fluidos percy

7/21/2019 Fluidos Percy

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INTRODUCCIÓN

La viscosidad es un parámetro de los fuidos que tiene importancia ensus diversas aplicaciones industriales, particularmente en el desempeñode los lubricantes usados en máquinas y mecanismos. La viscosidad delas sustancias puras varía de orma importante con la temperatura y enmenor grado con la presión.La acilidad con que un líquido se escurre es una pauta de su viscosidad.Se dene la viscosidad como la propiedad que tienen los fuidos deorecer resistencia al movimiento relativo de sus molculas. !ambin se

suele denir la viscosidad como una propiedad de los fuidos que causaricción, esto de origen a la prdida de energía en el fu"o fuido. Laimportancia de la ricción en las sustancias ísicas depende del tipo defuido y de la conguración ísica o patrón de fu"o. Si la ricción esdespreciable, se considera el fu"o como ideal.La práctica de la medición de la viscosidad es una práctica muyimportante en el sentido industrial debido a que esta se undamentamuc#o en leyes ísicas y químicas que nos permite entender porque talcompuesto es más espeso que otro, o porque un compuesto es utili$adocomo lubricante, etc.%l saber cuan viscoso es una solución nos permite saber por e"emplo su

peso molecular, es decir podemos determinar el peso molecular de unasolución desconocida gracias al mtodo de viscosidad. %l poder estudiarla viscosidad de una sustancia nos ayuda a concluir cuanto varia conrespecto a la temperatura, si es más viscoso o menos viscoso, etc.%l conocimiento de la viscosidad de un líquido nos ayuda en el área demecánica de fuidos ya que podemos saber qu tipo de líquido esimportante y porque usarlo en tal máquina para que esta uncione enóptimas condiciones. & porque usar tal lubricante para carro a taltemperatura y porque no usar otro. & tal ve$ en las bebidas como lascerve$as, ya que la viscosidad infuye muc#o en el gusto de la persona,etc. %n n el conocimiento para la medición de la viscosidad trae

consigo muc#as conclusiones que pueden llevar al 'ito de la empresaque traba"a con ella.La medición de la viscosidad tiene tambin aplicaciones en la ingenieríacivil que lo mencionaremos en el presente inorme así mismo algunosmtodos para medir la viscosidad.



DEFINICION DE VISCOSIDAD: la viscosidad puede ser considerada comola pega"osidad interna de un fuido. %s una de las propiedades que infuye enla potencia necesaria para mover una supercie aerodinámica a travs de laatmosera. (esponde la perdida de energía asociada con el transporte defuidos en ductos, canales y tuberías. )demás, la viscosidad desempeña unpapel primordial en la generación de turbulencia

La velocidad de un fuido está directamente ligada a su viscosidad. *on unesuer$o aplicado a un fuido altamente viscoso, este va a tener unadeormación lentamente que la de un fuido de ba"a densidad.

*onsidrese el fu"o de la siguiente gura, donde las partículas se mueven en ladirección + a dierentes velocidades, de modo que las velocidades de laspartículas varían en la coordenada -. se muestran dos posiciones departículas en dierentes instantes obsrvese como se mueven las partículasuna con respecto a la otra.

/ónde0

0 1iscosidad dinámica absoluta



τ 0 %suer$o cortante

d μ

d y0 2radiente de velocidad

%l concepto de viscosidad y gradiente de velocidad tambin puede ser ilustradoconsiderando un fuido a dentro de una pequeña abertura entre dos cilindrosconcntricos, como se muestra en la gura. 3ara ser girar el cilindro se va aquerer de un par de torsión la cual tendrá una velocidad constante 4 mientrasque el e'tremo permanece estacionario. %sta resistencia a la rotación delcilindro se debe a la viscosidad. %l 5nico esuer$o que e'iste para resistir el parde torsión aplicado en este fu"o simple es un esuer$o contante, el cualdepende directamente del gradiente de velocidad.

La distribución de partículas va a depender de #

Si # es pequeño, entonces la distribución es linera.

Si # es grande, entonces la distribución es parabólica.

τ = μ|d μ

dr|

|d μ

dr|=w . R

h



/ónde0 #6( 7 distribución lineal.

#0 es el anc#o de la abertura .

3or lo tanto se puede relacionar el par de torsión aplicando ! con la viscosidad y losparámetros mediante la ecuación0

T = Esfuerso× Area× brazo de palanca.

T =τ ×2 πRL×R

T = μ wR

h ×2πRL×R

T =2 π R

3

wLμ

h

Fluido newtoniano: /onde el esuer$o cortante de un fuido es directamenteproporcional al gradiente de velocidad. Los fuidos ne4tonianos son0

%l aire %l agua %l aceite

Fluidos no newtoniano: son fuidos que tienen una composición molecularcomple"a y no tienen una relación lineal esuer$o8velocidad de deormación.

Los dilatantes 9arenas movedi$as, lec#adas:0 Se vuelven más resistentes almovimiento conorme se incrementa la velocidad de deormación.

Los pseudoplasticos: Se vuelven menos resistentes al movimiento con lavelocidad de deormación incrementada.

