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MECANICA DE FLUIDOS

INGENIERIA PETROLERA

ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA MCAL. ANTONIO JOSE DE SUCRE “BOLIVIA”

VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS INTEGRANTES

:

Cruz Guarachi Benjo Bentley Suxo Jara Erick Tarifa Daza Ninoska Vania

6094558 LP 5483655 LP

10930159LP

ASIGNATURA

:

Mecánica de Fluidos

CURSO

:

4º A

CARRERA

:

Ingeniería Petrolera

DOCENTE

:

Ing. Ruth Elizabeth Peralta De Selaya

LA PAZ - BOLIVIA 2017

VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS

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Contenido 1) INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 3 2) OBJETIVOS ................................................................................................................ 4 3) MARCO TEORICO .................................................................................................. 4 3.1) VISCOCIDAD DINAMICA ..................................................................................... 4 3.2) VISCOCIDAD CINEMATICA ................................................................................ 6 3.3) VISCOSIDAD DE POLIMEROS LIQUIDOS: ....................................................... 7 3.4) TIPOS DE VISCOCIDAD ...................................................................................... 7 3.5) VARIACION DE LA VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA ............................. 9 3.6) INDICE DE VISCOCIDAD .................................................................................... 9 3.7. MEDICION DE LA VISCOSIDAD ........................................................................ 12 3.7.1. VISCOSIMETRO DE TAMBOR GIRATORIO ............................................... 12 3.7.2. VISCOSIMETRO DE TUBO CAPILAR ......................................................... 14 3.7.3. VISCOSIMETROS CAPILARES DE VIDRIO CALIBRADO ESTANDAR ..... 16 3.7.4. VISCOSIMETRO DE BOLA DESCENDENTE .............................................. 17 3.7.5. VISCOSIMETRO UNIVERSAL SAYBOLT.................................................... 19 3.8. GRADOS DE VISCOSIDAD SAE ....................................................................... 19 3.8.1. Grados de Invierno ....................................................................................... 21 3.8.2. Grados de Verano ........................................................................................ 21 3.8.3. Requerimientos de Grados de Viscosidad de Invierno ................................. 21 3.9. GRADOS DE VISCOSIDAD ISO ........................................................................ 21 4) CONCLUSIONES : ................................................................................................ 23 5) RECOMENDACIONES: ......................................................................................... 23 6) CUESTIONARIO ................................................................................................... 23 6) BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 24 6) ANEXOS .................................................................. Error! Bookmark not defined.

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1) INTRODUCCIÓN

Los líquidos a diferencia de los sólidos tienen la capacidad de poder fluir, es decir, si se pone en movimiento a un líquido, éste al moverse trata de permanecer todo junto, y es precisamente atribuido su virtud de ser viscosos. La Viscosidad es la resistencia que tienen las moléculas que conforman un líquido para separarse unas de otras, es decir, es la oposición de un fluido a deformarse y esta oposición es debida a las fuerzas de adherencia que tienen unas moléculas de un líquido o fluido con respecto a las otras moléculas del mismo líquido. Se puede afirmar también, que la viscosidad es una propiedad que depende de la presión y temperatura y se define como el cociente resultante de la división de la tensión de cizallamiento (t ) por el gradiente de velocidad (D). m =t / D

En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares características; así, por ejemplo, si arrastramos la superficie de un líquido con la palma de la mano como hacíamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se moverán o lo harán mucho más lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de la pequeña resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad. Igualmente si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en el que hemos depositado pequeños trozos de corcho, observaremos que al revolver en el centro también se mueve la periferia y al revolver en la periferia también dan vueltas los trocitos de corcho del centro; de nuevo, las capas cilíndricas de agua se mueven por efecto de la viscosidad, disminuyendo su velocidad a medida que nos alejamos de la cuchara. Cabe señalar que la viscosidad solo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un líquido, la superficie del mismo permanece plana, es decir, perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento, la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna. Si la viscosidad fuera muy grande, el rozamiento entre capas adyacentes lo sería también, lo que significa que éstas no podrían moverse unas respecto de otras o lo harían muy poco, es decir, estaríamos ante un sólido. Si por el contrario la viscosidad

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fuera cero, estaríamos ante un superfluido que presenta propiedades notables como escapar de los recipientes aunque no estén llenos (véase Helio-II). La viscosidad es característica de todos los fluidos, tanto líquidos como gases, si bien, en este último caso su efecto suele ser despreciable, están más cerca de ser fluidos ideales.

