MEDIDA DE VISCOSIDAD

Integrantes

Rubiela Ruedas Duran cod 171275Kelly Johana Sanguino cód. 170815Yeison Perez Ascanio cod 170402MauriMarcia Ropero Nieto

INTRODUCCIÓN

1. OBJETIVOS1.1 GENERAL1.2 ESPECÍFICOS

2. MARCO TEORICO2.1 VISCOSIDAD2.2 VISCOSIDAD DINAMICA2.3 VISCOSIDAD CINEMÁTICA

3. EQUIPO

4. PROCEDIMIENTO

5. CALCULOS

6. CONCLUSIONES

REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS

ANEXOS

OBJETIVOS

GENERAL

Medir la viscosidad absoluta o dinámica de un fluido a diferentes temperaturas, mediante el viscosímetro de rotación tipo brookfield, o en su defecto por otro que esté disponible en el laboratorio.

ESPECÍFICOS

Visualizar la propiedad de los fluidos, de deformarse continuamente bajo un esfuerzo cortante.

Observar como varía la viscosidad de un fluido con respecto a la temperatura.

MARCO TEÓRICO

Cuando se tienen dos superficies con movimiento relativo y entre ellas un fluido, se origina una tensión de corte en las capas intermoleculares del fluido; la resistencia de este esfuerzo se conoce como viscosidad, esta es la causante de las pérdidas de energía debida a la fricción en un fluido que fluye.

2.1 VISCOSIDAD

La viscosidad se advierte con el rozamiento que se registra entre las sucesivas capas de un fluido. Al arrastrar la superficie de un fluido, las capas inferiores se movilizan de manera más lenta que la superficie ya que son afectadas por la resistencia tangencial. La viscosidad, por lo tanto, se manifiesta en los fluidos en movimiento (donde las fuerzas tangenciales entran en acción)Cuando la viscosidad es muy grande, el rozamiento entre las capas adyacentes es pronunciado y el movimiento, por lo tanto, resulta débil. La viscosidad de los fluidos se mide a través del coeficiente de viscosidad, un parámetro que depende de la temperatura. La unidad física de la viscosidad dinámica recibe el nombre de pascal-segundo, de acuerdo al Sistema Internacional de Unidades.El poise, por otra parte, es la unidad del sistema cegesimal de unidades para la viscosidad dinámica. El nombre fue establecido en honor al científico galo Jean Louis Marie Poiseuille.[1]

2.2 VISCOSIDAD DINÁMICA

Es la fuerza tangencial por unidad de área, de los planos paralelos por una unidad de distancia, cuando el espacio que los separa esta 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 poseen baja 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]

2.3 VISCOSIDAD CINEMÁTICA

Es la viscosidad absoluta, dividida por la densidad del fluido. Se expresa en centistokes. El tiempo requerido para que una cantidad fija de un aceite fluya a través de un tubo capilar bajo la fuerza de la gravedad. La unidad de la viscosidad cinemática es el stoke o centistoke (1/100 de un stoke). La viscosidad Cinemática puede ser definida como el cociente de la viscosidad absoluta en centistokes, dividida por la gravedad específica de un fluido, ambos a la misma temperatura.[2]

Viscosidad Cinemática(c St)= Viscosidad Absoluta/ Densidad

EQUIPO

Viscosímetro de rotación brookfield.

Balanza analítica de presión.

Vaso de precipitado de 1000 c.c.

Vaso de precipitado de 100 c.c.

Muestra problema con su respectiva ficha técnica.

Horno mufla

Termómetros con su respectiva termocuplas.

PROCEDIMIENTO

Medir la densidad relativa de la sustancia problema con la ayuda de la balanza analítica de precisión y el vaso de precipitado de 100 c.c.

Verificar que las condiciones de los equipos sean óptimas tales como: usillo correspondiente a la programación del equipo y calibración adecuada del viscosímetro y de los termómetros.

Deposite la sustancia problema en el vaso de precipitado de 1000c.c. y mida la viscosidad a temperatura ambiente, posteriormente caliente la muestra a 100 C y mida su viscosidad

a esa temperatura, luego espere a que la temperatura descienda para tomar las siguientes medidas.

Mida la viscosidad con el fluido a las siguientes temperaturas : Temperatura ambiente, 40ºC, 50ºC, 60ºC, 70ºC, 90ºC, 100ºC

La cantidad dentro del vaso de precipitado debe ser 600 ml.

CALCULOS

Los siguientes son los datos tomados de laboratorio este con una densidad del aceite de 112.2283 kg/m^3

.

Temperatura (C) Viscosidad (cP)

Ambiente 1083

100 88,8

90 88,4

80 90,4

70 96,8

60 140

50 169.6

40 242,4

Grafica viscosidad dinámica Vs Temperatura

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1100

0.0020.0040.0060.008

0.010.012

Viscocidad Cinemática VS Temperatura (C)

Temperatura ˚(C)

Visc

ocid

ad C

inem

ática

m^2

/s

Viscosidad cinemática Vs Temperatura

ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS

METODOS PARA MEDIR LA VISCOSIDAD

Los experimentos sobre viscosidad que constan en el Laboratorio de Ciencias, en Viscosidad y Temperatura y en Viscosidad de Líquidos, ambos, están basados en cuánto tiempo demora para que caiga un objeto a través de una cantidad dada de líquido. Cuanto más tarda, más viscoso es el líquido.

