Informe 1 Fenomenos

7/17/2019 Informe 1 Fenomenos

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Universidad Central del Ecuador

Facultad de Ingeniería Química

Carrera de Ingeniería Química

Fenómenos de Transporte 1

Práctica Nº 3

Viscosidad

Semestre: Quinto

Grupo N0: 12

Integrantes:Encalada Jessica.

Herrera Jonathan.

Jácome Tannia.

López Jaisson.

Molina Camila.

Fecha de realización: 06/06/2015. Fecha de entrega: 13/06/2015.

Quito – Ecuador

2015



Práctica Nº 3 VISCOSIDAD

1. OBJETIVOS

1.1.

Conocer los distintos tipos de escalas de viscosidad y los equipos para sucuantificación.

1.2. Identificar experimentalmente las relaciones de la viscosidad con la

temperatura y la presión.

1.3. Determinar la viscosidad de un líquido mediante dos métodos.

2. TEORÍA2.1. Viscosidad Dinámica.

“Denominada “Ƞa”. Si se representa la curva de fluidez (esfuerzo cortantefrente a velocidad de deformación) se define también como la pendiente en

cada punto de dicha curva.”(1)

[ ] Ec. 2.1-1

Fig. 2.1-1. Curva de fluidez para representar la viscosidad dinámica.

Fuente: Ramírez J., Introducción a la Reologia de los Alimentos, 1a Edición,

Editorial RECITELA, Colombia, 2006, pág. 21.

2.2. Viscosidad Cinemática“Relaciona la viscosidad dinámica con la densidad del fluido utilizado. Las

unidades utilizadas de esta viscosidad son los centistokes [cst].

Su ecuación es la siguiente:

Ec. 2.2-1

Donde:

Ƞr: Viscosidad cinemática

Ƞa: Viscosidad dinámica

ρ: Densidad del fluido.” (2)



2.3. Variables que influyen en la viscosidad. “La viscosidad puede estar muy afectada por variables como el gradiente de

velocidad de deformación, la temperatura y la presión.

Variación de la viscosidad con la presión.La viscosidad en líquidos aumenta exponencialmente con la presión.

Variación de la viscosidad con la temperatura.Para gases, hay que decir que cuanto mayor es la temperatura, la

viscosidad aumenta y para los líquidos, la viscosidad disminuye con la

temperatura.

Variación de la viscosidad con la velocidad de deformación ocizalla.Una gran cantidad de fluidos, presentan desviaciones de la Ley de

Newton al ser su viscosidad una función de la velocidad de cizalla

aplicada.”(3)

2.4.

Ley de Newton de la Viscosidad“La experiencia ha demostrado que la fuerza (F) varía con el área de la placa(A), con velocidad (V) e inversamente con la separación (y).

Fig. 2.4-1 Gradiente de velocidad en un fluido en movimiento.

Fuente: Mott R., Mecánica de Fluidos Aplicada, Trad. Del Inglés, 4a

Edición, Editorial PRENTICE HALL, México, 2006, pág.

24.

Ec.2.4-1

Donde yx = F/A = Esfuerzo Cortante

Al introducir la constante de proporcionalidad , llamada viscosidad

absoluta o dinámica, se tendrá que:

Ec.2.4-2

Esta ecuación es conocida como la Ley de Viscosidad de Newton, la cual es

válida exclusivamente para flujos laminares.”(4)

2.5. Ley de Stokes“La Ley de Stokes rige el movimiento de un cuerpo en un fluido cuando el

régimen es laminar. La resistencia al movimiento de los cuerpos esféricos



en un fluido viscoso, es directamente proporcional al radio del cuerpo, a su

velocidad y al coeficiente de viscosidad del medio. Ec.2.5-1

Donde:

R= resistencia al movimiento.

v = velocidad. = coeficiente de viscosidad.

r = radio.

La fuerza que hace caer a un cuerpo esférico es su peso menos el empuje del

fluido; si ρ y ρo son las densidades del cuerpo y del fluido, tal fuerza es:

Ec.2.5-2

Esta fuerza provoca un movimiento de caída acelerado; al aumentar la

velocidad aumenta la resistencia al movimiento. Cuando ambas fuerzas se

igualan el cuerpo se mueve con velocidad constante.”(5)

Ec.2.5-3

Ec.2.5-4

2.6. Viscosímetro de Cannon Fensk“Es un método para medir la viscosidad, que se basa en la velocidad de flujo

de un líquido o semilíquido a través de un orificio o conducto de geometría

simple, caracterizado como un viscosímetro capilar. El conducto es un capilar cilíndrico y la fuerza que hace que el líquido fluya

a través de él es su peso. El tiempo de flujo necesario para que el nivel del

líquido descienda de la marca superior a la inferior, vaciando el recipiente

superior, se mide con un cronómetro.” (6)

Fig. 3.2.1.6-1 Viscosímetro de Cannon Fensk.

Fuente: Gennaro A., Remington Farmacia, 20a Edición, Editorial MEDICA

PANAMERICANA, Argentina, 2003, pág. 402.