2) OBJETIVOS

Comprender y definir de forma clara y consisa el termino “viscosidad” según el contexto de importancia que tiene, como propiedad fundamental de líquidos en movimiento. Identificar tanto la viscosidad dinámica, como la cinemática, reconociendo también sus unidades, tanto en el sistema SI como en el de uso común en Estados Unidos. Describir los métodos de medición, la variación con la temperatura, para líquidos y gases e identificar los tipos de viscosidad existentes.

3) MARCO TEORICO 3.1) VISCOCIDAD DINAMICA La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta.

Conforme un fluido se mueve, dentro de el se desarrolla un esfuerzo cortante, cuya magnitud depende de la viscosidad del fluido. Se define al esfuerzo cortante denotado con la letra griega τ (tau), como la fuerza que se

requiere para que una unidad de área de una sustancia se deslice sobre otra. Entonces, τ es una fuerza dividida entre un área, y se mide en unidades de N/m 2 (Pa) o lb/pie2. En fluidos como el agua, el alcohol, u otros líquidos comunes, la magnitud de esfuerzo cortante es directamente proporcional al cambio de velocidad entre las posiciones de un fluido.

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Grafico 1: Gradiente de velocidad de un fluido en movimiento

Ilustra el concepto de cambio de velocidad en un fluido con el esquema de una capa delgada de fluido entre dos superficies, una de las cuales es estacionaria, en tanto que la otra esta en movimiento. Una condición fundamental cuando un fluido real está en contacto con una superficie de frontera, es que el fluido tenga la misma velocidad que esta. Entonces el grafico 1, la parte del fluido en contacto con la superficie interior tiene una velocidad ν. Si la distancia entre las 2 superficies es pequeña, entonces la tasa de cambio de la velocidad con posición es lineal. Es decir varía en forma lineal. El gradiente de velocidad es una medida del cambio de velocidad, y se define como ∆v/∆y. También se la denomina tasa cortante. El hecho de que el esfuerzo cortante en el fluido es directamente proporcional al gradiente de velocidad se enuncia en forma matemática así

𝜏=𝜂

∆𝑣 ∆𝑦

η: constante de proporcionalidad, se la denomina viscocidad del dinamica del fluido. La aplicación directa de la ecuacion se emplea en ciertos dispositivos para medir su viscocidad, como se explicara despues. Las unidades para η se obtienen si sustituimos aquellas del SI en la ecuacion .

η=

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𝜏 ∆𝐯/∆𝐲

=𝜏

∆𝐲 ∆𝐯

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η=

𝑁 𝑚 𝑁∗𝑠 ∗ = 𝑚2 𝑚 𝑚2 𝑠 η = Pa ∗ s

A veces cuando las unidades de η se combinan con otros terminos en especial con la densidad conviene expresarlas en terminos de Kg en ves de N. Debido a que 1 N = 1 Kg*m/s2 , η se expresa como : η=N∗

𝑠 𝐾𝑔 ∗ 𝑚 𝑠 𝐾𝑔 = ∗ = 𝑚2 𝑠2 𝑚2 𝑚 ∗ 𝑠

3.2) VISCOCIDAD CINEMATICA Muchos calculos de la dinamica de fluidos involucran la razon de la viscocidad dinamica en la densidad del fluido. Por conveniencia, la viscocidad cinematica ν (letra un, en griego) se define como:

𝛎=

𝛈 𝛒

Debido a 𝛈 y 𝛒 son propiedades del fluido, 𝛎 tambien es una propiedad. Las unidades de la viscocidad cinematica en el SI se obtienen con la sustitucion de las unidades antes desarroladas para 𝛈 y 𝛒 .

