Viscosimetro

INTRODUCCION:

En este trabajo se comprobara el comportamiento de un fluido cuando es sometido a un movimiento rotacional, es decir cuando hacemos girar el liquido.
También se comprobara la influencia de la viscosidad en el comportamiento del y construiremos un equipo que con una fuerza externa que genera una velocidad angular constante, que con otro parámetros, podremos cuantificar laviscosidad.
Asimismo, se verificara que el gasto de energía del motor en el movimiento rotacional del líquido es equivalente al gasto de energía que la fuerza cortante genera por la viscosidad del líquido.
También comprobaremos los valores teóricos y valores experimentales de la viscosidad donde se comprobara el error cometido en las medidas.

VISCOSIMETRO DINAMICO
Los viscosímetros definen laspropiedades viscosas de un fluido a temperaturas ambiente o a distintas temperaturas según sea el equipo; comúnmente en la forma de un tubo capilar calibrado, a través del cual un líquido pasa a una temperatura controlada, en un tiempo específico.
MATERIALES Y MÉTODOS.
Como se muestra en la figura 1, el viscosímetro en cuestión consta esencialmente de un cilindro móvil, interior, de radio R1 yaltura h, que gira a velocidad constante , el cual está concéntricamente situado dentro de un cilindro mayor, fijo, de radio R0. En el espacio entre ambos cilindros está el líquido cuya viscosidad se quiere determinar.

El cilindro móvil es impulsado por un motor que se puede fijar a distintos valores de velocidad constante consumo variable de energía. Entre más viscoso sea el líquido de la muestrael motor requerirá de más energía para alcanzar su velocidad de giro prefijada. Esto es debido a que el motor requiere aplicar un torque suficiente, para vencer la resistencia que opone el líquido estudiado. (Figura 2)

TEORÍA INVOLUCRADA.
Considérense dos placas sólidas paralelas, de longitud infinita (figura 3), separadas por una distancia r, entre las cuales existe un fluido viscoso.Si se aplica una pequeña fuerza F a una de las placas, ésta se desplazará respecto a la otra con una velocidad Vo.
Entre tanto, el comportamiento del fluido será de tipo laminar, esto es, que el líquido se comportará como si estuviera formado de un gran número de láminas paralelas, que se deslizan entre sí según un perfil de velocidad lineal (sólo para líquidos newtonianos). Las láminasimaginarias de líquido que colindan con las placas sólidas están adheridas a ellas, y por
tanto, tienen su misma velocidad (figura 4),

Como dos láminas vecinas cualesquiera se mueven a diferente velocidad, pasan una sobre otra, como las hojas una tijera, y el esfuerzo empleado para vencer la cohesión entre moléculas vecinas que pertenecen a distinta placa es llamado esfuerzo cortante (r). Este esfuerzotiene un distinto valor según la posición del par de placas vecinas de líquido que se consideren, a lo largo de la distancia en la figura 4.
Otro arreglo de placas de longitud infinita es el caso de un cilindro en movimiento dentro de otro cilindro estático, figura 5
La matemática de este problema parte de la ecuación de movimiento, obtenida en coordenadas cilíndricas para el componenteangular a partir de un balance generalizado de momentum:

…. Ec(1)
Esta ecuación puede simplificarse considerando que:
1. La gravedad sólo actúa en la dirección z : gr = 0, ge = 0, gz = g.
2. La fuerza centrífuga debida al giro ocasiona una presión entre láminas vecinas del líquido; esta presión es función del radio, pero no del ángulo

3. La velocidad de cada lámina delíquido no tiene componente radial ni axial: vr = 0, vz = O.
Con las suposiciones anteriores aplicadas, la ecuación (1) se reduce a:
..Ec. (2)
Lo cual implica que
… Ec (3)
separando las variables y aplicando la integración en ambos miembros , se tiene:
… Ec (4)
Realizando la integración sin límites:
….Ec (5)
Las constantes cl y c2 se pueden evaluar de condiciones de frontera:...