UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUIMICA Y METALURGÍA

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE

INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

OPERACIONES UNITARIAS I

PRACTICA N 01

TEMA : VISCOSIDAD Y DENSIDAD DOCENTE : ZEGARRA VILA,Anna Elinor

FECHA DE EJECUCION : 21 -09 - 15

FECHA DE ENTREGA: 28 – 09 -15

INTEGRANTES: AUCCATOMA GARAY, Wyny Gabriela

AYACUCHO – PERÚ

2015

PRACTICA N 01

VISCOSIDAD Y DENSIDAD

I. OBJETIVOS : Determinar la densidad de un fluido utilizando el principio de Arquímedes Determinar la viscosidad de un fluido por comparación del tiempo de escurrimiento de

dos fluidos Determinar la viscosidad para un fluido no newtoniano utilizando un viscosímetro

rotacional Obtener una correlación que represente la variación de la viscosidad con respecto a la

temperatura

II. REVISION BIBLIOGRAFICA :

Para estudiar un fluido en movimiento y conocer las propiedades que las rigen, es fundamental primero que todo tener claro el concepto de fluido.

Cuando observamos algo que tiene la habilidad de moverse en un ambiente sin conservar su forma original, hablamos de un fluido.

Más precisamente, es un estado de la materia en un volumen indefinido, debido a que existe mínima cohesión que existe entre sus moléculas.

Los fluidos presentan propiedades que los identifican. Entre ellas podemos nombrar la viscosidad, estabilidad, turbulencia entre otros. No es necesaria dividirlas en grupos, sino, tenerlas claras al momento al definir un fluido.

VISCOSIDAD:

En general la viscosidad es una propiedad de los fluidos que se refiere al grado de fricción interna.

Se asocian con la resistencia que presentan dos capas adyacentes moviéndose dentro del fluido.

Debido a la viscosidad parte de la energía cinética del fluido se convierte en energía interna.

FLUIDO NO NEWTONIANO

Un fluido no newtoniano es aquel cuya viscosidad varía con la temperatura y presión, pero no con la variación de la velocidad. Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades que tienen que ver con la relación entre el esfuerzo y los tensores de esfuerzos bajo diferentes condiciones de flujo.

Los fluidos no newtonianos no cumplen con la ley de la viscosidad de Newton .es importante clasificar los fluidos no newtonianos en independientes del tiempo o dependientes del tiempo.

Una primera clasificación de los fluidos no newtonianos los divide en tres categorías:

1. Comportamiento independiente del tiempo.2. Comportamiento dependiente del tiempo.

1. Comportamiento independiente del tiempo: el esfuerzo cortante solo depende de la velocidad de deformación.

2. Pseuplasticos: la viscosidad aparente se reduce con el gradiente del esfuerzo cortante (champú ,salsas)

3. Dilatantes : si la viscosidad aparente aumenta con el incremento de la relación de deformación (n > 1) el fluido se nombra dilatante.( Suspensiones de almidón, suspensiones de arena)

4. Fluidos plástico de Bingham o ideal: El fluido que se comporta como un sólido hasta que se excede un esfuerzo de deformación mínimo, tras el cual muestra una relación lineal entre el esfuerzo y la relación de deformación. ( Las suspensiones de arcilla, lodos de perforación, pasta de dientes)

DENSIDAD:

Describe cuan están unidas los átomos que componen el fluido.es decir, el grado de compactación que existe internamente.

El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.

La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras:

1. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

2. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Densidad = Masa / Volumen

Porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.

Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p·dS, donde p solamente depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie.

Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.

De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumple

Empuje = peso = rf·gV

El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido rf por la aceleración de la gravedad g y por el volumen de dicha porción V.

Se sustituye la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.

Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, por tanto, su resultante que hemos denominado empuje es la misma y actúa en el mismo punto, denominado centro de empuje.

Lo que cambia es el peso del cuerpo sólido y su punto de aplicación que es el centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje.

Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas: el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto.

En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos y por tanto, coincide el centro de masa del cuerpo con el centro de empuje.

III. MATERIALES : Frasco porta muestra Vasos precipitado Spindle

EQUIPOS

Baño maría Viscosímetro Brookfield Cronometro Balanza digital

MUESTRA

Leche Agua Yogurt

IV. METODOLOGIA :

Primero se pesó el lastre suspendido en el aire ,haciendo uso la balanza digitalLos datos obtenidos están en elCUADRO N 01

Segundo se pesó el lastre sometido en el agua (muestra patrón)A temperatura ambiente , 30C ,40C ,50 C

Tercero se pesó el lastre sometido en la leche (muestra problema) A temperatura ambiente , 30C ,40C ,50 C

Se utilizó el viscosímetro de Oswald, el cual se agregó agua (fluido patrón) hasta llenarlo y así cerramos el otro extremo superior para eliminar el agua, así controlamos el tiempo de escurrimiento abriendo el extremo superior del viscosímetro.

Al viscosímetro de Oswald, se agregó leche (fluido problema) hasta llenarlo y así cerramos el otro extremo superior para eliminar la leche, así controlamos el tiempo de escurrimiento abriendo el extremo superior del viscosímetro.Los datos obtenidos están en elCUADRO N 02

Primero se armó el viscosímetro rotacional, luego se añadió el fluido (yogur) al vaso precipitado de 500ml .Y se procedió a calibrar el % de torque 9.6, velocidad 100RPM, tiempo en minutos.

