"AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO"
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE CHOTA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ASIGANTURA ASIGANTURA :
MECÁNICA DE FLUIDOS I
TEMA
ENSAYO DE VISCOSIDAD
:
ESTUDIANTES : Colun! R#$l$%o& '!()* D+$, Co-onl& Co-onl& C-(./!($n R$0$l T$n/$l$n& N(l- D$*nDOCENTE
: In#1 V2.3u, C(,$1 4$l/-
CICLO
:
VI
C!o/$ 5 P-6 789 INDICE
I.
INTRODUCCION
3
II.
OBJETIVOS
4
Objetivos generales
4
Objetivos Espe!"ios
4
III.
JUSTI#IC$CI%N
4
IV.
#OR&U'$CION DE' (ROB'E&$
4
V.
&$RCO TE%RICO
)
).*.+
VISCOSID$D
)
).,.+
&EDID$ DE '$ VISCOSID$D
)
).3.+
TI(OS DE VISCOSID$D
-
).4.+
#'UIDOS NETONI$NOS / NO NETONI$NOS
-
).).+
0R$DOS S$E DE VISCOSID$D
-
).-.+
#$CTORES 1UE $#ECT$N '$ VISCOSID$D
2
VI.
I(OTESIS
2
VII.
&$TERI$'ES / E1UI(O
VIII.
(ROCEDI&IENTO
5
I6.
RESU'T$DOS.
*7
6.
$N$'ISIS DE RESU'T$DOS
*
6I.
CONC'USIONES
*5
6II.
RECO&END$CIONES
*5
6III.
BIB'IO0R$#I$
,7
I.
INTRODUCCION Mecánica de fluidos I
2
La mecánica de fluidos es la rama de la física comprendida dentro de la mecánica de medios continuos que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que lo provocan. La característica fundamental de los fluidos es la denominada fluidez. Un fluido cambia de forma de manera continua cuando está sometido a un esfuerzo cortante, por muy pequeño que sea ste, es decir, un fluido no es capaz de soportar un esfuerzo cortante sin moverse durante ning!n intervalo de tiempo. Unos líquidos se moverán más lentamente que otros, pero ante un esfuerzo cortante se moverán siempre. La medida de la facilidad con que se mueve vendrá dada por la viscosidad, relacionada con la acci"n de fuerzas de rozamiento. La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracci"n. La viscosidad se corresponde con el concepto informal de #espesor#. La viscosidad se manifiesta en líquidos y gases en movimiento. $e %a definido la viscosidad como la relaci"n e&istente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. 'sta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica. $e conoce tambin otra viscosidad, denominada viscosidad cinemática. 'n el presente informe encontraremos la viscosidad dinámica y a continuaci"n la viscosidad cinemática de un fluido determinado de acuerdo a un ensayo realizado en el laboratorio y con las f"rmulas determinadas en clase.
II.
OBJETIVOS Mecánica de fluidos I
3
Objetivos generales
eterminar e&perimentalmente la viscosidad dinámica de un aceite monogrado ($' *+).
Objetivos Espe!"ios
plicar en práctica y reforzar los conocimientos adquiridos en clase.
omparar la viscosidad seg!n el grado del aceite. nalizar y comprender el comportamiento de una masa sobre una película de un fluido seg!n las características físicas del mismo.
III.
JUSTI#IC$CI%N on el presente ensayo determinaremos la viscosidad de un tipo de aceite-onogrado- $' *+ on los resultados obtenidos analizaremos la viscosidad de cada uno de ellos, para tener un me/or entendimiento acerca de los grados que están dados por cada aceite y como interviene en el desarrollo del ensayo.
IV.
#OR&U'$CION DE' (ROB'E&$ 01nterviene el grado del aceite en su viscosidad2
Mecánica de fluidos I
4
V.
&$RCO TE%RICO V.*.
