UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERA METALRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES

LABORATORIO DE SISTEMAS DE TRANSPORTEY APROVECHAMIENTO DE FLUIDOS

EXPERIENCIA N 2

PRCTICA 4. ANLISIS DE VISCOSIDAD

GRUPO E3SUBGRUPO 3

JOSE GUSTAVO CANTILLO CORREDOR2112403FABIN ENRIQUE CORREDOR ROMERO2111277CLAUDIA PATRICIA FERREIRA ARIZA2102354

PROFESOR: ING. JHON FREDDY PALACIOS

FECHA DE REALIZACIN DE LA PRCTICA: JUNIO 6 DE 2014FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: JUNIO 13 DE 2014

BUCARAMANGA, I SEMESTRE ACADMICO DE 2014INTRODUCCINEs de gran importancia en la industria conocer las distintas propiedades de los materiales que se van a utilizar, especialmente, cuando se trabaja con gases y lquidos, que entre muchas la viscosidad es una propiedad que ayuda a determinar el flujo de los fluidos debida a las fuerzas de cohesin moleculares. La viscosidad slo se manifiesta en lquidos en movimiento y se ha definido la viscosidad como la relacin existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o dinmica, generalmente representada por la letra .Se conoce tambin otra viscosidad, denominada viscosidad cinemtica, y se representa por v. Para calcular la viscosidad cinemtica basta con dividir la viscosidad dinmica por la densidad del fluido v = /

OBJETIVOSGENERAL Determinar y presentar resultados de mediciones sobre la viscosidad teniendo en cuenta la variacin que sta presenta con la variacin de la temperatura y el tiempo de cada (t) as como la constante K de la esfera a utilizar en esta prctica.ESPECFICOS Operar correctamente el viscosmetro para obtener resultados coherentes y tiles para el desarrollo de la prctica.

Aprender las distintas nomenclaturas (API, ISO, SAE) que se emplean en los aceites para comprender su utilizacin desde la vida cotidiana hasta su utilizacin en la industria.

VISCOSIDAD

Est nivelado el viscosmetro?

SINo

Encender el banco y esperar una T=30CNivelar el viscosmetro

Girar el viscosmetro 180

Tomar el tiempo de cada de la esfera

Gire el viscosmetro en sentido contrarioRepetir el Paso anterior

Tabular los Datos

Repetir el procedimiento para 35C, 40C, 45C y 50C

FIN

MARCO TERICO DEFINICIN DE VISCOSIDADLa viscosidad es una medida de la resistencia de los lquidos a fluir. Cuanto ms viscoso es un lquido, ms lento es su flujo. La viscosidad de un lquido suele disminuir con el aumento en la temperatura. Los lquidos con fuerzas intermoleculares fuertes son ms viscosos que los que tienen fuerzas intermoleculares dbiles.

CLASES DE VISCOSIDAD Y SUS UNIDADES* Viscosidad absoluta o dinmica: Unidades en el S.I.: N s/m2Unidades en el CGS: dina s/cm2 (poise)* Viscosidad cinemtica: es la relacin entre la viscosidad absoluta y la densidad de masa del fluido -Unidades en el S.I.: m2/sUnidades en el CGS: cm2/s (Stokes)

FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOSUn Fluido Newtoniano es aquel cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relacin entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformacin es lineal. Para un fluido newtoniano, la viscosidad slo depende de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura disminuye su viscosidad.Un fluido no newtoniano es aqul cuya viscosidad vara con el gradiente de tensin que se le aplica, es decir, se deforma en la direccin de la fuerza aplicada. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.

