez de transferencia de la cantidad de movimiento molecular. Un líquido o fluido tiene fuerzas cohesivas muy grandes en comparación con el gas, ya que sus moléculas se encuentran más cerradas y unidas. La cohesión es al parecer la causa predominante de la viscosidad en un líquido y como la cohesión decrece con la temperatura, la viscosidad también lo hace. Estos resultados se pueden comprobar en las gráficas de viscosidad Vs concentración y viscosidad Vs temperatura. Luego se ajustó una de las gráficas por el método de mínimos cuadrados para que la mayor cantidad de puntos se ajustaran a la curva y así obtener una mucho mejor.
RODRÍGUEZ, INÉS CI: 17.010.870 Es importante determinar la necesidad para así conocer la facilidad con que un fluido pueda moverse. Para ello se utilizaron dos tipos de viscosímetros (viscosímetro de campo y el viscosímetro Saybolt Universal).
En el viscosímetros Saybolt Universal se pudo determinar la viscosidad de cuatro fluidos, a temperaturas constante (110ºF, 150ºF, 210ºF); en donde se hizo uso de la carta A.S.T.M., para conocer la viscosidad cinemática y absoluta a 110T y 210ºF, en la cual el aceite 2 tiempo, el de transmisión y el SAE 50 motor fueron sumergidos en el orificio universal, ya que estos fluidos son menos viscosos; por el contrario el aceite monogrado es mas espeso y es por ello que se utilizó el orificio furol que es mas grande y el calentamiento es mas intenso, mediante los resultados obtenidos se pudo comprobar experimentalmente para cada uno de los hidrocarburos que al aumentar la temperatura el tiempo de escurrimiento es mas rápido y por consiguiente disminuye la gravedad especifica, también se hace notar que el tiempo de escurrimiento en el furol es mayor que en el orificio universal, para calcular la viscosidad absoluta y cinemática a la temperatura de 150ºF se utilizó el monograma para conocer el tiempo de escurrimiento en SSU, ya que se conocían los SSU a 110ºF y 210ºF de los fluidos de los fluidos. Posteriormente mediante la gravedad especifica se pudo determinar tanto gráficamente como empíricamente los ºAPI, según estos resultados obtenidos se observa en la tabla que todos los fluidos se encuentran por encima a los 30 ºAPI, lo cual permite afirmar que todos estos fluidos son de tipo liviano, cabe destacar, que al disminuir la gravedad especifica aumentan los ºAPI. En el viscosímetro de campo se estudiaron dos fluidos uno (aceite) para conocer la variación de la viscosidad (M) en la temperatura, y el otro (pintura) para determinar la viscosidad con respecto a la concentración; se pudo comprobar experimentalmente que la viscosidad de un fluido disminuye al aumentar la temperatura y por el contrario la viscosidad es directamente proporcional a la concentración, o sea, a concentraciones muy diluidas el fluido se hace menos viscoso. Por otra parte el viscosímetro Fann no pudo ser manejado, es por ello
que se analizaron datos ya medidos a temperatura y concentración constante, para así hacer la respectiva clasificación reológica. Al graficar la tensión de corte (T) con el gradiente de velocidad ( du/dy), tanto de ida como de vuelta para cada uno de los fluidos, estos presentaron un comportamiento reológico no newtoniano, para la salsa de tomate y la pintura se puede observar en la grafica que su comportamiento es de tipo tixotrópico, lo que significa que la viscosidad de estos fluidos varían con el tiempo, así como el gradiente de velocidad y temperatura, por el contrario el aceite y la mayonesa se puede observar que son fluidos de tipo pseudoplástico, a diferencia de los tixotrópicos, estos son independientes del tiempo, es decir su viscosidad no cambia con el mismo.
CONCLUSIONES
HERRERA, PEDRO CI: 17.008.594 El Viscosímetro Saybolt, proporciona una medición de viscosidad basada en la facilidad o dificultad del fluido, a pasar a través de un tubo capilar y descargar 60mL; se obtiene en SSU y SSF. La viscosidad cinemática y absoluta del aceite monogrado, de transmisión, de dos tiempos y SAE 50, se determinan utilizando la carta de ASTM, previa determinación de la densidad específica y a una temperatura determinada. El Viscosímetro Fann permite determinar el gradiente de velocidad que proporciona un fluido y la deflexión angular para deducir así la tensión de cortadura y realizar la clasificación reológica. El aceite comestible y la mayonesa representan fluidos de clasificación pseudoplastica, por lo que su viscosidad no tiende a variar a medida que transcurre el tiempo. La salsa de tomate y la pintura corresponden a fluidos cuya viscosidad manifiesta cambios, a medida que transcurre el tiempo; por lo tanto es un fluido de tipo tixotrópico. La viscosidad aumenta a medida que aumenta la concentración de una fluido, por lo tanto, disminuye a medida que la concentración también disminuye. El viscosímetro de Campo-Haakee, utilizando un conjunto de medidores de adaptables y permitiendo la utilización de cualquier fluido proporciona la determinación más práctica de viscosidad. A medida que la temperatura aumenta la viscosidad de un fluido disminuye y aumenta cuando la temperatura disminuye.