Visosi8a8
La viscosidad de un fluido es aquella propiedad que determina la cantidad de resistencia opuesta a las fuerzas cortantes. La viscosidad se debe primordialmente a las interacciones entre las molculas del fluido. (3. 4iles p. 5)
La viscosidad de un fluido, es la propiedad que se le puede definir las siguientes formas
's una medida de la resistencia del fluido al corte, cuando se encuentra en movimiento.
's una propiedad dinámica de desequilibrio
's la resistencia al desplazamiento relativo entre elementos fluidos adyacentes.
's una propiedad de los fluidos que causan fricci"n, es decir, es la propiedad de los fluidos que ocasiona los esfuerzos cortantes en un flu/o y constituye uno de los medios para que se desarrollen las prdidas o irreversibilidades. $i no e&istiera viscosidad no se tendría resistencia al plazo del flu/o. '&traído de (6. Ugarte p. *7 8 *9)
V.,.
&e8i8a 8e la visosi8a8
'n $%ames (*::;) nos dice que la viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento. $e %a definido la viscosidad como la relaci"n e&istente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. 'sta
5
μ=
F × e A ×V
Mecánica de fluidos I
viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica. 4eneralmente se representa por la letra griega .
onde μ : viscosidad dinámica F : fuerza delbloque e : espesor de la película del fluido V : velocidad del bloque A : superficie de contacto
La medida más com!n en la mecánica se conoce como viscosidad cinemática, o abreviada c$t y se representa por V . ?ara calcular la viscosidad cinemática basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido. μ υ= ρ
uando un laboratorio mide la viscosidad, mide esta resistencia y cruza con una tabla (manual o automática) para reportar la viscosidad c$t. La viscosidad varía inversamente proporcional con la temperatura. ?or eso su valor no tiene utilidad si no se relaciona con la temperatura a la que el resultado es reportado.
V.3.
TI(OS DE VISCOSID$D a) Visosi8a8 8in9:ia o absol;ta. La unidad de viscosidad
absoluta es el poise, que se define como la viscosidad de un fluido que opone determinada fuerza al deslizamiento de una superficie sobre otra a velocidad y distancia determinadas. orrientemente se emplea el centipoise, que es la centsima parte del poise y equivale a la viscosidad absoluta del agua. Extraído de (https://scribd.com/Ensayos-Con-Lubricantes)
b< Visosi8a8 ine:9tia. 's la relaci"n entre la viscosidad dinámica y la densidad del líquido. La unidad es el stoque ($t), Mecánica de fluidos I
6
aunque prácticamente se emplea el centisto=e, que equivale a la centsima parte de aquel y es apro&imadamente la viscosidad cinemática
del
agua
a
7+
@.
Extraído
de
(https://scribd.com/Ensayos-Con-Lubricantes)
< Visosi8a8 relativa. 'n la práctica, la medici"n de la viscosidad se %ace en aparatos denominados viscosímetros, en los cuales se determina el tiempo que tarda en vaciarse un volumen fi/o de aceite a determinada temperatura y por un tubo de diámetro conocido. Los más empleados son los 'ngler, AedBood y $aybolt. Los grados de viscosidad así determinados deben acompañarse siempre de la inicial del viscosímetro y de la temperatura de ensayo. Extraído de ( https://scribd.com/Ensayos-Con-Lubricantes )
).4.+ #'UIDOS NETONI$NOS / NO NETONI$NOS a<
Ne=tonianos> una temperatura fi/a su viscosidad no cambia y esta se mantiene constante.
b<
No ne=tonianos> 1nfluyen otros factores a parte de la temperatura, por lo tanto, su viscosidad es variable.
