UNIVERSIDAD FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA
PRACTICA Nº 3
UNIVERSITARIO:
DOCENTE: Ing.
GRUPO: A (Martes)
MATERIA:
FECHA DE ENTREGA:
LA PAZ – BOLIVIA BOLIVIA
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
Contenido 1.
OBJETIVOS ............................................................................................................................... 2
1.1.
OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................ 2
1.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS ..................................................................................................... 2
2. 2.1.
FUNDAMENTO TEORICO ........................................................................................................ 2 Fluidos Newtonianos y no Newtonianos ........................................................................... 2
3.
PROCEDIMIENTO .................................................................................................................... 4
4.
EQUIPOS .................................................................................................................................. 5
5.
DATOS Y CALCULOS ................................................................................................................ 5
6.
ANALISIS DE DE RESULTADOS RESULTADOS ...................................................................................................... 8
7.
CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 8
8.
RECOMENDACIONES ............................................................................................................... 8
9.
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 9
10.
ANEXOS ............................................................................................................................... 9
1
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
PRACTICA Nº 5 PERFILES DE VELOCIDAD EN TUBOS CIRCULARES
1. OBJETIVOS 1.1.
OBJETIVO GENERAL
Determinar la viscosidad de un fluido Newtoniano empleando el viscosímetro de caída de aguja. aguja.
1.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Aprender el uso del viscosímetro de c aída de aguja.
Determinar la viscosidad del yogurt empleando el viscosímetro de caída de aguja .
2. FUNDAMENTO TEORICO 2.1.
Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
Aquellas sustancias que cumplen que el esfuerzo o cizalladura τ es directamente proporcional a la velocidad de deformación del fluido o velocidad de cizalladura D, se D, se denominan fluidos newtonianos.
El coeficiente de proporcionalidad η se conoce como viscosidad dinámica. La viscosidad cinemática es υ=η/ρ.
2
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA Las dimensiones de η son Poises = Dyn s cm-2 = 0.01 kg s m-2 m-2 y las de υ, m2 s-1
⋅⋅
⋅⋅
⋅
Aquellos fluidos que no presentan una relación lineal entre la cizalladura y la velocidad de deformación se conocen como fluidos no newtonianos. Suelen presentar una función característica o reograma de la forma:
En función de su reograma los fluidos no newtonianos pueden dividirse dividirse en,
Plásticos Tixotrópicos Pseudo-plásticos Dilatantes Irreversibles
La viscosidad depende fuertemente de la temperatura T y de la presión. Normalmente en los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, mientras que en los gases es al revés.
La Ley de Andrade es un ejemplo de la dependencia de la viscosidad con la temperatura para los fluidos. La viscosidad de los fluidos aumenta con la presión. Comportamiento Pseudo-plástico Característico de materiales de elevada viscosidad, disueltas o fundidas, cuya viscosidad disminuye rápidamente, cuando aumenta la cizalladura La función característica o reograma más típico es el de
3
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
Ostwald, Ejemplos: Polímeros en disolución, tinta de impresión, mermelada, etc. Comportamiento Plástico Son materiales esencialmente parecidos a los pseudo-plásticos pero necesitan de una tensión mínima (o fluidez límite) para que exista deformación continua. El reograma de Bingham tiene una función característica. Ejemplos: Pasta dentrífica, pomadas, grasas, chocolate, tinta de bolígrafo… Comportamiento Tixotrópico La viscosidad depende de la velocidad de deformación y del tiempo (¡! ). Ejemplos: Pinturas (pequeñas rugosidades desaparecen con el tiempo), mayonesa, kétchup (tardan un tiempo en recuperar su forma), etc. Comportamiento Delatante El aumento sobre proporcional de la viscosidad con τ o, incluso para una cizalladura elevada, el valor casi infinito de la viscosidad es la característica de comportamiento de una sustancia dilatante. Un reograma típico el de Ostwald: Ejemplos: Arena húmeda, almidón en agua, depósitos de pinturas al aceite, et c. Comportamiento Irreversible Algunas sustancias tienen una variación de la viscosidad con el tiempo de cizalladura de tipo Tixotrópico, pero la modificación de la viscosidad es irreversible y no hay regeneración estructural durante el tiempo de reposo. Campo de Aplicación 1. Investigación fundamental (medicina (sangre, etc.), fisiología, química, etc. 2. Investigación aplicada (dependencia de la viscosidad con parámetros físicos y químicos), o Determinación de espesores de revestimiento: producción de películas, recubrimiento de papel y textiles, barnizado por inmersión (carrocerías de coches), etc. o Determinación del grosor de gotas: pintura a presión, inyección de gasolina en la cámara de combustión, etc. o Fabricación de tejas, mezcladores, masillas, resinas, alquitranes, etc. o Determinación del comportamiento de la viscosidad con el tiempo: envejecimiento de plásticos, etc. o Determinación del comportamiento de los fluidos con la temperatura: vidrio, cerámica, ceras, aceites, etc. o Determinación del comportamiento del petróleo o de la gasolina al ser transportado (buques, camiones cisterna, etc.).
3. PROCEDIMIENTO o o
Se llena el viscosímetro con el líquido del cual queremos calcular su viscosidad. Se realizan pruebas con las diferentes agujas para ver cuál es la que tiene un descenso adecuado para tomar datos.
o
Se verifica que no existan fugas en el equipo.
o
Se procede a la toma de datos del tiempo para una distancia conocida.
o o
Se repetirá el mismo procedimiento para otra distancia. Se emplean las pesas para medir tiempo para diferentes distancias.
