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• Pablo Berrocal

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VISCOSIDAD

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, Decana de América FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA INDUSTRIAL

VISCOCIDAD INFORME N° 6 INTEGRANTES:  BERROCAL AUCCALLA PABLO RONALDO  CAMPOS CRISPÍN LUISDIEGO JUNIOR  CHACA CHIRINOS ARON ALONSO  MENDIVIL CONDORI ALESY JARNO  SARMIENTO PRADA CARLA SILVANA  VALDEZ CHUQUIMANGO ENRIQUE BRAYAN PROFESOR: QUIÑONEZ AVENDAÑO, VICTOR GRUPO HORARIO: SÁBADO 06:00 A 08:00 PM

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INTRODUCCIÓN El presente informe describe el desarrollo, el plan y los objetivos del sexto tema del curso de laboratorio de física II, en el cual desarrollamos el tema de viscosidad aplicado específicamente a los liquidos: agua y alcohol; con los cuales trabajamos y nos serviran como caso base para entender la viscosidad de otros fluidos, asimismo nos enfocaremos en la obtencion del coeficiente de viscosidad de estos liquidos mencionados. Para el desarrollo de esta cesion el profesor actuó como orientador de mis compañeros y de quien redacta el presente informe, resolviendo las dudas y dando indicaciones muy puntuales durante el proceso de montaje de los procedimientos realizados. Este informe se encuentra estructurado en cinco partes, las cuales, se encuentran ordenadas de la siguiente manera. 

Primera, desarrollamos el informe grupal, a cargo del lider de grupo, en donde se informa el desempeño de cada integrante en el laboratorio y la elaboracion de su informe respectivo.



Segunda, se encuentra la introducion, en donde, se realiza un pequeño resumen acerca de todo el informe.



Tercera, Desarrollamos el Marco Teórico, en el cual, se señala y define los distintos conceptos y teorías, sobre los cuales se sustenta los resultados obtenidos, por mi grupo de trabajo, de los procedimientos realizados; a su vez se definirán conceptos como los de viscosidad y se explicara el sustento de las formulas usadas.

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Cuarta, En esta segunda parte titulada Procedimientos se obtienen, describen y analizan los resultados extraídos, todo esto desde un punto de vista cuantitativo más que cualitativo.

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Quinta, El penúltimo capitulo del informe lleva por nombre Conclusiones, en las que cada miembro del grupo emitirá su una opinión acerca de los dos procedimientos realizados, como también se realizará una pequeña síntesis de todo el trabajo realizado.

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MARCO TEORICO VISCOSIDAD La viscosidad es la propiedad termo física de los fluidos ocasionada por sus fuerzas de cohesión molecular y resulta en la oposición que oponen a escurrir, por lo que requieren la aplicación de un esfuerzo o presión. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.

Figura 1: Se puede observar cómo es la diferencia entre la caída de dos liquidas, en la parte izquierda se coloca un líquido con colorante mientras que en la parte derecha se encuentra la miel.

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Figura 2: Se puede observar la diferencia entre el tiempo en tarda en caer un líquido determinado, esto tiene que ver muy estrechamente a la viscosidad que tienen cada uno.

 Caída de una columna vertical de fluido Cuando un líquido fluye por un capilar de radio R, con velocidad (media) v. La ley de Poiseuille afirma que el gasto G= πR2v es proporcional al gradiente de presión (p1-p2) /L entre dos posiciones 1 y 2 del capilar que distan L.

Si en un instante t la altura del líquido en el tubo vertical es x. La diferencia de presión p1p2=ρgx debida a la altura de la columna de fluido en el tubo, mueve a la columna de fluido de longitud L=x con velocidad v.

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

Siendo ρ la densidad del fluido

Si inclinamos la varilla un ángulo θ, la diferencia de presión disminuye,

y la velocidad constante de caída del fluido v vale

Los valores de la densidad ρ de los líquidos analizados se proporcionan en la siguiente tabla: TABLA 01: Valores de viscosidad para diferentes líquidos. Líquido

Densidad (kg/m3)

Agua

1000

Acetona

791

Alcohol Etílico

790

Anilina

1020

Cloroformo

1489

Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M. G. Manual de Física Elemental.

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 Ley de Poiseuille

La ley de Poiseuille, también conocida como ley de Hagen-Poiseuille después de los experimentos llevados a cabo en 1839 por Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen (1797-1884), es una ley que permite determinar el flujo laminar estacionario ΦV de un líquido incompresible y uniformemente viscoso (también denominado fluido newtoniano) a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante. Esta ecuación fue derivada experimentalmente en 1838, formulada y publicada en 1840 y 1846 por Jean Léonard Marie Poiseuille (1797-1869). La ley queda formulada del siguiente modo:

Considerando dos líquidos de iguales volúmenes y temperatura, midiendo los tiempos t1 y t2 que emplean en atravesar una sección transversal del capilar del viscosímetro y recordando que la diferencia de presiones (P2 – P1) es proporcional a la densidad ρ del líquido, se establece que:

