VISCOSIMETRO DE CAIDA DE BOLA

ANDRES FELIPE FORERO DIAZ

JULIAN ESTEBAN DIAZ GAITAN

ROMARIO GOMEZ MOTTA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

TECNOLOGIA MECANICA

MARZO 2013

BOGOTA D.C.

VISCOSIMETRO DE CAIDA DE BOLA

ANDRES FELIPE FORERO DIAZ

JULIAN ESTEBAN DIAZ GAITAN

ROMARIO GOMEZ MOTTA

RICARDO PORRAS

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

TECNOLOGIA MECANICA

MARZO 2013

BOGOTA D.C.

OBJETIVOS

GENERAL

Registrar los valores de la viscosidad en diferentes fluidos, mediante el montaje de un viscosmetro de cada de bola.

ESPECFICOS

Realizar un montaje de viscosmetro de cada de bola. Determinar de la viscosidad de ciertos lquidos. Verificacin de la viscosidad con respecto a los cambios de temperatura.

MARCO TERICO

La viscosidad est definida como el frotamiento interno entre las molculas del fluido cuando se deslizan unas sobre otras. Cuanto mayor sea este movimiento relativo, mayor ser la resistencia interna que ofrece el fluido. Por causa de la viscosidad es necesario ejercer cierta fuerza para obligar a una capa lquida, en un movimiento laminar, a deslizarse sobre otra, o para obligar a una superficie deslizarse sobre otra cuando hay una o varias capas lquidas entre ambas. En la mayora de los fluidos que se utilizan comnmente, tales como el agua aire, aceite, etc., los esfuerzos asociados a una velocidad de deformacin dada son una funcin lineal. Este tipo de fluidos se llaman fluidos Newtonianos y el factor de proporcionalidad lineal se conoce como coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad dinmica. El coeficiente de viscosidad depende nicamente del estado termodinmico del fluido. El coeficiente de viscosidad se define como el cociente entre el esfuerzo cortante por unidad de rea (F/A) y la velocidad cortante por unidad de espesor de la capa de fluido (V/e).

= De la misma forma existen varios dispositivos para determinar la viscosidad de un fluido, uno de los ms comunes es el viscosmetro de cada de bola, el cual se basa en el sistema de medida Hppler. Mide el tiempo en el que una esfera slida necesita para recorrer una distancia entre dos puntos de referencia dentro de un tubo con un fluido de muestra. Los resultados obtenidos se determinan como viscosidad dinmica en unidades de medida estandarizada del Sistema Internacional (Pas).

Este viscosmetro se utiliza principalmente para substancias de baja viscosidad como:

Industria de aceites minerales (aceites, lquidos hidrocarburos) Industria alimentaria (soluciones de azcar, miel, cerveza, leche,

gelatina, zumos de frutas) Industria qumica (soluciones de polmeros, disolventes, soluciones de

resinas, dispersiones de ltex, soluciones adhesivas) Industria Cosmtica/Farmacutica (materias primas, glicerina,

emulsiones, suspensiones, soluciones) Industria petrolera (crudo, aceite para mquinas, petrleo) Carburantes (petrleo, aceite diesel y parafina) Industria papelera (emulsiones, dispersiones de pigmentos, aditivos del

papel) Pinturas y barnices (tintas para impresin, barnices, acuarelas, tintas)

MATERIALES

Recipiente cilndrico Esfera pequea Tres fluidos (Aceite de motor, Varsol, Glicerina) Metro Cronmetro Termmetro o Termocupla.

PROCEDIMIENTO

Para hacer las pruebas de viscosidad se procedi a hacer un pequeo montaje de un viscosmetro de cada de bola, debido a sus facilidades de montaje. sta facilidad debida a que el principio de este viscosmetro radica en el tiempo de cada de la esfera a travs del recipiente que contiene el fluido a medir.

En primera instancia se procede a medir las dimensiones y el peso de la esfera, para al final facilitar los clculos.El recipiente es llenado con el fluido, registrando la altura que ocupa el fluido en el recipiente, despus de ello se procede a soltar la esfera dentro del recipiente, tomando los datos del tiempo de cada hasta el fondo del recipiente. Para cada fluido se realiz la prueba a tres diferentes temperaturas, y a cada temperatura se registraron tres datos de tiempo.

DATOS Y ANLISIS

GLICERINA T(C) h(m) t1 t2 t3 t(s) v(m/s^2)

16 0,214 4,29 4,2 4,24 4,24333333 0,05043205 32 0,214 1,54 1,5 1,52 1,52 0,140789474 46 0,214 0,64 0,64 0,65 0,64333333 0,332642489 63 0,214 0,42 0,42 0,42 0,42 0,50952381

VARSOL T(C) h(m) t1 t2 t3 t(s) v(m/s^2)

20 0,272 0,31 0,35 0,33 0,33 0,824242424 40 0,272 0,26 0,3 0,26 0,27333333 0,995121963 60 0,272 0,18 0,2 0,2 0,19333333 1,406896576

ACEITE DE MOTOR T(C) h(m) t1 t2 t3 t(s) v(m/s^2)

16 0,228 4,29 4,2 4,24 4,24333333 0,053731343 41 0,228 1,54 1,5 1,52 1,52 0,15 82 0,228 0,64 0,64 0,65 0,64333333 0,354404145

Para la toma de las mediciones se utilizo una esfera de vidrio con las siguientes caractersticas:

Dimetro: 11.1 mm

Masa: 1,8gr

Con estos valores hallaremos el peso especfico de la esfera de la siguiente ecuacin.

