UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica Ciclo 2010-B VISCOSIMETRO

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Pascual González Tebar
hace 7 años
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1 VISCOSIMETRO ENGLER 1

2 1. OBJETIVOS: Determinar la viscosidad de una muestra de aceite lubricante. Mostrar la variación de la viscosidad de un fluido líquido con el cambio de temperatura. 2. FUNDAMENTO TEORICO: Antes de dar comienzo a esta experiencia, primero debemos conocer algunos conceptos y definiciones que nos serán de gran ayuda en este laboratorio. VISCOSIDAD Es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad. VISCOSIDAD DINÁMICA 2

3 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2010-B Llamada también Viscosidad absoluta, es medida por el tiempo que tarda el líquido en fluir a través de un tubo capilar a una determinada temperatura. Sus unidades son el poise o centipoise, siendo muy utilizada a fines prácticos. 1 poise = 100 centipoise = 1 g/(cm s) = 0,1 Pa s. 1 centipoise = 1 mpa s. VISCOSIDAD CINEMÁTICA Es el tiempo requerido para que una cantidadd fija de un liquido fluya a través de un tubo capilar bajo la fuerza de la gravedad. Matemáticamente se expresa como el cociente de la viscosidad dinámica (o absoluta) y la densidad de un fluido, ambos a la misma temperatura. Se obtiene como cocientee de la viscosidad dinámica (o absoluta) y la densidad. La unidad en el SI es el (m²/s). La unidad física de la viscosidad cinemática en el Sistema CGS es el Stokes aunque a veces se usa el centistokes. 1 stokes = 100 centistokes = 1 cm²/s = 0, 0001 m²/s VISCOSÍMETRO ENGLER Constituye una resistencia a la deformación, la cual no sigue las leyes del rozamiento entre sólidos, siendo las tensiones proporcionales, en forma aproximada, a las velocidades de las deformaciones; esta Ley fue formuladaa por Newton, que decía que, cuando las capas de un líquido deslizan entre sí, la resistencia al movimientoo dependee del gradiente de la velocidad dv/dx, y de la superficie, F = Siendo: 3 LABORATORIOO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2010-B = la constante de proporcionalidad; ahora bien, la velocidad va

VISCOSÍMETRO ABSOLUTO: Mediante un viscosímetro absoluto calibrado, se determina el tiempo de derramee del volumen constante de líquido cuya viscosidad se desea conocer.

4 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2010-B = la constante de proporcionalidad; ahora bien, la velocidad va variando progresivamente de capaa en capa, y no bruscamente. Si la velocidad relativaa de desplazamiento es nula, la tensión también lo será. VISCOSÍMETRO ABSOLUTO: Mediante un viscosímetro absoluto calibrado, se determina el tiempo de derramee del volumen constante de líquido cuya viscosidad se desea conocer. Si el derrame es debido a la acción de su propio peso, se determina la viscosidad cinemática. Si el derrame es debido a una diferencia de presión, se determina la viscosidad dinámica. El fluido circula a temperatura constante, bajo una diferencia de presión también constante, a través de dos tubos capilares calibrados es fundamental definir la temperatura para determinar el estado del fluido. Los grados Engler se obtienen dividiendo el tiempo de vaciado del líquido problema a través del orificio calibrado y el tiempo que tardaría por el mismo orificio un líquido patrón, agua destilada, efectuando ambas mediciones a la misma temperatura; siendo las temperaturas más usuales para realizar estas mediciones de 20 C, 50 C 100 C. INFLUENCIA DE LA PRESIÓN Y TEMPERATURA EN LA VISCOSIDAD: Paraa temperaturas elevadas, la viscosidad de los líquidos es muy pequeña; para un valor de temperatura tendiendo a infinito, se corresponde con un valor cero de la viscosidad. 4 LABORATORIOO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