3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. Materiales y equipos

3.1.1. Bureta (V= 100ml ) (Ap. ± 1ml)

3.1.2. Regla (Rango= 30 cm) (Ap. ± 1cm)

3.1.3.

Cronometro ( Alc: 900s) (Ap. ± 0,1s)

3.1.4. Papel filtro

3.1.5. Esferas de Cristal

3.1.6. Viscosímetro de Cannon- Fenske (C: 0,0129Cp)

3.2. Sustancias y reactivos

Fórmula3.2.1. Agua H2O(l)

3.2.2. Aceite de Glicerina C3H8O3(L)

3.3.

Procedimiento.

3.3.1. Viscosímetro de Cannon- Fenske.3.3.1.1. Revisar que el viscosímetro este lavado y sin ninguna interferencia.

3.3.1.2. Llenar el viscosímetro mediante una pipeta hasta que el nivel este

sobre la marca A. Tapar el otro extremo con el dedo.

3.3.1.3. Destapar el otro extremo y tomar el tiempo que el líquido demora en

recorrer de A hacia B.

3.3.1.4.

Repetir esta operación 3 veces.

3.3.1.5. Repetir el ensayo para el otro líquido.

3.3.2. Viscosímetro de Caída de Bola.3.3.2.1. Colocar el fluido en una probeta. Definir una lectura de referencia en

la probeta.

3.3.2.2. Tomar el tiempo que demora en recorrer dicha distancia una esfera

metálica.

3.3.2.3. Repetir la experiencia 3 veces.

3.3.2.4. Repetir el experimento para el otro líquido.

4.

DATOS EXPERIMENTALES Tabla 4-1

Datos viscosímetro de Cannon-Fenske

MUESTRA ENSAYO Tiempo, s

Agua

1 0,74

2 0,8

3 0,6

4 0,61



Cont. Tabla 4-1. Datos viscosímetro de Cannon-Fenske

Tabla 4-2Datos caída de bola

MUESTRA ENSAYO Tiempo, s

Agua

10,33

20,33

30,34

40,36

50,39

60,38

Aceite de silicona

10,9

20,8

3 0,7

40,7

50,9

60,5

4.1. Datos Adicionales

5 0,5

6 0,5

Aceite de silicona

1 114,089

2 117,07

3 130,09

4 131,41

5 129,71

6 130,04



Tabla 4.1-1 Datos Adicionales

Variable Unidades

Densidad de la esfera (vidrio) 2,49 g/cm3

Densidad del agua 1g/cm3

Densidad del líquido viscoso 0,97g/cm3

Diámetro de la esfera 1cm

Fuente: http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/denh2o.pdf

4.2. Cálculos

4.2.1. Cálculo de la viscosidad para el viscosímetro Cannon-Fenske

൭=viscosidad cinemática =0,0129 St/s *t Ec.4.2.1-1

Cálculo modelo

Agua

൭=0,0129* (0,74)

൭=0,009546

Aceite de silicona

൭=0,0129* (114,089)

൭=1,4717

μ = ൭ ∗ ρ Ec. 4.2.1-2

Agua

μ = 0, 009546 cm2/s ∗ 1g/cm3

μ = 0, 009546 g/cm*s

Aceite de silicona

μ = 1,4717cm2/s ∗ 0,97g/cm3

μ = 1,4276g/cm*s

4.2.2. Cálculo de la viscosidad para el viscosímetro de caída de bola

Ec. 4.2.2-1



Ec.4.2.2-2

Agua

Aceite de silicona

4.2.3.

Resultados

Tabla 4.2.3-1 Resultados Viscosímetro Cannon Fenske

MUESTRAENSAYO

VISCOSIDAD,cPoise

VISCOSIDADTEORICA, cPoise

%error

Agua

1 0,955

1

4,540

2 1,032 3,200

3 0,774 22,600

4 0,787 21,310

5 0,645 35,500

6 0,645 35,500

Aceite de silicona

1 142,0237

339,5

58,167

2 145,7346 57,074

3 161,9425 52,300

4 163,5857 51,816

5 161,4695 52,439

6 161,8803 52,318



Tabla 3.2.4-2 Resultados Viscosímetro Caída de Bola

5. DISCUSION

En esta práctica se estimó la viscosidad de dos fluidos, mediante la utilización de

dos métodos; con el viscosímetro de Cannon – Fenske y el viscosímetro de bola,

los dos métodos fueron bastante prácticos ya que mediante su aplicación se

logró obtener datos experimentales con los cuales se pudo realizar los cálculos

respectivos para su posterior análisis. Según la tabla de resultados (Tabla 4.2.3–

