“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y COMPROMISO CLIMÁTICO”
FACULTAD: INGENIERÍA CARRERA PROFESIONAL:
INGENIERÍA CIVIL
NOMBRE DE LA ASIGNATURA: MECANICA DE FLUIDOS CICLO ACADEMICO: V
TEMA: MEDIDORES DE VISCOSIDAD TIPO DISCO ROTATIVO
INTRODUCCION
En el presente trabajo nuestro objetivo, consiste en describir los MEDIDORES DE VISCOCIDAD DE TIPO DISCO ROTATIVO. Los instrumentos que miden viscosidad son los llamados viscosímetros, existiendo una gran variedad de ellos hoy en día en el mercado. En la actualidad estos medidores son de alta precisión y exactitud, por tanto las mediciones experimentales en laboratorio son confiables, con un margen de error del 5% y con un rango de medida de (100 - 100.000 mPa/s), para fluidos newtonianos. (fluidos cuya viscosidad no cambia por temperaturas) Permitiendo así estudiar el comportamiento de los fluidos, que es de suma importancia para el futuro ingeniero civil, cuando tengamos que construir nuestras estructuras por la que tendrán que fluir líquidos, por tanto tenderemos una gama de instrumentos para realizar nuestras lecturas para lograr nuestro objetivo en curso.
MEDIDORES DE VISCOSIDAD TIPO DISCO ROTATIVO PRINCIPIO DE LOS VISCOSIMETROS Estos instrumentos operan por medio de la rotación de un cilindro o disco (husillo) el cual se sumerge en el material a analizar midiendo la resistencia de esta substancia a una velocidad seleccionada. La resistencia resultante o par es la medida del flujo de viscosidad, dependiendo de la velocidad y de las características del husillo; el instrumento calcula el par y la lectura directa de la viscosidad queda reflejada en cP (CGS) o mPa-s (SI). Los viscosímetros están equipados con diferentes tipos de husillos y velocidades que permiten un amplio rango de medidas de viscosidad. El diseño de los husillos y los principios de medida se rigen por las Normas ISO 2555 e ISO 1652. Todos los husillos están fabricados en acero inox. AISI 316 y son fácilmente identificados por su letra y numero.
Viscosímetro rotacional El viscosímetro rotacional es un equipo para la determinación de la viscosidad por el principio rotacional; consiste en la rotación de un husillo sumergido en la muestra y una velocidad constante. Se trata de un equipo muy versátil utilizado en laboratorio de control de calidad y líneas de producción industriales. El viscosímetro rotacional funciona por el pio de rotación de un cilindro o bien un disco sumergido en el material que se debe probar, midiendo la fuerza de torsión necesaria para superar la resistencia viscosa de la rotación. El cilindro o disco (husillo) esta acoplado con un muelle a un motor que gira a una velocidad determinada. El ángulo de desviación del eje se mide electrónicamente dando a la medida de fuerza de torsión. A partir de las medidas de fuerza de torsión, da la velocidad del eje y de sus características, el viscosímetro nos da una lectura directa de la viscosidad en centipoises (mPa.s). El equipo dispone de varios husillos y de una gama amplia de velocidades, que permite medir viscosidades dentro de un intervalo grande. Para cualquier líquido de viscosidad determinada, la resistencia al avance crece proporcionalmente a la velocidad de rotación de un husillo o del tamaño del mismo. El viscosímetro está construido para tener en cuenta la velocidad seleccionada y el tipo de husillo seleccionado para dar los resultados en cP. Las combinación de velocidades y husillo, permiten elegir una escala óptima para cualquier medición, dentro de la gama del aparato.
Los cambios de rango se pueden realizar utilizando el mismo husillo y diferentes velocidades para determinar las propiedades neológicas de un material.
Viscosímetros De Rotación Los viscosímetros de rotación emplean la idea de que la fuerza requerida para rotar un objeto inmerso en un fluido puede indicar la viscosidad del fluido. Algunos de ellos son:
VISCOSÍMETRO ROTACIONAL ANALÓGICO Este Instrumento es de una estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y alta exactitud y precisión, adecuado para lectura de viscosidades. Tiene un amplio espectro de aplicación como puede ser la medida de la viscosidad en grasas, pinturas, industrias alimentarias, farmacéuticas, etc. El principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco suspendido de un muelle de cobre-berilio gira mediante un motor sincrónico dentro del líquido muestra, quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.
