LABORATORIO 5 VISCOSIDAD Y TENSION SUPERFICIAL

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES
FACULTAD DE INGENIERIA
QUIMICA 100 LABORATORIO (QMC-100L)
INFORME 4
ESTADO GASEOSO
Universitario: Juan Eric Tenorio Villegas
Docente: Ing. Esperanza del Carmen Diaz García
Auxiliar: Univ. Emerson Lucana Carrillo
Fecha: 21 de octubre, 2022
INDICE
1	OBJETIVOS:	3
1.1 Objetivo General:	3
1.2 Objetivo Específico:	3
2, FUNDAMENTO TEÓRICO:	3
2.1 Viscosidad:	3
2.1.1 Viscosímetro de brookfield:	7
2.1.2 Viscosímetro saybolt:	7
2.1.3 Scheitler:	8
2.1.4 Viscosímetro de rotación:	8
2.1.5 Viscosímetro de tubo capilar:	8
2.1.6 Viscosímetro de Oswald- cannon-Fenske:	9
2.1.7 Viscosidad absoluta o dinámica:	10
2.1.8 Viscosidad cinemática:	10
2.1.9 Viscosidad de los aceites:	11
2.2 Clasificación de los lubricantes:	11
2.2.1 Ahorro por la correcta selección de los lubricantes en la industria:	12
2.2.3 Clasificación SAE:	12
2.3 Tensión Superficial y Capilaridad:	13
2.4 Capilaridad:	13
3, MATERIALES Y REACTIVOS:	14
3.1 Materiales:	14
3.2 Reactivos:	14
4, PROCEDIMIENTO:	15
4.1 Viscosidad:	15
4.2 Tensión Superficial:	15
5, DATOS EXPERIMENTALES:	16
5.1 Viscosidad:	16
6.2 Tensión Superficial:	16
6, CÁLCULOS:	16
6.1 Viscosidad:	16
6.2 Tensión Superficial:	¡Error! Marcador no definido.
7, CONCLUSIONES.	17
8, RECOMENDACIONES	18
9, BIBLIOGRAFIA.	18
1 OBJETIVOS:
1.1 Objetivo General:
Calcular la viscosidad absoluta de diversos fluidos de manera experimental y comparar los valores obtenidos, con la referencia bibliográfica a los fabricantes.
Medir la tensión superficial de diferentes líquidos mediante el ascenso capilar.
1.2 Objetivo Específico: 
Determinar la viscosidad absoluta de aceites multigrados mediante la relación que existe en el tiempo empleado por una esfera en recorrer una cierta distancia al ser introducida en el flujo (método de Stokes).
Determinar la tensión superficial de tres líquidos diferentes.
2, FUNDAMENTO TEÓRICO:
Podemos definir la viscosidad como la mayor o menor resistencia que ofrece un líquido para fluir libremente. Todos los líquidos poseen algo de viscosidad.
La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad. De ahí que los fluidos de alta viscosidad presentan resistencia al fluir, mientras que los de baja viscosidad fluyen con más facilidad.
2.1 Viscosidad:
De todas las propiedades de los fluidos, la viscosidad requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de los fluidos. La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se la aplica una fuerza externa: El coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la viscosidad absoluta de un fluido, es una medida de resistencia, al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas. La melaza es un fluido muy viscoso en comparación con el agua.
La viscosidad es una manifestación del movimiento molecular dentro del fluido. Las moléculas de regiones con alta velocidad global chocan con las moléculas que se mueven con una velocidad global menor, y viceversa, estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una región de fluido a otra.
Los fluidos presentan diferentes propiedades que los distinguen, como la viscosidad, densidad, peso específico, volumen específico, presión, etc. Al analizar las distintas propiedades que poseen los fluidos, la viscosidad requiere la mayor consideración para el estudio de estos materiales; su naturaleza y características, así como las dimensiones y factores de conversión.