𝛎=

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𝛈 𝟏 = 𝛈( ) 𝛒 𝛒

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𝐊𝐠 𝒎𝟑 𝛎= ∗ 𝐦 ∗ 𝐬 𝒌𝒈

𝛎=

𝐦 𝐬𝟐

3.3) VISCOSIDAD DE POLIMEROS LIQUIDOS: Los polímeros líquidos son objeto de muchos estudios industriales, debido a su importancia en el diseño de productos, manufactura, lubricación y cuidado de la salud. En definitiva, no son newtonianos, y para describir su comportamiento se necesita cierta terminología adicional de viscosidad. Es normal que se mida o calcule cada uno de los cinco factores adicionales de la viscosidad de los polímeros

3.4) TIPOS DE VISCOCIDAD Existen 5 tipos de viscosidades: - VISCOSIDAD RELATIVA: La viscosidad relativa Es la razón de la viscosidad dinámica de una disolución a la del disolvente, o de una dispersión a la de su fase continua, ambas medidas a la misma temperatura, pero también podemos decir que es una relación de viscosidades de la solución del polímero y el solvente puro a la misma temperatura - VISCOSIDAD INHERENTE:

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La viscosidad inherente es la determinación de una solución diluida, viscosidad inherente es el cociente entre el logaritmo natural de la viscosidad relativa y la concentración en masa delo polímero c en gramos por 100ml de solvente. - VISCOSIDAD REDUCIDA: Es la viscosidad específica (por unidad de concentración del soluto) o de la fase dispersa que también especifica que está dividida entre la concentración - VISCOSIDAD ESPECÍFICA: Fricción interna de un líquido, que se puede calcular comparando la velocidad del flujo del líquido a través de untubo con la de un líquido estándar en condiciones estándar.

- VISCOSIDAD INTRINSECA: Es la relación de la viscosidad específica a la concentración, extrapolada a la concentración cero. La viscosidad relativa se mide a varias concentraciones, y la línea de tendencia que resulta de la viscosidad intrínseca es una medida del peso molecular del polímero o el grado de polimerización. Debemos elegir con cuidado los procedimientos de prueba para los polímeros líquidos. Debido a su naturaleza no newtoniana también nos muestra que la viscosidad aparente cambia conforme el gradiente de velocidad varia además la tasa de constante dentro del fluido también cambia con el cambio de gradiente de velocidad. Por tanto es importante controlar la tasa de corte en el fluido durante la realización de las pruebas. La referencia 13 incluye un análisis extenso sobre la importancia controlar la tasa de del cortante y los tipos de reómetros recomendables para los tipos de diferentes de fluidos. Muchos polímeros líquidos y otros fluidos no newtonianos muestran características visco elásticas además de la viscosidad básica. Algunos ejemplos de estos son los plásticos extruidos, adhesivos, pinturas, recubrimientos y emulsiones. Es importante medir el comportamiento de estos materiales durante la elongación al fin de controlar los procesos de manufactura o de aplicación. A esta prueba se llama reometria de extensión

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3.5) VARIACION DE LA VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA

Es probable que usted esté familiarizado con algunos ejemplos de la variación de la viscosidad de un fluido con la temperatura. Por lo general es muy difícil hacer que el aceite para motores escurra si esta frio, por lo que indica que tiene viscosidad elevada. Conforme aumenta la temperatura del aceite, su viscosidad disminuye en forma notable. Todos los fluidos muestran este comportamiento en cierto grado. El apéndice presenta dos graficada la viscosidad dinámica versus la temperatura para muchos líquidos comunes. Observe que la viscosidad se grafica en escala logarítmica, debido al rango amplio de valores numéricos

FLUIDO

AGUA GASOLINA ACEITE SAE 30 ACEITE SAE 30

TEMPERATURA

20 20 20 80

VISCOSIDAD DINAMICA

1.0 X 10-3 3.1 X 10-4 3.5 X 10-1 1.9 X 10-2

Los gases de4 compartan distinto de los líquidos, ya que su viscosidad se incrementa conforme la temperatura crece. Asimismo por lo general, su cambio es menos que el de los líquidos

