Fluidos no Newtonianos

Laboratorio de Ingeniería Química I


Práctica 6: “Viscosidad de Líquidos No Newtonianos”

¿Qué es un fluido no newtoniano?
Es aquél cuya viscosidad (resistencia a fluir) varía con el gradiente de tensión que se le aplica, es decir, se deforma en la dirección de la fuerza aplicada.
Un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluidonewtoniano.
Datos Experimentales.
Líquido 1. Pintura.

*Nota. El análisis se llevó a cabo en torno al líquido dos, que en este caso fue el aceite, ya que para el líquido 1 (la pintura) se obtuvieron sólo dos valores, los cuales arrojaron una recta y no se puede hacer un análisis confiable.
Líquido 2. Aceite.




Tabla velocidad de deformación y esfuerzo cortante. Aceite.
Esfuerzo cort

τdina/cm2
dv/dr
0.558518836
1.67723374
0.977407963
3.90963185
1.675556508
8.03624224
4.049261561
16.7671286
7.819263703
27.436013
10.05333905
33.0430207
20.38593751
55.4719388

Tablas velocidad de deformación y esfuerzo cortante. Pintura.


Cálculos.
Torque viscosímetro:

Torque real


Para el cálculo del esfuerzo cortante

Razón de cambio

Ejemplo de cálculo.Tabla de resultados.




Cuestionario.
1. ¿Si la velocidad angular Ω aplicada de 3 rpm se duplica, qué respuesta se obtiene del torque % T?
Aumentó en 0.75 unidades.
2. ¿Si la velocidad angular Ω aplicada de 12 rpm se duplica, qué respuesta se obtiene del torque % T?
Aumenta 0.425
3. ¿Si la velocidad angular Ω aplicada de 50 rpm se duplica, qué respuesta se obtiene del torque %T?
Aumenta en 2.25 unidades
4. Dado el comportamiento anterior, ¿cómo se comporta el torque frente a la velocidad angular? Explique con ayuda de una gráfica este comportamiento (gráfica1).



De acuerdo a los resultados y al analizar la gráfica, podemos notar que al aumentar las RPM aumenta el torque, aumenta casi de manera proporcional.
5. ¿Qué tendencia seguirá la razón de cambio del %T/ Ωfrente a la Ω? Se puede decir que esta razón es constante frente a Ω? ¿Por qué? Reporte gráficamente este comportamiento (gráfica 2).


Se sigue una tendencia potencial del cociente %T/Ω frente a la velocidad angular Ω; y por ello no es posible decir que dicha razón sea constante frente a la velocidad angular ya que para cada valor de la velocidad angular la razón de %T/Ω se obtendrá un valorque cambiara de manera potencial a valores pequeños de la velocidad angular tal vez es posible considerarla constante a valores grandes de Ω
6. Si el torque es función de la velocidad angular aplicada, cómo se relaciona con el esfuerzo cortante que se aplica al fluido? Según sus observaciones experimentales ¿cuál considera que será el área de contacto entre el husillo y el fluido? ¿Qué esfuerzoscortantes considera qué aparecen?
Se relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad angular de la misma manera que con el torque. El área de contacto será la de la superficie circular del husillo más el área superficial del tubo. Aparece el esfuerzo cortante (por que se mueve en dirección θ y se transfiere en r).

7. Por comparación de los dos líquidos, ¿diga a qué cree que se deba que losdos fluidos describan al moverse diferentes patrones de flujo?
La microestructura de cada fluido influye en su comportamiento reológico, es decir, en la variación de la viscosidad y su dependencia con el esfuerzo cortante aplicado. Es por ello que no es posible clasificar a priori un fluido como el aceite o la pintura; resulta muy importante la experimentación.
8. Obtenga la velocidad de cortedVθ /dr (1/s) para cada fluido a partir de la relación del esfuerzo cortante y viscosidad Brookfield.


9. Represente en una gráfica (gráfica 3) la relación que guarda el esfuerzo cortante (Dinas/cm2) a la velocidad de corte (1/s) para cada fluido. ¿Existe un cambio en la tendencia de los puntos con respecto a la gráfica 1?. ¿En esta gráfica 3, qué representa la pendiente de esta línea?...