VISCOSIDAD DE FLUIDOS

Universidad Católica Boliviana “San Pablo”
Facultad de Ciencias Exactas e Ingeniería
Ingeniería Química






















“PRACTICA 1”



Materia: Introducción a los fenómenos de transporte

Paralelo: 1

Alumno: Carvani Zurita Itzayana Lily
Leiza Pamela Vino Coaquira

Catedrático: ZAVALETA MERCADO RONANTH


- 25 deseptiembre de 2013 -


Viscosidad de los fluidos

Objetivo.-

Determinar experimentalmente la viscosidad de diferentes sustancias como el aceite de oliva y el shampoo.

Teoría

La Viscosidad es un parámetro de los fluidos que tiene importancia en sus diversas aplicaciones industriales, particularmente en el desempeño de los lubricantes usados en máquinas y mecanismos. La viscosidad de lassustancias puras varía de forma importante con la temperatura y en menor grado con la presión.

La facilidad con que un líquido se escurre es una pauta de su viscosidad. Se define la viscosidad como la propiedad que tienen los fluidos de ofrecer resistencia al movimiento relativo de sus moléculas. También se suele definir la viscosidad como una propiedad de los fluidos que causa fricción, esto daorigen a la pérdida de energía en el flujo fluido. La importancia de la fricción en las situaciones físicas depende del tipo de fluido y de la configuración física o patrón. Si la fricción es despreciable, se considera el flujo como ideal.

Viscosidad: Una propiedad física muy importante que caracteriza la resistencia al flujo de los fluidos es la viscosidad. Y se deriva como consecuencia delprincipio de Newton de la viscosidad. Este principio establece que para un flujo laminar y para ciertos fluidos llamamos Newtonianos, la tensión cortante es una entercara tangente a la dirección del flujo, es proporcional al gradiente de la velocidad en dirección anormal al flujo.
Operacionalmente se expresa, así:
τ= -µ (∂v/∂n)

Donde µ se conoce con el nombre de coeficiente de viscosidaddinámica y tiene dimensiones (Ft/L2). En general la viscosidad de los fluidos incompresibles disminuye al aumentar la temperatura, mientras que, en los gases sucede lo contrario.

Ecuación de Stokes: El fluido alrededor de una esfera ha sido estudiado por Stokes. Su aplicación es de gran utilidad en la resolución de problemas tales como los del sedimento de partículas de polvo. Stokes encontró queel empuje (fuerza ejercida sobre la esfera por el flujo de un fluido alrededor de ella) vale:

Empuje = 6πresferaµv
Siendo:
resfera= el radio de la esfera
v = la velocidad de la esfera

Para encontrar la velocidad final de una esfera que cae en un fluido en reposo, debe tenerse en cuenta que:

Fuerza de empuje hidrostático+ fuerza de empuje= Peso

Para el análisis de la viscosidad dealgún líquido se estudian los movimientos de la ‘pelota’ en dichos fluidos haciendo uso del balance de fuerzas de la segunda Ley de
Newton.
En este caso el cuerpo ha llegado a su velocidad terminal, no se encuentra acelerado:

Fuerza de empuje hidrostático+ Fuerza de empuje – Peso= 0

Debido a que hay una ‘fuerza viscosa’ que se opone al empuje, tenemos que =

Fuerza de empujehidrostático- Fuerza de empuje- Peso= 0

Matemáticamente lo expresamos así:

ΣF = E −Fviscosa + (−mg) = 0

Sean ρesfera, ρlíquido las densidades de la esfera y del fluido tenemos lo siguiente:

(4/3) πr3ρlíquido- g- (4/3)πr3ρesferag+ 6πrµv=0


Despejando µ obtenemos
= (2)(r2)(g)(ρesfera- ρ)/ (9)(v)

donde:

µ= la viscosidad del líquido problema
r= radio de la esfera
g= gravedad
ρesfera= densidad de la esfera
ρliquido = densidad del líquido problema
v = velocidad, que es igual a: h/ t,

donde
t= tiempo de caída de la esfera en un marco de referencia
h= longitud del tubo en el mismo marco de referencia

µ= (2)(r2)(g)(ρesfera- ρ liquido)/ (9)(h/t) ecuación (*)

Ecuación de Hange- Poiseuille: Si se aplican las leyes de Newton de la viscosidad al...