3.6) INDICE DE VISCOCIDAD

Muchos asumen que dos aceites con el mismo grado de viscosidad ISO o SAE tendrán la misma viscosidad y comportamiento en todas las temperaturas operacionales. Las viscosidades ISO o SAE están establecidas a una temperatura estándar y es necesario calcular la viscosidad a las temperaturas operacionales para determinar la funcionalidad de ese aceite. La variación de viscosidad depende del ÍNDICE DE VISCOSIDAD que tiene cada aceite. La numeración ISO de un aceite es su grado de viscosidad a 40ºC. Quiere decir por ejemplo que un aceite ISO 68 es un aceite cuya viscosidad a 40ºC es 68 cSt (±10%).

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La numeración SAE de un aceite es su grado de viscosidad a 100ºC. Por ejemplo todos los aceites SAE 40 deben tener entre 12.5 cSt y 16.3 cSt a 100ºC. Estamos proveyendo a una empresa un aceite con viscosidad 16,000 cSt (las tablas ISO no van hasta esta viscosidad, si hubiera, sería un ISO 16,000. Este producto tiene un óptimo comportamiento, un buen rendimiento y un alto control del desgaste, pero resulta que en las mañanas tenían problemas de bombeo, lo cual les llevó a la decisión de probar un aceite con la viscosidad 8,000. Tal vez tengan un mayor consumo y mayor desgaste, pero eliminarán el problema de bombeo. Estudiando dos aceites alternativos, ambos con la viscosidad 8,000 a 40ºC, decidieron ver también el índice de viscosidad. Las fichas técnicas de ambos aceites usan las palabras “Alto Índice de Viscosidad” Una de las fichas estaba completa con la viscosidad a 40ºC, 100ºC, y el índice de viscosidad. Para el otro aceite fue necesario ver un reporte de un laboratorio externo para saber la viscosidad a 100ºC y el índice de viscosidad.

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3.7. MEDICION DE LA VISCOSIDAD Existen numerosos procedimientos y equipos para poder medir la viscosidad. Algunos emplean los principios fundamentales de la mecánica de fluidos para indicar la viscosidad en sus unidades básicas. Otros indican solo valores relativos para la viscosidad, los cuales se pueden utilizar para comparar diferentes fluidos. En esta sección se describirán varios métodos comunes utilizados para medir la viscosidad. Los dispositivos empleados para caracterizar el comportamiento del flujo de líquidos se llaman viscosímetros o reómetros. Usted debe familiarizarse con los numerosos proveedores de instrumentos y sistemas de medición de la viscosidad. Algunos instrumentos están diseñados para su uso en el laboratorio, mientras que otros se diseñan para ser integrados a procesos de producción con el fin de mantener el control de la calidad y registrar datos para la documentación histórica de las características del producto. Los recursos de internet 6 a 14 son ejemplos de tales proveedores. ASTM internacional, ISO y CEC generan normas para medir y reportar la viscosidad. Las normas específicas se citan en las secciones siguientes. Otra importante organización para el establecimiento de normas es SAE Internacional ya que define y publica muchos estándares para combustibles y lubricantes. La organización alemana de estándares, DIN, también desarrolla y publica normas que citan algunos fabricantes de viscosímetros. 3.7.1. VISCOSIMETRO DE TAMBOR GIRATORIO

El aparato que se muestra en la siguiente figura mide la viscosidad dinámica, 𝜂, según su definición dada en la ecuación, la cual puede escribirise en la forma: 𝜂 = 𝜏/(

