UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE ING. QUIMICA Y METALURGIA

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

PRACTICA N 01DETERMINACIN DE VISCOSIDADPROFESOR DE TEORIA: ING. Jorge, MLAGA JUAREZPROFESOR DE PRCTICA: ING. Ana, ZEGARRACURSO: OPERACIONES UNITARIAS I (AI-342)HORA DE PRCTICA: VIERNES 8 11 am.ALUMNO: PALOMINO CURI, Rufino CASTRO ROMERO, Jimmy AlAYACUCHO PER

2009DETERMINACIN DE VISCOSIDADI. OBJETIVOS.

1.1Determinar la viscosidad de fluidos por comparacin de tiempo de escurrimiento de entre dos fluidos, uno de ellos tomado como referencia.

1.2Determinar la viscosidad de fluidos mediante un viscosmetro de tambor giratorio.

1.3Obtener una correlacin que represente la variacin de la viscosidad con respecto a la temperatura.

II. FUNDAMENTO TERICO.Densidad

es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia.

Por consiguiente se utiliza la letra griega (rho) para la densidad, en donde V es el volumen de la sustancia cuya masa es m las unidades de densidad son kilogramos por metro cbico en el sistema internacional (SI). = m / VViscosidad

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 comparacin con el agua. Se puede predecir la viscosidad de la mayor parte de los fluidos: en algunos la viscosidad depende del trabajo que se haya realizado sobre ellos. La tinta de la imprenta, las papillas de la pulpa de madera y la salsa de tomate, son ejemplos de fluidos que tienen propiedades tixotrpicas de viscosidad (su viscosidad disminuye por la accin y duracin de un esfuerzo aplicado, al cesar este la viscosidad retorna a su estado inicial).

Viscosmetro de Tambor giratorio.

Este aparato mide la viscosidad utilizando la definicin de la viscosidad dinmica

Viscosmetro rotacionalViscosmetros rotacionales digitales para medir la viscosidad dinmica (cP mPa.s). Se manejan de modo sencillo con slo 6 teclas. Tres versiones con distintos rangos permiten medir viscosidades bajas (L), medias (R) o altas (H), entre 20 cP y 1.060.000 P. Muestran en pantalla la velocidad en r.p.m. (18 velocidades preseleccionadas, entre 0,3 y 100 rpm), el husillo utilizado, la lectura de viscosidad y el porcentaje (%) de fondo de escala. Permiten la calibracin por el usuario. Se suministra con soporte, nuez y juego de husillos para los diferentes rangos de viscosidad.

Viscosmetro universal sayboltLa facilidad con que un fluido fluye a travs de un orificio de dimetro pequeo es una indicacin de su viscosidad. ste es el principio sobre el cual est basado el viscosmetro de Saybolt. La muestra de fluido se coloca en un aparato parecido al que se muestra en la figura.

Despus de que se establece el flujo, se mide el tiempo requerido para colectar 60 mL del fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad del fluido en Segundos Universales Saybolt (SSU o. en ocasiones, SUS).

Viscosmetro de oswaldEl viscosmetro de Oswald es el ms antiguo de los viscosmetros capilares de vidrio.

Como ocurre en general en este tipo de viscosmetros la fuerza impulsora es la gravedad.

Segn este mtodo el liquido en estudio debe succionarse por encima de la marca superior y mediante un cronometro se determina el tiempo que tarda el menisco de liquido para pasar de la seal de la marca superior a la marca inferior

El balance de masa para un sistema de determinacin de viscosidad por escurrimiento laminar de un fluido Newtoniano e incompresible esta dado por:

dV/dt = [(gd4)/ (128L)]h(t) .(1)

Donde: dV = (D2/4)dh Variacin de volumen.

