Viscocidad viscocimetros

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA
DIVSION DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

ING EN IER IA QU IMIC A

Laboratori o d e M ecá nica de F luidos

A UTOR: R ICHA R D S. R U IZ MA R TINEZ

PRACTI CA 1 MEDICIÓN DE LA VISCOSIDAD DE FLUIDOS NEWTONIANOS OBJETIVO: Co noce r y ma ne ja r a de cua da me nte e l vis cos íme tro Ca nno n- Fe ns ke pa ra ca li bra rlo y as í de termi na r la v is cos idad de un lí qui do ne wto nia no a dis tintas te mpe rat uras TEORIA . La visco s idad es una prop iedad asoc iad a a la fr icc i6 n o ro za mie nto inte r no de las s us ta nc ia s que flu ye n. Se mid e fá c ilme nt e e n las co nd ic io nes de flujo la minar. El fluj o la mina r es e l q ue p uede co ns iderar se for mado por de lgadas la minas q ue fluye n una s sobre otras a ve loc idade s d ifere ntes. C ua ndo e l flujo no s igue es te e sq ue ma se lla ma turb ule nto. . Ta mb ié n oc urr e flujo la minar c ua ndo fluye n por t ubos los fluido s a ve loc id ad moderada. La capa fina del fluido e n contacto co n la pa red e s prob ab le me nte est ac io na r ia ; la capa s iguie nte fluye le nt a me nte y la capa ad yace nt e co n ma yo r rap ide z. El flu idocorre e nto nce s co mo s i co ns ist iera e n muc hos c il indros co nc é ntr icos, cada uno de los c ua les se mue ve con ve loc idad co nsta nte, q ue a ume nt a de la pared a l ce ntro de l t ubo. Po ise uille est ud i6 e l mo vimie nto en cap ila res y ha l16 que e l vo lume n de l líq uido que pas a por un cap ila r en la unidad de t ie mpo era proporc io na l a la pres i6 n, a la cua rta pote nc ia de l rad io de l t ubo e inve rsa me nte p roporc io na l a la lo ngit ud de l t ubo. Algunos de los viscos í me tros ma s se nc illos se bas a n en e l a ná lis is de l fluj o por un t ubo cap ila r, a tra vés de l cua l e l fluido fluye por gra vedad; e nt re e llo s te ne mo s los visco sí metro s Canno n- Fens ke (F igura I ). Es tos vis cosí me tros se enc ue ntra n co me rc ia lmente d ispo nib les e n vidr io y co n va r ios d iá met ros d e l t ubo cap ilar, de ma nera que se p uede mini miza r e l t ie mpo de flujo de un flu ido visco so. El d iseño de estos vis cosí met ros per mite re a lizar e xper ime ntos re lat iva me nte se nc illos y de inte rpre ta c i6 n basta nte direct a. Los dato s e xper ime nt a les so n interp retados co n base a la ec ua c i6 n de Ha gen- Po ise uil le, que res ulta de un ba la nce de ca nt idad de mo vimie nto e n un t ubo c ilí ndr ico. Esta ec uac ió n se mues tra a co nt inuac ió n: Q= π∆PR Do nde : Q es e l fluj o vo lumét r ico de l fluido ∆P es la ca ída de pres ió n req ue r ida pa ra ind uc ir e l flujo R y L so n re spect iva me nte e l rad io y la lo ngit ud de l cap ilar µ es la viscos idad d e l fluido.
2

8L µ(1)

En e l c aso de un viscosí met ro Canno n- Fenske e n e l q ue e l t ubo se ma nt ie ne e n pos ic i6 n ve rt ica l se t ie ne : ∆P = ρgh (2)

Sus t it uye ndo la ec ua c ió n. (2 ) e n la e c uac ió n (1) se p uede ca lc ular la visco s idad a pa rt ir de la s iguie nt e e xp res ió n: µ = ghR4 ρ 8 LQ (3)

Para obte ner los da tos e xper ime nta le s necesa r ios, 10 q ue se haceco mú nme nt e es dete r minar e l t ie mpo d e vac iado, t e, de l bulbo infe r ior de l viscos í me tro (F igura1) visco sí metr o (8). Este t ie mpo es ta re lac io nado co n e l vo lume n de l b ulbo V VB y e l flujo vo lumé tr ico a tra vé s de l coc ie nte B . Aho ra b ie n, s i orde na mos la ec uac ió n. (3) e n té r mino s de t e, Q obte ne mos la s iguie nte e xpres ió n µ = ghR 4 te ρ 8LVB (4)

Para un visco sí metro e n par t ic ular, los pará met ros geo mé tr icos en la ecua c ió n. (4) so n espec í ficos y p uede n ser agr up ados e n una co ns ta nte, k v . La viscos idad c ine má t ica p uede e xpresa rse de la s iguie nt e ma ne ra : ν=µ = k v te ρ

La co nsta nte de l vis cosí met ro p uede d eter mina rse a par t ir de e xpe r ime ntos co n un flu ido de de ns...