PRACTICA-VISCOSIDAD - Csar Esquivel

Vista previa del material en texto

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
	Plantel Azcapotzalco	
	
	
Ingeniería en Robótica Industrial
Mecánica de fluidos – 5RM3
Practica 2 - Viscosidad
Integrante:									Firma
Luis Fernando Ruiz Brito							_______________
Rodrigo Jaffet Ramírez Gómez						_______________
Jorge Luis Chavez Cantoriano						_______________
Erandi Aleli Lara Tufiño							_______________
Gilberto Sandoval Olascoaga						_______________
Alan González Lorenzana							_______________
César Antar Esquivel González						_______________
	
RMF – 03 – 03 – 01 
Índice
 Pagina
OBJETIVO…………………………………………………………………….. 3
MARCO TEÓRICO…………………………………………………………. 3
DESCRIPCIÓN DE EQUIPO……………………………………………. 7
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL……………………………….. 7
TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES…………………………… 8
MEMORIA DE CÁLCULOS…………………………………………….. 9
TABLA DE RESULTADOS………………………………………………. 10
ANÁLISIS GRÁFICO………………………………………………………. 12
CONCLUSIONES…………………………………………………………… 13
 OBJETIVO:
Medir la viscosidad de diferentes fluidos y comparar con su valor teórico de tablas.
 MARCO TEÓRICO:
La viscosidad de un fluido es aquella propiedad que determina la cantidad de resistencia opuesta a las fuerzas cortantes
Esta propiedad es una de las más importantes en el estudio de los fluidos y se pone de manifiesto cuando los fluidos están en movimiento. 
La viscosidad de un fluido se define como su resistencia al corte. Se puede decir que es equivalente a la fricción entre dos sólidos en movimiento relativo.
Cuando deslizamos un sólido sobre otro, es preciso aplicar una fuerza igual en dirección y magnitud a la fuerza de rozamiento pero de sentido opuesto:
 
Donde (m) es el coeficiente de rozamiento y () es la fuerza normal, para que el sólido se mueva con velocidad constante () en dirección, sentido y magnitud.
En un líquido, la viscosidad disminuye cuando aumenta la temperatura, pero en un gas, la viscosidad aumenta cuando aumenta la temperatura
La resistencia de un fluido al corte depende de dos factores importantes:
· Las fuerzas de cohesión entre las moléculas
· La rapidez de transferencia de cantidad de movimiento molecular
Las moléculas de un líquido presentan fuerzas de cohesión de mayor magnitud que las que presenta un gas. Dicha cohesión parece ser la causa más predominante de la viscosidad en líquidos. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, aumenta la energía cinética de sus moléculas y, por tanto, las fuerzas de cohesión disminuyen en magnitud. Esto hace que disminuya la viscosidad.
En un gas, la magnitud de las fuerzas cohesivas entre las moléculas es muy pequeña, por lo que la causa predominante de la viscosidad es la transferencia de la cantidad de movimiento molecular. 
Cuando un fluido está en reposo la rapidez de deformación angular es cero, y no existen esfuerzos de cizalla, cualquiera que sea la viscosidad del fluido. Los únicos esfuerzos que existen son esfuerzos normales (presión hidrostática)
“Ley de Viscosidad de Newton”.
Mediante esta Ley, los fluidos se pueden clasificar en “fluidos newtonianos” y “fluidos no-newtonianos”. Los primeros cumplen la Ley de Viscosidad de Newton, es decir, en ellos, la relación es una relación lineal y, por tanto, h es constante. En los fluidos no newtonianos la viscosidad h no es constante. 
Cuando el valor de h es cero, se dice que el fluido es “no viscoso”. Si, además, el fluido es incompresible, se dice que es un “fluido ideal”.
Como ejemplos de fluidos muy viscosos tenemos la melaza, la miel y la brea. El agua es un ejemplo de fluido con viscosidad muy pequeña. 
 Tipos de viscosidad:
· Viscosidad absoluta o dinámica: representa la relación entre el esfuerzo molecular de las partículas que integran la sustancia con respecto al a velocidad angular media 
· Viscosidad cinemática: es la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad de masa del fluido 
La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a la deformación. La viscosidad se debe a la fuerza de fricción interna que se desarrolla entre las diferentes capas de los fluidos a medida que se ven obligados a moverse una con relación a las otras. En los líquidos la viscosidad se origina por las fuerzas de cohesión entre las moléculas mientras que en los gases por las colisiones moleculares. La viscosidad de los líquidos decrece con la temperatura esto se debe ya que en los líquidos las moléculas poseen más energía a temperatura más elevadas y se pueden oponer con mayor fuerza a los grandes fuerzas de cohesión intermoleculares, como resultado las moléculas energizadas de los líquidos se pueden mover con mayor libertad. 
o	Índice de viscosidad
El índice de viscosidad de un fluido (en ocasiones conocido como VI) nos indica cuanto cambia esta con la temperatura. Es muy útil cuando se trabaja con aceites lubricantes y fluidos hidráulicos utilizados en equipos que deben operar a extremos amplios de temperatura.
La forma general de la ecuación para calcular el índice de viscosidad de un aceite con valor VI menor o igual a 100 es
Donde:
U =Viscosidad cinemática del aceite de prueba a 40 °C.
L = Viscosidad cinemática de un aceite estándar a 40 °C con VI de cero, y que a 100 °C tiene la misma viscosidad que el aceite de prueba.
H = Viscosidad cinemática de un aceite estándar a 40 °C con VI de 100, y que 2100 C tiene la misma viscosidad que el aceite de prueba.
Los valores altos de VI se obtienen con la mezcla de aceites seleccionados que tienen contenido elevado de parafina, o al agregar polímeros especiales que incrementan el VI, y mantienen buenas propiedades de lubricación, así como un rendimiento adecuado en motores, bombas, válvulas y actuadores.
o	Medición de la viscosidad
Los dispositivos para caracterizar el comportamiento del flujo de los líquidos se llaman viscosímetros o reómetros. Entre los métodos para medir la viscosidad más comunes se encuentran:
	Viscosímetro de tambor rotatorio
	