V. CUADRO DE DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

CUADRO N 01

N T ( C ) Peso lastre aire (g) Peso (g) H2O(d) Peso lastre leche (g)

Densidad H2O (g/mL)

Densidad leche (g/mL)

01 21.5 5.8955 4.9026 4.8367 0.9978802 30 5.8955 4.9034 4.8424 0.9956503 40 5.8955 4.9048 4.8466 0.9922404 50 5.8955 4.9075 4.8470 0.98807

CUADRO N 02

N T ( C ) Densidad leche (g/mL)

Densidad H2O

(g/mL)

u1

(kg / m·s)t1

(seg)t2 (seg) u2 T (K) 1/T(K)

01 21.5 1.06411 0.99788 0,000967 8.1733

70.482 294.65 3.39x10-3

02 30 1.05687 0.99565 0,000798 7.4555 61.536 303.15 3.29x10-3

03 40 1.05053 0.99224 0,000653 6.435 28.146 313.15 3.19x10-3

04 50 1.04857 0.98807 0,000547 6.035 22.896 323.15 3.09x10-3

CUADRO N 03

u (cp) t (min)38.0 038.8 238.0 438.8 638.8 838.0 1038.4 1238.0 1438.0 1638.8 18

VI. CALCULOS:

Hallando la densidad de la leche utilizando los datos del cuadro N 01

ρ leche=( pesolastreaire−pesolastre muestrapeso lastre aire−pesolastre H 2O(d))∗ρ H 2O

A temperatura ambiente 21.5 C

ρ leche=( 5.8955g−4.8367 g5.8955g−4.9026 g )∗0.99788 g /mL

ρ leche=¿ 1.06411 g/mL

A temperatura ambiente 30 C

ρ leche=( 5.8955g−4.8424 g5.8955g−4.9034 g )∗0,99565g /mL

ρ leche=¿ 1.05687 g/mL A temperatura ambiente 40 C

ρ leche=( 5.8955g−4.8466 g5.8955g−4.9048 g )∗0.99224 g /mL

ρ leche=¿1.05053 g/mL

A temperatura ambiente 50 C

ρ leche=( 5.8955g−4.8470 g5.8955g−4.9075 g )∗0.98807 g /mL

ρ leche=¿1.04857 g/mL

Hallando la viscosidad de la leche utilizando los datos del cuadro N 02

u2=( ρ2∗t 2∗u1ρ1∗t 1 )

A temperatura ambiente 21.5 C

u2=(1.06411 g /mL∗70.482 seg∗0,000967 kg/m·s

0.99788gmL

∗8.1733 seg )u2=¿ 8.8923 x 10-3kg /m·s

A temperatura ambiente 30 C

u2=(1.05687 g /mL∗61.536 seg∗0,000798kg /m·s

0.99565gmL

∗7.4555 seg )u2=¿ 6.9915 x 10-3kg /m·s

A temperatura ambiente 40 C

u2=(1.05053 g /mL∗28.146 seg∗0,000653 kg/m·s

0.99224gmL

∗6.435 seg )u2=¿ 3.0239 x 10-3kg /m·s

A temperatura ambiente 50 C

u2=( 1.04857gmL

∗22.896 seg∗0,000547kg /m·s

0.98807gmL

∗6.035 seg )u2=¿ 2.2023 x 10-3kg /m·s

VII. RESULTADOS

CUADRO N 01

Densidad H2O (g/mL) Densidad leche (g/mL)

0.99788 1.064110.99565 1.056870.99224 1.050530.98807 1.04857

CUADRO N 02

u2 (kg / m·s) T (K) 1/T(K)-1

8.8923 x 10-3 294.65 3.39x10-3

6.9915 x 10-3 303.15 3.29x10-3

3.0239 x 10-3 313.15 3.19x10-3

2.2023 x 10-3 323.15 3.09x10-3

0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Valores Y

Valores Y

GRAFICO 02 CON LOS DATOS DEL CUADRO N 03

El fluido(yogur) tiene un comportamiento newtoniano

VIII. DISCUSION

El fluido(yogur) tiene un comportamiento newtoniano, esto se debió a que el yogur traído al laboratorio fue una imitación del producto(producto adulterado)

IX. CONCLUSION

La densidad del fluido (leche) a diferentes temperaturas (21.5C, 30C, 40C ,50C ) fue:1.06411(g/mL); 1.05687(g/mL); 1.05687(g/mL); 1.04857(g/mL).

la viscosidad de un fluido por comparación del tiempo de escurrimiento de dos fluidos

la viscosidad para un fluido no newtoniano utilizando un viscosímetro rotacionalcorrelación que represente la variación de la viscosidad con respecto a la temperatura

X. CUESTIONARIO1) Explique porque la viscosidad de un fluido liquido disminuye frente a un

incremento de temperatura

La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad. Los aceites de silicona, por ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy útiles como lubricantes cuando una máquina está sometida a grandes cambios de temperatura.

2) Señale que factores modifican la viscosidad de un liquido

3) A que se llama viscosidad cinemática; a que se llama viscosidad dinámica, qué relación hay entre ambos.

XI. BIBLIOGRAFIA

http://es.slideshare.net/sebastian1973/propiedades-de-los-fluidos-28425647?next_slideshow=1

http://www.bdigital.unal.edu.co/6542/1/9589532349_Parte1.pdf

http://www.bdigital.unal.edu.co/9053/1/958932280.pdf

https://lopei.files.wordpress.com/2010/05/practica-2-viscosidad1.pdf

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm

http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_mecanica/densidades_udesa1.pdf

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

http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf

http://www.buenastareas.com/materias/informe-de-laboratorio-determinaci%C3%B3n-de-viscosidad-din%C3%A1mica/0

http://es.slideshare.net/alexanderalvarad/informe-de-viscosidad-mecnica-de-fluidos