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• TonaMartínezPérez

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Laboratorio de Ingeniería Química I Grupo: 20

Práctica: “Fluidos No Newtonianos”

Problema: Para cada uno de los líquidos, suministrados describir el comportamiento de la viscosidad en un reograma e indicar de qué tipo de fluidos se trata y cual liquido elegiría en caso de querer ahorrar energía para moverlo a altas velocidades de corte.

Secuencia experimental:

En un vaso de Preparamos el precipitados de 600 mL SeDecidimos realizaronque 2 viscosímetro Usamos 2rotatorio fluidos: colocamos la sustancia husillo era la corridas con Se mide el % y loblanca dejamos Pintura y miel con de lade cual queríamos mejor opción intervalos de 1 a Torque y la funcionar agua durante 10 determinar su para medir la 100 viscosidad min para que no Datos experimentales viscosidad de Y de regreso de Liquido : Pintura blanca n° husillo 4 Radio y espesor del husillo: espesor: 0.19 Diámetro: 2.75 TORQUE % VISCOCIDAD cP T °C Ω RPM CORRIDA 1 CORRIDA 2 CORRIDA 1 CORRIDA 2 21.1 1 18.7 18.6 37400 37400 21.1 2 25.7 25.2 25700 25200 21.1 4 35.2 34.4 17550 17200 21.1 5 38.7 38 15480 15200 21 10 53.2 52 10620 10440 20.9 20 73.4 72.7 7330 7260 20.8 30 89 89 5926 5926 Liquido : Miel con agua n° husillo 5 Radio y espesor del husillo: TORQUE % T °C Ω RPM CORRIDA 1 21.9 1 0.1 21.8 2 0.2 21.8 4 0.2 21.7 5 0.2 21.7 10 0.3 21.6 20 0.4 21.6 50 0.8 21.7 100 1.6

espesor: 0.19 CORRIDA 2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.8 1.6

Diámetro: 2.15 VISCOCIDAD cP CORRIDA 1 CORRIDA 2 400 800 200 400 200 200 160 160 120 120 80 80 64 64 64 64

Secuencia de cálculos: El Torque total TTOT del viscosímetro RV es de 7187.0 dinas cm. 1) Torque: T= (%torque)(Ttotal) 2) Velocidad de corte para líquidos no newtonianos en el viscosímetro rotatorio

Vcort .=

Esfuerzo Viscocidad τ=

3) Esfuerzo cortante.

Torque 2 πL R2

Resultados. Pintura corrida 1

Husillo #4

Radio

1,375

TORQUE Dinas tot. cm Radio de cilindro

7187

Pintura corrida 2

7,9

espeso r

0,19

Tabla de resultados, Miel, corrida 1

Husillo #5 TORQUE tot. Radio de cilindro Miel, corrida 2

Gráficas- Pintura

Radio Dinas cm

1,05 7187 7,9

espesor 0,19

Graficas - Miel

Cuestionario: 1. Si la velocidad angular aplicada de 1rpm se duplica ¿qué respuesta se obtiene del torque %T? Pintura blanca: Tiene un aumento considerable de 18.7 a 25.7. Miel con agua: Se mantiene prácticamente igual. 2. Si la velocidad angular aplicada de 10 rpm se duplica, ¿Qué respuesta se obtiene del torque %T? Pintura blanca: Tiene un aumento considerable de 53.2 a 73.4 Miel con agua: Se mantiene prácticamente igual. 3. Si la velocidad angular aplicada de 50 rpm se duplica, ¿qué respuesta se obtiene del torque %T? Miel con agua: Se duplica 4. Dado el comportamiento anterior, ¿cómo se comporta el torque frente a la velocidad angular? Explicar con ayuda de una gráfica este comportamiento (grafica 1) 5. ¿Qué tendencia seguirá la razón de cambio del %T/Ώ frente a la Ώ? Se puede decir que esta razón es constante frente a Ώ ¿Por qué? Reportar gráficamente este comportamiento 6. Si el torque es función de la velocidad angular aplicada, ¿cómo se relaciona con el esfuerzo cortante que se aplica al fluido? El esfuerzo cortante es la fuerza entre el área donde se produce el desplazamiento, el área que será depende del husillo seleccionado ya que cada husillo tiene un diferente diámetro, generando diferente área con el fluido. 7. Por comparación de los dos líquidos, ¿diga a qué se debe que los dos fluidos describan depende al moverse diferentes patrones de flujo? Debido a su comportamiento Reológico, entonces la viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia a la deformación de un fluido 8. Obtener la velocidad de corte dVθ /dr (1/s) para cada fluido a partir de la relación del esfuerzo cortante y viscosidad Brookfield.

Z=

Torque Z Velocidad= Area μ

9. Demostrar en forma gráfica para cada fluido que la razón de cambio del esfuerzo cortante a la velocidad de corte (Gráfica 4) será similar a la obtenida a la Gráfica 2. ¿Por qué es esto posible? Serán similares porque son funciones inversas ya que unas tienen forma exponencial y otras logarítmica.

Conclusiones: Un fluido no Newtoniano es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el gradiente de tensión que se le aplica, es decir, se deforma en la dirección de la fuerza aplicada. Como resultado, un fluido no Newtoniano no tiene valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido Newtoniano. De los dos fluidos analizados en esta práctica, la pintura tiene una mayor viscosidad, esto implica que en un proceso a nivel industrial se tenga que usar más energía para su transporte por tuberías, en cambio, la miel llega a mostrar menor viscosidad y un ahorro energético. Para el caso de la pintura, el comportamiento que se observa en la gráfica esfuerzo cortante vs velocidad cortante, describe al tipo de fluido pseudoplástico, por lo que la pintura es un fluido pseudoplástico. En el caso de la miel, la misma grafica muestra un comportamiento al parecer, dilatante, por lo que la muestra de miel la podemos considerar como un fluido dilatante. Para el caso de la miel, el comportamiento no es muy claro debido a que la muestra tiene un comportamiento complejo, esto se observó experimentalmente al medir el % torque, ya que la variación de torque a diferentes velocidades era de aproximadamente 0.1, por lo que no se podía tener datos que nos explicaran el verdadero comportamiento de la muestra de miel.

Fuentes: https://cueromyblog.wordpress.com/2011/05/22/viscosidad-y-pintura/ http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPSO11/d0124_spso11.html http://fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.htm