El más común de los viscosímetros de rotación son los del tipo Brookfield que determina la fuerza requerida para rotar un disco o lentejuela en un fluido a una velocidad conocida.
El vicosímetro de 'Cup and bob' que funcionan determinando el torque requerido para lograr una cierta rotación. Hay dos geometrías clásicas en este tipo de viscosímetro de rotación, conocidos como sistemas: "Couette" o "Searle".
'Cono y plato' los viscómetros emplean un cono que se introduce en el fluido a una muy poca profundidad en contacto con el plato.
El viscosímetro Stormer. Es un dispositivo rotatorio empleado para determinar la viscosidad de las pinturas, es muy usado en las industrias de elaboración de pintura. Consiste en una especie de rotor con paletas tipo paddle que se sumerge en un líquido y se pone a girar a 200 revoluciones por minuto, se mide la carga del motor para hacer esta operación la viscosidad se encuentra en unas tablas ASTM D 562, que determinan la viscosidad en unidades Krebs. El método se aplica a pinturas tanto de cepillo como de rollo.
Viscosímetro Stabinger Al modificar el viscosímetro giratorio de tipo Couette clásico es posible combinar la precisión de la determinación de viscosidad cinemática con un amplio rango de medición. El cilindro externo del viscosímetro Stabinger es un tubo que gira a una velocidad constante dentro de una carcasa de cobre con temperatura controlada. El cilindro hueco interno –con forma de rotor cónico– es específicamente más liviano que las muestras llenadas y, por lo tanto, flota libremente dentro de ellas, centrado por fuerzas centrífugas. De este modo, se evita completamente toda fricción de los cojinetes; un factor inevitable en la mayoría de los dispositivos rotativos. Las fuerzas de cizallamiento del fluido en rotación impulsan el rotor, mientras que un imán dentro del rotor forma un freno de corriente inducida con la carcasa de cobre alrededor. Se establece una velocidad equilibrada del rotor entre las fuerzas de impulso y retraso, que es una medida inequívoca de la viscosidad dinámica. La medición de velocidad y torque se implementa sin contacto directo mediante un sensor de efecto Hall que cuenta la frecuencia del campo magnético rotativo. Esto permite una resolución de torque de alta precisión de 50 pN•m y un amplio rango de medición que se extiende desde 0,2 hasta 20.000 mPa•s con un único sistema de medición. Una medición de densidad incorporada basada en el principio de tubo en forma de «U» oscilante (véase también en inglés en: Oscillating U-tube) permite determinar la viscosidad cinemática de la viscosidad dinámica medida empleando la relación de algún objeto.
Equipos Los equipos que se utilizan para determinar la viscosidad son los viscosímetros y reómetros, y los hay de varios tipos. Cada equipo puede trabajar en un rango concreto de viscosidades. No es lo mismo medir la viscosidad de un líquido poco viscoso como el agua que la de un fluido complejo muy viscoso como el alquitrán. El control electrónico del equipo realiza los cálculos pertinentes para dar los valores de viscosidad. Por tanto, discos grandes a bajas velocidades van a ser apropiados para sistemas muy viscosos, y discos pequeños a velocidades altas se utilizan para medir las viscosidades más bajas. El equipo disponible tiene un juego de husillos (R2, R3, R4, R5, R6 y R7) y un rango de velocidades (entre 0,3 y 100 rpm), con lo que estamos limitados a medir viscosidades 6
entre 400 y 13,3 10 mPa-s. Por tanto, con este equipo no podremos medir la viscosidad del agua a temperatura ambiente (~ 1.0 mPa-s).