CLASES DE VISCOSMETRO Y SU FUNCIONAMIENTOSu forma general de funcionamiento es hacer que un fluido pase a travs de los tubos manteniendo una temperatura controlada, durante un tiempo especfico. Lo que resulta de este procedimiento es la medicin de la cantidad de fluido que recorre una distancia determinada en un tiempo determinado. Esto permite establecer el nivel de viscosidad de un fluido.Los diferentes tipos de viscosmetros Se pueden identificar tres tipos principales de viscosmetros, estos son los viscosmetros de cilindros coaxiales, los viscosmetros anlogos y los viscosmetros rotacionales digitales. Viscosmetros de cilindros coaxiales: Este tipo de viscosmetros consta de dos cilindros, uno interno y otro externo. Lo que permiten los viscosmetros de cilindros coaxiales es realizar la medida de la viscosidad absoluta de un fluido. Viscosmetros anlogos:BLos viscosmetros anlogos se forman con un disco o un cilindro que se encuentra suspendido y gira por la accin de un motor sincrnico. La lectura de la medida del nivel de viscosidad se expresa por una serie de medidas grabadas en el disco o en el cilindro que se utilice. Viscosmetros rotacionales digitales: Estos son controlados a travs de un microprocesador, esto elimina por completo los errores humanos al momento de interpretar las medidas de viscosidad. Para asegurar una medicin exacta del nivel de viscosidad de fluidos, los viscosmetros rotacionales digitales son la eleccin adecuada.

VARIACIN DE LA VISCOSIDAD RESPECTO A LA TEMPERATURAA parte de depender de la velocidad de cizalla y del tiempo de aplicacin de la misma, la viscosidad es fuertemente dependiente de la temperatura. La mayora de los materiales disminuyen su viscosidad con la temperatura; la dependencia es exponencial y puede haber variaciones de hasta un 10% por cada C modificado, siendo la expresin ms comn la ecuacin de Arrhenius: Donde T es la temperatura absoluta y A y B son constantes delpolmero o material estudiado.

QU ES SSU Y PRUEBA DE VISCOSIDAD DE SAYBOLT?Es una medida de la viscosidad cinemtica definida como el tiempo en segundos que demora en llenarse de fluido un matraz estndar de 60 ml cuando escurre el lquido por un orificio calibrado de 1/16 de dimetro interior.Para calcular la viscosidad cinemtica en cSt se utiliza la siguiente ecuacin:

EXPLICACIN DE LA NOMENCLATURA SAE, API E ISO EN LOS ACEITESEl grado SAE establece varias categoras que indican cul es la viscosidad de un aceite en fro (a -18C) y en caliente (a 100C). Las categoras de la viscosidad en fro se denominan mediante una dos cifras (de cinco en cinco) seguidas de la letra W (inicial de Winter, que en ingls significa invierno), mientras que en caliente solo se utilizan dos cifras (de diez en diez).El organismo denominado API (Instituto Americano del Petrleo) tiene unas claves para denominar los lubricantes segn una clasificacin basada no en la viscosidad, sino en el servicio para el que estn destinados. Esta denominacin se compone de dos letras o de dos letras seguidas de una cifra. Si la primera letra es la C, significa que es un aceite adecuado para lubricar motores disel, como son casi todos los que funcionan en agricultura. La primera letra S significa que el aceite es para motores de gasolina. Tanto en los aceites para motores disel como para motores de gasolina, la segunda letra se le ha ido asignando de modo correlativo empezando por la A; cuanto ms avanzada sea la letra segn el orden del alfabeto, significa que ms evolucionado y adaptado a motores modernos es el aceite. Por ltimo, si las dos letras son GL, se trata de un aceite para lubricar diferenciales, cajas de cambios, etc.La organizacin internacional de normalizacin ISO tiene establecida otra graduacin de aceites para transmisiones donde cada categora tiene las letras VG (iniciales de Grado de Viscosidad) seguida de un nmero de dos o tres cifras que expresa la viscosidad medida en unidades centistokes cuando el aceite est a 40C.

ACEITE HIDRULICO ISO 68

PROPIEDADVALOR EN UNIDADES MTRICAS

Densidad Promedio860[

Viscosidad Cinemtica (40C)68cSt

Viscosidad Cinemtica (100C)10,2cSt

TABLA DE DATOSTemp [C]Tiempo de cada [s]Tiempo prom. [s]Viscosidad [Pa*s]

351435914125142420,070

401244412110122770,058

451061910437105280,048

TABLA DE RESULTADOS#Temperatura [K] Terico [Pa*s] Experimental [Pa*s]% Error

1308,150,0700,0836419,48 %

2313,150,0580,0672415,93 %

3318,150,0480,053311,04 %

PREGUNTAS1. Realizar una grfica de viscosidad vs. Temperatura. (Terica y experimental)ANLISIS DE LA GRFICA: como se puede observar en la grfica anexa (Grfica 1: Viscosidad vs Temperatura) las pendientes de ambas curvas son decrecientes, es decir, la relacin de sus variables es inversamente proporcional, lo que confirma la hiptesis de que la viscosidad disminuye con un aumento de temperatura, esto, aplicable para los fluidos lquidos. Sin embargo, al analizar la grfica, se evidencia que la lnea de los valores experimentales est ubicada ms arriba que la de los tericos, mostrando un porcentaje de error, que se cree fue debido al error operario del cronmetro en la medida del tiempo de cada de la esfera. Adems, es notorio que al prolongar las rectas, se intersectarn en un punto en el que la temperatura sea mayor, ocasionando un mismo valor de viscosidad.

2. Explique cmo y por qu vara la viscosidad con la temperatura.La viscosidad de un fluido depende tanto de la temperatura como de la presin, aun cuando la dependencia de la presin es ms bien dbil. Para los lquidos, la viscosidad dinmica y la cinemtica son prcticamente independientes de la presin y suele descartarse cualquier variacin pequea con sta, excepto a presiones muy elevadas. Para los gases ste tambin es el caso respecto a la viscosidad dinmica (a presiones bajas hasta moderadas) pero no lo es para la viscosidad cinemtica dado que la densidad de un gas es proporcional a su presin.La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a la deformacin. La viscosidad se debe a la fuerza de friccin interna que se desarrolla entre las diferentes capas de los fluidos a medida que se obligan a moverse una con relacin a las otras. En los lquidos, la viscosidad se origina por las fuerzas de cohesin entre las molculas, mientras que en los gases por las colisiones moleculares, adems de que sta vara mucho con la temperatura.La viscosidad de los lquidos decrece con la temperatura, en tanto que en los gases se incrementa con ella. Esto se debe a que, en un lquido, las molculas poseen ms energa a temperaturas ms elevadas y se pueden oponer ms a las grandes fuerzas de cohesin intermoleculares, como resultado las molculas energizadas de los lquidos se pueden mover con mayor libertad.En un gas las fuerzas intermoleculares son despreciables y a temperaturas elevadas las molculas de los gases se mueven de forma aleatoria a velocidades ms altas, esto conduce a que se produzcan ms colisiones moleculares por unidad de volumen por unidad de tiempo y, en consecuencia, en una mayor resistencia al flujo.

3. Enuncie una aplicacin prctica para el fenmeno estudiado.La viscosidad es la caracterstica ms importante de la lubricacin de cualquier mquina. Si la viscosidad del aceite es muy baja para la aplicacin, el desgaste es mayor por falta de colchn hidrodinmica. Si la viscosidad del aceite es muy alta para la aplicacin, el consumo de energa es mayor, el desgaste puede ser mayor por falta de circulacin y el aceite se calentar por friccin.Para el uso automotriz se utiliza una tabla de viscosidades criada por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) basada en la viscosidad cinemtica (cSt) a 100C para la temperatura de operacin y una tabla especial de viscosidad en bajas temperaturas para cuidar el motor en el momento de arranque en fro (se define "fro" como temperaturas debajo de 20C). De acuerdo a esta tabla, los siguientes aceites tienen una viscosidad SAE 40 a 100C. El comportamiento en calor y fro depende de su ndice de viscosidad y aditivos de bombeabilidad que mejoran su punto de fluidez.

Para motos, se usa las mismas tablas de viscosidad que motores de autos, pero los aceites son muy diferentes porque la mayora llevan embragues y frenos hmedos (o sumergidos). Esto requiere aditivos especiales para evitar su patinadoLa diferencia principal entre un motor de un auto y el de la moto es que las motos normalmente utilizan el mismo aceite para el motor y la caja con el embrague sumergido en el medio en el mismo aceite, mientras el auto tiene un embrague seco.Un aceite de motor del auto es diseado para lubricar a todo costo para nunca dejar que dos superficies lleguen a frenarse. Tienen modificadores de friccin que los hace ms resbalosos en todas condiciones. Esto los ayuda a conservar combustible y actan como anti-desgastes en condiciones livianas, ayudndolos a dar un milln de kilmetros de vida sin reparaciones. Los aceites para motos tienen que lubricar todas las piezas menos el embrague. Los aditivos tienen que actuar diferente con diferentes superficies. Tienen modificadores de friccin muy diferentes que los de autos. De hecho, un buen aceite de motor del auto tiene un coeficiente de friccin menos que 0,80 mientras un aceite para motos de ltima generacin tiene un coeficiente de friccin de 2,00 o ms en la prueba para embragues de motos (una llanta/neumtico sobre hormign solamente tiene un coeficiente de friccin de 1,70).

4. Investigue cuales son los aceites ms usados en la industria, con su respectiva aplicacin y viscosidad dinmica y cinemtica.ULTRAMAX HLP ISO 22, 32, 46, 68, 100, 150Los lquidos hidrulicos UltraMax HLP tienen como base un aceite mineral altamente refinado y mejorado con un sistema de zinc aditivo estabilizado. Para aplicaciones hidrulicas mviles y estticas Buenas propiedades anti-desgaste previene el desgaste de los componentes internos y reducen el tiempo de inactividad Alta resistencia a la oxidacin ayuda a prolongar la vida til Disponible en una variedad de grados de viscosidad ISOULTRAMAX EXTREME HVLP 28Aceite hidrulico de primera calidad para equipos industriales y de desplazamiento de tierras que trabajan en condiciones de fro.Esta gama de aceites hidrulicos con un alto ndice de viscosidad (VI) ofrecen una excelente proteccin antidesgaste y rendimiento en trabajos severos, incluso en condiciones climatolgicas extremas, especialmente con un uso discontinuo del uso sistema y una temperatura de arranque baja.Las aplicaciones incluyen equipos fuera de carretera sujetos a altas y bajas temperaturas como los sistemas hidrulicos de equipos industriales y de desplazamiento de tierras Gras hidrulicas y ascensores, Cargadores, carretillas retrctiles y elevadoras, Excavadoras, volquetes. Plataformas de carga, Trampillas traseras. Sistemas hidrulicas que funcionan en condiciones de mucho fro o calor: Carretillas elevadoras de cmaras frigorficas. Ascensores de edificios altos. La cabina de mando hidrulico de un barco.

BIBLIOGRAFADocumentos virtuales disponibles en: http://www.tplaboratorioquimico.com/2009/02/viscosidad.html#.U5GGv_mSzT8

http://fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.htm

http://www.ecured.cu/index.php/Fluido_newtoniano

http://www.quiminet.com/articulos/funcionamiento-y-tipos-de-viscosimetros-2665142.htm

http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/3623/1/tema2RUA.pdf

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/viscosimetrosempiricos/metodologiadetipoquecae.htm

http://www.vidarural.es/articulos-como-descifrar-nomenclatura-aceites-lubricantes/1/1213.html

http://www.widman.biz/Seleccion/viscosidad.html

http://widman.biz/boletines/103.html