• Author / Uploaded
• jose

• Categories
• Viscosidad
• Líquidos
• Lubricante
• Fluido
• Mecánica de fluidos

Citation preview

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO ANZOÁTEGUI ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MECÁNICA

LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA I (MEDICIÓN DE VISCOSIDAD)

Realizado por:

Revisado por:

Br. Gustavo Montiel CI: 24956506

Prof. Lino Camargo

Br. José Olivares CI: 24666143 Br. Juan Rodríguez CI: 23733656 Barcelona, 5 de Diciembre de 2017

RESUMEN

.

2

INDICE Resumen ......................................................... Error! Bookmark not defined. 1. Introduccion ................................................. Error! Bookmark not defined. 2. Objetivos...................................................... Error! Bookmark not defined. 2.1 Objetivo general ..................................... Error! Bookmark not defined. 2.2 Objetivos específicos ............................. Error! Bookmark not defined. 3. Marco teorico ............................................... Error! Bookmark not defined. 4. Materiales, equipos y sustancias ................. Error! Bookmark not defined. 5. Procedimiento experimental ........................ Error! Bookmark not defined. 6. Resultados................................................... Error! Bookmark not defined. 7. Análisis de resultados .................................. Error! Bookmark not defined. 8. Conclusiones y recomendaciones ............... Error! Bookmark not defined. 9. Referencias ................................................. Error! Bookmark not defined. 10. Apendice.................................................... Error! Bookmark not defined. 10.1 Apéndice a: muestra de cálculos.......... Error! Bookmark not defined. 10.2 Apéndice b: anexos .............................. Error! Bookmark not defined.

3

1. INTRODUCCIÓN La práctica de viscosidad es una práctica muy importante en el sentido industrial debido a que esta se fundamenta mucho en leyes físicas y químicas que nos permite entender porque tal compuesto es más espeso que otro, o porque un compuesto es utilizado como lubricante, entre otros.

El saber cuan viscoso es una solución nos permite saber por ejemplo su peso molecular, es decir podemos determinar el peso molecular de una solución desconocida gracias al método de viscosidad. El poder estudiar la viscosidad de una sustancia nos ayuda a concluir cuanto varía con respecto a la temperatura, si es más viscoso o menos viscoso, entre otros.

El conocimiento de la viscosidad de un líquido nos ayuda en el área de mecánica de fluidos ya que podemos saber qué tipo de líquido es importante y porque usarlo en tal máquina para que esta funcione en óptimas condiciones. O porque usar tal lubricante para carro a tal temperatura y porque no usar otro. O tal vez en las bebidas como las cervezas, ya que la viscosidad influye mucho en el gusto de la persona, etc. En fin el conocimiento de la viscosidad trae consigo muchas conclusiones que pueden llevar al éxito de una empresa.

4

2. OBJETIVOS

1. Objetivo general: 

Evaluar la viscosidad cinemática de lubricantes

2. Objetivos específicos: 

Medir la viscosidad cinemática de un lubricante para varias temperaturas usando un viscosímetro ASTM

5

3. MARCO TEÓRICO 3.1 Viscosidad Podemos pensar en la viscosidad como la “pegajosidad” interna de un fluido; es una de las propiedades que controla la cantidad de fluido que puede transportarse por una tubería durante un periodo especifico, y explica las pérdidas de energía asociadas al transporte de fluidos en ductos, canales tubos. Además, la viscosidad desempeña un papel preponderante en la generación de turbulencia. Huelga decir que la viscosidad es una propiedad de los fluidos extremadamente importante en el estudio de los flujos de fluidos. [01] 3.2 Tipos de Viscosidad 3.2.1 Viscosidad Dinámica La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta. Esta es la resistencia interna al flujo de un fluido, originado por el roce de las moléculas que se deslizan unas sobre otras. Medida en S.I en (N*s/m^2) [02] 3.2.2 Viscosidad Cinemática En hidrodinámica intervienen junto con las fuerzas debidas a la viscosidad las fuerzas de inercia, que dependen de la densidad. Por eso tiene un significado importante la viscosidad dinámica referida a la densidad, o sea la relación de la viscosidad dinámica a la densidad, que se denomina viscosidad cinemática. Medida en (m^2/s) [03] 𝜈=

6

𝜇 𝜌

(1.1)

3.3 Medidores de Viscosidad Viscosímetro de tubo capilar Consiste en 2 recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño conocido como tubo capilar. Conforme al fluido fluye a través del tubo con una velocidad constante. El sistema pierde energía, ocasionando una caída de presión. El viscosímetro Saybolt: La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una indicación de su viscosidad, este es el principio por el cual está basado el viscosímetro universal. La muestra del fluido se coloca en el aparato después de que se establece el flujo se mide el tiempo requerido para colectar 60 ml. de fluido. El tiempo resultante se reparta como la velocidad del fluido en segundos universales de Saybolt. Viscosímetro de Oswald- cannon-Fenske: En esencial el viscosímetro es un tubo “U” una de sus ramas es un tubo capilar fino conectado a un deposito superior. El tubo se mantiene en posición vertical y se coloca una cantidad conocida del fluido en él depósito para que luego fluya por gravedad a través de un capilar. Los procedimientos exactos para llevar a cabo estas pruebas estándar dado en los estándar de la American Society For Testing and Materials. Viscosímetro de caída libre Consiste en varios tubos llenos con líquido “estandares” de viscosidades conocidas con una esfera de acero en cada tubo. El tiempo necesario para que la esfera recorra la longitud total del tubo depende de la viscosidad del líquido. Si se coloca la muestra en un tubo análogo es posible aproximar el valor de la viscosidad por comparación con los otros tubos. [04]

