VISCOSIDADVISCOSIDAD

LABORATORIO DE GEOTECNIA Y LABORATORIO DE GEOTECNIA Y ASFALTOASFALTO

FACULTAD DE INGENIERIA UNAFACULTAD DE INGENIERIA UNA

AÑO 2014AÑO 2014

Ing. Alfredo Ing. Alfredo SánchezSánchez

INDICE DE LA PRESENTACIONINDICE DE LA PRESENTACION

�� Conceptos de Reología.Conceptos de Reología.

�� ViscosidadViscosidad

�� Distintos tipos de ViscosímetrosDistintos tipos de Viscosímetros

�� Viscosímetro Saybolt FurolViscosímetro Saybolt Furol

�� Viscosímetro BrookfieldViscosímetro Brookfield

�� Nomograma de Heukelom Nomograma de Heukelom

CONCEPTOS de REOLOGIACONCEPTOS de REOLOGIA

�� La La ReologíaReología es la ciencia que estudia la es la ciencia que estudia la deformación y fluencia de la materia.deformación y fluencia de la materia.

La La VISCOSIDADVISCOSIDAD es es la fricción interna de un la fricción interna de un �� La La VISCOSIDADVISCOSIDAD es es la fricción interna de un la fricción interna de un fluido, causada por la atracción molecular, que le fluido, causada por la atracción molecular, que le hace resistir su tendencia a fluirhace resistir su tendencia a fluir. .

PARA QUE SE QUIERE PARA QUE SE QUIERE CONOCER LA VISCOSIDAD ?CONOCER LA VISCOSIDAD ?

�� Control de Calidad:Control de Calidad:

Control de recepción del material asfálticoControl de recepción del material asfáltico

�� Diseño de Mezcla: Diseño de Mezcla: �� Diseño de Mezcla: Diseño de Mezcla:

Determinar la curva de viscosidad para mezcla y Determinar la curva de viscosidad para mezcla y compactacióncompactación

�� Investigación:Investigación:

Modelación del comportamiento reológico del asfaltoModelación del comportamiento reológico del asfalto

NEWTON Y LA VISCOSIDADNEWTON Y LA VISCOSIDAD

� Newton definió la viscosidad

considerando el modelo de la figura. Dos

áreas paralelas planas de fluido del mismo

tamaño “A” separados por una distancia

“dy” y moviéndose en la misma dirección

a diferentes velocidades “V1” y “V2”.

Lamina de Fluido 1

dy

Lamina de Fluido 1

A V1

V2

dy

dv

A

F ⋅=η

Donde: F = Fuerza aplicada, dinas (g cm/seg2) A = Área de la placa, cm2 y = Distancia entre placas (espesor), cm v = Velocidad de desplazamiento, cm/seg dv/dy = Gradiente de velocidad o velocidad de fluir, 1/seg τ = Esfuerzo de corte, dinas/cm2 η = Coeficiente de viscosidad

� Newton supone que la fuerza requerida para mantener esta diferencia en la velocidad es proporcional a la diferencia de velocidad a través del fluido, es decir al gradiente de velocidad.

� La constante η es conocida como la “viscosidad”.

dydv

τη =

�� Los líquidos que fluyen de acuerdo a la Ley de Los líquidos que fluyen de acuerdo a la Ley de Newton son conocidos como NEWTONIANOS. Newton son conocidos como NEWTONIANOS.

NO NEWTONIANONO NEWTONIANO

NEWTONIANONEWTONIANO

ESFUERZO DE ESFUERZO DE CORTECORTE

ττ

VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE

NO NEWTONIANONO NEWTONIANO

NEWTONIANONEWTONIANO

ESFUERZO DE ESFUERZO DE CORTECORTE

ττ

VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE FLUIRFLUIR

dvdv/dy/dy

VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE FLUIRFLUIR

dvdv/dy/dy

NO NEWTONIANOSNO NEWTONIANOS

NEWTONIANONEWTONIANO

ViscosidadViscosidad

ηη

VELOCIDAD DE VELOCIDAD DE FLUIRFLUIR

dvdv/dy/dy

UNIDADES DE MEDIDA DE LA UNIDADES DE MEDIDA DE LA VISCOSIDADVISCOSIDAD

Poisecmseg

gr

cmseg

segcmgr

seg

cmdinas

dydv

=⋅

=⋅⋅⋅===

22

2

1τη

�� Viscosidad absoluta se mide en PoisesViscosidad absoluta se mide en Poises

Viscosidad cinemática se mide en StokesViscosidad cinemática se mide en Stokes�� Viscosidad cinemática se mide en StokesViscosidad cinemática se mide en Stokes

Stokeseg

cm

grsegcm

cmg

dv ==

⋅⋅⋅==

23η

�� Conversión de unidades:Conversión de unidades:

cP (centipoise) = 0.01 PoisecP (centipoise) = 0.01 Poise

cP = 0.001 Pa.segcP = 0.001 Pa.seg

DISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROSDISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROS

�� Microviscosímetro de placas deslizantesMicroviscosímetro de placas deslizantes

�� Viscosímetros capilares:Viscosímetros capilares:

�� Absoluta: Cannon Manning, Asphalt InstituteAbsoluta: Cannon Manning, Asphalt Institute

�� Cinemática: Cannon FenskeCinemática: Cannon Fenske�� Cinemática: Cannon FenskeCinemática: Cannon Fenske

Cannon Fenske

DISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROSDISTINTOS TIPOS DE VISCOSIMETROS

�� Viscosímetro Saybolt Furol (Viscosímetro Saybolt Furol (νν= 0,0216.F)= 0,0216.F)�� νν = Viscosidad cinemática (stokes)= Viscosidad cinemática (stokes)

�� F = Viscosidad Saybolt Furol en seg. (SSF)F = Viscosidad Saybolt Furol en seg. (SSF)

�� Viscosímetros Rotacionales Viscosímetros Rotacionales

(BROOKFIELD)(BROOKFIELD)

Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro Saybolt FurolSaybolt Furol

�� La viscosidad Saybolt Furol se define como el tiempo de flujo en La viscosidad Saybolt Furol se define como el tiempo de flujo en

segundos, en que una muestra de 60 ml del material en estudio fluye a segundos, en que una muestra de 60 ml del material en estudio fluye a

través de un orificio bajo condiciones especificadas.través de un orificio bajo condiciones especificadas.

�� Este método puede aplicarse para cementos asfálticos a una Este método puede aplicarse para cementos asfálticos a una

temperatura de 135temperatura de 135°°C o aún más altos, a emulsiones asfálticas y C o aún más altos, a emulsiones asfálticas y

asfaltos diluidos entre 25 y 60asfaltos diluidos entre 25 y 60°°C.C.

Viscosímetro Saybolt FurolViscosímetro Saybolt Furol

asfaltos diluidos entre 25 y 60asfaltos diluidos entre 25 y 60°°C.C.

Viscosímetro Saybolt FurolViscosímetro Saybolt Furol

Acotaciones

en pulgadas

LECTURA Y EJECUCION LECTURA Y EJECUCION DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE

VISCOSIDAD SAYBOLT FUROLVISCOSIDAD SAYBOLT FUROL

Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro Viscosímetro BrookfieldBrookfield

Viscosímetro BrookfieldViscosímetro BrookfieldModelos más utilizados para asfaltosModelos más utilizados para asfaltos

RVDVRVDV –– II+/ II+/ HBDVHBDV –– II+II+ RVDV RVDV –– III UIII U

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Permite medir el torque Permite medir el torque requerido para rotar un requerido para rotar un elemento sumergido elemento sumergido (spindle) en un fluido.(spindle) en un fluido.

1. Viscosidad en centipoise (cP)

2. Shear Stress en dinas/centimetro2 (D/cm2)

3. Shear Rate en 1/segundos (1/SEC)

4. Torque en dinas-centimetros (expresado como % del torque patrón del espiral)

[ ][ ]SRRateShear

SSStressShear

dydv

== τη

Viscosímetro BrookfieldViscosímetro BrookfieldComponentes PrincipalesComponentes Principales

Viscosímetro

Soporte Vertical

Thermosel (recipiente térmico)

Controlador de Temperatura

Spindle

(husillo – rotor)

Viscosímetro BrookfieldViscosímetro BrookfieldAccesoriosAccesorios

Cápsula para la muestra

Porta Cápsulas

Extensión

Tapa aislante

Spindle(husillo – rotor)

FORMULAS y CONSTANTESFORMULAS y CONSTANTES

Modelo Modelo RVDVRVDV--II+ (II+ (FIUNAFIUNA))TkTk =1=1

SpindleSpindle 2727SMCSMC = 25= 25SRCSRC = 0.34= 0.34

[ ][ ]SRRateShear

SSStressShear

dydv

== τη

ηη [cP] = 100 x Tk x SMC x Torque / RPM[cP] = 100 x Tk x SMC x Torque / RPM

SS [D/cm2] = Tk x SMC x SRC x TorqueSS [D/cm2] = Tk x SMC x SRC x Torque

SR [1/seg] = RPM x SRCSR [1/seg] = RPM x SRC

LECTURA Y EJECUCION LECTURA Y EJECUCION DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE DEL ENSAYO DE

VISCOSIDAD BROOKFIELDVISCOSIDAD BROOKFIELD

NOMOGRAMA NOMOGRAMA DE DE DE DE

HEUKELOMHEUKELOM

1.5

1.9

2.5

3.1

155 a 166 y 175 a 190*Caso hipotético