Entonces en la ecuacin (1) se tiene:

dh/dt = [(gd4)/ (32L D2)]h(t) (2)

Integrando y reordenando la ecuacin (2) se tiene:

h = ho exp{ [-(gd4)/ (32L D2)] t} ..(3)

ho : Altura inicial del fluido, ahora para dos fluidos diferentes que escurren en rgimen laminar por el tubo capilar desde la altura inicial ho hasta una altura final se relacionan por: h(t1)=h(t2)

Luego de la ecuacin (3) se tiene:

ho exp{ [-(1gd4)/ (321L D2)] t1}= ho exp{ [-(2gd4)/ (322L D2)] t2}

Simplificando se obtiene: 1/ 2 = (1 t1 / 2 t2 ) .. (4)

Un viscosmetro de tambor giratorio mide la viscosidad utilizando la definicin de viscosidad dinmica dada por la ecuacin (5) = /(v/y)(5)III. PROCEDIMIENTO.

3.1 Utilizar un viscosmetro Cannon-Fenske para determinar la viscosidad de una solucin de sacarosa al 5; 10 y 15% en peso.

3.2 El tubo del viscosmetro es cargado con una cantidad especfica del fluido de prueba.

3.3 Luego se termotatiza en bao de Maria a temperaturas determinadas.

3.4 Mediante succin se levanta el lquido a travs del bulbo y se deja ligeramente por encima de la marca de regulacin superior. Se retira la succin y se permite al lquido fluir bajo el efecto de la gravedad.

3.5 Se registra el tiempo requerido para que el borde superior del menisco pase de la regulacin superior a la inferior.

3.6 Previo al experimento se realiza la calibracin con agua destilada a una temperatura del medio ambiente. 30C y 40C.

3.7 Realizar la medicin de la viscosidad a varias temperaturas. La variacin de la densidad con la temperatura se considera despreciable frente a la variacin de la viscosidad para el fluido de prueba.3.8 El picnmetro se pes vaco, despus se carga el picnmetro con la muestra (leche) y se peso el picnmetro mas la leche a la temperatura del medio ambiente y despus a 30C y 40C. Para su posterior calculo de la densidad a cada temperatura.3.9 Para el viscosmetro digital de tambor giratorio, colocar la muestra (yogurt) en el depsito, determinar el tipo de tambor rotatorio de acuerdo a un aproximado de la viscosidad de la muestra.

3.10 Termotatizar la muestra y observar el valor de viscosidad. As para varias temperaturas.

IV. CALCULOS Y RESULTADOS.

DENSIDAD ()ARQUIMIDES

NroTempe-

ratura (T) CPeso lastre aire (g)Peso lastre

H2O (d) (g)Peso lastre

Muestra (g) H2O(g/ml) muestra (Kg/m3)

119,86,58655,58895,52940,99831057,8

2306,58655,58915,53150,99571053,2

3406,58655,58985,53200,99221049,7

CLCOLOS Muestra = Peso lastre aire Peso lastre muestra x H2O Peso lastre aire Peso lastre H2O

Muestra = 6,5865 g 5,5294 g x 0,9983 g/mL

6.5865 g 5,5889 g Muestra = 1,0578 g/mL 1Kg 1x106mL 1000g 1m3 Muestra = 1057,8 Kg/ m3

Muestra = 6,5865 g 5,5315 g x 0,9957 g/mL

6.5865 g 5,5891 g Muestra = 1,0532 g/mL 1Kg 1x106mL 1000g 1m3 Muestra = 1053,2 Kg/ m3

Muestra = 6,5865 g 5,5320 g x 0,9922 g/mL

6.5865 g 5,5898 g Muestra = 1,0497 g/mL 1Kg 1x106mL 1000g 1m3 Muestra = 1049,7 Kg/ m3

PICNMETRO

NroTempe-

ratura

(T) CPeso pic. vacio

(g)Peso pic+muestra

(g)Peso

Muestra

(g)volumen(ml) muestra

(Kg/m3)

119,819,407245,758426,3512251054,0480

23019,407245,636326,2291251049,1640

34019,407245,561826,1546251046,1840

CLCOLOS Muestra = Peso de la muestra (Kg)

Volumen de la muestra (m3)

Muestra = 26,3512 g 1Kg 1x106mL 25mL 1000g 1m3 Muestra = 1054,0480 Kg/ m3

Muestra = 26,2291 g 1Kg 1x106mL 25mL 1000g 1m3 Muestra = 1049,1640 Kg/ m3

Muestra = 26,1546 g 1Kg 1x106mL 25mL 1000g 1m3 Muestra = 1046,1840 Kg/ m3

VISCOSIDAD ()VISCOSIMETRO DE OSWALDNroTemp.

