Determinación de la viscosidad

Práctica 1: Propiedades Físicas de los Fluidos
Universidad de los Andes
Departamento de Ingeniería Mecánica
Mecánica de Fluidos
21 de Agosto de 2012

María Fernanda Dávila 201017351
Juan Sebastián Parra 201015669
Diego Mesa 200923554
Rodrigo Salazar 201021636

1. Nomenclatura

* ρ= Densidad (kg/m3)
* mpic = Masa del picnómetro de vidrio utilizado
* mpic+H2O = Masa delpicnómetro lleno de agua
* ν = Volumen del picnómetro
* τ = Esfuerzo cortante
* μ = Viscosidad
* dudh = Gradiente de velocidad

2. Marco Teórico

En la mecánica de fluidos se estudian los estados termodinámicos de los diferentes fluidos cuando están estáticos y también dinámicos. Para definir el estado termodinámico de un fluido es necesario determinar al menos dos de suspropiedades térmicas más importantes. Dos de éstas, muy importantes son la densidad y la viscosidad. La presente práctica tiene como fin la determinación experimental de dichas propiedades para diferentes fluidos, tanto newtonianos como no-newtonianos.

3. Equipos

* Picnómetro de vidrio
* Reómetro Brookfield speed range 0-250rpm. Resolución 0,1
* Balanza electrónica (Scout: Resolución0,1gr)
* Programa Rheocalc V3.0

4. Procedimiento

Para determinar la densidad del agua a temperatura ambiente, primero se debe tomar el valor de temperatura del lugar en donde se realizará la medición de tal manera que se pueda hacer una comparación con la literatura posteriormente. Luego se pesa el picnómetro, incluyendo el tapón, que se usará en la práctica. Ya sabiendo el peso se llenael picnómetro con agua hasta el tope para no dejar ninguna burbuja. Se vuelve a pesar el picnómetro lleno y al valor que registre se le resta el peso registrado del picnómetro vacio. Ahora se tiene la masa y el volumen del agua que permitirán sacar la densidad experimental de ésta.

Ilustración [ 1 ]: Balanza laboratorio fluidos

El cálculo de la densidad se hace con la formula ρ= mV1 dela cual se propaga un error dado por dρ= dmV2+m*dVV22[2].

Para medir la viscosidad de un fluido tanto newtoniano como no newtoniano se necesita de un reómetro y de una computadora. El reómetro a utilizar será el brookfield modelo DV-III. La computadora es aquella que tenga el programa Rheocalc V3.0 el cual controla y registra los datos que obtiene el reómetro. Una vez estén los equipos listos seprocede a verter aproximadamente 5ml del fluido en el adaptador para muestras pequeñas. Seguidamente, el spindler se introduce en el adaptador y todo el conjunto se posiciona en el reómetro para empezar la medición. El spindler se fija al eje rotatorio del reómetro y se empieza la toma de datos. Para obtener datos confiables se tiene que cambiar la velocidad angular del spindler en el softwaredado que para cada fluido hay un límite de velocidad en el cual el valor es preciso, por fuera de este el valor pierde confiabilidad. Una vez se hayan tomado los respectivos datos todo se tiene que desarmar y cada pieza tiene que ser lavada y secada cuidadosamente para poder realizar nuevas mediciones.

Para obtener la grafica de esfuerzo contra tasa de deformación se toman los datos que seobtuvieron de la maquina y se grafican. Debido a que hay un error en el orden de magnitud de estos datos, se multiplica el gradiente de velocidad por 10 para que sean consistentes los resultados. Además de esto se debe ajustar esta grafica y para eso se hace una regresión lineal de la misma. El valor de intersección de la regresión es restado del esfuerzo cortante y así se ajusta la grafica. Esto lohacemos siguiendo el concepto de que τ=μ*dudh3 que es la fórmula de esfuerzo cortante, la cual muestra una relación lineal y se cumple para los fluidos newtonianos.

5. Presentación de Resultados

5.1 Determinación de la densidad del agua a temperatura ambiente

Para determinar la temperatura ambiente, se consultó la temperatura de Bogotá en el momento de la práctica.

Tamb = 18°C =...