Practica 2 fluidos

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA
DIVISION DE CIENCIAS B ASICAS 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 2 VISCOSÍMETRO DE BROOKFIELD OBJETIVO: Co noce r, ut ili za r e inte rpre tar datos o bte ni do co n e l vis cos íme tro de Brookf ie ld pa ra de te rmi na r e l co mpo rtamie nto vis cos o de un f l ui do no ne wto nia no TEORIA. Fl uidos no- ne wto nia nos De ac ue rdo de la vis cos idad de Newto n, a l repres e ntar dvx grá fica me nt e τyx fre nte a para un fluido d eter minado, debe de ob te ner se una dy lí nea r ecta q ue pa sa por e l or ige n de coorde nadas, y c uya pe nd ie nte e s la viscos idad de l fluido a una c ie rta te mpera t ura y pres ió n. En efecto, la e xpe r ie nc ia de mue stra q ue para todos lo s gases y los líq uidos ho mo gé neos no po lime r izados τyx es d irecta me nte dv proporc io na l a - x . dy Mate má t ic a me nte, est a re lac ió n vie ne dada por la s iguie nte e xpres ió n: τyx = − µ dv x dy (1) co n la le y

Sin e mbar go, e xis te n muc hos mater ia les ind us tr ia lme nte importa ntes q ue no s igue n este comporta mie nto y a los c ua les se les co no ce co mo fluidos no- newto nia no s. El te ma de los fluidos no newto nia nos co ns t it uye act ua lme nt e una par te de otra c ie nc ia más a mp lia q ue es la reo lo gía, es dec ir, “ la c ie nc ia de l fluj o y la de for ma c ió n”, q ue es t ud ia las prop iedades mecá nica s de los gas es, líq uidos, p lást icos, s ubs ta nc ias as fá lt icas ymater ia les cr ista linos. Por lo ta nto, e l ca mpo d e la reo lo gía se e xt ie nde, desde la mecá nica de flu idos none wto nia nos, ha sta la e la st ic idad de Hooke. La re gió n co mpre nd id a e ntre e llas co rrespo nde a la de for mac ió n y flujo de todo s los t ipos d e ma ter ia les pa stoso s y s uspe ns io nes. El co mpor ta mie nto reo ló gico, e n es tado e stac io nar io de la mayor par te de los flu idos p uede estab le cerse med ia nte una fo r ma ge nera lizada de la ec uac ió n (1). τyx = −η Do nde  dv  η = η x   dy  y co mú nme nte se le co noce co mo vi scosi dad aparent e. dvx dy (2)

dvx , el dy co mporta mie nto se de no mina pseudopl ást i co; y di l at ant e en las q ue η a ume nta co n d ic ho grad ie nt e. S i η resulta indepe nd ie nte de l gr ad iente de ve loc idad, e l fluido se co mporta co mo ne wto nia no, y ento nces η=µ. .Se ha n prop ues to numero sas ec uac io nes e mp ír ic as o dvx “ mode los” p ara e xpr esar la re lac ió n q ue e xis te, e n es tado es tac io na r io, e ntre τyx y . dy En la s re gio nes e n q ue η d is minuye a l a ume nt ar e l grad ie nte de ve loc idad Los visc osí met ros rotac io na les so n út iles e n una mp lio inte r va lo de viscos idad es y part ic ular me nte va lio sos para e l es t ud io de s ist e mas no ne wto nia nos. Nor ma lme nte se e mp lea n e n e l ca mpo s uper ior a 50 po ise s, a unq ue s u uso es sat is fa ctor io a un e n los gases. Para trab ajos de ma yor prec is ió n ( s uper ior a 0.1% ), s u d is eño y co ns tr ucc ió n se hace n difíc ile s s in e mba r go, pa ra trabajo s de r ut ina e n los c ua les la p rec is ió n e s me no s ese nc ia l, son s e nc illos y có modos. Los visco sí metro s de cil indros coax iales o de Couet t e cons iste n es e nc ia lme nte e n dos c ilind ros co ncé ntr icos separ ados por una cap a fina a nular de l líq uido de e nsa yo. Uno de los c ilind ros gir a mie ntras e l ot ro queda estac io nar io, con prod ucc ió n acc ió n decor te en e l líq uido. Para de ter minar la viscos idad se mide la tor s ió n necesa r ia para prod uc ir ro tac ió n con una ve loc idad a ngular d ada, o la ve loc idad a ngular res ulta nte de una to rs ió n d ada. El vis cosí met ro de MacMichae l cons is te e n una probe ta que cont ie ne la muest ra y q ue gira en to r no de un c ilind ro int er io r s ume r gido e n la mue str a. El c...