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Donde: η1 y η2 son las viscosidades de los líquidos desconocido y conocido respectivamente ρ1, ρ2 son las densidades y t1, t2 son los tiempos respectivos ∆t1, ∆t2son los errores absolutos de los tiempos correspondientes  Variación de la viscosidad con la temperatura. La mayoría de los materiales disminuyen su viscosidad con la temperatura; la dependencia es exponencial y puede haber variaciones de hasta un 10% por cada ºC modificado. Por ejemplo, la sensibilidad a la temperatura del agua es de 3% por grado centígrado a temperatura ambiente, así que para tener una precisión del 1% requiere que la temperatura sea regulada en 0.3ºC. Para líquidos más viscosos esta dependencia es mayor, y ha de tomarse mayores precauciones en el control de la temperatura. Respecto a los polímeros, la dependencia con la temperatura que estos presentan es lógicamente una función de la estructura y del tipo del polímero estudiado.

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PROCEDIMIENTOS 

Densidad del agua:



Densidad de alcohol: 0.7905



Densidad de la mezcla: 0.9215

0.9735

Tabla 1 Agua

Alcohol

Mezcla

Tamb= 25°C T = 50°C Tamb= 25°C T = 50°C Tamb= 25°C T = 50°C tagua1 (s)

tagua2 (s)

talcohol1 (s)

talcohol2 (s)

tmezcla1 (s)

tmezcla2 (s)

1

2.53

2.69

4.5

3.87

5.05

4.17

2

2.55

2.8

4.7

3.88

5.07

4.16

3

2.47

2.65

4.6

3.6

5.09

4.15

4

2.61

2.75

4.7

3.84

5.24

4.15

5

2.45

2.6

4.6

3.71

5.2

4.09

𝑡̅

2.52

2.7

4.62

3.78

5.13

4.14

∆𝑡

0.086

0.106

0.112

0.163

0.113

0.042

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EVALUACION 1. Reemplace los valores en la ecuación (3), tomando como dato la viscosidad teórica del agua para la temperatura correspondiente, Tamb y 50°C respectivamente, escriba sus resultados en la siguiente tabla.

η agua (Tamb)

0.001 Ns/m2

η agua (T =50°C)

η alcohol (Tamb)

0.00158 Ns/m2

η alcohol (T =50°C) 0.00089 Ns/m2

η mezcla (Tamb)

0.0023 Ns/m2

η mezcla (T =50°C)

0.00065 Ns/m2

0.0016 Ns/m2

2. Calcule los errores porcentuales para cada caso. Si el resultado sale mayor al 10%, justifique. 

Alcohol:

0.0012−0.00158

1) 𝐸% = 𝐸𝑟 𝑥100 % = |

0.0012

| 𝑥100 % = 31,6 %

En este caso nos sale ese error porque se cometieron errores tanto en la determinación del tiempo como en el volumen de alcohol que pasó.

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

Mezcla:

0.000818−0.00089

2) 𝐸% = 𝐸𝑟 𝑥100 % = |

0.000818

| 𝑥100 % = 8,8 %

No se encontraron valores teóricos para este caso. 3. Investigue acerca de los tipos de lubricantes utilizados en autos y la relación de los lubricantes con la temperatura.

Un lubricante de auto es una sustancia que se usa para separar las partes móviles de un motor disminuyendo el desgaste entre ellas. Existen dos tipos de lubricantes para automóviles:

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Multigrados: En el cual se encuentran los Sintéticos, Semi-Sintéticos y Minerales. Están diseñados para trabajar en un rango de temperatura entre -30°C y 100°C.



Monogrados: Son aceites de una sola viscosidad de trabajo y el rango de temperatura sobre el cual trabajan es desde 10°C hasta 85°C

CONCLUSIONES 

La temperatura es inversamente proporcional a la viscosidad.



Las viscosidades de los líquidos se pueden calcular a partir de las densidades que se calculan para cada temperatura.



Los líquidos con viscosidades altas fluyen difícilmente y lo que tienen bajas viscosidades, fluyen fácilmente.



El porcentaje de error tiene mucho que ver con los tiempos hallados con el viscosímetro y la determinación de la densidad de la sustancia pura a temperatura ambiente, ya que estos valores luego son utilizados para determinar las viscosidades de las sustancias

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BIBLIOGRAFIA 1. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS. (s.f.). Recuperado 28 mayo, 2019, de http://fcm.ens.uabc.mx/%7Efisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.htm 2. Medida de la viscosidad de un fluido. (s.f.). Recuperado 28 mayo, 2019, de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/fluidos/stokes/stokes.html 3. Quesada, J. (2008). Fluidos viscosos. Recuperado de: https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/3623/1/tema2RUA.pdf 4. Domingo, M. (2012). Viscosidad. Recuperado de: http://www.cie.unam.mx/~jhg/LAB.%20MEC.%20FLUIDOS%202014/PRACTIC AS%204-6/TEORIA/Viscosidad.pdf 5. Arias, H. (2009). Determinación de la viscosidad de un líquido. Recuperado de: http://fis.ucv.cl/docs/FIS-031/viscosidad2.pdf 6. García, F. (2010). Medida de la viscosidad de un líquido. Recuperado de: http://www.mecapedia.uji.es/coeficiente_de_Poisson.htm