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Un informe sobre la medida de la viscosidad de diferentes fluidos utilizando un viscosímetro de caída libre. El informe incluye la teoría básica de la viscosidad, la aplicación de la ley de stokes y el cálculo de la viscosidad dinámica de los fluidos. Además, se presentan resultados experimentales obtenidos mediante la medición del tiempo que tarda una esfera en caer en diferentes fluidos.
Tipo: Ejercicios
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LABORATORIO N° 1
VISCOSÍMETRO POR CAÍDA LIBRE
Determinar la viscosidad dinámica de los fluidos utilizando el viscosímetro de una esfera y la ecuación de la ley de Stokes.
3.1. Cronómetro (01)
3.2. Balanza (01)
4.1. Fluidos (Agua 1000 ml, Aceite 500 ml, Glicerina 1000 ml) 4.2. Esfera Metálica (01) 4.3. Probetas (03) 4.4. Útiles de Escritorio
Para ciertos líquidos, la viscosidad es constante y solo depende de la
temperatura y presión. Este grupo se denominan líquidos Newtonianos.
Los líquidos que no siguen esta relación proporcional son denominados
fluidos no-Newtonianos. En la práctica, la viscosidad dependiente del
tiempo se llama tixotropía. Si un líquido es cizallado a un gradiente de
velocidad constante, la viscosidad decrecerá lentamente. En cuanto se
deja de cizallar, la viscosidad recuperará su valor inicial.
La viscosidad de materiales pseudoplásticos decrecerá con un aumento
de la velocidad de cizallamiento “dilución por cizallamiento” (Shear
Thining).
Sin embargo, la viscosidad de productos dilatantes, incrementará cuando
se aplican fuerzas de cizalla.
Este comportamiento se conoce como “espesante por cizallamiento” (shear thickening). Cuando se aplican fuerzas de cizallamiento, la viscosidad del líquido aumenta.
Stokes estudió el flujo de un fluido alrededor de una esfera para valores del número
V D ρ 𝜇 )^ muy pequeños (de orden 1 o menores) y encontró que la fuerza de arrastre ejercida sobre la esfera por el flujo del fluido alrededor de ella, vale:
La aplicación de la fórmula de Stokes es útil en la resolución de problemas de muy bajo Reynolds, por ejemplo: en la sedimentación de partículas de polvo.
Al caer una esfera de un fluido en reposo, debe tenerse en cuenta que al alcanzar una velocidad de caída constante, la fuerza de empuje hidrostática más la fuerza de arrastre o resistencia debe ser igual al peso, es decir:
W: peso del cuerpo
R: fuerza viscosa resistente
E: empuje de Arquímedes
Fluido Volumen (m^3 )
Masa (kg)
Densidad (kg/m^3 ) 4.9E-05 0.0443 904.08 8869. 6.8E-05 0.0622 914.71 8973. 9.0E-05 0.0813 903.33 8861. 1.16E-04 0.1156 996.55 9776. 1.53E-04 0.1507 984.97 9662. 1.90E-04 0.1887 993.16 9742. 1.25E-04 0.1557 1245.60 12219. 1.94E-04 0.2437 1256.19 12323. 2.33E-04 0.2923 1254.51 12306.
Peso Específico de los Fluidos Empleados
Tabla N° 01
Glicerina 12283.
Aceite
Agua
Peso Especifico (N/m^3 )
Material Diámetro (m)^ Masa (kg)^ Densidad (kg/m^3 )
Peso Especifico (N/m^3 ) Acero 0.0174 0.0214 7758.31 76109. Vidrio 0.0160 0.0054 2517.88 24700.
Peso Específico de las Esferas Empleados
Tabla N° 02
Tabla N° 03 Viscosidad de la glicerina
Material de la esfera
Distancia (m)
Tiempo (s)
Diámetro (m)
P.Esp. Acero (N/m^3 )
P.Esp. Glicerina (N/m^3 )
Viscosidad Glicerina (Pa.s)
Acero
3.
Vidrio
Tabla N° 04 Viscosidad del Agua
Material de la esfera
Distancia (m)
Tiempo (s)
Diámetro (m)
P.Esp. Acero (N/m^3 )
P.Esp. Agua (N/m^3 )
Viscosidad del Agua (Pa.s)
Acero
1.
Vidrio
La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a ser deformado por un esfuerzo de cizallamiento.
La viscosidad se describe como la resistencia interna de un fluido a circular o fluir y sin embargo debe ser una medida del rozamiento o fricción del fluido.
Medida de la relación entre la temperatura y la viscosidad de un aceite
La viscosidad cinemática representa esta característica desechando las fuerzas que generan el movimiento.
Es un método usado para medir viscosidad, usando el STOKE como la unidad de medida.
La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta. Viscosidad es la resistencia interna al flujo de un fluído, originado por el roce de las moléculas que se deslizan unas sobre otras.
Los valores de corriente y voltaje determinados por leyes de Kirchhoff son muy aproximados a los valores experimentales, con errores menores al 10% en su mayoría. La primera ley de Kirchhoff es válida: en un nodo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes. Con los valores experimentales, estas sumas son casi iguales. La segunda ley de Kirchhoff también es cierta: en una malla, la suma algebraica de voltajes es igual a cero. Con los valores hallados experimentalmente, la suma es prácticamente cero. Este experimento realizado sobre las leyes de Kirchhoff es importante para un mejor entendimiento de la razón por la cual estas leyes son válidas y qué tan precisas pueden ser. El manejo de ellas es imperial: gracias a ellas se pueden resolver sin mayores complicaciones circuitos eléctricos que serían demasiado complejos de analizar mediante la reducción de los mismos a circuitos más simples.
Se requiere tener bien hechas las conexiones antes de encender los equipos. Tener cuidado con el trato de los equipos y materiales.
En estas imágenes se muestra el procedimiento para el calculo del peso especifico de nuestros fluidos a trabajar: Glicerina, Aceite y Agua respectivamente.