Otra manera consiste en colocar el líquido en un embudo con un grifo estrecho en el fondo, abrir el grifo y registrar la cantidad de tiempo que transcurre para que fluya por él una cantidad específica del líquido.

Para la medición más formal de la viscosidad se utilizan instrumentos conocidos como viscosímetros. Pueden funcionar midiendo el flujo del líquido a través de un orificio de tamaño conocido, de manera similar a la descrita arriba. Algunos viscosímetros producen la rotación de un disco sumergido en el líquido. El arrastre, o resistencia al giro, puede ser medido.[3]

VISCOSÍMETRO DE OSTWALD

El método mas sencillo para medir viscosidades es mediante un viscosímetro de Ostwald (vease figura). En este tipo de viscosímetros, se determina la viscosidad de un líquido midiendo el tiempo de flujo de un volumen dado V del líquido en un tubo capilar bajo la influencia de la gravedad. Para un fluido virtualmente incompresible, como un líquido, este flujo está gobernado por la ley de Poiseuille de la forma:donde dV/dt es la velocidad de flujo del líquido a lo largo de un tubo cilíndrico de radio r y de longitud L, y (p1 - p2) es la diferencia de presiones entre los dos extremos del tubo. Dado que (p1 - p2) es proporcional a la densidad del líquido en estudio, se puede demostrar que para un volumen total dado de un líquido:

donde t es el tiempo en que el menisco superior cae de la marca superior del viscosímetro a la inferior (de A a B) y K es una constante del aparato que debe determinarse por

calibración con un líquido de viscosidad conocida (por ejemplo, agua).[4]

VISCOSÍMETRO DE CILINDROS CONCÉNTRICOS

El flujo de un fluido en el viscosímetro de cilindros concéntricos es una situación de corte simple como el ilustrado en la sección 2. En este caso el cilindro interno, también llamado vástago, se mueve a una velocidad angular constante Ω, mientras que el cilindro externo,

Para determinar la rapidez de deformación en este sistema se requiere conocer la velocidad tangencial del cilindro de radio R1 en función de la velocidad del porta pesas. En este caso, la velocidad tangencial a la que se mueve el cilindro interno es v=Ω R1. La velocidad angular está relacionada con la velocidad tangencial vr de la polea de radio rmediante: vr=Ω r y esta velocidad tangencial, es precisamente la velocidad con que desciende el porta pesas.

La cual se puede determinar a partir de conocer la altura h del porta pesas y el tiempo t que tarda en atravesar una foto celda, es decir, v r=h/t. Entonces, la velocidad tangencial del cilindro puede expresarse como,

Además, como el espaciamiento entre los cilindros interno y externo es L=R2-R1, de la rapidez de deformación toma la forma,

Tomando en cuenta que el área de contacto del fluido con la superficie móvil es la superficie del cilindro interno, la cual está dada por A=2πR1l y sustituyendo la expresión de la fuerza en la definición del esfuerzo de corte se tiene finalmente,

Tomando en cuenta que el área de contacto del fluido con la superficie móvil es la superficie del cilindro interno, la cual está dada por A=2πR1l y sustituyendo la expresión de la fuerza en la definición del esfuerzo de corte, se tiene finalmente,

Hasta aquí, se tienen las expresiones del esfuerzo y la rapidez de deformación (Ec. 12) para determinar la curva de flujo empleando un viscosímetro de cilindros concéntricos. Por completez, a partir de la ecuación (5), la expresión de la viscosidad para el flujo de un fluido en el viscosímetro de cilindros concéntricos es,[5]

GRADO DE VISCOSIDAD SAE E ISO

Viscosidad SAE:

El nombre de esta escala proviene de la "Society of Automotive Engineers" que es una organización educativa y científica dedicada a la tecnología de la movilidad Debido a su procedencia es una medida para lubricantes de automoción y sirve de referencia en todo el mundo. Se designa mediante un número, e l cual indica un intervalo de viscosidades (tablas 3 y 4).Así, por ejemplo, un lubricante SAE 20 poseerá una viscosidad comprendida entre 5 ,6 y 9,3 centiStokesa una temperatura de 99"C.Esta clasificación se divide en aceites para el motor ,donde tenemos S AE 0W, 5W, 10W, 15W,2 0W, 25W, 20, 30,40, 50 y 60, y por otra parte en aceites para engranajes que englobaría S AE 70W, 75W, 80W, 85W,80, 85, 90, 1 40,250

Si observamos el ejemplo anterior, nos habremos dado cuenta que los valores de viscosidad e n grados SAE están medidos a 99 Celsius, pero alguna designación va acompañada la letra (Winter) lo que asegura que el aceite tendrá un buen comportamiento en frío. Cuando esta letra no aparece, debemos entender que no aseguran un correcto comportamiento a bajas temperaturas Por consiguiente si lo empleásemos en un motor, deberíamos hacerlo en épocas con clima cálido, como es el verano. Estos lubricantes que acabamos de ver reciben el nombre de aceites monogrado.

