procesos manufactua

Universidad Nacional Experimental del Táchira
Departamento de Ingeniería Mecánica
Núcleo de Termofluidos

Laboratorio de Mecánica de Fluidos (Código 0622502L)
Práctica 2: Determinación de la viscosidad absoluta de un líquido
newtoniano

Autor:

Ing. Fernando González

Revisión:

Ing. Rubén Darío Omaña
Ing. Alberto Sarcos
TSU. Jorge Bedoya

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1 Objetivos
a)
b)
c)
d)Definir la viscosidad absoluta de un fluido newtoniano.
Describir el funcionamiento del viscosímetro Stormer.
Determinar la viscosidad absoluta de un líquido mediante el viscosímetro Stormer.
Analizar el comportamiento de la viscosidad absoluta de un líquido con respecto a la temperatura.

2 Marco teórico
2.1 Viscosidad absoluta
La viscosidad absoluta es la medida de la resistencia de unfluido a deformarse, mientras más alto sea
el valor de la viscosidad, el fluido tendrá mayor oposición a moverse. La viscosidad absoluta está relacionada
con el esfuerzo cortante de deformación y el gradiente de velocidad que se obtiene, eso lo establece la Ley de
viscosidad de Newton:

τ =µ

δu
δy

(1.1)

Todos los fluidos que cumplan con la ecuación (1.1) se denominan fluidosnewtonianos, y básicamente
la viscosidad es dependiente de la temperatura pero no del esfuerzo de corte. Muchos fluidos estudiados en la
mecánica de fluidos tienen un comportamiento Newtoniano, tal es el caso del agua, aceite, alcohol, etc.
Los fluidos no newtonianos cambian su viscosidad según la temperatura y el esfuerzo de corte aplicado
o el tiempo, estos fluidos se pueden clasificar de la siguientemanera:
a) Fluidos no newtonianos independientes del tiempo:

•

Pseudoplásticos: Su viscosidad disminuye al aumentar el gradiente, por ejemplo las
suspensiones de arcilla y agua o la sangre.

•

Fluidos dilatadores: Su viscosidad aumenta al aumentar su gradiente, por ejemplo almidón en
agua.

•

Fluidos de Bingham: En este tipo de fluidos se requiere de un esfuerzo cortante inicialalto para
comenzar la deformación del mismo, por ejemplo la pasta dental o la salsa de tomate
(Kétchup).

b) Los fluidos no newtonianos dependientes del tiempo: Los cuales se denominan tixotrópicos, un
ejemplo de ellos es la tinta de impresora.
El comportamiento del esfuerzo cortante con respecto al cambio del gradiente de la velocidad se
puede apreciar en la Figura 1.

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τNewtoniano
Pseudoplástico
Dilatante
Bingham

du/dy
Figura 1: Comportamiento del esfuerzo cortante con respecto a la rapidez de cambio de la velocidad
du/dy para diversos tipos de fluidos

Como se mencionó anteriormente, la viscosidad en un fluido newtoniano depende de la temperatura,
para el caso de un líquido, a medida que aumenta la temperatura, la viscosidad disminuye; una ecuación quepredice este comportamiento es la de Arrhenius la cual puede escribirse como:

µ = Ae

B
T

(1.2)

En donde A y B son constantes obtenidas experimentalmente para cada fluido.

2.2 Conversión de unidades
De la ecuación (1.1) se puede deducir que la unidad de la viscosidad absoluta (µ) es:

1 Pa* s = 1

kg
m* s

(1.3)

Otra unidad empleada para definir la viscosidad absoluta es elPoise (P), el cual puede definirse como:

1P=

1
Pa* s
10

(1.4)

El Poise a su vez está definido como 100 centiPoise (cP):

1 cP =

1
P
100

(1.5)

2.3 Viscosímetro Stormer
El viscosímetro Stormer es del tipo rotatorio, emplea el torque de un cilindro móvil para generar un
esfuerzo de corte sobre la muestra que se está analizando. La viscosidad absoluta de la muestra estárelacionada con el tiempo de caída de un peso y con la masa del mismo.

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El funcionamiento del viscosímetro es simple, se instala el peso adecuado; se suelta el freno, lo cual
El
libera el sistema y comienza a descender el peso, este movimiento es transmitido a una polea que transfiere a
su vez el movimiento al cilindro móvil, generándose un esfuerzo de corte en su superficie debido a la...