R-141/05

UNIVERSIDAD DE SUCRE

Departamento de Ingeniera Agroindustrial

PROGRAMA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

LABORATORIOS DE MECANICA DE FLUIDOS

PRACTICA N 2. DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS

INTRODUCCION

La viscosidad es aquella propiedad de un fluido por virtud de la cual ofrece resistencia a ser deformado cuando este se aplica un mnimo de esfuerzo cortante. De acuerdo al comportamiento que presenten los fluidos con respecto a la viscosidad, estos se pueden clasificar en newtonianos, donde hay una relacin lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformacin resultante, y en no newtonianos, donde tal relacin lineal no existe. La Ley de la viscosidad de Newton afirma que dada una rapidez de deformacin angular en el fluido, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad.

La viscosidad de un fluido depende de su temperatura. Es por eso que en los lquidos a mayor temperatura la viscosidad disminuye mientras que en los gases sucede todo lo contrario. Existen diferentes formas de expresar la viscosidad de un fluido, pero las ms importantes son las siguientes: viscosidad absoluta o dinmica, cinemtica, Saybol, Redwoor.

Los viscosmetro de bolas se basa en la Ley de Stokes este estudi el flujo de un fluido alrededor de una esfera para valores del nmero de Reynolds

( Re= VD/= ) muy pequeos (de orden 1 o menores) y encontr que la fuerza de arrastre ejercida sobre la esfera por el flujo del fluido alrededor de ella, vale:

R = 3DV (1) donde R: fuerza viscosa resistente, D: dimetro, V: velocidad lmite de la bola en el fluido y : viscosidad dinmica.

La aplicacin de la frmula de Stokes es til en la resolucin de problemas de muy bajo Reynolds, por ejemplo: en la sedimentacin de partculas de polvo.

Al caer una esfera de un fluido en reposo, debe tenerse en cuenta que al alcanzar una velocidad de cada constante, la fuerza de empuje hidrosttica ms la fuerza de arrastre o resistencia debe ser igual al peso, es decir:

W = R + E (2) donde W: peso del cuerpo, R: fuerza viscosa resistente, E: empuje de Arqumedes, as pues:

R =W E (3) donde W = s g Vol (4) y E = l g Vol (5) con s: Densidad del slido, l: Densidad del lquido y Vol: Volumen del cuerpo es cual es Vol = D3/6 (6)

Sustituyendo:

W = s g D3/6 (7) E = l g D3/6 (8)

La ecuacin quedar:

R = D3/6 g (s - l)

Igualando la ecuacin de Stokes:

3DV = D3/6 g (s - l) (9)

INCLUDEPICTURE "D:\\documentos recuperados\\1\\clases de fluidos\\GUIAS DE LABORATORIO\\viscosimetro-de-bolas_files\\0005529110.png" \* MERGEFORMATINET

(10) y considerando que (11) entonces tenemos que:

(12)

Donde K es la constante de bola, que depende de la bola utilizada y de la temperatura del laboratorio. La K puede calcularse para una sustancia conocida, por ejemplo el agua destilada, y a partir de su valor buscar la viscosidad para cualquier lquido, en las mismas condiciones.

OBJETIVOS

1. Determinar la viscosidad dinmica en diferentes muestras de alimentos.

2. Estudiar el comportamiento de los fluidos en funcin de la temperatura.

MATERIALES Y REACTIVOS

Materiales: Viscosmetro de bola, Bolas (Cristal y Hierro), vasos de precipitado de 400 c.c. y 100 c.c., Cronmetro, picnmetro, Pie de rey.

Reactivos: Aceite de cocina, Aceite de motor, Miel abejas, Alcohol y Acetona.METODOLOGIA

El estudio de la viscosidad de los lquidos en funcin de la temperatura tiene una duracin de ocho (8) horas desarrolladas en cuatro (4) secciones de dos (2) horas cada una.

1. Mida 200 c.c. de la muestra suministrada por el profesor con un cilindro graduado.

2. Determine las densidades de la bola y del lquido problema utilizando pie de rey para establecer el dimetro de la bola y el picnmetro para saber la masa del lquido.

3. Vierta la muestra en el viscosmetro de bola hasta rebosar, coloque la bola de metal y cierre el viscosmetro, regule con las vlvulas la salida del aire.

4. Llene completamente el cilindro exterior del viscosmetro con agua a temperatura ambiente. Tome la temperatura.

5. Cuando la bola comience a caer por las lneas de medida, active el cronmetro y tome el tiempo, hasta que vuelva a pasar por las lneas de medidas que se encuentran al final del viscosmetro.

6. Registre el tiempo tomando una media de por lo menos tres (3) datos.

7. Aumente la temperatura del agua llevndola hasta rangos de 30C 40C, 40C 50C, 50C 60C, 60C 70C y 70C 80C. Para cada uno de estos rangos, repita el registro del tiempo.

8. Lave cuidadosamente el viscosmetro dejando caer el fluido a travs de un

colador para impedir la perdida de la esfera.

9. Una vez limpio agregue 2 c.c. de acetona y deje secar.

Tabla N 1 (coloque un nombre adecuado a la hora de reportar los datos en su

informe)

Muestra.Temperatura. C

Tiempo. Segundo

Viscosidad

Dinmica.

Cuestionario

1. Cmo se definen un fluido newtoniano y uno no newtoniano?2. Explicar como la temperatura, el peso molecular y/o la estructura afectan la viscosidad de un lquido.3. Consultar una ecuacin que exprese la variacin de la viscosidad con la temperatura en un lquido. Explique cul es el significado de cada trmino?BIBLIOGRAFIASHAMES I, Mecnica de fluidos, Editorial Mc Graw - Hill. 1999STREETER V, Mecnica de fluidos, Editorial Mc Graw Hill. 2000.STEFFE J, Rheological Metholds in Food Process Engineering, Editorial Greeman Press. UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID, Departamento de Ingeniera

Energtica y Fluidomecnica, Laboratorio de Mecnica de Fluidos. 2005 ABRIl, D y VARGAS, E. 2006. Diseo, construccin y validacin de un viscosmetro de cada de bola para medir viscosidades dinmicas de productos lquidos alimenticios.Universidad Jorge Tadeo Lozano. Bogot, Colombia.

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