Viscosidad

2.- MEDIDA DE VISCODIDAD

OBJETIVOS

El objetivo de esta práctica es la clasificación de distintos fluidos según su comportamiento reológico. Para ello se realiza un estudio de la variación de la viscosidad en función del gradiente de velocidad. La viscosidad de dichos fluidos se va adeterminar mediante dos métodos:
viscosímetro rotacional y viscosímetro Cannon-Fenske.
Con el viscosímetrorotacional se estudiarán la viscosidad de cinco fluidos: glicerina, ketchup, etilenglicol, aceite y gel de afeitar.
Con el viscosímetro Cannon-Fenske: glicerina, etilenglicol y aceite.
Una vez realizadas todas las medidas, se compararán los dos métodos.

DATOS EXPERIMENTALES

VISCOSÍMETRO ROTACIONAL:

Tabla 1. datos experimentales glicerina

Tabla 2. datos experimentales ketchup

Tabla3. datos experimentales etilenglicol

Tabla 4. datos experimentales aceite

Tabla 5. datos experimentales gel de afeitar.

CÁLCULOS:

En primer lugar se va a determinar si un fluido es newtoniano o no newtoniano . Para ello se representa la viscosidad frente al gradiente de velocidad ; si se obtiene un valor constante de viscosidad el fluido será newtoniano, mientras que si la viscosidadvaría con el gradiente de velocidad se tratará de un fluido no newtoniano.

El gradiente de velocidad lo se calcula mediante la siguiente fórmula:

γ = 4*π* N / 60 (1)

-Glicerina:
Figura 1. Viscosidad frente a gradiente de velocidad.

Se observa que es un fluido newtoniano, ya que se obtiene un valor mas o menos constante de la viscosidad en función del gradiente develocidad. Para asegurarse de que se trase obtiene una recta, será un fluido newtoniano, mientras que si se obtiene una curva se tratará de un fluido no newtoniano.

La tensión rasante se calcula como

τ = μ * γ (2)

siendo: μ = viscosidad obtenida experimentalmente (kg/ms)
γ = gradiente de velocidad (s-1)

Figura 2. Tensión rasante frente a gradiente develocidad.

Mediante esta gráfica se determina que se trata claramente de un fluido newtoniano. Por tanto su viscosidad es la pendiente:
pte= μ = 1,21 kg/ms

Ketchup:

Figura 3 y 4. Representaciones para el ketchup

Mediante la figura tres se observa que se trata de un fluido no newtoniano. Observando la figura cuatro no queda muy claro si se trata de un pseudoplástico o de un plástico real,para determinar de que tipo de fluido se trata se aplica el modelo reológico de Herschel- bulkley, representado mediante la siguiente ecuación:

τ = τc + K*γn (3)

de esta manera mediante una regresión lineal se obtiene los parámetros τc (a), k (b) y n (c) ; si alguno de estos valores sale negativo o cercano a cero no se trataría de un plástico real.
Figura 5.Regresión no lineal para el ketchup

Por tanto deducimos que se trata de un pseudoplástico, ya que el valor del parámetro a esta muy cercano a cero lo que indica que la temperatura crítica es muy baja , por tanto, no es un plástico real. Se aplica el modelo reológico de Ostwal-de Waele-Mutting, este modelo propone:

τ = K*γn (4)
siendo μa = K*γn-1
k =índice de consistencia
n = índice de comportamiento del fluido
si n = 1 k = μ el fluido es newtoniano
si n < 1 el fluido es pseudoplástico
si n > 1 el fluido es dilantante.

Se toman logaritmos neperianos en la ecuación (4) :

ln τ = ln K + n*lnγ

representando lnτ frente a lnγ obtenemos una recta de la cual seobtiene el valor de k y n, de esta manera con el valor de n podemos determinar si se trata efectivamente de un pseudoplástico:

Figura 6. Representacion de la tensión frente al gradiente para el ketchup

n = 0,23 por tanto, podemos asegurar que el ketchup es un pseudoplástico.

Etilenglicol:

Figura 7. Representación de la viscosidad frende al gradiente de velocidad

A la vista de la...