UNIVERSIDAD DEL NORTE

DIVISION DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS

Profesor: Julio Medina S.

PRACTICA No. 1: DENSIDAD Y VISCOSIDAD

1. OBJETIVOS:

1.1 Determinar la viscosidad cinemática y densidad absoluta de un fluido (aceite comercial).

1.2 Hallar el coeficiente de viscosidad de un aceite. 1.3 Practicar el manejo de tablas de conversión de unidades.

2. TEORÍA RELACIONADA

2.1 VISCOSIDAD La viscosidad de un fluido es una propiedad muy importante en el estudio de estos ya que esta nos indica el movimiento relativo entre sus moléculas, debido a la fricción o rozamiento entre las mismas, teniendo un índice de viscosidad se podría saber que tanta es la cantidad de resistencia que opone un fluido a las fuerzas cortantes que se presentan en su interior. Teniendo lo anterior en cuenta, se puede hacer la medición de diferentes fluidos y determinar su viscosidad, con el objetivo de establecer la viscosidad cinemática y gravedad específica de un fluido, hallar el coeficiente de viscosidad de un aceite y practicar el manejo de tablas de conversión de unidades.

2.2 MARCO TEÓRICO La viscosidad de un fluido indica el movimiento relativo entre sus molécula, debido a la fricción entre las mismas y se puede definir como la propiedad que determina la cantidad de resistencia opuesta a las fuerzas cortantes. Esta propiedad es la responsable por la resistencia a la deformación de los fluidos. En los gases disueltos, esta propiedad es importante cuando se trabaja con grandes presiones, en los líquidos disminuye con el incremento de la temperatura y aumenta con grandes aumentos de presión, en los gases el aumento de la temperatura incrementa la viscosidad. Esto se debe a que en un líquido, predominan las fuerzas de cohesión que existen entre las moléculas, las cuales son mayores que en un gas y por lo tanto la cohesión parece ser la causa predominante de la viscosidad. Por el contrario en un gas el efecto dominante para determinar la resistencia al corte, corresponde a la transferencia en la cantidad de movimiento, la cual se incrementa directamente con la temperatura. Para presiones comunes, la viscosidad es independiente de la presión. La viscosidad así definida, se conoce como viscosidad absoluta o dinámica.

Existe otra manera de expresar la viscosidad de una sustancia y es llamada viscosidad cinemática que relaciona la viscosidad absoluta con la densidad.

Algunos líquidos presentan esta propiedad con mayor intensidad que otros, por ejemplo ciertos aceites pesados, las melazas y el alquitrán fluyen más lentamente que el agua y el alcohol. Las viscosidades en los manuales vienen dadas normalmente en poises y stokes (unidades del sistema cgs) y en ocasiones en grados o segundos saybolt, a partir de medidas en viscosímetros.

3. MATERIALES E INSTRUMENTOS

• Cronómetro • Estufa de laboratorio • Aceites comerciales • Embudo • Termómetro • Balanza

4. PROCEDIMIENTO

La experiencia se inicia tomando diferentes tipo de aceites, industriales o comunes; los aceites usados en la experiencia serán calentados a diferentes temperaturas. Primero se hace a una temperatura baja, que puede ser la temperatura ambiente del aceite, se dejan verter 100 ml de fluido sobre el embudo y se empieza a tomar el tiempo que tarda el aceite en bajar completamente (desde que empieza a bajar la primera gota hasta que se vea aire en la boquilla del embudo). Esta medida es la viscosidad de ese fluido a dicha temperatura en segundos saybolt. Luego se calienta la misma cantidad de aceite a una temperatura alta y se repite el mismo procedimiento; al igual que con una temperatura media, y se toman los tiempos que tarda el aceite el fluir con el embudo. Con estos datos en SSU (Segundos Saybolt Universal), podemos ir a la tabla de conversión de viscosidad y de ahí se obtiene una medida para la viscosidad cinemática, con esto concluye la experiencia.

5. RESULTADOS OBTENIDOS Tabla 1 Medidas de Viscosidad en SSU

ACEITE VISCOSIDAD (SSU)

TEMPERATURA BAJA TEMPERATURA ALTA TEMPERATURA MEDIA

Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Tabla 2 Medidas de Densidad en kg/m 3

ACEITE

DENSIDAD (kg/m 3)

TEMPERATURA BAJA TEMPERATURA ALTA TEMPERATURA MEDIA

Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

6. PREGUNTAS:

6.1 ¿Cómo es el comportamiento de la viscosidad con relación a la temperatura?. ¿Es igual para todos los fluidos?.

6.2 Investigue y grafique el efecto de la temperatura sobre la viscosidad absoluta y cinemática para fluidos más comunes a 1 atm.

6.3 Investigue y grafique el efecto de la temperatura y a presión sobre la densidad absoluta algunos líquidos.

6.4 ¿Cómo y en que se diferencian los aceites para automotores e industriales? 6.5 Explique cómo se clasifican técnicamente los aceites. 6.6 Averiguar el índice de viscosidad y si es posible calcúlelo.

7. BIBLIOGRAFÍA:

7.1 Norma ASTM D2270, D445-8, D287 8. ANEXOS:

Con la tabla anterior y la tabla de conversión de viscosidad, estos valores pueden ser pasados a viscosidad cinemática y se pueden organizar en la siguiente tabla:

Viscosidad Cinemática [cts]

Saybolt Universal [s]

Viscosidad Cinemática [cts]

Saybolt Universal [s]

1.8 32 102. 475 2.7 35 107.6 500 4.2 40 118.4 550 5.8 45 129.2 600 7.4 50 140.3 650 8.9 55 151.0 700 10.3 60 162.0 750 11.7 65 173.0 800 13.0 70 183.0 850 14.3 75 194.0 900

15.6 80 205.0 950 16.8 75 215.0 1000 18.1 90 249.0 1200 19.2 95 302.0 1400 20.4 100 345.0 1600 22.8 110 388.0 1800 25.0 120 432.0 2000 27.4 130 541.0 2500 29.6 140 650.0 3000 31.8 150 758.0 3500 34.0 160 866.0 4000 36.0 170 974.0 4500 38.4 180 1082.0 5000 40.6 190 1190.0 5500 42.8 200 1300.0 6000 47.2 220 1405.0 6500 51.6 240 1515.0 7000 55.9 260 1625.0 7500 60.2 280 1730.0 8000 64.5 300 1840.0 8500 69.9 325 1950.0 9000 75.3 350 2055.0 9500 80.7 375 2165.0 10000 86.1 400 91.5 425 96.8 450