Existen también los aceites multigrado provienen de un aceite con características "W ", al cual se le añaden aditivos que mejoran el "índice de viscosidad" Con esto logramos un lubricante polivalente, el cual asegura el comportamiento del fluido a bajas temperaturas, pero cuando éstas ascienden el lubricante pasa a comportarse como un aceite de verano.

Para afianzar conceptos pondremos un ejemplo: si tenemos un lubricante cuya designación es SAE 20W-50, estaremos empleando un fluido que a temperaturas bajas (-18˚C ó 0˚F) poseerá las características de un SAE 2OW, pero cuando la temperatura alcance los 99˚C ó 210˚F el aceite estará comportando como un SAE 50. De esta forma aseguraremos en todo momento una lubricación adecuada. Esto sucede habitualmente en todos los vehículos, ya que cuando se arranca el motor se encuentra a bajas temperaturas, sin embargo debido a su funcionamiento la temperatura va aumentando progresivamente.Esta ventaja que ofrecen los aceites multigrado no es la única, sino que al compararlos con los monogrado presentan mejores comportamiento cuando existen gradientes acentuados de temperatura permaneciendo estables y evitando descomponerse. Esto puede suceder en el interior del motor de un vehículo, ya que durante su funcionamiento el aceite que se encuentra en el carter poseerá una temperatura aproximada de 85˚C. Por el contrario el que se encuentra próximo a las zonas de combustión puede alcanzarlos 300˚C.

2. Viscosidad ISO:

La escala ISO es aplicable a aceites industriales. Suele definirse por ISO VG, cuyas siglas significan "lnternational Standard Organization "ViscosityGrade ".

La viscosidad en este sistema de clasificación se divide en 18 grupos, que abarcan desde los 2 hasta los 1500 centistokes, medida a 4O˚C. Gracias a este intervalo se engloban desde los aceites más finos (valvulinas) hasta los más espesos.

Cada grupo puede presentar un rango de viscosidades, por lo que se designará por un número que equivale a la viscosidad media. Por ejemplo, la viscosidad de un lubricante ISO VG 10 podrá oscilar entre 9 y 11 cSt, medida a 40"C.

También debemos saber que el intervalo de viscosidades en cada grupo variará en ±10% de su viscosidad cinemática media .Además, cada viscosidad media será aproximadamente el 50% superior a su anterior.

Las equivalencias entre el sistema SAE e ISO se pueden observar en las siguientes tablas.

CONCLUSIONES

El aceite que utilizamos para realizar este laboratorio es LUBEMOTOR 4T SAE-50 este mineral es de color estable, que permite una excelente compatibilidad con un mínimo efecto de tintura o teñido en el objeto terminado; este aceite muestra en sus especificaciones técnicas una viscosidad cinemática de 90 cts (0,0009 m^2/s). a una temperatura de 100˚C, es de uso industrial del caucho y fibras sintéticas y aceite de relleno automotriz.

Los cambios de temperatura afectan a la viscosidad del lubricante generando así mismo cambios en ésta, lo que implica que a altas temperaturas la viscosidad decrece y a bajas temperaturas aumenta. Arbitrariamente se tomo un tipo de aceite y se midió su viscosidad a 40*C, 50*C, 60*C, 70*C, 80*C, 90*C y 100*C, al aceite que sufrió menos cambio de viscosidad en proporción al que se le asignó en su ficha..

Al ser alta la viscosidad es necesaria mayor fuerza para mover el lubricante originando de esta manera mayor desgaste en la bomba de aceite, además de no llegar a lubricar rápidamente en el arranque en frio.

Si la viscosidad es demasiado baja el film lubricante no soporta las cargas entre las piezas y desaparece del medio sin cumplir su objetivo de evitar el contacto metal-metal.

La viscosidad es la principal característica de la mayoría de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.

RECOMENDACIONES

Este aceite a altas temperaturas su rendimiento para motores es bueno caso contrario si se trabaja a poca temperatura.

Un buen lubricante depende del control de calidad que se le realice.

Antes de determinar si un aceite se le puede cambiar a un automotor se le debe hacer la prueba de viscosidad con un viscosímetro y no a simple vista como suelen hacerlo.

BIBLIOGRAFIA

[1] http://www.predic.com/mediawiki/index.php/Viscosidad_Cinem%C3%A1tica[2]. http://html.rincondelvago.com/viscosidad_2.html.[3].http://www.planetseed.com/es/posted_faq/49164.[4]. http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/Valderrama/LAB%204%20VISCOSIDAD.pdf[5]. http://www.lajpe.org/jan10/36_Mendez_Sanchez.pdf[6]. http://www.widman.biz/Seleccion/iv.html