7

4. EQUIPOS, MATERIALES Y SUSTANCIAS

4.1 Equipos

 Cilindro graduado de vidrio 

Cronómetro

4.2 Materiales 

Esfera de vidrio

4.3 Sustancias 

Agua líquida



Aceite de cocina

8

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Se calculó la densidad de los fluidos y de la esfera a 30° C 2. Se llenó 95 ml del respectivo fluido a estudiar y se marcaron posiciones en la parte superior e inferior del cilindro. 3. Se midió la distancia de recorrido de la esfera que fue de 0,16 m. 4. Se registró el tiempo que le llevo a la esfera desplazarse entre las marcas, se repitió esto tres (3) veces más con la intención de conseguir un promedio del tiempo. 𝐷

5. Se calculó la velocidad de la esfera, mediante la fórmula de 𝑉 = 𝑡 . 6. Se calculó la viscosidad del líquido mediante la ley de Stokes.

9

5. RESULTADOS Tabla 5.1. Tiempo de desplazamiento de la esfera en el cilindro

Fluido

Tiempo (s) 0,4 0,3

Agua

0,4 0,8 0,7

Aceite

0,7

Tiempo promedio de desplazamiento en agua: 0,36 seg Tiempo promedio de desplazamiento en aceite: 0,73 seg Radio de la esfera: 0,25 mm

𝑽=



Velocidad en agua

𝑽= 

𝑫 𝒕

𝟎, 𝟏𝟔 𝒎 = 𝟎, 𝟒𝟒 𝒎⁄𝒔 𝟎, 𝟑𝟔 𝒔𝒆𝒈

Velocidad en aceite

𝑽=

𝟎, 𝟏𝟔 𝒎 = 𝟎, 𝟐𝟐 𝒎⁄𝒔 𝟎, 𝟕𝟑 𝒔𝒆𝒈

10

𝒓𝒂𝒅𝒊𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒆𝒔𝒇𝒆𝒓𝒂𝟐 𝑽𝒊𝒔𝒄𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 = 𝟐(𝑫𝒆𝒔𝒇 − 𝑫𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐) ∗ 𝒈𝒓𝒂𝒗𝒆𝒅𝒂𝒅 ∗ 𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒆𝒔𝒇𝒆𝒓𝒂

 

Viscosidad del agua= 0,00142 Pa*s Viscosidad del aceite= 0,00284 Pa*s

11

6. Análisis de Resultados

En la tabla 5.1 se puede observar los dos (2) tipos de fluidos seleccionados para el experimento con sus respectivos tiempos de desplazamiento, de ahí se consiguió un tiempo promedio para cada fluido y se determinó la velocidad que se posee la esfera al pasar a través del fluido, en donde se consiguió que la velocidad de la esfera en el agua es el doble de la del aceite. Con esto se determinó la viscosidad mediante la ley de Stokes y se obtuvo que la viscosidad del agua es la mitad que la del aceite, lo que es lógico, ya que al ser menos viscosa el agua le ofrece una menor resistencia a la esfera y aumenta su velocidad, caso contrario sucede en el aceite. José Olivares

12

7. Conclusiones y Recomendaciones 7.1 Conclusiones 

El aceite es el doble de viscoso que el agua, por lo tanto la esfera se desplaza más rápido en el agua.



La velocidad de la esfera en el agua es mayor debido a la poca resistencia que ofrece el agua por ser un fluido poco viscoso.



La viscosidad es la principal causante de las perdidas primarias de energía en un sistema de flujo.

José Olivares 7.2 Recomendaciones 

Elegir un cilindro graduado con una longitud mayor para fijar una medida de desplazamiento más larga, en donde se haga más fácil la recolección de datos.



Al momento de tomar el tiempo y observar la bajada de la esfera por el cilindro graduado, estar atentos a ese proceso, para que los datos sean los más precisos posibles. José Olivares

13

8. Bibliografía

1. Potter. C (1998) Mecánica de Fluidos, 2da edición, USA 2. “Viscosidad Dinámica”. Obtenido el 25 de Marzo del 2016. Disponible en el enlace: https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090618184620AArRCK3

3. Mataix. C (1986) Mecánica Fluidos y Maquinas Hidráulicas, 2da edición

4. “Medidores de Viscosidad”. Obtenido el 25 de Marzo del 2016. Disponible en el enlace: http://html.rincondelvago.com/viscosidad_2.html

5. “Datos de distintos aceites”. Obtenido el 25 de Marzo del 2016. Disponible en el enlace: http://www.viscopedia.com/viscosity-tables/substances/engine-oil/#c1336

14

Anexos

15