Practica1 mecanica de fluidos, Ejercicios de Ingeniería Química

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Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona

PRÁCTICAS DE MECÁNICA DE FLUIDOS

INFORME DE LA PRÁCTICA 1

EL VISCOSÍMETRO ENGLER

MEDIDA DE LA VISCOSIDAD DE UN FLUIDO

Alumnos : Oriol Benítez Fors / Adrián Jiménez Gragera

Fecha de entrega : 19 de Marzo de 2015

Cuatrimestre : Primavera 2014-

1. INTRODUCCIÓN

Para la primera práctica de Mecánica de Fluidos, vamos a utilizar un viscosímetro de Engler para poder obtener la viscosidad que tiene un determinado fluido. Antes de explicar la práctica, debemos conocer el objeto que vamos a usar para la medición.

El Viscosímetro de Engler se utiliza para determinar la viscosidad relativa de los aceites lubricantes, petróleos, gasolinas, etc. a la temperatura de trabajo que suele ser de 20 °C. Se precisan 200 cm^3 de agua destilada para la determinación. Consta de un depósito o vasija metálica A , niquelada o dorada en su interior, con un orificio y tubo de salida en su base algo cónica, y con tres índices o señales , i , que marcan la capacidad fija del instrumento.

Posee una tapadera con dos orificios, uno lateral por donde penetra un termómetro, y otro central, por el que pasa un vástago terminado en punta de madera que tapa el orificio interior de desagüe.

La vasija A está colocada dentro de otra algo mayor B , de estructura análoga, situada de manera que la salida de fluido de la primera no vierta a la segunda, sino directamente al exterior. En esta vasija B se coloca agua o glicerina , y se calienta conectándolo a la corriente y observando la temperatura con el termómetro t’.

En un matraz de doble aforo se miden 200 cm^3 del líquido objeto de ensayo (parafina) y, teniendo obstruida con el vástago V la salida de fluido , se vierte otra vez en la vasija interior. Se tapa y se coloca el termómetro t. Seguidamente se calienta el baño externo, y cuando el líquido de la vasija interior alcanza la temperatura que interesa en la determinación, se coloca el matraz de doble aforo debajo de la salida del fluido_._ Se libera este orificio poniendo en marcha, a la par, un cronómetro, y se mide lo más exactamente posible el tiempo que tarda en enrasar el líquido hasta los 200 cm^3. Se repite la experiencia a diferentes temperaturas y seguidamente se obtiene la viscosidad relativa , teniendo en cuenta la densidad de la parafina.

2. DATOS EXPERIMENTALES

Para obtener los datos experimentales de la viscosidad de la parafina primero observamos que el montaje del viscosímetro está correctamente y procedemos a aumentar la temperatura del agua para que transmita el calor a la parafina. De este modo controlamos la temperatura de la parafina para tener la temperatura deseada (obtendremos los datos a 30, 40, 50, 60 y 70 ºC).

Tenemos que tener precaución a medida que la temperatura aumenta para detener el sistema en el momento deseado. Después deberemos esperar un tiempo hasta que veamos que la temperatura se estabiliza y así evitar variaciones en los cálculos posteriores.

Una vez estabilizada la temperatura procedemos a liberar el orificio inferior y cronometramos el tiempo que tarda en caer los 200 cm^3 al matraz. Repetimos este proceso para el resto de temperatura y con ello rellenamos la tabla que se muestra a continuación.

Tipo de fluido Parafina

Tiempo de caída de 200 cm^3 de fluido

Experiencia Temperatura (°C) Tiempo (s)

1 31 °C 2:09:12 = 129,12 seg

2 39 °C 1:37:19 = 97,19 seg

3 47 °C 1:22:97 = 82,97 seg

4 53 °C 1:15:00 = 75,00 seg

5 62 °C 1:08:35 = 68,35 seg

4. RESULTADOS

Cálculo de la viscosidad del fluido

Experiencia Temperatura del fluid (°C)

Tiempo de precipitado de 200 cm^3 de fluido (s)

Viscosidad °E = tiempo / tH2O a 20°C

1 31 °C 129,12 2, 2 39 °C 97,19 1, 3 47 °C 82,97 1, 4 53 °C 75,00 1, 5 62 °C 68,35 1,

Viscosidad cinemática de la parafina en cSt Experiencia Temperatura (°C) Viscosidad cinemática (cSt) 1 31 °C 16, 2 39 °C 10, 3 47 °C 7, 4 53 °C 5, 5 62 °C 4,

Viscosidad dinámica del fluido Experiencia Temperatura (°C) Viscosidad (cp) Viscosidad (Pa·s) 1 31 °C 14,28 1,43 · 10-^2 2 39 °C 9,126 9,126 · 10-^3 3 47 °C 6,5065 6,5065 · 10-^3 4 53 °C 4,9855 4,9855 · 10-^3 5 62 °C 3,718 3,718 · 10-^3

GRAFICA DEL LOGARITMO DE LA VISCOSIDAD EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA ABSOLUTA

Datos tabla logaritmo viscosidad Experiencia Temperatura (K) Temperatura (1/K) Log viscosidad 1 304,15 0,00328785 -1, 2 312,15 0,00320359 -2, 3 320,15 0,00312354 -2, 4 326,15 0,00306607 -2, 5 335,15 0,00298374 -2,

Ecuación de la recta → log μ =

/ 0 + B

Siendo la recta de la función calculada 3 = 1923,56 − 8,1869 entonces:

A = 1923,5 B = -8,

Observando estos resultados sabemos que el valor constante, en este caso -8’1869, es el valor que coincide con el eje de ordenadas cuando el valor de x sea igual a 0(el valor de la temperatura), por lo tanto tiene la misma magnitud que el elemento del eje de ordenadas (viscosidad), en este caso Pa·s, o N/m^2 ·s.

En el caso del valor A, es un valor que varía según la temperatura del elemento, y como el resultado final es de Pa·s, sabemos que debe de ser Pa·s·K, ya que al dividir por la temperatura la magnitud de kelvin quedaría anulada.

Por lo tanto:

A = 1923,5 Pa·s·K B = -8,1869 Pa·s

-1, -2, -2, -2, -2,

y = 1923,5x - 8,

-2,

-1,

-0,

0 0,00295 0,003 0,00305 0,0031 0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,

Valores Y