∆𝑣 ) ∆𝑦

La copa exterior se mantiene estacionaria mientras que el motor instalado en el medidor acciona el tambor giratorio. El espacio ∆𝑦 que hay entre el tambor giratorio y la copa es pequeño. La parte del fluido que esta en contacto con la copa exterior es estacionario, mientras que el fluido en contacto con la superficie del tambor interior se mueve a una velocidad igual a la velocidad superficial del tambor. Por lo tanto, en el fluido se configura un gradiente de velocidad conocido, ∆𝑣/∆𝑦. La viscosidad del fluido provoca un esfuerzo cortante 𝜏 en el fluido que ejerce un momento de torsión o par de arrastre sobre el tambor giratorio. El medidor detecta el par de arrastre y la viscosidad y la viscosidad se indica directamente en la pantalla. Se presta atención especial al fluido que esta en contacto con la parte inferior del tambor, puesto que su velocidad varia desde cero en el centro hasta el valor mas alto en el diámetro exterior. Los diferentes modelos para el estilo de probador que se muestra en la siguiente figura, y los diferentes rotores para cada

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probador, permiten la medición de un amplio rango de niveles de viscosidad. Este tipo de probador se puede utilizar para medir toda una variedad de fluidos, como pintura, tinta, alimentos, productos de petróleo, cosméticos y adhesivos. El probador se opera con baterías y es posible montarlo en un soporte como se muestra o sostenerlo con la mano para su operación en planta.

Componentes del sistema

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INGENIERIA PETROLERA Aplicación de un modelo ( viscosímetro de tambor

giratorio) También existe el simulador de arranque en frío que es un variante del viscosímetro de tambor giratorio, el cual se utiliza a menudo en las pruebas para aceites de motor en cuanto a su capacidad para arrancar en temperaturas frías. En este aparato, un motor universal acciona con un rotor que esta ajustado estrechamente en el interior de un estator. La velocidad del rotor se relaciona con la viscosidad del aceite de prueba, el cual llena el espacio que se forma entre el estator y el rotor debido al arrastre viscoso producido por el aceite. La medición de la velocidad se correlaciona con la viscosidad en mPas por referencia a un grafico de calibración preparado mediante la operación de un conjunto de al menos 5 aceites de calibración estándar con viscosidad conocida en el aparato particular que se utilice. Los datos resultantes son utilizados por los diseñadores de motores y los usuarios para garantizar el correcto funcionamiento del motor a temperaturas frías. Un diseño novedoso denominado viscosímetro Stabinger emplea una variación en el principio del tambor giratorio. La viscosidad dinámica del fluido se puede calcular a partir de la ecuación simple 𝐾 𝜂= 𝑛 (𝑛2 − 1) 1 Donde n2 representa la velocidad del tubo exterior y n1 la velocidad del rotor interno. K es una constante de calibración proporcionada por el fabricante del instrumento. 3.7.2. VISCOSIMETRO DE TUBO CAPILAR

En la siguiente figura se muestran dos depósitos conectados por un largo tubo de diámetro pequeño llamado tubo capilar. A medida que el fluido pasa por el tubo con velocidad constante, se pierde algo de energía en el sistema, lo cual causa una caída de presión que puede medirse utilizando un manómetro. La magnitud de la caída de presión se relaciona con la viscosidad del fluido mediante la siguiente ecuación: 𝜂=

(𝑝1 −𝑝2 )𝐷 2 32𝑣𝐿

Donde D es el diámetro interior del tubo, v es la velocidad del fluido y Les la longitud del tubo entre los puntos 1 y 2, donde se mide la diferencia de presión.

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Viscosímetro de tubo capilar Ejemplo: 𝜂=

(𝑝1 − 𝑝2 )𝐷2 32𝑣𝐿

s.g=0.90 D=2.5mm L=300mm h=177mm v=1.58 m/s Fluido mercurio Hg

𝜂𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 =?

