viscocimetria

VISCOSIMETRIA

OBJETIVOS
Determinar la viscosidad del shampoo.

FUNDAMENTO TEORICO

VISCOSIDAD

Los fluidos reales (líquidos y gases) presentan una resistencia al deslizamiento que se denomina viscosidad. No debemos confundir viscosidad con densidad, que es la masa por unidad de volumen; así el agua es más densa que el aceite, pero este es más viscoso que aquella.
Se puedeconsiderar la viscosidad como una fricción interna, es decir, una fuerza de roce entre una capa de fluido y otra. Se defina así el coeficiente de viscosidad η de un líquido, como la fuerza por unidad de área que se ejerce entre dos capas de un fluido situadas a la unidad de distancia y que se mueven una respecto a la otra, con la unidad de velocidad, entonces las unidades de η en el sistema c.g.s.serán:
 o 

Como se ve en la teoría, esta unidad se llama Poise.
Es de uso frecuente el milipoise (10-3 Poise).
Vamos acercarnos ahora un poco más a la realidad a estudiar el movimiento de liquidos viscosos en tubos cilíndricos (cañerias), que son los que mas se usan en la práctica. Si el tubo es de diámetro pequeño el movimiento ocurre así: en las cercanías de las paredes el movimientoes estacionario, (constante en el tiempo) y la velocidad muy pequeña, pero va creciendo hacia el centro del tubo donde es máxima.


Velocidad nula



r

P2
P1
Velocidad máxima

L
Figura 1
Demostración de Poiseville
Podemos dividir el tubo en capas cilíndricas muy finas ycoaxiales, de manera que a medida que disminuyen de radio (se va acercando al eje) las velocidades en cada una de ellas aumenta.
J.M. Poiseville (1844) demostró que en t segundos, por un tubo de radio r, largo I, y a una diferencia de presión Δp (que es la que provoca el movimiento) entre sus extremos, pasa un volumen V de líquido de viscosidad η dado por:V= π  (1)

ΔP = P1 – P2 (2)
De donde: η =  (3)
Para determinaciones de η(nu) mas precisas, hay que hacer correcciones a esta formula, pues se dedujo para tubos muy finos y velocidades pequeñas.
Para determinar η de (1), hay que conocer bien las dimensiones del tubo, que no olvidemos, debe se capilar (radio muy pequeño) y además medir la diferencia de presión que mueve el liquido y el tiempo de escurrimiento. Esto ha sido hecho para algunos líquidos, pero elprocedimiento es delicado, y se prefiere hacer determinaciones del coeficiente de viscosidad relativo al de un líquido patrón conocido, el agua por ejemplo.
VISCOSIMETRIA DE STOKES
Este viscosímetro permite medir el coeficiente de viscosidad en forma absoluta, sin la necesidad de conocer la viscosidad de otro líquido.
El físico inglés STOKES (1850) encontró que si una esferita de radio R se mueveen un líquido de coeficientes de viscosidad η, con una velocidad V, el liquido se opone a su movimiento con una fuerza dada por:

Fs =  (4)

Si la esferita cae dentro de un liquida viscoso, por la acción de la gravedad el movimiento al principio es uniformemente acelerado,por lo que la velocidad crece, pero al a mismo tiempo crece Fs que se opone a la aceleración mas y mas, se llega así a un estado de equilibrio dinámico, en que la esferita sigue moviéndose pero con velocidad constate. En este momento las fuerzas en juego: el peso, el empuje del liquido (principio de Arquímedes) y la fuerza de Stokes, sumadas con su signo deben ser cero.
Esto se deduce que:...