).).+ 0R$DOS S$E DE VISCOSID$D Los grados $' !nicamente representan un nivel de viscosidad o resistencia afluir, medidas a determinadas temperaturas. 'n general, cuanto más alta sea la viscosidad, más alto es el grado $'.
a< ?C;9ntos gra8os S$E 8e visosi8a8 @aA Cay once grados $'. $eis de ellos incluyen la designaci"n D (por #Dinter>- invierno en idioma ingles), que indica que la viscosidad fue tambin medida a ba/a temperatura. ?ara los grados que no tienen esta denominaci"n, la viscosidad se especifica a*++@.'llos son- +D, ;D, *+D, *;D, 7+D y 7;D (4AE$ ' 1F31'AFE)7+, 9+, 5+, ;+ y G+ (4AE$ ' 3'AFE)
b< ?1; es ;n aeite :onogra8o
Mecánica de fluidos I
7
Un lubricante que cumple un solo grado $', puede ser un grado de 3'AFE, o bien de 1F31'AFE, en el cual el n!mero de $' va acompañado de la letra #D# por Dinter, invierno en idioma ingls
< ?1; son los aeites :;ltigra8os $on aceites que se formulan para cumplir con los requerimientos de más de un grado de la clasificaci"n $', y por ello se pueden utilizar en un rango más amplio de temperaturas operativas que los aceites de un s"lo grado. Un aceite multigrado se identifica por dos grados $'. sí, un $' ;DH5+ indica que a ba/as temperaturas se comporta como un ;D, y a temperaturas normales de rgimen del motor como un aceite grado $' 5+. Extraído de (http://www.academia.edu/Grados_!E_de_"iscosidad . )
).-.+ #$CTORES 1UE $#ECT$N '$ VISCOSID$D a<
E"eto 8e la te:perat;ra.
l aumentar la temperatura se disminuye su viscosidad mediante el incremento de la velocidad de las molculas y, por ende, tanto la disminuci"n de sus fuerzas de co%esi"n como tambin la disminuci"n de la resistencia molecular interna al desplazamiento.
b<
E"eto 8e la presin sobre la visosi8a8.
'l aumento de presi"n mecánica aumenta la viscosidad. 'ste comportamiento obedece a que está disminuyendo las distancias entre las molculas y en consecuencia se está aumentando la resistencia de las molculas a desplazarse.
<
El peso :ole;lar A la estr;t;ra :ole;lar
Los líquidos que tienen molculas grandes y de formas irregulares son generalmente más viscosos que los que tienen molculas pequeñas y simtricas.
Mecánica de fluidos I
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La viscosidad depende de las fuerzas de co%esi"n y la rapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre molculas. ( https://www.#acomunidadpetro#era.com/$%%&/%'/actores-ue-aectan-#a*iscosidad.htm# )
VI.
I(OTESIS ?ara el deslizamiento de la placa m"vil intervendrá el ángulo tomado y el tipo de aceite utilizado.
VII.
&$TERI$'ES / E1UI(O &ateriales ;tiliFa8os -
ceites a ser ensayados ron"metro Aegla vernier. eclímetro 3iscosímetro y placa m"vil.
+oto %,: materia#es uti#iados en e# ensayo
VII.*. DESCRI(CI%N DE' VISCOSG&ETRO-
Mecánica de fluidos I
9
's un instrumento de laboratorio que sirve para determinar la viscosidad cinemática de un fluido líquido. onsiste en dos placas metálicas, una fi/a y la otra m"vil, la cual recorre por la longitud de la placa fi/a, esta, además, tiene un dispositivo para graduar los ángulos de inclinaci"n que se necesitará para que la placa m"vil comiese a deslizarse sobre su superficie.
Placa móvil
viscosímetro
+oto %$: *iscosímetro y p#aca m*i#.
VIII.
(ROCEDI&IENTO
?rocedimos a medir las dimensiones de la placa m"vil con el vernier, obteniendo los siguientes resultados. a I 9.9cm b I *+cm
a
a
b
?esamos la placa m"vil, obteniendo- m I 5*5.5 gr. Utilizando una regla medimos la longitud de la placa fi/a (que es el recorrido de la placa m"vil). I;9 cm edimos los ángulos con el eclímetro seg!n se indica a cada grupo.
Mecánica de fluidos I
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+oto %: medimos #os 0n1u#os respecti*os
$e lubrica con el aceite el e/e de la placa fi/a y tambin la placa m"vil
+oto %'
co#ocamos e# aceite para cada 0n1u#o medido.