ΔP= γ sust X h γ sust=s.gx 𝛾𝐻2 𝑂 4º𝐶=0.90x9.81KN/m3=8.82KN/m3 177𝑚𝑚𝑥1𝑚

h=

100𝑚𝑚

=0.177m

ΔP=8.82KN/m3x0.177m=1.56KN/m2

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2.5𝑚𝑚𝑥1𝑚

D=

1000𝑚𝑚

=2.5x10-3m

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300𝑚𝑚𝑥1𝑚

L= (1.56𝐾𝑁/𝑚2 )(6.25𝑥10−3 𝑚)

η=

32(1.58𝑚/𝑠)(0.3𝑚)

1000𝑚𝑚

=0.3m

2

=6.43x10-7KN.S=6.43X10-4N.s

6.43x10-4Pa.s

3.7.3. VISCOSIMETROS CAPILARES DE VIDRIO CALIBRADO ESTANDAR

Se utilizan para medir la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos. Al preparar la prueba de viscosidad, el tubo del viscosímetro se carga con una cantidad específica de fluido de prueba. Después de estabilizar la temperatura de prueba, se aplica una succión para hacer pasar el fluido por el bulbo, ligeramente por arriba de la marca superior del tiempo. Se suspende la succión y se permite que el fluido circule por gravedad. La sección de trabajo de tubo es la capilar por debajo de la marca inferior del tiempo. Se registra el tiempo requerido para que el borde superior del menisco pase de la marca superior del tiempo a la inferior. La viscosidad cinemática se calcula con la multiplicación del tiempo de flujo por la constante de calibración del viscosímetro, la cual suministra el fabricante de éste. La unidad de viscosidad empleada para estas pruebas es el centistoke (cSt), equivalente a mm2/s. Este valor debe ser multiplicado por 10-6.

Viscosímetros capilares de vidrio Ejemplo:

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Viscosímetro de bola Bola de 1,6mm de diámetro s.g 0,94aceite bola peso especifico 77KN/m3 cae a 250mm en 10.4s calcular la viscosidad del aceite? (γs − γf )𝐷 2

η=

18𝜈 1𝑚

1,6mmx1000𝑚𝑚=1,6x10-3m

γ f =?

𝛾𝑠𝑢𝑠𝑡

S.g=𝛾𝐻

2𝑂

ν=

D=1,6x10-3

250𝑚𝑚 10,4 𝑠

1𝑚

𝑥 1000𝑚𝑚 = 0,024 𝑚⁄𝑠

γ sust = s.g x 𝛾𝐻2 𝑂 4º𝐶

4º𝐶 𝐾𝑁

γ sust= 0,94 x 9,81 𝑚3 = 9,22 𝐾𝑁⁄𝑚3 η=

2 (77𝐾𝑁⁄ 3 −9,22𝐾𝑁⁄ 3 )(1,6𝑥10−3 𝑚) 𝑚 𝑚 18(0,024𝑚⁄𝑠)

= 4,02x10-4KN.s = 0,402N.s

0,402 Pa.s

3.7.4. VISCOSIMETRO DE BOLA DESCENDENTE

En éste viscosímetro usa el principio en el cual un cuerpo cae en un fluido solamente bajo la influencia de la gravedad, acelera hasta que la fuerza hacia abajo (su peso) quede equilibrada con la fuerza de rotación y la de arrastre viscoso que actúan hacia arriba, todo esto para ocasionar que una bola esférica tenga una caída libre a través del fluido, y se mida el tiempo que requiere para recorrer una distancia conocida, calculan así la velocidad. Este viscosímetro utiliza la siguiente fórmula: (γs − γf )𝐷 2

η=

18𝜈

Algunos viscosímetros de bola que cae emplean un tubo que tiene una inclinación ligera respecto a la vertical, por lo que el movimiento es una combinación de rodar y deslizarse.

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Viscosímetro de bola descendente Ejemplo: (γs − γf )𝐷 2

η=

18𝜈

D=0.063 pulg s.g= 0.94 (aceite) γs = o.283 𝑙𝑏⁄𝑝𝑢𝑙𝑔3

0.283𝑙𝑏⁄𝑝𝑢𝑙𝑔3 x

1728𝑙𝑏⁄ 𝑝𝑖𝑒 3 = 𝑙𝑏 1 ⁄ 𝑝𝑢𝑙𝑔3

489.024 𝑙𝑏⁄𝑝𝑖𝑒 3

La esfera recorre 10 pulg en 10.4 s 𝑙𝑏.𝑠

η=?