MARTÍNEZ, PEDRO CI:16.573.828 • Mediante graficas fue posible clasificar reologicamente distintos
fluidos. • Se adquirió destreza a la hora de manipular los equipos
necesarios para la determinación de la viscosidad. • La viscosidad es inversamente proporcional a la temperatura ya
que a medida que la temperatura aumenta esta disminuye. • La concentración es directamente proporcional a la temperatura,
es decir, si disminuye la concentración disminuye la viscosidad. • Se alcanzo el aprendizaje de calcular las distintas viscosidades
conociendo su gravedad especifica y tiempo de escurrimiento en la carta ASTM. • En un fluido tixotropico la viscosidad varia con respecto al
tiempo. • En un fluido pseudoplastico la viscosidad es independiente del
tiempo. • Fue posible cumplir con los objetivos de esta experiencia, el cual
el mas importante fue determinar la viscosidad de varios hidrocarburos a dos temperaturas predeterminadas y a una desconocida, lo cual se alcanzo con éxito.
ROJAS, LESLEY CI: 17.008.630
↔ Se midió la viscosidad de varios fluidos mediante el uso del
viscosímetro de Saybolt-Furol Universal, el viscosímetro Fann y el de Campo. ↔ La gravedad específica registrada con el hidrómetro varió de 0,8 a 0,9 a
las distintas temperaturas para cada aceite utilizado ↔ El aceite monogrado fue el mas viscoso, teniendo un tiempo de
escurrimiento mayor a los demás aceites, por la cual se utilizó el orificio Furol ↔ Se usó la carta ASTM para calcular los valores de viscosidad absoluta y
cinemática y mediante una equivalencia de la gravedad específica a ºAPI , se clasificó a los fluidos como livianos y condensados. ↔ El nomograma viscosidad-temperatura permitió establecer los valores
de viscosidad para cada fluido derivado del petróleo a las temperaturas intermedias. ↔ El estudio reológico hecho a los fluidos en el viscosímetro de Fann (no
utilizado) reflejó el comportamiento de cuatro fluidos distintos (mayonesa, salsa de tomate, aceite comestible y pintura), verificándose mediante los gráficos que eran no newtonianos (tixotrópico, pseudoplástico). ↔ La viscosidad varia inversamente proporcional a la temperatura; a
mayor temperatura menor viscosidad, ya que hay un mayor desorden a nivel de sus moléculas, disminuyendo la fuerza de adhesión. ↔ La viscosidad varia directamente proporcional a la concentración. A
medida que aumenta la concentración, esta aumenta y viceversa.
RODRÍGUEZ, INÉS CI: 17.010.870 -
Por medio de la carta ASTM podemos calcular la viscosidad absoluta y cinemática de un fluido conociendo el tiempo de escurrimiento en SSU o SF.
-
El monograma se utiliza para calcular el tiempo de escurrimiento de un fluido (SSU), a cualquier temperatura, siempre y cuando se conozca los tiempos SSU a dos temperaturas.
-
Al disminuir la gravedad especifica aumentan los º API.
-
La viscosidad absoluta disminuye al aumentar la temperatura.
-
La gravedad especifica da una equivalencia a grados ºAPI el cual nos permite clasificar a los hidrocarburos como condensadas, livianas, pesados y extrapesados.
-
Mediante la representación grafica de tao (T) vs gradiente de velocidad ( du/dy), podemos conocer el comportamiento reológico de un fluido, ya sea newtoniano o no newtoniano.
-
Los fluidos cuya viscosidad es independiente del tiempo, se les conoce como fluido pseudoplástico y otros cuya viscosidad varía con el tiempo, se denominan fluidos ticotrópico.