Los plásticos ideales (fuidos bingham): (equieren un esuer$o cortante mínimopara empe$ar a moverse.

%n seguida presentamos un gráco de como son los fuidos ne4tonianos y none4tonianos.



METODOS DE MEDICION.

;n visc!et"o 9denominado tambin viscosímetro: es uninstrumento empleado para medir la viscosidad y algunosotros parámetros de fu"o de un fuido. <ue =saac >e4ton elprimero en sugerir una órmula para medir la viscosidad delos fuidos, postuló que dic#a uer$a correspondía alproducto del área supercial del líquido por el gradiente develocidad, además de producto de una coeciente deviscosidad. %n ?@@A 3oiseuille me"oró la tcnica estudiandoel movimiento de líquidos en tuberías.

Las pipetas de cristal pueden llegar a tener unareproducibilidad de un B,?C ba"o condiciones ideales, loque signica que puede sumergirse en un baño nodiseñado inicialmente para la medida de la viscosidad, conaltos contenidos de sólidos, o muy viscosos. >o obstante, es imposible

emplearlos con precisión en la determinación de la viscosidad de los fuidos no8ne4tonianos, lo cual es un problema ya que la mayoría de los líquidosinteresantes tienden a comportarse como fuidos no8ne4tonianos



Viscos#!et"os de Rotacin

Los viscosímetros de rotación emplean la idea de que la uer$a requerida pararotar un ob"eto inmerso en un fuido puede indicar la viscosidad del fuido.)lgunos de ellos son0

%l más com5n de los viscosímetros de rotación son los del tipo DrooEeld quedeterminan la uer$a requerida para rotar un disco o lente"uela en un fuido auna velocidad conocida.

%l vicosímetro de F*up and bobF que uncionan determinando el torquerequerido para lograr una cierta rotación. Gay dos geometrías clásicas en estetipo de viscosímetro de rotación, conocidos como sistemas0 H*ouetteH oHSearleH.

F*ono y platoF los viscómetros emplean un cono que se introduce en el fuido auna muy poca proundidad en contacto con el plato.

%l viscosímetro Stormer. %s un dispositivo rotatorio empleado para determinarla viscosidad de las pinturas, es muy usado en las industrias de elaboración depintura. *onsiste en una especie de rotor con paletas tipo paddle que sesumerge en un líquido y se pone a girar a IBB revoluciones por minuto, semide la carga del motor para #acer esta operación la viscosidad se encuentraen unas tablas )S!J / KI, que determinan la viscosidad en unidades Mrebs.%l mtodo se aplica a pinturas tanto de cepillo como de rollo.



Se utili$a un viscosímetrocilíndrico coa'ial rotacionalpara medir la viscosidad delligante asáltico a altatemperatura con el ob"etivo de

asegurar que el asalto essucientemente fuido para lasoperaciones de bombeo yme$cla.

La viscosidad rotacional sedetermina midiendo el torquenecesario para mantenerconstante la velocidad

rotacional de un vástagocilíndrico sumergido en lamuestra a una temperatura constante.

VISCOSÍMETRO UNIVERSAL SAYBOLT

La acilidad con que un fuido fuye a travs de unoricio de diámetro pequeño es una indicación desu viscosidad. Nste es el principio sobre el cualestá basado el viscosímetro de Saybolt. Lamuestra de fuido se coloca en un aparatoparecido al que se muestra en la gura.

La unidad de medida es el tiempo en segundosrequeridos para que B ml de un fuido fuyan a

travs del oricio a una temperatura dada. %sto esreportado como segundos Saybolt universal 9sus:.



UNIDADES DE MEDICION

%n el S= 9Sistema =nternacional de ;nidades:,la unidad $#sica de viscosidad dinámica esel pascal8segundo 93aOs:, que corresponde

e'actamente a ? >OsPmQ o ? EgP9mOs:.La unidad *2S para la viscosidad dinámica esel poise 9? poise 93: R ?gO9sOcm:? R ?dinaOsOcmI R B,? 3aOs:

? poise T ?BB centipoise T ? gP9cmOs: T

B,? 3aOs

? centipoise T ? m3aOs

? (eyn T ? lb U s U in8I T ,@VAW X ?B c3 T @VB 3a X s

%n <rancia se intentó establecer la unidad poiseuille 93l: como nombre para el3aOs, sin 'ito internacional. >o se debe conundir el poiseuille con el poise,llamado así por la misma persona.

La viscosidad dinámica es conocida tambin como absoluta. 1iscosidad es laresistencia interna al fu"o de un fuido, originado por el roce de las molculasque se desli$an unas sobre otras. %n un sólido, e'iste una estructura cristalinadonde unas molculas se enla$an de orma rígida y su estructura no cambia

en cambio, en un fuido las molculas no permanecen en el mismo lugar dentrode la masa, sino que se mueven, pero a la ve$ tratan de mantenerse unidas0ese esuer$o por permanecer en un lugar "o es la resistencia al fu"o ydetermina la viscosidad. La viscosidad dinámica se toma del tiempo que tardaen fuir un líquido a travs de un tubo capilar a una determinada temperatura yse mide en HpoisesH 9grPcmYseg:. %s decir, es in#erente a cada líquido enparticular pues depende de su masa.