𝑝𝑖𝑒 1 𝑝𝑖𝑒

D=0.063pulg x 12 𝑝𝑢𝑙𝑔 = 5.25 x10-3 pie 1𝑝𝑖𝑒

ν = 10 pulg x 12 𝑝𝑢𝑙𝑔 = 0.83 pie

ν=

0.83 𝑝𝑖𝑒 10.4 𝑠

= 0.08 pie/s

γf = s.g. x 𝛾𝐻2 𝑂 4º𝐶 γf= 0.94 x 62.4 lb/pie3 γf= 58.66 lb/pie3

(489.024 𝑙𝑏⁄ 3 − 58.66 𝑙𝑏⁄ 3 )(2.76𝑥10−5 𝑝𝑖𝑒 2 ) 𝑝𝑖𝑒 𝑝𝑖𝑒 𝑝𝑖𝑒⁄ 18(0.08 𝑠)

η=

η= 8.25 x 10-3 lb . s/pie3

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3.7.5. VISCOSIMETRO UNIVERSAL SAYBOLT

Este viscosímetro se basa en la facilidad con que un fluido pasa por un orificio de diámetro pequeño. Después de que se establece el flujo se mide el tiempo que se requiere para reunir 60 ml del fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad del fluido en segundos universal (SUS). Los resultados son relativos debido a que la medida no se basa en la definición fundamental de la viscosidad. La ventaja de este procedimiento es su sencillez, además de que no requiere equipo complejo, relativamente.

Viscosímetro universal Saybolt Ejemplo: dado que un fluido a 260 °F tiene una viscosidad cinematica de 145 mm 2. Determine su viscosidad cinemática en SUS a 260 °F. 𝐴 = 6.061 × 10−5 𝑡 + 0.994 = 6.061 × 10−5 (260) + 0.994 = 1.010 𝑆𝑈𝑆 = 4.632𝑣 = 4.632(145) = 671.6 𝑆𝑈𝑆 𝑆𝑈𝑆 = 𝐴(671.6) = 1.010(671.6) = 678 𝑆𝑈𝑆

3.8. GRADOS DE VISCOSIDAD SAE SAE International ha desarrollado sistemas de clasificación para aceites de motor y lubricantes para engranajes automotrices que indican la viscosidad de los aceites a temperaturas especificadas.

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Los grados mas populares de viscosidad para aceites de motor usados en la lubricación de dispositivos de arranque son: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W 20, 30, 40, 50, 60 Los grados de uso frecuente para lubricación de transmisiones de engranajes automotrices son: 70W, 75W, 80W, 85W 80, 85, 90, 110, 140, 190, 250 Los aceites con sufijo W se basan en la viscosidad dinámica máxima a temperaturas frías especificadas entre -10°C y -40°C bajo condiciones que simulan tanto el arranque de un motor como el bombeo de aceite a través de la bomba de aceite. Las normas de pruebas ASTM aplicables. Estas deben exhibir también una viscosidad cinemática por encima de un mínimo determinado a 100°C con un viscosímetro capilar de vidrio. Tenga en cuenta que los aceites diseñados para funcionar con amplios rangos de temperatura tienen aditivos especiales para aumentar el índice de viscosidad. Un ejemplo de esto es el aceite de motor con multiviscosidad (digamos el 5W-40), que debe cumplir con rigurosos limites de viscosidad a bajas temperaturas mientras conserva una viscosidad lo suficientemente alta a temperaturas altas del funcionamiento del motor para proporcionar una lubricación efectiva. Al igual que los lubricantes para motores de combustión interna, los lubricantes para transmisiones manuales y diferenciales automotrices, están clasificados con base en su viscosidad, de acuerdo con la especificación SAE J-306-05 y consta de 11 grados de viscosidad divididos en grados de invierno y grados de verano.