Todo fluido tiene una viscosidad específica bajo ciertas condiciones cuando se mueve alrededor de un cuerpo o cuando un cuerpo se mueve dentro del fluido, se produce una fuerza de arrastre (Fa) sobre este. Si el cuerpo en estudio es una esfera, está fuerza de arrastre viene dada por la expresión según la ley de Stokes: Fa 
Donde es la viscosidad absoluta del fluido; r esa el radio de la esfera; v la velocidad de la esfera con respecto al fluido. 
Considerando lo anterior si se deja caer una esfera en un recipiente con un fluido, debe existir una relación entre el tiempo empleado en recorrer una determinada distancia y la viscosidad de dicho fluido. Construyendo el diagrama de cuerpo libre de una esfera se tiene:
Fa
E
p
Donde:
E: Empuje hidrostático
P: Peso de la esfera 
Fa: Fuerza de arrastre
Aplicando la segunda Ley de Newton:
Expresando en función de los parámetros cinemáticos nos queda:
 Pero
 
Nos queda, 
 
Efecto de la fuerza del empuje del líquido.
Efecto de la fuerza de la gravedad.
Efecto de la fuerza de rozamiento.
Expresión para determinar la viscosidad experimental en la práctica.
Ahora veremos algunos instrumentos de medición.
2.1.1 Viscosímetro de brookfield:
Instrumentos de medición y control de viscosidad. Miden la viscosidad captando el par de torsión necesario para hacer girar a velocidad constante un husillo inmerso en la muestra de fluido. El par de torsión es proporcional a la resistencia viscosa sobre el eje sumergido, y, en consecuencia, a la viscosidad del fluido.
Lo hace midiendo la resistencia que ofrece la del fluido que tu estas testando a que un cuerpo gire dentro de medir la viscosidad de los fluidos en industria alimentaria es muy importante porque la viscosidad depende como va fluir pues una pasta, un zumo una leche una crema una mermelada lo que sea a través tuberías bombas depósitos que es lo que solemos hacer en la industria y además tienen mucho que ver con la textura final del alimento y además en aceites que es el tema que en lo estamos viendo esta legislada la viscosidad que debe tener un aceite de acuerdo entonces la viscosidad por definición es la resistencia de un fluido a fluir y nuestro viscosímetro lo que hace es que medirlo de la forma explicada.
2.1.2 Viscosímetro saybolt:	
Sirven para	comparar las viscosidades de diferentes fluidos.
2.1.3 Scheitler:
El sistema es muy elástico en lo referente a la viscosidad, como ejemplo se puede medir en un caso mínimo el azúcar contenido en algunas gotas de una fruta.
2.1.4 Viscosímetro 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.
2.1.5 Viscosímetro de tubo capilar:
Consiste en 2 recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño conocido como tubo capilar. Conforme al fluido fluye a través del tubo con una velocidad etc. el sistema pierde energía, ocasionando una caída de presión.
2.1.6 Viscosímetro de Oswald- cannon-Fenske: 
En esencial el viscosímetro es un tubo “U” una de sus ramas es un tubo capilar fino conectado a un deposito superior. El tubo se mantiene en posición vertical y se coloca una cantidad conocida del fluido él depósito para que luego fluya por gravedad a través de un capilar. Los procedimientos exactos para llevar a cabo estas pruebas estándar dado en los estándares de la American Society For Testing and Materials.
Por caída libre de una esfera:
 
2.1.7 Viscosidad absoluta o dinámica:
Es la fuerza tangencial por unidad de área, de los planos paralelos por una unidad de distancia, cuando el espacio que los separa está lleno con un fluido y uno de los planos se traslada con velocidad unidad en su propio plano con respecto al otro también denominado viscosidad dinámica; coeficiente de viscosidad.
