L4 Viscosidad GUIA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
LABORATORIO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE Y
APROVECHAMIENTO DE FLUIDOS
PRÁCTICA N° 4

ANALISIS DE VISCOSIDAD
1. INTRODUCCIÓN
Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como viscosidad, la cual se puede
definir como la resistencia a fluir ofrecida por un fluido, resultante de los efectos combinados
de la cohesión y laadherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento
resultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otra y es completamente
distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna
de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales.
La viscosidad en los líquidos se origina por las fuerzas decohesión mientras en los gases se
origina por la colisión molecular y varia con la temperatura.
2. TEMAS DE CONSULTA
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Definición de viscosidad.
Clases de viscosidad y sus unidades (dinámica, cinemática y relativa).
Fluidos newtonianos y no newtonianos.
Clases de Viscosímetros y su funcionamiento.
Variación de la viscosidad respecto a la temperatura.
Que es SSU y prueba de viscosidadSaybolt.
Explicación de la nomenclatura SAE, API e ISO en los aceites.

3. IMPLEMENTOS
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Viscosímetro Höppler.
Juego de esferas.
Aceite.
Cronómetro.
Termómetro.
Sistema de temperatura variable.

4.

MARCO TEÓRICO

VISCOSÍMETRO HÖPPLER

Está basado en una modificación del Viscosímetro de bola, en donde una esfera rueda en
el interior de un tubo que puede inclinarse un ángulo determinado.Las esferas son
relativamente grandes con relación al diámetro interior del tubo, lo que hace que el diámetro
de la esfera sea de gran precisión.
Las medidas de la viscosidad deben hacerse a diferentes temperaturas del fluido, donde se
cumple que:

𝜇 = 𝑘 ∗ (𝜌1 − 𝜌2 ) ∗ 𝑡
Dónde:
 𝝁 ≡ Viscosidad absoluta
 𝒌 ≡ Constante de la esfera
 𝝆𝟏 ≡ Densidad de la esfera
 𝝆𝟐 ≡ Densidad del aceite
 𝒕 ≡Tiempo de caída

El valor de la constante 𝒌 depende del tipo de esfera a utilizar, en esta práctica se usará
una esfera de vidrio de las siguientes características:

 𝜌 = 2500 [

𝑘𝑔
𝑚3

 𝑘 = 5x10−7 [

]

𝑝𝑎∗𝑚3
𝑘𝑔

]

PRINCIPIO DE LA VISCOSIDAD DE NEWTON, EL COEFICIENTE DE VISCOSIDAD.
El principio de la viscosidad de Newton para un flujo bien ordenado, en el que las partículas
se mueven portrayectorias rectilíneas y paralelas, establece que para ciertos fluidos,
llamados fluidos newtonianos, la tensión cortante en una interface tangente a la dirección del
flujo es proporcional al gradiente de la velocidad en dirección normal a la interface.
En un fluido newtoniano existe una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante
aplicado y la rapidez de deformación resultante.

Si se eligeuna superficie de área infinitesimal en el flujo y se dibuja la normal “n” a esta
superficie y se representan gráficamente las velocidades del fluido a lo largo de la normal, se
obtiene así la distribución de velocidades. La pendiente de esta curva respecto del eje “n” en
la posición correspondiente al área elemental, da valor de “Dv/dn”, que se relaciona con la
tensión cortante τ, mostrada en elelemento superficial. Introduciendo el coeficiente de
proporcionalidad en el principio de la viscosidad de Newton se llega al siguiente resultado:

𝜏=𝜇∗

𝑑𝑣
𝑑𝑛

(1)

En donde “𝜇” se conoce con el nombre de coeficiente de viscosidad dinámica y tiene las
dimensiones [FT/L2]. Por otra parte, la presión solo tiene una influencia muy pequeña sobre
la viscosidad, influencia que normalmente sedesprecia. Hay que señalar que todos los gases
y la mayoría de los líquidos más sencillos son fluidos newtonianos, y de aquí que se comporten
de acuerdo con la ecuación anterior. Las pastas, los lodos y los altos polímeros son ejemplos
de fluidos que no pueden considerarse como no newtonianos. Existe un principio de la
viscosidad más general llamado principio de la viscosidad de Stokes, aplicable a...