	Viscosímetro de tubo capilar
	
	Viscosímetro de bola que cae
	
	Viscosímetro de Saybolt universal
	
o	Especificaciones para prueba de viscosímetro de bola que cae
Conforme un cuerpo cae en un fluido solamente bajo la influencia de la gravedad acelerara hasta que la fuerza hacia abajo (su peso) quede equilibrada con la fuerza de flotación y la de arrastre viscoso que actúan hacia arriba. La velocidad que alcanza en ese tiempo se denomina velocidad terminal. El viscosímetro de bola que cae hace uso de este principio para ocasionar que una bola esférica tenga una caída libre a través del fluido, y se mida el tiempo que requiere para recorrer una distancia conocida. Así, es posible calcular la velocidad. 
Para tomar el tiempo de descenso de la bola en forma visual, es necesario que el fluido sea transparente, para que pueda observarse y permita el registro. Para que el viscosímetro se utilice con fluidos de viscosidades en un rango amplio, por lo general entre 0.5 mPa*s y 105 mPa-s, se dispone de varios tipos y tamaños de bola. La esfera está hecha de acero inoxidable, una aleación de níquel y hierro y vidrio. 
 MATERIALES EMPLEADOS
 DESCRIPCIÓN 
La zona de trabajo fue mucho más sencilla que la de la práctica anterior, debido a que solo consistía en una mesa sobre la cual se encontraban las probetas que contenían los fluidos que se iban a utilizar para la práctica, además de un cronómetro, un imán y balines metálicos. También se nos dio una lámpara, la cual la utilizamos para ver con mayor claridad a través de los líquidos más opacos.
 PROCESO
Tomamos las probetas, las cuales contaban con dos pedazos de cinta pegados a cierta distancia entre sí, la cual medimos con una regla, y tomamos un balín el cual dejamos caer dentro del líquido; otro compañero, con cronómetro en mano, tomó el tiempo que tardó en recorrer el balín desde el punto A hasta el punto B delimitados por los pedazos de cinta adhesiva. El proceso se repitió 10 veces para cada probeta, contal de promediar los resultados y hacer una medición más precisa; los datos tomados y los que ya conocemos (distancia, tiempo y densidad) fueron utilizados para calcular la viscosidad de los líquidos.
Después, con el fluido que nuestro equipo trajo a la práctica, el cual era jabón líquido para platos. Colocamos pedazos de cinta en su recipiente de modo similar a como lo hicimos en la práctica anterior y tomamos su distancia. Repetimos exactamente el mismo proceso que realizamos con las probetas e hicimos los cálculos correspondientes.
 MEMORIA DE CÁLCULO
TABLA DE DATOS
	GLICERINA 
	ACEITE HIDRÁULICO
	JABÓN
	Distancia medida(cm) 
	Distancia medida(cm)
	Distancia medida(cm)
	20.3
	28.3
	7.23
	Tiempo(s)
	Tiempo(s)
	Tiempo(s)
	2.83
	1.43
	3.34
	2.5
	1.62
	3.41
	2.5
	1.55
	3.29
	2.5
	1.58
	3.06
	2.74
	1.71
	3.71
	2.41
	1.51
	3.02
	2.5
	1.5
	3.24
	2.58
	1.65
	3.6
	2.41
	1.5
	3.46
	2.28
	1.8
	3.19
	
	
	
	2.525
	1.585
	3.332
	Velocidad (m/s)
	Velocidad(m/s)
	Velocidad(m/s)
	
	
	
	Peso especifico
	12.350 s
	0.874 
	1.028 
 Obtención del peso específico
Obtención de la viscosidad 
Obtención de porcentaje
 TABLAS DE RESULTADOS
Tabla de resultados de la viscosidad dinámica
	Glicerina
	Aceite Hidráulico
	Jabón liquido
	
	
	
Tabla de porcentajes
	Glicerina
	Aceite Hidráulico
	Jabón líquido
	
	
	
 ANÁLISIS GRÁFICO
 CONCLUSIÓN 
En esta práctica se aprendió a medir la viscosidad con un método aproximadamente no tan eficiente pero se observó con detalle la diferencia de una medida teórica a una experimental, se adquirieron conocimientos nuevos sobre la viscosidad gracias a diferentes sustancias propuestas con diferente índice, y a distintas observaciones hechas por cada alumno; es decir; el jabón tiene una mayor viscosidad ya que obtuvimos un mayor tiempo en que la esfera descendiera.
 BIBLIOGRAFÍA
Mott, R. (2006). Mecánica de Fluidos. Sexta edición. México: PEARSON.
Giles, R. (2002). Mecánica de Fluidos e Hidráulica. Teoría y 75 ejercicios resueltos. México.
Viscosidad 
ACEITE HIDRAULICO 	
EXPERIMENTAL	TEÓRICA 	0.27900000000000003	8.6590000000000007	GLICERINA	
EXPERIMENTAL	TEÓRICA 	0.54800000000000004	0.96	JABON	
EXPERIMENTAL	TEÓRICA 	2.294	5	
Viscosidad
SUSTANCIA
PORCENTAJE	
GLICERINA	ACEITE HIDRAULICO	JABON LIQUIDO	0.42909999999999998	0.9677	0.54120000000000001