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3.8.1. Grados de Invierno

Los grados de viscosidad para invierno van acompañados por la letra “W”, haciendo referencia a la estación climatológica de invierno (“Winter”, en inglés) y se basan principalmente en el cumplimiento de requerimientos de comportamiento a baja temperatura, aunque también deben cumplir con requerimientos a alta temperatura. 3.8.2. Grados de Verano

Los grados de verano no van acompañados por alguna letra y sus requisitos de comportamiento son a altas temperaturas. 3.8.3. Requerimientos de Grados de Viscosidad de Invierno

Transporte a bajas temperaturas. La viscosidad de los aceites para transmisiones a baja temperatura es crítica tanto para los diferenciales como las transmisiones manuales en cuanto a la circulación del fluido se refiere. Para los engranes la importancia radica en si las características del fluido son tales que el aceite fluirá dentro del canal creado por los engranes sumergidos en el aceite a medida que estos comienzan a girar y continúan lubricándolos a medida que continúan girando. Esta propiedad se evalúa con el método ASTM D-2893, Método de Ensayo Estándar para Viscosidad a Bajas Temperaturas utilizando un Viscosímetro Brookfield.

3.9. GRADOS DE VISCOSIDAD ISO Los lubricantes usados en aplicaciones industriales deben estar disponibles en un amplio rango de viscosidades para satisfacer las necesidades de la maquinaria de

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producción, cojinetes, engranajes, maquinas eléctricas, ventiladores y sopladores, sistemas hidráulicos, equipos móviles y muchos otros dispositivos. Los diseñadores de este tipo de sistemas deben de garantizar que el lubricante pueda soportar las temperaturas que experimenta, al mismo tiempo que proporciona suficiente capacidad de carga. El resultado es la necesidad de un amplio rango de viscosidades.

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4) CONCLUSIONES :

En conclusión la viscosidad es una propiedad muy importante de los líquidos, según la cual mientras más grandes sean las moléculas de un líquido mayor resistencia pondrán a su desplazamiento, por lo tanto en este caso se dice que estos fluidos son más viscosos debido a que el desplazamiento que pueden presentar sus moléculas se da de una manera más lenta (la razón es que las fuerzas intermoleculares que están presente en este líquido son más fuertes), en caso el contrario, cuando las moléculas que lo conforman son más pequeñas tendrán menor fuerza de oposición por lo que su movimiento será más rápido (presentan fuerzas intermoleculares débiles). El hecho de que un fluido sea más viscoso que otro quiere decir que tiene mayor oposición a su deformación, sin embargo con la sola acción de aplicarle energía calórica (aumento de temperatura) a un fluido, ocasiona que disminuya su viscosidad, lo que provoca este pueda moverse de una manera mucho más rápida. A parte de los líquidos los gases también poseen la característica de la viscosidad debido a que estos también son fluidos o se pueden poner en movimiento, sin embargo en este caso sus efectos suelen ser despreciables en vista que son tomados en cuenta como fluidos ideales.

5) RECOMENDACIONES:

Se recomienda principalmente el ser claros y concretos al definir los conceptos fundamentales de este trabajo, como ser viscosidad dinámica, cinemática, entre otros; esto para una correcta comprensión y asimilación del tema. Otro punto también importante, para tomar en cuenta es utilizar tanto los sistemas, como las unidades correctas para la representación apropiada de la viscosidad.

6) CUESTIONARIO      

¿Qué es viscocidad? ¿Qué tipos de viscocidad existen? ¿En que consiste la viscocidad dinamica? ¿En que consite la viscodidad cinematica? Explique viscocidad newtoniana. Explique el cambio de viscocidad respecto a la variacion de temperatura

VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS

MECANICA DE FLUIDOS

INGENIERIA PETROLERA

6) BIBLIOGRAFIA http://es.slideshare.net/GeorgeSuco/ley-de-newton-de-la-viscosidad-3670836 http://slideplayer.es/slide/5658188/ https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090618184620AArRCK3 Wilfred Kaplan. "Cálculo Avanzado". CECSA, impreso en México, editado en 1983.

Mecánica de Fluidos - Irving H. Shames (McGraw-Hill, 3ra Ed. Mecánica de Fluidos Aplicadas (6 Ed.) - Robert L. Mott(1) http://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtml

http://conceptodefinicion.de/viscosidad/

VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS