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• Felipe Alonso

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAENERGÍA

TEMA: Segunda Experiencia: Medición de la viscosidad CURSO: Laboratorio de Mecánica de Fluidos

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

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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, etc. 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, etc. 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.

2) Formulación del problema: ¿Cómo se puede escoger un aceite respectivamente de su viscosidad?

3) Objetivos: 3.1. Objetivo Principal 

Determinar la viscosidad cinemática de la muestra y observar el comportamiento de esta cuando varía su temperatura, mediante el uso del viscosímetro Engler.

3.2. Objetivos específicos   

Posteriormente de evaluar la viscosidad se obtendrá el grado SAE de la muestra. Poder verificar la variación del SSU respecto a la temperatura. Hallar el valor del IV.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 4) Materiales y métodos: 4.1. Equipos e instrumentos  Probeta graduada:

 Viscosímetro Engler:

 Termómetro

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Cronómetro

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 4.2. Procedimiento

1. Preparación para la realización de la experiencia y los instrumentos para el ensayo

2. Se pone el vástago y luego se vierte la muestra de aceite, y se calienta hasta una temperatura determinada.

3. A la temperatura requerida se coloca el termómetro, y luego se deja fluir a la muestra y se mide el tiempo escurrimiento de la uestra

4.3. Tabulación: Ensayo

Temperatura(°C)

Tiempo (s)

1

92

125

2

83

155

3

77

188

4

71

235

5

64

306

6

58

403

7

51

567

8

45

799

9

38

1170

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 4.4. Análisis y métodos de cálculo Para este ensayo usaremos la ecuación de Ubbe Lhode para hallar Un resultado de la viscosidad cinemática, pero primero debemos hallar los grados Engler definidos de la siguiente manera: °E =

𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ( 200𝑐𝑐) 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 ( 20 °𝐶)

Donde el tiempo de escurrimiento del agua es 48.5 s, y finalmente obtenemos la viscosidad cinemática mediante la ecuación de Ubbe Lhode: 𝛾 (

𝑐𝑚2 0.0631 ) = 0.0731 × °𝐸 − 𝑠 °𝐸

Posteriormente se tomara la ecuación empírica de la viscosidad cinemática la cual relaciona la viscosidad con el tiempo (SSU) de la muestra y definida como: 𝑐𝑚2 ) 𝑠

𝛾(

= 𝐴×𝑡−

𝐵 𝑡

Donde A y b son constantes y para el viscosímetro Saybolt Furol se tendría que A= 0.00224 y B=1.84 y esto nos llevará a un resultado del tiempo (SSU), y mediante tablas se podrá determinar el grado SAE de la muestra y su índice de viscosidad. A) Cálculo de la ecuación de Ubbe Lhode : a) Para el Primer ensayo: 125 𝑠 °E1 = = 2.57 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾1 ( = 0.163 ( ) = 0.0731 × 2.57 − ) 𝑠 2.57 𝑠 b) Para el segundo ensayo: 155 𝑠 °E2 = = 3.20 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾2 ( = 0.214 ( ) = 0.0731 × 3.20 − ) 𝑠 3.20 𝑠 c) Para el tercer ensayo: 188 𝑠 °E3 = = 3.88 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾3 ( = 0.267 ( ) = 0.0731 × 3.88 − ) 𝑠 3.88 𝑠 d) Para el cuarto ensayo: 235 𝑠 °E4 = = 4.84 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾4 ( = 0.341 ( ) = 0.0731 × 4.84 − ) 𝑠 4.84 𝑠 e) Para el quinto ensayo:

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 306 𝑠 = 6.30 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾5 ( = 0.451 ( ) = 0.0731 × 6.30 − ) 𝑠 6.30 𝑠 f) Para el sexto ensayo: 403 𝑠 °E6 = = 8.30 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾6 ( = 0.599 ( ) = 0.0731 × 8.30 − ) 𝑠 8.30 𝑠 g) Para el séptimo ensayo: 567 𝑠 °E7 = = 11.7 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾7 ( = 0.849 ( ) = 0.0731 × 11.7 − ) 𝑠 11.7 𝑠 h) Para el octavo ensayo: 799 𝑠 °E8 = = 16.5 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾8 ( = 1.20 ( ) = 0.0731 × 16.5 − ) 𝑠 16.5 𝑠 i) Para el noveno ensayo: 1170 𝑠 °E9 = = 24.1 48.5 𝑠 𝑐𝑚2 0.0631 𝑐𝑚2 𝛾9 ( = 1.76 ( ) = 0.0731 × 24.1 − ) 𝑠 24.1 𝑠 °E5 =

