practica1 viscosidad
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Instituto Tecnológico
De Mexicali
Ing. Química
Laboratorio Integral I
Norman Edilberto Rivera Pazos
Alumna:
Ramirez medina miriam
Practica #1
Laboratorio Integral I
Norman Edilberto Rivera Pazos
Alumna:
Ramirez medina miriam
Practica #1
Viscosidad
Objetivos:
Ver de una manera más práctica lo que es el fenómeno de la viscosidad y
cómo influye la temperatura así como otros cambios en ella.
Trabajar con diferentes viscosímetros.
Introducción:
Viscosidad:
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es
debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos
presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una
aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.
Los gases y los líquidos tienen una propiedad conocida como la viscosidad, la
cual se puede definir como la resistencia a fluir ofrecida por un líquido, resultante
de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. Se puede considerar
como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en
gases ideales como en líquidos y gases reales. La temperatura influye de
diferentes formas tanto en líquidos como en gases, esta diferencia se debe a la
estructura molecular de cada uno de estos.
En los líquidos las moleculas están bastante cercanas entre sí, con intensas
fuerzas de cohesión entre moleculas y la resistencia al movimiento relativo del
fluido entre sus capas adyacentes (viscosidad) está relacionada con esas fuerzas.
A medida que aumenta la temperatura en un líquido las fuerzas de cohesión entre
sus moleculas se reducen con una disminución correspondiente de la resistencia
al movimiento. Como la viscosidad es un indicador de la resistencia al movimiento
podemos concluir que la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura en un
líquido.
Por otro lado en los gases las moleculas están bastante separadas entre sí y las
fuerzas intermoleculares en este caso son insignificantes, para los gases la
resistencia al movimiento relativo surge debido al intercambio de la cantidad de
movimiento (ímpetu) de las moléculas entre capas adyacentes. A medida que las
moléculas son transportadas por el movimiento aleatorio desde una región de baja
velocidad volumétrica, hasta mezclarse con moleculas de una región de mas alta
velocidad molecular. Existe un intercambio efectivo de la cantidad de movimiento
que es el que resiste el movimiento relativo entre las capas. Por lo tanto
deducimos que si aumentamos la temperatura en un gas su actividad molecular
aleatoria crece y por lo tanto su viscosidad.
Marco teórico:
Viscosímetro - stormer
Viscosímetro giratorio se caracteriza por una estructura
compuesta de un conjunto de cilindros, dos de ellos
estáticos en donde se contiene el fluido más un cilindro
interno que se hace girar mediante un mecanismo
accionado por una pesa.
El tiempo que demora en dar 100 revoluciones se
relaciona con la viscosidad del fluido.
Material y Equipo:
Glicerina
Guantes
Parrilla eléctrica
Termómetro
Vaso de precipitado 500ml.
Procedimiento:
1.- Desplaza la canaleta de tal manera de que no exista ningún tipo de roce con el
cilindro fijo cuando tengas el punto exacto sujétalo con los tornillos de ajuste que
se encuentran a los costados.
2.- suelta el freno para corroborar de que no hay ningún tipo de roce.
3.-vierte la sustancia a medir en este caso glicerina hasta el tope interno.
4.-Calienta agua hasta 62° y viértela en la canaleta (ubicada alrededor del cilindro
fijo).
5.-Coloca el termómetro y mide su temperatura.
6.-suelta el freno y observa el reloj anota el tiempo que esperas a que el tacómetro
de 100 revoluciones.
Cálculos:
Tabla1: valores obtenidos en la práctica.
