Viscosímetro de tubo capilar
Probablemente el primer experimento científico en el que se utilizó un capilar o tubo para medir el flujo fue realizado en 1839 por Hagen, seguido de cerca por el trabajo de Poiseuille Poiseuille estudió problemas de flujo capilar para entender mejor la circulación de la sangre a tra!"s de los !asos capilares en el cuerpo #umano $escubrió la relación %conocida como la le& de Hagen'Poiseuille( entre la !elocidad de flujo & la caída de presión para un flujo capilar
Figura 1: Viscosímetro de Tubo Tubo Capilar
)n la figura 1, se muestran dos recipientes conectados por un tubo largo de di*metro peque+o, conocido como tubo capilar onforme el fluido flu&e a tra!"s del tubo con una !elocidad constante, el sistema pierde algo de energía, ocasionando una caída de presión que puede ser medida utilizando un manómetro -a magnitud de la caída de presión est* relacionada con la !iscosidad del fluido mediante la siguiente ecuación. ∆ p=
∗ μ∗v∗ L
32
D
2
… … … … … … … …( α )
$onde. ∆p .
μ .
-.
P"rdida de presión entre los puntos 1 & /, 0iscosidad $in*mica, Pa2s -ongitud del tubo entre los puntos 1 & /, m
[
kg m
2
]
m ¿ s
0.
0elocidad del fluido,
$.
$i*metro interior del tubo, m
-os tipos de !iscosímetros capilares m*s comunes, & sus modos de operación son. 0iscosímetro de 4st5ald, 6bbelo#de, 0iscosímetro de rutina annon'7ense que se detallan a continuación 1. Viscosímetro de Ostmald.
)n esencial, el 0iscosímetro 4st5ald es un tubo 6: una de sus ramas es un tubo capilar fino conectado a un deposito superior )l tubo se mantiene en posición !ertical & se coloca una cantidad conocida del fluido al depósito para que luego flu&a por gra!edad a tra!"s de un capilar -os procedimientos exactos para lle!ar a cabo estas pruebas est*ndar dado en los est*ndar de la ;merican aterial %;<=>(
Figura 2: Viscosímetro de Ostwald.
)l !iscosímetro debe estar completamente seco, de a#í se procede a colocar la muestra a estudiar aproximadamente ? ml, despu"s se procede a colocar el !iscosímetro en un ba+o maría on a&uda de una pipeta se succiona la muestra líquida #asta un punto a@ desde a#í se mide el tiempo #asta que baje al punto b )n este m"todo se #ace una medición del tiempo necesario para que cierta cantidad de fluido %aceite( pase por un tubo capilar %o de calibre peque+o( de longitud & di*metros conocidos, bajo una diferencia medida & constante de presiones )st*n gobernados por la ecuación de Hagen A Poiseuille 4
π ∗∆ p∗r ∗t μ= 8∗V ∗ L
4
π ∗ ρg h∗r ∗t μ= … … … … . ( I ) 8∗V ∗ L
=odas las constantes de la ecuación F: se pueden combinar en la constante G del !iscosímetro. K =
π ∗r
4
∗g∗h 8∗V ∗ L
$ónde: V: r: g: h. L:
3 )s el !olumen del líquido que flu&e a tra!"s de un capilar m ¿ adio m Ira!edad “g”. ;ltura promedio de la columna del líquido en el !iscosímetro durante la medición m -ongitud del tubo capilar m
emplazando el !alor de G en la ecuación F: μ= k ∗ ρ∗t [ Pa∗s ] JJJ%FF( $onde. 2
m
G.
onstante del !iscosímetro o constante !iscosim"trica
=.
=iempo en que el fluido cae de la marca superior a la inferior %de a #asta b! "s#
s
2
-a ecuación “$$” permite determinar experimentalmente la !iscosidad cinem*tica de un líquido para los !iscosímetros de tubo capilar )l !alor de % %constante del !iscosímetro(, depende por lo tanto de la geometría de cada !iscosímetro en concreto & suele darlo el constructor =ambi"n puede determinarse utilizando un líquido de !iscosidad conocida Kormalmente se determinan las !iscosidades relati!as referidas al agua 2. Viscosímetro de &bbelohde.
Lste !iscosímetro se utiliza para determinar !iscosidades cinem*ticas de líquidos Ke5tonianos transparentes & de lubricante #idr*ulicos -lamado tambi"n el !iscosímetro de ni!el suspendido, el cual elimina el efecto de tensión superficial a la salida del tubo capilar ;dem*s, "ste instrumento, con pre!ia calibración puede utilizarse para medir en forma directa & precisa la !iscosidad de líquidos mediante la medición del tiempo de emanación del líquido en el !iscosímetro, es decir, el tiempo en que un !olumen dado del líquido flu&e a tra!"s del capilar )s importante #acer "nfasis en que "ste tipo de !iscosímetro no es adecuado para efectuar estudios reológicos detallados de fluidos no A ne5tonianos &a que la !elocidad de corte de la cual la !iscosidad depende, es limitada & no uniforme
Figura ': Viscosímetro &bbelohde.
)stos tipos de !iscosímetros obedecen la le& de Hagen'Poiseuille como se dijo anteriormente %ecuación α (@ el funcionamiento es similar al !iscosímetro de 4st5ald, la ecuación que permite calcular la !iscosidad cinem*tica es. μ= k ∗ ρ∗t
v =kt
$onde. 2
v . 0iscosidad cinem*tica,
m s
2
¿ 2
m
¿
.
onstante del !iscosímetro
t.
=iempo en el que el fluido cae de la marca superior a la inferior %de a #asta b(, s
s
2
Mibliografía. #ttp.NNdspaceespoc#eduecNbitstreamN1/3OQ?89N/QON3N1=RRO1/pdf
