Sustancias puras

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS ACADEMIA DE OPERACIONES UNITARIAS

MANUAL DE PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE FENOMENOS DE TRANSPORTE PRACTICA No. III DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE FLUIDOS

CONTENIDO
1. OBJETIVO 2. CONSIDERACIONES TEORICAS 3. EQUIPO Y ACCESORIOS UTILIZADOS 4. PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 5. TABLA DEDATOS EXPERIMENTALES 6. SECUENCIA DE CÁLCULOS 7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 8. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES 9. BIBLIOGRAFÍA

Elaboraron: M. en C. Benjamín Marcos Marín Santibáñez, Dr. Francisco Rodríguez Gonzalez, Ing. Martha Elena García Ruíz.

1. OBJETIVO El objetivo de esta práctica es obtener el comportamiento en flujo o reológico de dos fluidos a través de sus curvas de flujo, utilizando unviscosímetro rotacional de cilindros concéntricos y determinar sus viscosidades de corte de estos fluidos.

2. CONSIDERACIONES TEORICAS En distintos sectores de la industria, ya sea petrolera, farmacéutica, de alimentos, de plásticos, cosmética, etc., se trabaja con una gran variedad de fluidos que exhiben un comportamiento complejo bajo flujo, debido a su composición o a su estructura.Ejemplos de este tipo de fluidos son los polímeros fundidos, las suspensiones, emulsiones, pinturas, polímeros fundidos, fluidos biológicos, etc. En todos ellos la razón del esfuerzo de corte y la rapidez de corte no es constante, lo cual hace que su caracterización en flujo sea una tarea compleja. Así, el estudio del comportamiento en flujo de un fluido es una tarea de la cual está encargada una cienciainterdisciplinaria llamada Reología, que conjunta a la física, la química y las matemáticas. Desde el punto de vista teórico, para determinar la viscosidad de un fluido es necesario establecer relaciones entre las variables dinámicas (como el esfuerzo de corte) y variables cinemáticas (como la rapidez de corte). Este tipo de ecuaciones, en las cuales existe una proporcionalidad de las variablesantes mencionadas, son llamadas ecuaciones constitutivas y dictan el comportamiento de los fluidos en flujo. Por otro lado, la representación grafica del esfuerzo de corte vs. la rapidez de corte o de deformación (gradiente de velocidad) es llamada curva de flujo y ésta es una herramienta de gran utilidad, ya que aporta información acerca del tipo de comportamiento del fluido en flujo. En general,los fluidos se pueden clasificar empleando la ley de Newton de la viscosidad, dada por, �� = ���� , (1)

donde  es la viscosidad del fluido. La ecuación (1) es el ejemplo más sencillo de una ecuación constitutiva y describe el comportamiento bajo flujo de un conjunto de fluidos que son llamados newtonianos. La principal característica de este tipo de fluidos es que su viscosidad de corte esconstante, es decir, la razón del esfuerzo de corte y la rapidez de corte o de deformación es constante. La curva de flujo de este fluido es una línea recta de pendiente , como se muestra en la figura 1. Por otro lado, si el fluido que se está caracterizando reológicamente no obedece la ley de Newton, entonces, se dice que el fluido es no newtoniano. En el caso de los fluidos no newtonianos suviscosidad de corte varía con la rapidez de corte, como es el caso de los fluidos adelgazantes o pseudoplásticos y los espesantes o dilatantes (véase la figura 1a). Un fluido adelgazante es aquel cuya viscosidad de corte disminuye cuando la rapidez de corte aumenta, mientras que para un espesante su viscosidad aumenta con el incremento de la razón de corte (véase la figura 1b).

DilatanteESFUERZO DE CORTE (Pa)

Fluidos tipo Bingham Newtoniano Adelgazante o pseudoplástico

0

CURVA DE FLUJO

RAPIDEZ DE CORTE (s )

-1

a)
VISCOSIDAD DE CORTE (Pa s)

Dilatante

Newtoniano

Adelgazante o pseudoplástico CURVA DE VISCOSIDAD

RAPIDEZ DE CORTE (s )

-1

b) Figura 1. a) Curva de flujo y b) de viscosidad que representan los comportamientos reológicos que pueden exhibir...