4
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA 4. EQUIPOS ITEM 1 2 3 4 ITEM 1 2 3
EQUIPO Viscosímetro de caída de aguja Agujas del viscosímetro Cronometro Balanza Materiales Picnómetro Vaso de precipitados Varilla de vidrio
CARACTERISTICAS
CANTIDAD 3 1 1 CANTIDAD 1 1 1
± 0,01
Precisión CARACTERISTICAS 250 ml
5. DATOS Y CALCULOS Datos picnómetro Densidad del yogurt
, [/]
Datos de la aguja
, ,
Masa de la aguja sin pesas Masa de las pesas
Datos del viscosímetro Numero de pesas
Distancia
0 1 2 3
15 15 15 15
2,41 1,91 1,45 1,12
2,55 1,83 1,45 1,05
2,55 1,64 1,51 1,06
2,32 1,59 1,45 1,05
2,46 1,74 1,46 1,07
0 1 2 3
25 25 25 25
2,36 1,89 1,36 1,05
2,14 1,77 1,63 1,25
2,03 1,71 1,44 1,25
2,18 1,79 1,48 1,18
0 1 2 3
30 30 30 30
3,44 2,45 2,04 1,64
3,47 2,55 1,84 1,38
3,44 2,35 2,17 1,32
3,45 2,45 2,02 1,45
Calculo de las densidades de la aguja Aguja utilizada: Aguja “2”
V =, [] nume numeroro de pes pesasas = = , =, = , [ ] 5
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA Numero de pesas
0 1 2 3
Volumen de la aguja 15,29 15,29 15,29 15,29
[]
Masa de la aguja 121,3 132,1 142,9 153,7
[⁄]
Densidad 7,93 8,64 9,35 10,05
Calculo de las velocidades
nume numeroro de pes pesasas =
= =, = , Numero de pesas
Distancia
0 1 2 3
15 15 15 15
0 1 2 3
25 25 25 25
0 1 2 3
30 30 30 30
Velocidad
2,46 1,74 1,46 1,07
⁄
6,10 8,62 10,27 14,02
9,75272871
2,18 1,79 1,48 1,18
11,47 13,97 16,89 21,19 15,8781757
3,45 2,45 2,02 1,45
8,70 12,24 14,85 20,69 14,1204226
Datos para el ajuste de la curva
( ) ( -0,34765289 0,34549429 0,7509594
2,15416509 2,32961377 2,64039155
2,63666021 2,82683374 3,05336139
2,50510936 2,69809987 3,02963383
Ajuste lineales de las curvas
=15 =25 =30
= 2,1491 1491 4,8539 8539 = 2,6098 6098 7,1594 1594 = 1,9997 9997 5,2381 2381
= 0,95 952 = 0,98 98 = 0,955 955 6
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
Grafico 1 1 0,8 0,6 0,4 distancia= 15 cm
0,2 )
0
-
n
ρ (
n l
distancia= 25 cm
0
ρ
0
0, 5
1
1,5
2
2,5
3
-0,2
3,5
distancia= 30 cm Lineal (distancia= 15 cm)
-0,4
Lineal (distancia= 15 cm)
-0,6
Lineal (distancia= 30 cm)
-0,8 -1 -1,2
Ln (VF)
De las ecuaciones de los ajustes se concluye
Distancia 15
25 30
=
2,1491 2,6098 1,9997
y m Distancia
A
4,8539 7,1594 5,2381
Calculo del parámetro
15 25 30
0,03244634 0,04045375 0,02971993
− 2,40689∗10− 8,79598∗10− 2,29513∗10
Corrección del índice m para e l equipo
Distancia 15 25 30
− 2,40689∗10− 8,79598∗10− 2,29513∗10
0,9 0,9 0,9
− 2,1662∗10− 7,9164∗10− 2,0656∗10
Calculo de velocidad de corte y viscosidad
7
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
15 1 = 9,75272871 ⁄ = 0,6501 = 0,6 501819 8191 1 15
Para una distancia de
=100∗− = 100 ∗ 2,1662 ∗ 10−0,65018191,− = 0,0013208 Distancia 1⁄ 15 25 30
9,75272871 15,8781757 14,1204226
6. ANALISIS DE RESULTADOS Viscosidad de la leche saborizada de delicia
20 ℃
0,65018191 0,63512703 0,47068075
0,00132086− 3,8122∗10 0,00097247
=0,0013 para un temperatura =
Porcentaje de diferencia
∗100%= |0,001320860,0013| 0,001320860,0013 | ∗ 100% = , % % = 0,0013 Distancia % 15 25 30
0,00132086− 3,8122∗10 0,00097247
1,60 97,07 25,2
Se puede apreciar que la diferencia porcentual de la primera toma de datos es realmente pequeña y aceptable ingenierilmente.
7. CONCLUSIONES
Se puede verificar la tendencia lineal de nuestras curvas obtenidas experimentalmente.
El porcentaje tan bajo para la primera toma de datos se debe a que aún no existía fugas
en el sistema por parte del fluido. La fuga constante del fluido se aprecia notablemente e n los resultados de la diferencia porcentual.
Los datos fueron tomados en el siguiente orden 15, 30, 25 cm respectivamente esto corrobora porque es tan alto el porcentaje de diferencia en el dato de 25 cm, teniendo en cuenta la fuga que se iba produciendo al trascurrir el tiempo.
8. RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar la práctica lo más rápidamente posible para evitar porcentajes tan altos en la diferencia con e l dato real.
Antes de comenzar la práctica tratar de reducir lo máximo posible la fuga e xistente de líquido.
8
VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
Llevar líquidos que sean fácilmente lavables ya que facilita la limpieza de nuestro equipo.
9. BIBLIOGRAFIA
10. ANEXOS
9
