Comportamiento de un fluido no newtoniano “viscosímetro de brookfield”

Universidad Autónoma Metropolitana

Unidad Iztapalapa



Reporte

Equipo: 3

Integrantes:
Álvarez Estrada L. Antonio
Jardines Hernández Cesar
Padilla Palma Jorge Gabriel
Valencia González Mario Saúl


Licenciatura:
Ingeniería en Energía

Del grupo:
CF02

Para la UEA:
Laboratorio de mecánica de fluidos

Fecha de entrega:
Martes 8 de febrero del 2011

Profesor:
Dr.Espinosa Paredes Gilberto (laboratorio)
Dr. Salinas Barrios Elizabeth Maritza (teoría)



Práctica 2:


Comportamiento de un fluido no newtoniano
“Viscosímetro de Brookfield”








Objetivo:
Conocer el principio de funcionamiento del viscosímetro De Brookfield e interpretar los datos para determinar el comportamiento viscoso de un fluido no newtoniano.

Determinar elcomportamiento de un fluido no Newtoniano (miel) y discutir sobre la semejanza con algún modelo teórico.


Marco teórico:

Ley de Newton de la viscosidad.

Considérese un fluido (líquido o gas) contenido entre dos grandes láminas planas y paralelas, de área A, separadas entre sí por una distancia muy pequeña Y. Supóngase que el sistema está inicialmente en reposo, pero que al cabo del tiempo t=0, lalámina inferior se pone en movimiento en la dirección del eje x, con un a velocidad constante V. A medida que transcurre el tiempo el fluido gana cantidad de movimiento, y, finalmente se establece el perfil de velocidades en régimen estacionario. Una vez alcanzado dicho estacionario de movimiento, es preciso aplicar una fuerza constante F para conservar el movimiento de la lámina inferior. Estafuerza viene dada por la siguiente expresión (suponiendo que el flujo es laminar):
[pic] (1)
Es decir, que la fuerza por unidad de área es proporcional a la disminución de la velocidad con la distancia Y. La constante de proporcionalidad μ se denomina viscosidad del fluido.
Para la posterior utilización de la ecuación (1) es conveniente expresarla en una forma más explicita. El esfuerzo cortanteque ejerce en la dirección x sobre la superficie de un fluido, situada a una distancia constante y, por el fluido existente en la región donde y es menor, se designa por τxy, y el componente de x del vector de velocidad del fluido, por vx. Téngase en cuenta que vx no es igual a [pic]. De acuerdo con estos símbolos, la ecuación (1) queda de la siguiente forma.
[pic] (2)
Ésta es la ley de Newtonde la viscosidad, y los fluidos que la cumplen se denominan fluidos newtonianos. Todos los gases y la mayor parte de los líquidos sencillos, se comportan de acuerdo con la ecuación (2).


Fluidos no Newtonianos.

El modelo de fluido Newtoniano es de gran utilidad y se aplica a muchas situaciones, pero
También se dan muchos casos de gran interés en que el comportamiento de los fluidos no sedescribe adecuadamente mediante relaciones constitutivas lineales e independientes del tiempo. La rama de la Mecánica que estudia las relaciones constitutivas apropiadas a tales casos es la Reología. Nosotros no vamos a desarrollar en detalle este tema, y remitimos al lector a la bibliografía especializada. Aquí nos limitaremos a una breve discusión con el propósito que el estudiante se forme unaidea general acerca de los fluidos no Newtonianos.
El problema fundamental de la Reología consiste en determinar, en cada punto del medio, la relación entre el tensor de los esfuerzos σ y el estado de deformación (que para un fluido esta determinado por el tensor velocidad de deformación ε. Para fijar ideas, consideremos un experimento ideal para estudiar la viscosidad, en el cual el fluido ocupael espacio entre dos placas planas paralelas separadas por una distancia pequeña d, una de las cuales esta inmóvil mientras que la otra se desplaza paralelamente a si misma con la velocidad constante U (Fig. 1). Se mide el esfuerzo σ necesario para mantener constante la velocidad de la placa móvil, como función de u, o mas precisamente, de la velocidad de deformación ε [pic] U / d (suponemos que...