La unidad de viscosidad dinámica en el sistema internacional (SI) es el pascal segundo (Pa. s) o también newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea kilogramo por metro segundo (kg/ms): Esta unidad se conoce también con el nombre de poiseuille(Pl) en Francia, pero debe tenerse en cuenta que no es la misma que el poise (P) descrita a continuación: 
El poise es la unidad correspondiente en el sistema CGS de unidades y tiene dimensiones de dina segundo por centímetro cuadrado o de gramos por centímetro cuadrado. El submúltiplo el centipoise (cP), 10-2 poises, es la unidad más utilizada para expresar la viscosidad dinámica dado que la mayoría de los fluidos poseenbaja viscosidad. La relación entre el pascal segundo y el centipoise es: 
1Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/(m.s) = 103 cP 
1cP = 10-3 Pa. s 
2.1.8 Viscosidad cinemática:
Es la razón de viscosidad a densidad de masa. En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemática es el metro cuadrado por segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con dimensiones de centímetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2 stokes, que es el submúltiplo más utilizado. 
1m2/s = 106 cSt 
1cSt = 10-6 m2/s 
2.1.9 Viscosidad de los aceites:
Los aceites presentan notables diferencias en su grado de viscosidad o fluidez, influyendo mucho estas diferencias en algunas de sus aplicaciones. El grado de viscosidad de los aceites tiene importancia en los aceites destinados a arder y los utilizados como lubricantes. En los primeros influye la viscosidad de modo que los aceites fluidos ascienden fácilmente por capilaridad en las mechas de las lámparas, mientras que los muy viscoso o poco fluidos requieren disposiciones especiales para conseguir que llegue a la llama en la unidad de tiempo suficiente cantidad de combustible. Cuando se emplea aceites como lubricantes, la materia grasa debe tener consistencia apropiada para impedir el contacto inmediato de las superficies que frotan entre sí impidiendo con ello se desgaste; para lograr esto conviene que la materia grasa no sea demasiado fluida ni tampoco demasiado viscosa.
Sistemas Unidades:
S.I.: N.s / m2 = Kg / m.s
C.G.S.: g /cm.s = Poise
S.B.G.: slug / ft.seg
S.I.I.: lb.seg / ft2
2.2 Clasificación de los lubricantes:
Por la viscosidad. Los aceites para motor se clasifican en diferentes grados de viscosidad que definen su utilización según la temperatura a la que se encuentra el motor. La clasificación más importante es la SAE (Society of Automotive Engineers).
Por las condiciones de servicio. Los aceites se clasifican por las diferentes condiciones de servicio que tienen que soportar en el motor según el tipo o las características técnicas del mismo. El aceite se somete a estas condiciones en laboratorio o realizando pruebas sobre los motores en banco.
2.2.1 Ahorro por la correcta selección de los lubricantes en la industria:
2.2.3 Clasificación SAE:
2.3 Tensión Superficial y Capilaridad:
Fuerza cohesiva que tiende a mantener unidas las moléculas de un líquido. Es el fenómeno por el cual la superficie de un líquido se comporta como una pequeña película elástica.
2.4 Capilaridad:
Es el ascenso de un líquido a través de un tubo de pequeño diámetro (capilar) que está sumergido en aquel.
Fuerzas:
Cohesión: Atracción entre partículas de la misma sustancia.
Adhesión: atracción entre partículas de diferentes sustancias.
 3, MATERIALES Y REACTIVOS:
3.1 Materiales:
3.2 Reactivos:
4, PROCEDIMIENTO:
4.1 Viscosidad:
· Determinar el diámetro de la esfera y su masa.
· Determinar la densidad de cada aceite (referencia de la práctica N°1)
· Se coloca la esfera en el pasador horizontal del tubo.
· Se sumerge cuidadosamente el pasador.
· Se deja descender libremente la esfera, cuidando que no roce las paredes del tubo y cuando la esfera pase por la segunda referencia se detiene el cronómetro y se anota el tiempo transcurrido.
· Se repite la acción cinco veces.
· Comparar los resultados los valores de las distintas velocidades experimental con el obtenido mediante la bibliografía y los respectivos errores porcentuales obtenidos.
4.2 Tensión Superficial:
· Llenar el vaso de PP de 250 cc con el líquido en estudio.