B) Cálculo de los SSU de la ecuación empírica : a) Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 3.74 𝛾1 ( ) = 0.163 → 0.163 = 0.00147 × 𝑡 − 𝑠 𝑡 b) Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 3.74 𝛾2 ( ) = 0.214 → 0.214 = 0.00147 × 𝑡 − 𝑠 𝑡 c) Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 3.74 𝛾3 ( ) = 0.267 → 0.267 = 0.00147 × 𝑡 − 𝑠 𝑡 d) Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 3.74 𝛾4 ( ) = 0.341 → 0.341 = 0.00147 × 𝑡 − 𝑠 𝑡 e) Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 3.74 𝛾5 ( ) = 0.451 → 0.451 = 0.00147 × 𝑡 − 𝑠 𝑡 f) Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 ) 𝑠

𝛾6 (

= 0.594 → 0.594 = 0.00147 × 𝑡 −

3.74 𝑡

→ 𝑡 = 130.4 (𝑆𝑆𝑈)

→ 𝑡 = 161.3 (𝑆𝑆𝑈)

→ 𝑡 = 194.7 (𝑆𝑆𝑈)

→ 𝑡 = 242.5(𝑆𝑆𝑈)

→ 𝑡 = 314.9 (𝑆𝑆𝑈)

→ 𝑡 = 410.3 (𝑆𝑆𝑈)

g) Para el Primer ensayo:

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 𝑐𝑚2 ) 𝑠

𝛾7 (

= 0.849 → 0.849 = 0.00147 × 𝑡 −

3.74 𝑡

→ 𝑡 = 581.9 (𝑆𝑆𝑈)

h) Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 ) 𝑠

𝛾8 ( i)

= 1.20 → 1.20 = 0.00147 × 𝑡 −

3.74 𝑡

→ 𝑡 = 819.4 (𝑆𝑆𝑈)

3.74 𝑡

→ 𝑡 = 1199.4 (𝑆𝑆𝑈)

Para el Primer ensayo: 𝑐𝑚2 ) 𝑠

𝛾9 (

= 1.76 → 1.76 = 0.00147 × 𝑡 −

5) Resultados 5.1. Tabulación de resultados Ensayo

T(°C)

T(s)

°E

γ (𝒄𝑺𝒕)

SSU

1

92

125

2.57

16.3

130.4

2

83

155

3.20

21.4

161.3

3

77

188

3.88

26.7

194.7

4

71

235

4.84

34.1

242.5

5

64

306

6.30

45.1

314.9

6

58

403

8.30

59.4

410.3

7

51

567

11.7

84.9

581.9

8

45

799

16.5

120

819.4

9

38

1170 24.1

176

1199.4

5.2. Gráficos de los resultados. TABLA cST Viscosidad cST

200 150 100

.cST

50

Expon. (.cST)

0 0

20

40

60

80

100

Temperatura (°C)

Se puede observar como varia la viscosidad respecto a la temperatura.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA TABLA SSU Viscosidad (SST)

1400 1200 1000 800 600

SSU

400

Expon. (SSU)

200 0 0

20

40

60

80

100

Temperatura (°C

En este caso se ve la variación del SSU que después se puede analizar el grado de viscosidad.

Comparación de los datos con los gráficos en tablas

Grado SAE 50

Con los datos obtenidos en el experimento podemos hallar el grado de SAE el cual es 50.

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Con la yuda de la tabla y los resultados del SSU se puede obtener el grado de viscosidad en este caso la viscosidad del aceite seria IV=130

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA -ENERGÍA 6) Conclusiones   

Obtenidos los datos de la viscosidad en cada temperatura lo que nos dará el valor de la viscosidad la cual nos dio un grado de viscosidad de SAE 50. Según nuestro cuadro se logró verificar como varia el SSU respecto a la temperatura por lo que se puede observar que la temperatura disminuye. Con los valores del SSU se logró hallar el valor del grado de viscosidad el cual resulto 130.

7) Recomendaciones  Tener en cuenta la temperatura de la muestra a la hora de realizar el ensayo, y esperar que esta temperatura sea uniforme cuando se vuelve a realizar porque al realizar otro ensayo el termómetro mide la temperatura del aire y eso nos puede llevar a errores.  Tener cuidado con la muestra a la hora de realizar otro ensayo porque una parte se queda en el vaso de ensayo y a la hora de medir los 200 cc podemos estar midiendo menos de eso, lo mejor sería usar diferentes probetas para no hacer variar el volumen.

8) Bibliografía  Mecánica de Fluidos de Robert L. Mott  Mecánica de Fluidos: Fundamentos y aplicaciones de Cengel y Cimbala  Robert W. Fox y Alan T. McDonald, Introducción a la Mecánica de Fluidos, Cuarta Edición, Mc Graw Hill, México, 1995.

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