(C)Tiempo

H2O

(S)Tiempo

Leche

(S) H2O

(Kg/m3) H2O

(cp) leche(Kg/m3) leche(cp) 1/T[K-1]

1t119,80,753220998,31,01001057,84,6783cp0,003414

t20,76337

t30,78342

2t1300,522440995,70,80071053,23,6821cp0,003299

t20,53226

t30,56230

3t1400,471980992,20,65601049,72,7255cp0,003193

t20,47171

t30,46179

CLCULOS

2 = 2 x t2 x 1 1 x t1 2 = 1057,8 Kg/m3 x 3,3367 S x 1,0100 cp 0998,3 Kg/m3 x 0,7633 S 2 = 4,6783cp

2 = 1053,2 Kg/m3 x 2,3333 S x 0,8007 cp

0995,7 Kg/m3 x 0,5367 S

2 = 3,6821cp 2 = 1049,7 Kg/m3 x 1,8267 S x 0,6560 cp

0992,2 Kg/m3 x 0,4667 S

2 = 2,7255cpVISCOSMETRO ROTACIONALTiempo (S)Viscosidad ()

01973

201943

401930

601917

801903

1001900

1201893

1401883

1601880

1801877

4.1. Graficar la Vs (t).

4.2.Graficar Vs (1/T)

4.3. Graficar log() Vs (1/T) en papel milimetrado y determinar las constantes A y B de la ecuacin de Andrade.

Log 4,6783 = 0,6701 1/T[K-1] = 0,003414Log 3,6821 = 0,5661 0,003299Log 2,7255 = 0,4354 0,003193

constantes A = 1059,8

constantes B = -2,9421V. DISCUSION.Nro.Temperatura

(C)Viscosidad() de la leche en la tabla (cp)Viscosidad() de la leche calculado (cp)

1Ambient = 19.8 2,0070 4,6783

2 30 1,6500 3,6821

3 40 2,0000 2,7255

Estas diferencias se dan por las diferentes motivos como:Errores en el manejo de los instrumentos, en el control del tiempo en el control de medicin de densidades en la parte practica. Por tanto los resultados obtenidos son confiables pero no con exactitud.VI. CUESTIONARIO.

6.1. Explique porque la viscosidad del fluido disminuye a un incremento de la temperatura.

Para temperaturas elevadas, la viscosidad de los lquidos es muy pequea esto sucede cuanto mayor la temperatura desminuye la cohesin molecular entonces existe menor rozamiento por tanto la viscosidad disminuye

Se observa que cuando la temperatura del fluido aumenta, la influencia de la presin disminuye.

Enlosgases:1.A mayor presin, mayor temperatura y mayor movimiento aleatorio de las molculas.2. esto implica resistencia, y la resistencia implica aumento de la viscosidad.3. Es por ello, que las formulas para calcular viscosidades de lquidos y de gases son diferentes.por ejemplo

El aceite para el motor, por lo general, es bastante difcil de vaciar cuando este fro, lo cual indica que tiene una viscosidad bastante alta. Conforme que la temperatura del aceite que va aumentando, su viscosidad disminuye notablemente. 6.2. Seale que factores y de que manera modifican la viscosidad del fluido.

Factores que afectan la viscosidad.

La viscosidad es una propiedad de los fluidos en el yacimiento, la cual se define como la resistencia interna de los lquidos a fluir, la cual se encuentra afectada por tres factores fundamentales: la temperatura, el gas que pueda retener en solucin y la presin.

a) Efecto de la temperatura.El propsito de aumentar la temperatura del crudo es disminuir su viscosidad mediante el incremento de la velocidad de las molculas y, por ende, tanto la disminucin de sus fuerzas de cohesin como tambin la disminucin de la resistencia molecular interna al desplazamiento. Muchos investigadores han propuesto modalidades de la relacin de la viscosidad- temperatura pero la ms apropiada en la Correlacin de Slotte, utilizada por Herchel, la cual es aplicable a casi todos los crudos y da un grfico (ASTM) en lnea recta sobre papel log-log.