ANEXOS
ANEXO #1: MUESTRA DE CÁLCULOS 1. La viscosidad en °API se calculó de forma empírica mediante la formula: 141 ,5
° API =
S
−131 ,5
El Aceite de 2 Tiempos, presenta a 37,7°C un gravedad específica de 0,850; por lo tanto °API para este fluido se determina de la siguiente manera: ° API =
141 ,5 0,850
−131 ,5 = 34 ,97 ° API
De la misma forma, para todos los fluidos a determinadas temperaturas. 2. Determinación de velocidad angular y tensión de cortadura, para la clasificación reológica a partir de los datos suministrados por el Viscosímetro Fann: du / dy
= RPM ×5,11 s
−1
ζ = ang ×1,7034 dina / cm
2
Para la salsa de tomate se obtuvo de ida, un RPM de 3 y un angulo de deflexión de 5; entonces: du / dy
= 3 ×5,11 s
−1
= 5,1102
ζ = 5 ×1,7034 dina / cm
2
=
s −1
25 ,55 dina / cm
2
El mismo procedimiento se efectuó para cada fluido de ida y vuelta. 3. Ajuste para la gráfica de temperatura (utilizando Aceite Monogrado) Vs. Viscosidad absoluta (Datos arrojados por el Viscosímetro de CampoHaakee); por el método de Mínimos Cuadrados:
T (°C) 35
µ (dPa.s) 1,2
40 50 55 60
0,9 0,7 0,58 0,41
Pendiente (m) Intercepto (b) Numero de datos (n) ξ X = 35 + 40 + 50 + 55 + 60 = 240 ξ Y = 1,2 + 0,9 + 0,7 + 0,58 + 0,41 = 3,79 ξ XY = 42 + 36 + 35 + 31,9 + 24,6 = 169,5 ξ (X)2 = (35)2 + (40)2 + (50)2 + (55)2 + (60)2 = 11950
(ξ X)2 = (240) 2 = 57600 Numero de datos = n = 5 X = (ξ X / n) = (240 / 5) = 48 Y = (ξ Y / n) = (3,79 / 5) = 0,758 Pendiente = m = (n. ξ XY - ξ X. ξ Y) / (n. ξ (X)2 -(ξ X)2) m = (5 x (169,5 – 240 x 3,79)) / (5 x (11950 – 57600)) = -0,0288 Intercepto: b = Y – m.X = 0,41 – (-0,0288 x 60) = 2,138 Ecuación de la recta Y = m.X + b Y = -0,0288X + 2,138 = 0,0925. Utilizando la ecuación de la recta correspondiente a la gráfica T Vs μ se calcularon nuevos valores respectivos y se graficaron nuevamente.
T (°C) 0
μ (dPa.s) 2,138
10 20 30 40 50 60
1,850 1,562 1,274 0,986 0,698 0,41
ANEXO #2: GRÁFICAS GRÁFICA #1: DIAGRAMA REOLÓGICO PARA LA SALSA DE TOMATE 1200 c / a n i d ( e t n a t r o C o t c e f E
1000 800 IDA VUELTA
600 400 200 0 5,1102
10,2204
170,34
340,68
511,02
1022,04
du/dy (s-1) GRÁFICA #2: DIAGRAMA REOLÓGICO PARA EL ACEITE COMESTIBLE 350 c 300 / a n 250 i d ( e 200 t n a t r 150 o C o 100 t c e f E 50
IDA VUELTA
0 5,1102
10,2204
170,34
340,68
du/dy (s-1)
511,02
1022,04
GRÁFICA #3: DIAGRAMA REOLÓGICO PARA LA MAYONESA 1200 c / a n i d ( e t n a t r o C o t c e f E
1000 800 IDA VUELTA
600 400 200 0 5,1102
10,2204
170,34
340,68
511,02
1022,04
du/dy (s-1)
GRÁFICA #4: DIAGRAMA REOLÓGICO PARA LA PINTURA 1800 1600 c 1400 / a n i 1200 d ( e t n 1000 a t r 800 o C o 600 t c e f 400 E
IDA VUELTA
200 0 5,1102
10,2204
170,34
340,68
du/dy (s-1)
511,02
1022,04
GRÁFICA #5: VARIACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN EN LA MUESTRA DE PINTURA VS. VISCOSIDAD ABSOLUTA. 35 a p 30 D ( a 25 t u l o s 20 b A d 15 a d i s 10 o c s i V 5
0 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Concentración (%v/v) GRÁFICA #6: VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL ACEITE MONOGRADOVS. VISCOSIDAD ABSOLUTA. 1,4 a )
p 1,2 d ( a t 1 u l o s b 0,8 A d 0,6 a d i s 0,4 o c s i V 0,2
0 10
15
20
25
30
35
40
Temperatura (°C)
45
50
55
60
GRÁFICA #7: VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL ACEITE MONOGRADOVS. VISCOSIDAD ABSOLUTA. (AJUSTE POR M.M.C.) a )
2,5
p d ( 2 a t u l o s 1,5 b A d a 1 d i s o c 0,5 s i V
0 0
10
20
30
Temperatura (°C)
40
50
60
