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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

Laboratorio de Mecánica y Potencia Fluida Actividad #2 “Viscosidad de los fluidos” Bernardo Antonio Cantu Rodríguez Matricula: 1666738 Grupo: 404

Dia: Jueves

Hora: V1

Instructor: Ing. Raúl Gutiérrez Herrera

Cd. Universitaria, San Nicolás de los Garza, Nuevo León a 07 de septiembre del 2017.

Introducción

En este reporte hablaremos acerca del segundo tema del laboratorio de mecánica de fluidos que es “Viscosidad de los fluidos”. Veremos las diferentes formas de encontrar la viscosidad. Además, el objetivo de esta práctica es determinar el valor de la viscosidad absoluta o dinámica y la cinemática de los fluidos utilizados en la actividad. Esta propiedad que es la viscosidad la encontraremos para los diferentes fluidos que utilizaremos haciendo un experimento el cual utilizaremos el método de caída de esfera, el cual es un viscometro de esfera descendente el cual cuenta con sus mediciones Esta propiedad que es la viscosidad la encontraremos para los diferentes fluidos que utilizaremos haciendo un experimento el cual utilizaremos el método de caída de esfera, el cual es un viscometro de esfera descendente el cual cuenta con sus mediciones y el fluido dentro de él. Los valores de viscosidad las encontraremos cuando esferas metálicas de diferentes diámetros dentro del viscomentro y nosotros tendremos que checar el tiempo que transcurre de un punto a otro para poder utilizar ese tiempo en las ecuaciones correspondientes para poder encontrar lo que es la viscosidad.

Marco Teórico Medición de la viscosidad En la industria de la pintura existen un gran número de métodos de medida, desde las sencillas copas de fluidez hasta los viscosímetros rotacionales controlados por ordenador, que han sido establecidos para la determinación de la viscosidad. BYK-Gardner ofrece una línea completa de instrumentación de medida de la viscosidad. Viscosímetros de burbuja El método comparativo alfabético, usa 4 juegos de tubos de referencia deletreados, A5 a Z10, de viscosidad conocida que cubre un rango de 0,005 a 1,000 stokes. El método de tiempo directo usa un simple tubo con 3 líneas de tiempo, para determinar los “segundos de burbuja” requeridos por una burbuja de aire, en recorrer una distancia vertical conocida a través de un tubo de diámetro conocido.

Copas de inmersión Esta copa de viscosidad es apta para una medición rápida y aproximada del tiempo de caída de pinturas y líquidos parecidos, para los fabricantes y aplicadores de pinturas

Copas de fluidez Para muchas aplicaciones no es necesario conocer la viscosidad absoluta de un sistema de pintura. Es suficiente con un parámetro que determine una relativa estimación. El tiempo de caída o fluidez, medido en segundos, es una medición práctica. Se determina con copas de diferentes modelos según normas nacionales e internacionales. Estas copas retienen un volumen definido de líquido, el cual fluye a través de un orificio o boquilla. La repetibilidad de este tipo de mediciones depende de   

La precisión de las dimensiones de la copa Una temperatura constante durante la medición El comportamiento Newtoniano del líquido

Viscosímetros rotacionales Se usan varios tipos de viscosímetros rotacionales para determinar la viscosidad de líquidos no-Newtonianos. Este tipo de materiales muestran viscosidades diferentes dependiendo de la velocidad de cizalla aplicada. BYK-Gardner ofrece una gama completa de viscosímetros para cualquier aplicación: Stormer, ConoPlaca, rotacionales con diferentes cilindros, tubos y otros accesorios.

viscómetro de Searle Permite hacer una medida absoluta de la viscosidad, por ejemplo las mejores medidas absolutas de la viscosidad del aire se han hecho con un aparato de este tipo, alcanzándose una gran precisión. Sin embargo un viscosímetro como el de Searle, para ciertas velocidades de rotación, el flujo puede llegar a ser inestable ya que se forma un torbellino en forma de toros coaxiales a los dos cilindros (torbellinos de Taylor) que pueden dar resultados erróneos, por esto es preferible usa el Couette. Se utiliza con frecuencia para las medidas relativas de líquidos muy viscosos, de suspensiones, de pinturas, de productos alimenticios, etc.

VISCOSÍMETRO ROTACIONAL ANALÓGICO 801 Instrumento de estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y alta exactitud y precisión, adecuado para lectura de viscosidades medias. Tiene un amplio espectro de aplicación como puede ser la medida de la viscosidad en grasas, pinturas, industrias alimentarias, farmacéuticas, etc. El principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco suspendido de un muelle de cobre-berilio gira mediante un motor sincrónico dentro del líquido muestra, quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.