Resultados:
Por medio de la ecuación de la lineal recta (y= mx+b) y con la tabla de
viscosidades se obtiene: µ= (1.35*t)-5
Sustituyendo:
Tabla2.valores de viscosidad.
temperatura tiempo (s)
62 45.65
60 47.39
58 52.64
56 58.72
54 63.91
52 77.58
50 83.52
48 94.28
46 109.5
44 124.53
temperatura tiempo (s) µ (Cp) µ (Pa.s)
62 45.65 56.63 0.0566
60 47.39 58.98 0.0590
58 52.64 66.06 0.0661
56 58.72 74.27 0.0743
54 63.91 81.28 0.0813
52 77.58 99.73 0.0997
50 83.52 107.75 0.1078
48 94.28 122.28 0.1223
46 109.5 142.83 0.1428
44 124.53 163.12 0.1631
Viscosimetro-zahn
Cada tasa tiene un manija de 12 pulgadas permite a la copa a ser
sumergida en un recipiente de líquido. En el centro de la parte superior
de la manija del lazo es una placa de identificación. Las copas de
inmersión de viscosidad tipo Zhan están diseñadas para cumplir con los
parámetros de la norma ATM 04212, ASTM 0816, ASTM 01084.
Características:
Simple y durable Rango de cerca de 20 a 1.800 centistokes Copa en forma de bala de acero inoxidable Orificios perforados con precisión
Descripción Rango en
Centistrokes Diámetro de
orificio Aplicación
Copa de inmersión de viscosidad N°1
5 - 56 0.08" Líquidos muy delgados
Copa de inmersión de viscosidad N°2
21 - 231 0.11" Aceites delgados, mezcla de
pinturas y lacas
Copa de inmersión de viscosidad N°3
146 - 848 0.15" Aceites medianos, mezcla de
pinturas, esmaltes
Copa de inmersión de viscosidad N°4
222 - 1,110 0.17" Líquidos viscosos, mezclas
Copa de inmersión de viscosidad N°5
460 - 1,840 0.21" líquidos extremadamente
viscosos y mezclas
Material y Equipo:
Aceite de coco 200ml.
Glicerina 200ml.
Termómetro.
Vaso de precipitado de 250 ml.
Viscosímetro zahn.
Procedimiento:
1.-Tomar las copas 1, 2 y 4 (en la cuales primeramente utilizaremos aceite coco y
posteriormente en la copa 2 y 4 utilizaremos glicerina).
2.-Agregar la sustancia en un vaso de precipitado de 250ml.
3.-Con el termómetro mida la temperatura ala que se trabajara dicha sustancia.
4.-Sumerga la copa en el vaso de precipitado de 1 a 5 minutos para alcanzar el
equilibrio térmico, después retirar en forma vertical de la sustancia de manera
rápida y suave.
5.-Con un cronometro tomar el tiempo a partir del momento en que la copa deje de
estar en contacto con la superficie del líquido.
6.-Mantener la copa vertical siempre que el líquido este fluyendo así como cuidar
que la distancia entre la copa y la superficie del líquido sea menor de 15 cm.
7.- Detengan el cronometro en el momento que se observe la primer gota de
quiebre. La cantidad de segundos en tiempo de flujo será el valor de la viscosidad.
8.-Realizar el mismo procedimiento para todas las copas. Con un número de
repeticiones de 3 veces para cada copa.
9.- Tomar un promedio de tiempo de las tres repeticiones por cada copa.
NOTA: Es importante anotar las temperaturas así como el tiempo de cada copa.
Cálculos:
La temperatura de la muestra deberá ser de 25 centígrados +- 2 al momento de la
prueba de acuerdo con la siguiente formula:
V= k (t-c) flujo inverso la
Viscosidad cinemática.
Donde:
V: Viscosidad cinemática.
T: Tiempo de flujo.
K y C: Constantes correspondientes a la tabla (1).
Tabla 3. Valores de las constantes de cada copa.
El tiempo de flujo está escrito de 20-80 segundos.
Copa No. 1 2 3 4 5
Viscosidad cinemática 50-60 20-250 100-800 200-1200 400-1800
Tabla 4.tiempo de flujo.
Resultado:
De acuerdo a la formula V= k (t-c) se obtiene la viscosidad cinemática. Con el
número de copa y con la tabla 1 se obtiene los valores para k y c; el promedio es
la suma de los tres tiempo y dividido entre tres sustituyendo en la formula se
obtiene la Viscosidad cinemática en unidades de Cps. Dividida entre mil se obtiene
en Pa*seg.
Tabla5: Valores de viscosidad (Pa*s).