5 3. DESCRIPCION DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR: El viscosímetro engler es un dispositivo que se emplea para medir la viscosidad cinemática aproximado de aceites hasta un grado SAE60 con buena eficiencia. Está conformado por una taza metálica central, con tapa, revestida de bronce, en cuyo fondo tiene un agujero central de 2.80 mm de diámetro por donde fluirá el aceite, este agujero se mantiene cerrado mediante un pin obturador de metal, que puede ser lavado sin necesidad de abrir la tapa. Un recipiente para agua circunda a la taza y sirve para calentar el agua (baño maría) que mantendrá al aceite a una temperatura uniforme en toda la taza utilizando el agitador incomparado al equipo. Dos termómetros de mercurio (0 ºC 100 ºC), uno para el aceite y otro para el agua. Un cronómetro, para medir los tiempos de vaciado del agua y del aceite. Un bastidor o soporte del viscosímetro con calentador a gas incorporado. Un recipiente graduado de 250 ml. Agua limpia, destilada preferentemente. 250 ml. Aceite lubricante cuyo grado SAE deberá determinarse, 250ml. 4. PASOS A SEGUIR DE LA EXPERIENCIA: Nivele el equipo. Llene la taza central con agua, llevándola a temperatura de 20 ºC. Tome el tiempo de vaciado de 200 ml de agua. Anotar en la hoja de cálculos. Llene la taza central con aceite y el recipiente que circunda con agua. Coloque los termómetros en los depósitos respectivos. 5

6 EXPERIENCIA No. 1: Lleve el aceite hasta una temperatura de 20 ºC Tome el tiempo de vaciado de 200 ml de aceite, cuando se haya alcanzado la temperatura deseada y mantenida constante durante aprox. 5 minutos. Anote en la hoja de cálculos. EXPERIENCIA No. 2: Repita el procediendo 4 y 5, para la temperatura del aceite 50 ºC teniendo en cuenta que la diferencia de temperaturas entre el agua y el aceite sea del orden de los 5 ºC. Durante el proceso, agite constantemente el agua para uniformizar la temperatura alrededor de la taza de aceite. EXPERIENCIA No. 3: Repita el procediendo 4 y 5 para la temperatura del aceite 100 ºC. HOJA DE DATOS Y CALCULOS: Datos de Laboratorio: El procedimiento descrito en los pasos 4 y 5 se realizará para el número de experiencias que el instructor crea conveniente. El tiempo de vaciado de 200ml de agua a 20 ºC está en el rango de segundos. Si en la experiencia obtiene un tiempo diferente. Ante en las conclusiones el porqué de dicha diferencia. En el viscosímetro Engler, para ensayos donde la temperatura del agua alcanza los 50 ºC existe un error del 10%; sobre los 50 ºC, el error baja al orden de 5%. 6

7 MEDICIONES Y RESULTADOS: t de vaciado de 200 ml de agua a 20 ºC = segundos EXP. Nº AGUA (ºC) ACEITE (ºC) ACEITE VACIADO (seg.) Grados Engler VISCOSIDAD DEL ACEITE Cinemática ( ) Dinámica ( ) Grado SAE CALCULOS: a) Determinación de los grados Engler. " t" de vaciado de 200 ml de aceite a T ( º C ) " t " de vaciado de 200 ml de agua a 20 º C b) Determinación de la velocidad cinemática μ γ 891 c) Utilice la Fig. de viscosidad dinámica versus temperatura y grafique la curva correspondiente al grado SAE del aceite utilizado. 7

8 DESARROLLO Para una Temperatura = 20ºC (del aceite) μ Para una Temperatura = 50ºC (del aceite) μ Para una Temperatura = 68ºC (del aceite) μ

9 Luego tomamos nuestra grafica y comparamos si los datos obtenidos están correctos o no concuerda con las características del aceite. 9

10 5. ANALISIS DE RESULTADOS Debido a que al experimento se le agrego más agua de la debida, el porcentaje de error se incremento porcentualmente, lo cual provoco una pequeña diferencia de rango con la gráfica. Las temperaturas a que llego el aceite SAE el día de experiencia fueron 20 ºC,50 ºC y 68 ºC. El % de error se pudo elevar debido que mientras se realizaba la experiencia, no se retiro el pin como debía ser. Debido a que el aceite demoraba mucho en caer tuvimos que tomar un valor promedio de caída y multiplicarlo por un factor de tiempo hasta llegar al volumen de 200. Hubo inconvenientes a la hora de determinar el tiempo de desalojo del aceite, lo cual habría ocasionado un porcentaje de error en el análisis de los resultados. El objetivo impuesto fue cumplido. 10

11 6. RECOMENDACIONES: Es necesario tener cuidado al momento de vaciar los líquidos, porque podríamos ocasionar un % de error mayor. El orden y la limpieza es muy importante para no mezclar los líquidos en un descuido, tal como sucedió en esta experiencia. La viscosidad de un fluido liquido varia con el cambio de su temperatura. 7. BIBLIOGRAFIA: cfluidos.pdf 11

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