Canica dentro de botella Con el cronómetro, medimos el tiempo que demora la canica para caer de una línea de la botella a la otra cuando la inviertes. (Esto es casi imposible de hacer porque la canica cae muy rápidamente. El agua no es muy viscosa). Y repetimos para tomar diferentes ensayos. Realizamos el mismo procedimiento pero con aceite para bebé y tomamos datos en la una tabla como esta:

VISCÓMETRO DE TUBO CAPILAR El método clásico es debido al físico Stokes, consistía en la medida del intervalo de tiempo de paso de un fluido a través de un tubo capiar. Este primigenio aparato de medida fue posteriormente refinado por Cannon, Ubbelohde y otros, no

obstante el método maestro es la determinación de la viscosidad del agua mediante una pipeta de cristal. La viscosidad del agua varía con la temperatura, es de unos 0,890 mPa·s a 25 grados Celsius y 1,002 mPa·s a 20 grados Celsius. Las pipetas de cristal pueden llegar a tener una reproducibilidad de un 0,1% bajo condiciones ideales, lo que significa que puede sumergirse en un baño no diseñado inicialmente para la medida de la viscosidad, con altos contenidos de sólidos, o muy viscosos. No obstante, es imposible emplearlos con precisión en la determinación de la viscosidad de los fluidos no-newtonianos, lo cual es un problema ya que la mayoría de los líquidos interesantes tienden a comportarse como fluidos no-newtonianos. Hay métodos estándares internacionales para realizar medidas con un instrumento capilar, tales como el ASTM D445. 7 Se muestran dos recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño, conocido como tubo capilar el fluido fluye a través del tubo con una velocidad constante, y el sistema pierde energía ocasionando una caída de presión que puede ser medida utilizando un manómetro.

Viscómetro De Tambor Giratorio Mide la viscosidad utilizando la definición de viscosidad dinámica dada en la ecuación: µ = τ/ (∆V/∆y) Se hace girar el tambor exterior a una velocidad angular constante, (W), mientras el tambor interior se mantiene estacionario. Por consiguiente, el fluido que esta en contacto con el tambor giratorio tiene una velocidad lineal, V, conocida, mientras el fluido que está en contacto con el tambor interior tiene una Velocidad 0. Si conocemos ∆y de la muestra del fluido podemos calcular el termino ∆V/∆y en la ecuación. Se ponen en consideración especial al fluid0o que se encuentra en el fondo del tambor pues su velocidad no es uniforme en todos los puntos. Debido a la viscosidad del fluido, se presenta una fuerza de arrastre sobre la superficie del tambor interior que ocasiona el desarrollo de un troqué cuya magnitud puede medirse con un torquímetro sensible. La magnitud de dicho troqué es una medida de la tensión de corte, τ, del fluido. Así pues, la viscosidad µ puede calcularse utilizando la ecuación.

Desarrollo 1. El ingeniero nos menciona como funciona el método de caída de esfera y el dispositivo. 2. Nos menciona los fluidos con los cuales trabajaremos, los cuales son aceite para motor, Glicerina. 3. El ingeniero nos menciona los diámetros de las esferas metálicas. 4. Procedemos a hacer la práctica y hacemos el experimento tomando nota de los resultados. 5. Empezamos con el aceite de motor. 6. Después continuamos con la glicerina y realizamos lo mismo lanzamos las esferas de los tres diámetros. 7. Ya teniendo los diámetros el tiempo procederemos a realizar los cálculos. 8. Partiendo de estos datos encontraremos la viscosidad 9. Por último, elaboraremos una tabla como nos muestra el manual de los dos fluidos.

Datos Diámetro de la esfera

Longitud de caída

3 mm

150 mm

4.8 mm

150 mm

6.3 mm

150 mm

Conclusión En conclusión, puedo decir que esta práctica me sirvió de mucho ya que aprendí cosas nuevas, como lo fue el método de caída de espera. También me ayudo a reforzar todos los conocimientos que estoy viendo en la clase de la materia así pudiendo entender mejor las cosas ya con la teoría y la práctica. Por otra parte, se me hizo muy interesante la práctica de laboratorio ya que el maestro tiene unos conocimientos muy avanzados y sabe explicar y esto hizo la práctica más sencilla, además de que fue dinámica. Por último, puede decir que a nosotros los alumnos de la facultad de ingeniería mecánica y electrica nos sirve mucho lo que son los laboratorios porque no es suficiente saber teoría también tenemos que saber en la práctica para si poder aplicar los conocimientos que nosotros hemos aprendido durante todos los semestres que hemos transcurrido en la facultad y también para poder aplicar a la hora de que nosotros salgamos a la industria a trabajar.

Bibliografía http://www.areaciencias.com/fisica/propiedades-de-los-fluidos.html fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.html www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/viscosidad/viscosidad.html Clase de Mecánica y potencia fluida