$e coloca la placa m"vil en el e/e de la placa fi/a en el punto de inicio en el e/e. $e controla el tiempo en el que la placa m"vil se tarda en recorrer la distancia y $e toma nota para cada caída de la placa m"vil (*+ veces).
Mecánica de fluidos I
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+oto %2: co#ocamos #a p#aca y de3amos caer tomando e# tiempo cada caída.
I6.
RESU'T$DOS. Jabla F@+9 datos e&perimentales para un ángulo de 5;@
alculando 6-
Mecánica de fluidos I
12
F =W cos θ F =414.4∗sen 45 ° F
=
0.29 N
=414.4 !rf
alculando I 7 a.b mm
F@
a (mm) * 7 9 5
97 9+.* 9+.7 7:.K
(¿¿ 2 ) ¿
b (mm) *++.+ *++.9 *+*.7 *+*.7
G5++.++ G+9K.+G G+;7.+K G+9*.;7
?romedio A
2
=
6130.42 mm
a
a
b
G*9+.57
2
=
0.0061 m
alculando -
onogrado de *+" =
# 1 −# 0 2
# 1= 5.6 mm # 0 =4.05 mm " 0. 775 mm =
=
0.00078 m
Mecánica de fluidos I
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$' *+
v
*
*
*
5
*
;
*
G
*
M
*
K
*
:
*
?
*
9
*
7
*
*
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alculando la 3iscosidad μ
F $ " V $A
$' *+-
=
μ=
F $ " V $A
μ=0.0204
Aesultados finales '1J'$ ng. (@) $' *+
6.
5;
6 (F)
(m)
3el (mNs)
Orea
3iscosidad bsoluta
+.7:
+.+++MK
*.K7
+.++G*
+.+7+5
3iscosidad promedio +.+7+5
$N$'ISIS DE RESU'T$DOS e los resultados mostrados en la tabla anterior podemos apreciar en la mayoría de los casos que cunado el ángulo de caída es mayor, la placa m"vil tomara menos tiempo en deslizarse a lo largo del viscosímetro. Mecánica de fluidos I
15
espus de realizar los cálculos determinamos que el aceite $' *+ tiene una viscosidad dinámica de +.+7+5 (FsNm 7).
6I.
CONC'USIONES
Una vez %ec%o los cálculos llegamos a la conclusi"n que el aceite $' *+ tiene una viscosidad +.+7+5.
'ntre más viscoso sea un fluido, más tiempo se demorará en recorrer la placa m"vil el e/e de la placa fi/a
ientras mayor es el ángulo menor es el tiempo empleado en recorrer el e/e de la placa fi/a
La variaci"n de tiempos para un mismo ángulo y aceite pueden variar debido a la precisi"n de los que están realizando el ensayo.
6II.
RECO&END$CIONES
Comogenizar con el fluido la superficie por donde se va a deslizar el bloque para que la velocidad sea contin!a.
l momento de realizar la prueba para tener resultados más precisos tanto el que suelta la placa m"vil y el que controla el tiempo deben estar sincronizados.
equipar el laboratorio con material que nos ayuden a calcular resultados más precisos.
6III.
BIB'IO0R$#I$ Mecánica de fluidos I
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$%ames, 1.C. (*::;). ecánica de fluidos. Pogotá, olombiaJercera edici"n, c 4raB Cill .
AEFL 3. 41L'$, QR P. '3'JJ, C'F4 L1U. <ecánica de fluidos e %idráulica>, tercera edici"n editorial c 4raB Cill. 6 Ugarte ?. <ecánica de fluidos 1> 7da 'dici"n. %ttps-NNscribd.comN'nsayosHonHLubricantes %ttp-NNBBB.academia.eduN4radosS$'SdeS3iscosidad. %ttps-NNBBB.lacomunidadpetrolera.comN7++:N+5NfactoresHqueHafectanHlaH viscosidad.%tml
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