= 0.0018 9.81 2

= 0.0176 Despejamos la siguiente frmula para hallar el peso especfico ()

=

= Hallamos el volumen de la esfera de vidrio con el dimetro ()ya medido

= 36 = (0.011)36 = 6.969 1073

Reemplazamos en la frmula del peso especfico () = 0.0176 6.969 1073

= 25,254 3 Para la viscosidad dinmica() utilizamos la siguiente formula

= 218 = = =

Se procede a realizar los clculos correspondientes a cada fluido.

GLICERINA

La glicerina posee una gravedad especfica de = 1.249. A continuacin se realizara el clculo de la viscosidad dinmica de la glicerina a 16 c.

= 218 Para realizar el clculo es necesario primero calcular el peso especfico()de la glicerina.

= @ 4 @ 4 = 4 Despejamos la ecuacin

= @ 4 = 1.249 9.81 2

= 12.252 2 Sustituimos valores en la ecuacin de viscosidad dinmica para el valor de 16 c.

= 25,254 3 12.252 3 (0.011)218(0.504/2) = 0.01734 .

Este mismo procedimiento se efectu para las diferentes temperaturas y se obtuvieron los siguientes resultados.

GLICERINA = ./

T(C) h(m) t1 t2 t3 t(s) v(m/s^2) ( . ) 16 0,214 4,29 4,2 4,24 4,24333333 0,05043205 0.01734

32 0,214 1,54 1,5 1,52 1,52 0,140789474 0.000621

46 0,214 0,64 0,64 0,65 0,64333333 0,332642489 0.000263

63 0,214 0,42 0,42 0,42 0,42 0,50952381 0.000172

-0.002

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

0 10 20 30 40 50 60 70

GLICERINA Viscosidad - Temperatura

Valores Y

VARSOL

El varsol tiene una densidad de = 0.8 /3 ya continuacin se realizara el clculo de la viscosidad dinmica del varsol a 20 c.

= 218 Para realizar el clculo es necesario primero calcular la densidad()del varsol.

= 0.8 /3 0.8

3

10001 131 1063 = 0.0008 /3

= = Reemplazamos trminos

= 0.0008 3 9.81 2 = 0.007848 3 7.848 106 3

Sustituimos valores en la ecuacin de viscosidad dinmica para el valor de 20 c

= 25,254 3 7.848 106 3 (0.011)218(0.824/2) = 0.000206 .

Este mismo procedimiento se efectu para las diferentes temperaturas y se obtuvieron los siguientes resultados.

VARSOL = . /

T(C) h(m) t1 t2 t3 t(s) v(m/s^2) ( . ) 20 0,272 0,31 0,35 0,33 0,33 0,824242424 0.000206 40 0,272 0,26 0,3 0,26 0,27333333 0,995121963 0.000171 60 0,272 0,18 0,2 0,2 0,19333333 1,406896576 0.000121

ACEITE DE MOTOR 20W -50

El aceite de motor 20w-50 posee un peso especifico de = 0.888/3 y a continuacin se realizara el clculo de la viscosidad dinmica de la glicerina a 16 c.

= 218

0

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

0 10 20 30 40 50 60 70

VARSOL Viscosidad - Temperatura

Sustituimos valores en la ecuacin de viscosidad dinmica para el valor de 16 c

= 25,254 3 0.888 3 (0.011)218(0.053/2) = 0.000199 .

Este mismo procedimiento se efectu para las diferentes temperaturas y se obtuvieron los siguientes resultados

ACEITE DE MOTOR = ./

T(C) h(m) t1 t2 t3 t(s) v(m/s^2) ( . ) 16 0,228 4,29 4,2 4,24 4,24333333 0,053731343 0.000199

41 0,228 1,54 1,5 1,52 1,52 0,15 0.000165

82 0,228 0,64 0,64 0,65 0,64333333 0,354404145 0.000116

0

0.00005

0.0001

0.00015

0.0002

0.00025

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

ACEITE DE MOTOR 20W-50 Viscosidad - Temperatura

Por peticin del profesor, se realiz la medicin de la viscosidad del agua por el mtodo de ostwald, el cual se encuentra en funcin del tiempo.

Viscosidad del agua @ 20 C: 9.982 kN/m3

CONCLUSIONES

Aunque el viscosmetro de cada de bola es de fcil manejo, no brinda una buena precisin en los datos, al calcular la viscosidad de manera indirecta a su vez con datos tomados con un grado de incertidumbre.

La viscosidad en un fluido de naturaleza lquida es inversamente proporcional al incremento de temperatura.

La viscosidad de un lquido no logra recuperar su valor inicial ya que de algn modo las fuerzas intermoleculares de un lquido viscoso se ven afectadas por los cambios de temperatura.

BIBLIOGRAFA

http://69.167.133.98/~dqisaco/pdf/GLICERINA%20USP.pdf.

http://lubricantesdelcentro.com/index.php?option=com_content&view=article&id=112:inca-multigrado-premium-sl-20w50&catid=40:vehiculo.