La viscosidad cinemática representa esta característica desec#ando lasuer$as que generan el movimiento. %s decir, basta con dividir la viscosidad

dinámica por la densidad del fuido y se obtiene una unidad simple demovimiento0 cmIPseg 9StoEes:, sin importar sus características propias dedensidad.

Se obtiene como cociente de la viscosidad dinámica 9o absoluta: y la densidad.La unidad en el S= es el 9mQPs:. La unidad ísica de la viscosidad cinemática en



el sistema *2S es el stoke 9abreviado S o St:, cuyo nombre proviene del ísicoirlands 2eorge 2abriel StoEes 9?@?V8?VBZ:. ) veces se e'presa en trminosde centistokes 9cS o cSt:.

? stoEe T ?BB centistoEes T ? cmQPs T B,BBB? mQPs

? cSt T ?B8

mI

Ps

A%&ICACIONES DE &A MEDICIOND DE &A VISCOCIDAD

*onocer la viscosidad de un fuido es importante en =ngeniería 9[uímica pore"emplo: para el diseño de equipo de procesos 9por e"emplo, para diseñarbombas, intercambiadores de calor, secadores, etc.:

!ambin es importante en =ngeniería de )limentos tanto para establecercondiciones de proceso 9nuevamente, transporte de fuidos, intercambio decalor o secado: y como parámetro de control de la calidad, ya que la viscosidades una propiedad sicoquímica que infuye en la te'tura y percepción de unalimento fuido al ser ingerido por el consumidor 9e"emplo, tener una viscosidadadecuada el yogurt#, la crema o una bebida rerescante:.

Ahora también tiene aplicaciones como en los asaltos

La nalidad del ensayo de viscosidad es determinar el estado de fuide$ de losasaltos a las temperaturas a las que se emplean durante su aplicación. Laviscosidad o consistencia del bet5n asáltico se mide en el ensayo deviscosidad Saybolt8<urol o en el ensayo de viscosidad cinemática.

%n el ensayo Saybolt8<urol se emplea un viscosímetro Saybolt con un oricio<urol. Se coloca en un tubo normali$ado cerrado con un tapón de corc#o unacantidad especicada de bet5n asáltico. *omo las temperaturas a que sedetermina la viscosidad de los betunes asálticos son recuentementesuperiores a los ?BB \*, el baño de temperatura constante del viscosímetro sellena con alg5n tipo de aceite. *uando el asalto #a alcan$ado una temperaturaestablecida, se quita el tapón y se mide el tiempo necesario en segundos paraque pasen a travs del oricio <urol B ml del material. *uando más viscososson los materiales más tiempo es necesario para que pasen a travs deloricio. Los valores obtenidos se e'presan como segundos Saybolt8<urol 9SS<:.Los aparatos y procedimiento para la reali$ación de este ensayo se describendetalladamente en el mtodo )S!J %?BI.



1iscosidad en de gran importancia en el área de fu"o de fuidos que es unarama de la ingeniería, nos dice la resistencia que presentara un fuido a sertrasportado de un ponto a otro, al diseñar por e"emplo una red de tubería sedebe de tener presente la viscosidad del fuido que será transportado paradeterminar la bomba, o bombas que serán necesarias para su transporte.

La viscosidad se emplea para caracteri$ar al fuido del que se trate y se utili$apara predecir su comportamiento, en el desarrollo de dierentes equipos,investiga sobre los fuidos ne4tonianos y los no ne4tonianos eso es básico enla viscosidad y te dara una me"or idea de lo que se trata.

CONCU&SIONES

• La viscosidad tiene gran utilidad en la Gidráulica ya que con este sepuede diseñar canales determinando la bomba que será para sutransporte del fuido.

• La medición de la viscosidad tiene diversos campos de aplicación comoen la =ngeniera *ivil, =ngeniería de alimentos, etc. y con este se ve lautilidad de la medición de la viscosidad de un fuido.

• Las diversas ormas de medición de viscosidad de un fuido sonnecesarios, ya que con estos se determinara la utilidad de este.

• %l 1iscosímetro de rotación a dierencia del 1iscosímetro universalsaybolt determina la viscosidad de un fuido determinando la uer$a de

este para rotar un disco a una velocidad conocida, y mayor uer$a derotación el fuido es más 1iscoso a comparación del 1iscosímetrouniversal Saybolt que determina la viscosidad asociada al tiempo y calorel cual a mayor tiempo de salida de este es más 1iscoso.

• %n el S= 9Sistema =nternacional de ;nidades:, la unidad $#sica

de viscosidad dinámica es el pascal8segundo 93aOs:, que correspondee'actamente a ? >OsPmQ o ? EgP9mOs:.

• Sin la medición de la viscosidad sería imposible determinar elcomportamiento del fuido y con este su utilidad.

• %n el campo asaltico es necesario la medición de la viscosidad de esteya que sin este sería imposible determinar la duración de este y su

compactibilidad.



Dibliograía0

Jecánica de fuidos0 Jarle *. 3otter y /avid *. ]iggert

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