· Calibrar el capilar pesando el capilar seco y vacío y luego lleno de líquido. Con el 
· peso del líquido, la densidad del líquido y la longitud del tubo determinar el diámetro interno del tubo capilar.
· Introducir con mucho cuidado el tubo capilar y determinar con ayuda de la escala milimétrica la altura “h” del ascenso capilar.
· Determinar la tensión superficial y comparar con los valores bibliográficos.
· Repita el procedimiento para diferentes líquidos.
5, DATOS EXPERIMENTALES:
5.1 Viscosidad:
	Medición
	masa
	distancia
	Tiempo 
	densidad
	Diámetro
	1
	0,69
	65
	3,01
	0,89
	0,54
	2
	0,99
	65,8
	2,51
	0,89
	0,65
	3
	1,04
	66
	2,47
	0,89
	1
	4
	1,09
	65,8
	2,19
	0,89
	1,1
	Medición
	masa
	distancia
	Tiempo 
	densidad
	Diámetro
	1
	0,69
	76,5
	4,8
	0,885
	0,56
	2
	1,03
	76
	3,52
	0,885
	0,63
	3
	1,04
	76,1
	3,68
	0,885
	0,63
	4
	0,69
	76,5
	4,71
	0,885
	0,56
6.2 Tensión Superficial:
 
	Medida
	Masa capilar vacio
	Masa capilar lleno
	Longitud del capilar
	Densidad del liquido
	1
	0,15
	0,19
	7,5 cm
	0,798 Etanol99%
	2
	0,12
	0,22
	7,45 cm
	0,712 eter 
	3
	0,12
	0,21
	7,4 cm
	0,805 Etanol}
	4
	0,11
	0,20
	7,5 cm
	1 H2O
6, CÁLCULOS:
6.1 Viscosidad:
41125 cm
2975 cm
7, CONCLUSIONES.
El experimento a pesar de su corto desarrollo, tuvo pequeñas fallas que por suerte no intervinieron en gran parte dentro de los cálculos realizados, estos fueron debidos principalmente a la precisión de los cronómetros. Si bien hubo errores sistemáticos personales, se puede asegurar que también hubo errores de precisión en el mecanismo de los cronómetros.
En el experimento se comprueba por lo observado en el recorrido realizado por las esferas, se pudo ver con claridad la existencia de un arrastre de éstas principalmente al llegar a la parte inferior, denotándose de esta manera la existencia de la viscosidad del aceite comprobándose las propiedades y análisis de la teoría. Concluyendo de este modo que la viscosidad es ciertamente una propiedad muy importante dentro de los fluidos y, la cual puede distinguir uno de otro.
La tensión superficial de igual forma se verifica, poniendo en consideración la formula proporcionada por la teoría la cual se usó para determinar la misma. Los datos no fueron del todo precisos debido al diferente error sistemático que pudo existir. En síntesis, los datos tomados verifican lo que la teoría nos dice. 
Se logró Calcular las Viscosidades de los aceites de acuerdo a los Datos experimentales obtenidos de forma correcta, lo mismo paso con la tensión superficial
8, RECOMENDACIONES
Se Recomienda probar con perdigones de masa diferentes para los cálculos de viscosidad
9, BIBLIOGRAFIA.
FERNÁNDEZ, M. R. y otros. Química General. Madrid: Editorial Everest, 1995.
MASTERTON, S. y otros. Química General Superior. Madrid: Editorial McGraw-Hill, 1989.
FONTANA- NORBIS. Química General Universitaria. México: Fondo Educativo Interamericano, 1983.
CORONEL, LEONARDO. Como resolver problemas de Química Preuniversitaria, 2004
MONTECINOS, EDGAR- MONTECINOS, JOSE. Química General. Prácticas de Laboratorio, 1989
PERRY, Jhon. Manual del Ingeniero Químico.
Compendios de Química General Leonardo Coronel
Víctor L. Street Mecánica de fluidos Editorial Me Hill, Novena Edición
Manual del lubricante PDV
Jaime Zapata Guía para laboratorio de Mecánica de fluidos, Guyana 1989.
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