1) se indujo que de los métodos el más efectivo fue en el que se utilizó el

viscosímetro de Cannon – Fenske ya que el diseño de este dispositivo favoreció

la toma de mediciones, en especial para el aceite de silicona ya que esta

sustancia al poseer un carácter más viscoso demoró un tiempo prudente en

atravesar las marcas establecidas; en esta práctica se pudieron cometer errores

de tipo de sistemáticos y aleatorios, los cuales intervinieron de una u otra forma

en los resultados obtenidos en la misma, uno de los errores se presentó en la

utilización del viscosímetro de Bola debido a que el objeto utilizado descendía

rápidamente resultando casi imposible determinar el tiempo que tarda el fluido

en atravesar la longitud establecida; además consideramos el error debido a la

MUESTRA ENSAYOVISCOSIDAD,

cPoiseVISCOSIDAD

TEORICA, cPoise%error

Agua

1 119,5104

1

11851,042

2 119,5104 11851,042

3 123,1319 12213,194

4 130,3750 12937,500

5 141,2396 14023,958

6 137,6181 13661,806

Aceite de

silicona

1 744,8000

339,5

119,381

2 662,0444 95,006

3 579,2889 70,630

4 579,2889 70,630

5 744,8000 119,381

6 413,7778 21,879



apreciación del cronómetro de mano. Para la utilización de estos dos tipos de

viscosímetros es importante identificar los parámetros que cada uno

proporciona, para de esta manera establecer cuál es el mejor dispositivo según

nuestros requerimientos y fluidos a analizar. Finalmente al concluir nuestro

trabajo y basados en nuestra experiencia se recomienda para próximasexperimentaciones tener suma precaución al determinar el tiempo, ya que en

esta parte del experimento se presenta un mayor grado de dificultad.

6. CONCLUSIONES

6.1. Observando los datos obtenidos en las tablas de resultados 4.2.3-1 y 4.2.3-

2, podemos concluir que el método del viscosímetro de Cannon Fenske

tiene mayor eficacia en la medición de la viscosidad de fluidos debido a que

el diseño del viscosímetro favorece la medición del tiempo.

6.2. Basándonos en los porcentajes de error calculados podemos concluir que el

viscosímetro de Bola, no fue una de las mejores opciones para poderdeterminar la viscosidad ya que los fluidos problema presentaban una

viscosidad tan baja que no oponían ninguna resistencia al desplazamiento

de la esfera de vidrio razón por la cual al tratar de determinar el tiempo esto

fue casi imposible. 6.3.

Al observar el viscosímetro de Cannon Fenske podemos apreciar dos

marcas, las cuales están ligeramente definidas por lo que concluimos que se

obtendrá buenos resultados siempre y cuando el fluido problema sea

translucido ya que de esta manera se apreciara exactamente el tiempo que

demora el fluido en atravesar dichas marcas. 6.4. Concluimos que la medición de viscosidad de fluidos por los diferentes

métodos experimentales, se basa en la medición del tiempo de

desplazamiento del fluido de un punto a otro, o en la medición del tiempo

en el que una esfera sólida necesita para recorrer una distancia entre dos

puntos de referencia dentro de un tubo con muestra.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

7.1. Citas bibliográficas.

(1) Ramírez J., Introducción a la Reologia de los Alimentos, 1a

Edición,Editorial RECITELA, Colombia, 2006, pág. 21. (2) IBID (1), pág. 22.

(3) IBID (2), pág. 22-25.

(4) Mott R., Mecánica de Fluidos Aplicada, Trad. Del Inglés, 4a Edición,

Editorial PRENTICE HALL, México, 2006, pág. 24.

(5) Burbano de Ercilla S., Burbano E., Gracia C., Física General, 32a Edición

Editorial TEBAR, España, 2003, pág.281 (6) Gennaro A., Remington Farmacia, 20a Edición, Editorial MEDICA

PANAMERICANA, Argentina, 2003, pág. 402.

7.2.

Bibliografía.



7.2.1. Ramírez J., Introducción a la Reologia de los Alimentos, 1a Edición, Editorial

RECITELA, Colombia, 2006.

7.2.2. Mott R., Mecánica de Fluidos Aplicada, Trad. Del Inglés, 4a Edición, Editorial

PRENTICE HALL, México, 2006.

7.2.3. Burbano de Ercilla S., Burbano E., Gracia C., Física General, 32a Edición

Editorial TEBAR, España, 2003.7.2.4. Gennaro A., Remington Farmacia, 20a Edición, Editorial MEDICA

PANAMERICANA, Argentina, 2003.

8. ANEXOS

8.1. Diagrama del equipo.



RESUMEN

Determinación de la viscosidad de un líquido mediante dos métodos, ademásidentificación de los distintos tipos de escalas de viscosidad y los equipos para su

cuantificación; para lo cual se procedió de la siguiente manera: para el primer método se

lavó y seco todos los materiales a utilizar, luego se colocó el fluido en un vaso de vidrio de

forma tubular, se estableció una longitud y se tomó el tiempo que demora en recorrer

dicha longitud una esfera de vidrio; para el segundo método se utilizó un dispositivo el

cual poseía dos marcas de referencia, se procedió a llenar el fluido en el dispositivo y se

midió el tiempo que se demora el fluido en atravesar las dos marcas; se obtuvo datos

experimentales (tiempo)los mismos que servirán para la realización de los cálculos y

posteriormente la obtención de la viscosidad correspondiente y se concluye que el

método donde se utilizó el viscosímetro capilar, genera valores de viscosidad más

próximo a la viscosidad teórica de los fluidos analizados.

DESCRIPTORES: VISCOSIDAD / ESCALA_DE_VISCOSIDAD/VISCOSIMETROS /

FLUIDOS

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