La sensibilidad del equipo depende del husillo que se utilice, variando entre 1 a 100 mPa-s. En la tabla de husillos se pueden ver los valores correspondientes a cada husillo. Viscosímetro rotacional “NDJ-1” Viscosímetros Rotacionales Digitales Elcometer 2300 RV1 y RV2. Selecta ST2001
Viscosímetros rotacionales de amplio rango “STS-2011” MODELO CON LECTURA DE TEMPERATURA Y MEDIDA DEL SHEAR RATE. Código 1000985 Código 1000986 Código 1000988 Husillo R1. Codigo 1000990 Viscosímetros 343 CARACTERISTICAS Lectura directa de los parámetros de medida en pantalla L.C.D. 10 opciones de idioma de trabajo. Visualización de parámetros: - Velocidad seleccionada..........................................r.p.m. - Husillo seleccionado - Lectura de la viscosidad.....................cP (mPa-s) o cSt - Porcentaje del fondo de escala...................................% - Temperatura de la muestra ................................o C o o F - Ratio de deformación (con husillos especiales). - Fuerza de torsión (con husillos especiales). - Densidad (debe ser entrada por el usuario)g/cm3 El equipo determina viscosidad relativa y viscosidad absoluta. Cambio de unidades S.I. a C.G.S. Chequeo automático del funcionamiento correcto mediante barrido a diferentes velocidades. Autocontrol de alarma sonora y visual en caso de mal funcionamiento. Detección e indicación de “fuera de escala” mediante senal acústica y visual. Decrecimiento progresivo de la velocidad al parar, evitando vibraciones de husillo. Calibrable por el mismo usuario. 18 velocidades preseleccionadas desde 0,3 a 100 r.p.m. Puerto USB. El usuario puede seleccionar por si mismo otras diferentes velocidades dentro de este margen. Protección de seguridad contra subidas del suministro eléctrico. 10 memorias de trabajo. DATOS TECNICOS Rango de temperatura °C: desde 0,0 °C a +100,0 °C
(+32,0 °F a +212,0 °F). Resolución temperatura °C: 0,1 °C (0,1722 °F). Precisión °C: •}0,1 °C. Tipo de sonda: Pt 100. Lectura directa en cP (mPa-s) en los modelos STS-2011 L y R. Lectura en Poise (Pa-s) en el modelo STS-2011 H. Precisión: •}1% del fondo de escala. Rango de medida: ver tabla. Repetibilidad: 0,2%. El equipo básico incluye: - Maletín de transporte antichoque. - Unidad principal. - Soporte pie-base. - Protector de husillo. - Soporte de husillos. - Juego de husillos según modelo (ver tabla).
ACCESORIOS Husillo R1 para la medida de bajas viscosidades adaptable a los viscosímetros modelos R y H. Código 1000990 Adaptador para medir pequeño volumen de muestra (APM). Permite medir la viscosidad de un volumen de la muestra de 8 a 13 ml. Necesita del juego de husillos especiales “TL” o “TR” Rango de temperatura de 0 °C a 100 °C. Código 1000986 Adaptador APM con cámara de circulación. Código 1001623 Sonda de temperatura adaptable a los APM. Husillos especiales. Codigo 1001224 Juego de husillos TL5 - TL6 - TL7 para modelos L. Codigo 1001225 Juego de husillos TR8 - TR9 - TR10 - TR11 para modelos R y H. Adaptadores para medir bajas viscosidades (LCP). Indispensable para conseguir mediciones en muestras de baja viscosidad. Reproductibilidad de medidas de viscosidad desde 1 cP. Adaptable a los modelos L y R. Volumen de muestra entre 16 y 18 ml. Incluye husillo especial LCP. Código 1000985 Adaptador LCP con cámara de circulación. Código 1001624 Sonda de temperatura adaptable a los LCP.
Adaptador de desplazamiento helicoidal. Necesario para las sustancias con escasa fluidez código 1000988.
BIBLIOGRAFIA: 1. https://www.google.com.pe/#q=vicos%C3%ADmetro+de+%27Cup+and+bob %27+ 2. http://www.biotech-sl.com/product_info.php?cPath=112&products_id=1543 3. http://es.wikipedia.org/wiki/Viscos%C3%ADmetro 4. http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/djean/index_archivos/Documentos/I 5_Medicion_de_flujo%20B.pdf 5. http://www.grupo-selecta.com/pdfs/es/cats/catpdf_es_26.pdf