Copa No. 1 2 3 4 5
K 1.1 3.5 11.7 14.8 23
C 2.9 14 7.5 5 0
Copa No.
Marca Tiempo 1 Tiempo 2 Tiempo 3 Tiempo
Promedio Vc
(Cps.) Vc
(Pa*S)
1 Gardco 43.93 44.48 44.75 44.39 45.64 0.04564
1 G. Eléctrica 50.7 49.77 51.25 50.57 52.44 0.05244
2 G. Eléctrica 25.51 25.41 25.48 25.47 40.14 0.04014
2 G. Eléctrica 22.44 21.93 22.75 22.37 29.3 0.0293
4 X 8.26 8.7 8.16 8.37 49.88 0.04988
Viscosímetro - Brookfield
El funcionamiento del viscosímetro Brookfield se basa en el
principio de la viscosimetría rotacional; mide la viscosidad
captando el par de torsión necesario para hacer girar a
velocidad constante un husillo inmerso en la muestra de
fluido a estudiar. El par de torsión es proporcional a la
resistencia viscosa sobre el eje sumergido, y en
consecuencia, a la viscosidad del fluido.
Los viscosímetros Brookfield son de fácil instalación y gran
versatilidad y para su manejo no se necesitan grandes
conocimientos operativos.
Material y Equipo:
Glicerina.
Guantes.
Parrilla.
Termómetro.
Vasos de precipitado 250 y 1000 ml.
Viscosímetro Blookfield.
Procedimiento:
1.-Calibrar el viscosímetro.
Asegúrate de que el equipo este anivelado para verificar que sea así en la
parte trasera encontraras una pequeña burbuja la cual tiene que estar colocada
en el centro en caso de que no sea así ajusta los tornillos niveladores ubicados
en la parte inferior de la base.
Calibrar del equipo:
Enciende el equipo sin encender aun el motor.
Escribe la clave del husillo (para el 1 es 61 y es 2 es 62) y después SPDL.
Se presiona la tecla CPS para la medición de la viscosidad.
Presiona AUTO CERO y automáticamente se calibra a cero.
Se coloca el husillo en el rotor con una mano se sostiene el rotor y con la
otra se atornilla el rotor.
Nota: La calibración del equipo debe ser sin husillo.
2.-colocas la sustancia a medir en un vaso de precipitado hasta la marca indicada
en el husillo y con el termómetro toma la temperatura de la muestra.
3.-se enciende el motor.
4.-automaticamente tendrás un valor de viscosidad en la pantalla.
5.-calentar agua a 80°, y posteriormente colocar la muestra a baño maría agitar un
poco tomar nuevamente su temperatura.
6.- para el paso 5 es obligatorio repetir los pasos del 2 al 4.
Cálculos:
µ (Cp.) Temperatura
376.5 28
96 50
112 48
Tabla 6: Valores obtenidos en la práctica.
Resultados:
µ (Cp) Temperatura µ (Pa*S)
376.5 28 0.3765
96 50 0.096
112 48 0.112
Tabla 7: Valores de la viscosidad en Pa*s
Conclusión:
Con la práctica realizada aprendimos a utilizar los diferente viscosímetros,
calcular las viscosidades y convertirlas unidades para poder trabajar con las
tablas y graficas correspondientes en el caso del viscosímetro stormer la
gráfica varia un poco debido a la pureza de la glicerina tomando en cuenta que
no es 100% pura así como también al tomar el tiempo la persona encargada de
hacer esto no puede que no haya sido tan exacta o hasta el mismo
cronometro, etc.
En el caso del viscosímetro zahn es el que más trabajo me costó para convertir
sus unidades no encontraba una camino por dónde empezar hasta que me
encontré con algunas fórmulas y tablas así que trabaje en base a la formula y
así que fue muy sencillo obtener el resultado y la conversión.
Referencias:
http://www.disfrutalasmatematicas.com/algebra/ecuacion-linea-recta.html
http://twilight.mx/pdfs/Viscosimetros/BL-Z1_Manual.pdf
http://definicion.de/viscosidad/