b) Efecto del gas que pueda tener en solucin.La adicin de gas en solucin a un crudo a temperatura constate reduce su viscosidad. La reduccin de viscosidad se produce por que las molculas relativamente pequeas de los componentes del gas pasan a formar parte de la configuracin molecular y aumentan la separacin intermolecular entre las molculas complejas de la fase lquida, lo cual reduce la resistencia al movimiento.La correlacin de Chef-Connally y la Correlacin de Beal; son las correlaciones utilizadas para el efecto de la solubilidad de gas, y el petrleo sin gas respectivamente.Para el estudio de la viscosidad en actividades de campo, la gravedad API del crudo sin gas, a presin atmosfrica y a 60F, la medicin ms sencilla que pueda hacerse.

c) Efecto de la presin.Si el incremento de presin se efecta por medios mecnicos, sin adicin de gas, el aumento de presin resulta en un aumento de la viscosidad. Este comportamiento obedece a que est disminuyendo la distancia entre molculas y, en consecuencia, se est aumentando la resistencia de las molculas a desplazarse.

6.3. A que se llama viscosidad cinemtica y dinmica de un fluido?

Viscosidad dinmica

Cuando un fluido se mueve se desarrolla en el una tensin de corte, cuya magnitud depende de la viscosidad del fluido. La tensin de corte, denotado con la letra griega (tao, se define como la fuerza requerida para deslizar una capa de rea unitaria de una sustancia sobre la otra capa de la misma sustancia as pues, la torsin es una fuerza devidida entre un area y las unidad de viscosidad dinmica en el sistema internacional (SI) es el pascal segundo (Pa.s) o tambin newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea kilogramo por metro segundo (kg/msEl poise es la unidad correspondiente en el sistema CGS de unidades y tiene dimensiones de dina segundo por centmetro cuadrado o de gramos por centmetro cuadrado. El submltiplo el centipoise (cP), 10-2 poises, es la unidad ms utilizada para expresar la viscosidad dinmica dado que la mayora de los fluidos poseen baja viscosidad. La relacin entre el pascal segundo y el centipoise es:

1Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/(m.s) = 103 cp1cP = 10-3 Pa.s

Viscosidad cinemtica Es el cociente entre la viscosidad dinmica y la densidad de fluido. Como una convencion, la viscosidad cinematica, (letra griega ny) se define como:

puesto que u y son propiedades del fluido, tambin lo es

En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemtica es el metro cuadrado por segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con dimensiones de centmetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2 stokes, que es el submltiplo ms utilizado.

1m2/s = 106 cSt 1cSt = 10-6 m2/s

6.4. Qu relacin existe entre la viscosidad dinmica y cinemtica?

Negativo. Viscosidad es lo mismo que friccin o rozamiento pero definida para fludos como lquidos o gases. Hay viscosidad dinmica que solo est presente cuando el fludo se mueve, la esttica cuando est en reposo y no existe el trmino friccin cinemtica (porque cinemtica se refiere a una descripcin del sistema sin mencioanar a las fuerzas, entonces no se puede hablar de friccin cinemtica, es un contrasentido).

VII. CONCLUSIN.

Se demostr que la viscosidad desminuye cuando la temperatura aumente esto por las cohesiones de fluido. La viscosidad de la leche obtenido en le laboratorio es mas viscoso que el en la que se encuentra en la teora.VIII. BIBLIOGRAFIA. MECNICA DE FLUIDOS APLICADA. Robert L. Mott. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. MANUAL DEL INGENIERO QUMICO Jhon H. Perry Ph. D. 6ta edicin. Mc. Graw-Hill Book Company Inc. New York, 1999. MECANICA DE FLUIDOS Ibar/Barboza. Operaciones Unitarias en la ingeniera de los alimentos. Edit. Ediciones Mundi- Prensa. Universidad de Lleida_Washington. State University, 2005. MECANICA DE FLUIDOS Victor J. Streeter. WWW GOOGLE.COM