INTRODUCCIÓNLa mecánica de fluidos podría aparecer solamente como un nombre nuevo para una ciencia antigua en origen y realizaciones, pero es más que eso, corresponde a un enfoque especial para estudiar el comportamiento de los líquidos y los gases. Los principios básicos del movimiento de los fluidos se desarrollaron lentamente a través de los siglos XVI al XIX como resultado del trabajo de muchos científicos como Da Vinci, Galileo, Torricelli, Pascal, Bernoulli, Euler, Navier, Stokes, Kelvin, Reynolds y otros que hicieron interesantes aportes teóricos a lo que se denomina hidrodinámica. También en el campo de hidráulica experimental hicieron importantes contribuciones Chezy, Ventura, Hagen, Manning, Pouseuille, Darcy, Froude y otros, fundamentalmente durante el siglo XIX. Hacia finales del siglo XIX la hidrodinámica y la hidráulica experimental presentaban una cierta rivalidad. Por una parte, la hidrodinámica clásica aplicaba con rigurosidad principios matemáticos para modelar el comportamiento de los fluidos, para lo cual debía recurrir a simplificar las propiedades de estos. Así se hablaba de un fluido real. Esto hizo que los resultados no fueran siempre aplicables a casos reales. Por otra parte, la hidráulica experimental acumulaba antecedentes sobre el comportamiento de fluidos reales sin dar importancia a al formulación de una teoría rigurosa. La Mecánica de Fluidos moderna aparece a principios del siglo XX como un esfuerzo para unir estas dos tendencias: experimental y científica. Generalmente se reconoce como fundador de la mecánica de fluidos modela al alemán L. Prandtl (1875-1953). Esta es una ciencia relativamente joven ala cual aun hoy se están haciendo importantes contribuciones. La referencia que da el autor Vernard J.K acerca de los antecedentes de la mecánica de fluidos como un estudio científico datan según sus investigaciones de la antigua Grecia en el año 420 a.C. hechos por Tales de Mileto y Anaximenes; que después continuarían los romanos y se siguiera continuando el estudio hasta el siglo XVII. Universidad Nacional de Cajamarca P.N°01 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Calcular la viscosidad absoluta de diversos lubricantes a modo experimental. Comparar los resultados de viscosidad absoluta con los suministrados por los fabricantes. Comparar los valores experimentales de viscosidad con los que se encuentran en los textos de la materia. Descripción breve y concisa de los diferentes procedimientos realizados en la práctica. JUSTIFICACIÓN Tomando la gran importancia y relevancia del concepto de viscosidad absoluta en la rama de la mecánica de fluidos, buscamos reproducir un fenómeno en el cuál esta se vea reflejada, sea susceptible a ser medida y/o calculada mediante las variables que su fórmula teórica implica, para que posteriormente sea comparable con los valores teóricos y comerciales que se nos proporcionan. De este modo relacionaremos la teoría con la práctica, del mismo modo como lo implica la ciencia. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad Universidad Nacional de Cajamarca P.N°01 I. ALCANCES LA VISCOSIDAD La viscosidad es la principal característica de la mayoría de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas. Si la viscosidad es demasiado baja el film lubricante no soporta las cargas entre las piezas y desaparece del medio sin cumplir su objetivo de evitar el contacto metal-metal. Si la viscosidad es demasiado alta el lubricante no es capaz de llegar a todos los intersticios en donde es requerido. Al ser alta la viscosidad es necesaria mayor fuerza para mover el lubricante originando de esta manera mayor desgaste en la bomba de aceite, además de no llegar a lubricar rápidamente en el arranque en frio. La medida de la viscosidad se expresa comúnmente con dos sistemas de unidades SAYBOLT (SUS) o en el sistema métrico CENTISTOKES (CST). Como medida de la fricción interna actúa como resistencia contra la modificación de la posición de las moléculas al actuar sobre ellas una tensión de cizallamiento. La viscosidad es una propiedad que depende de la presión y temperatura y se define como el cociente resultante de la división de la tensión de cizallamiento (t ) por el gradiente de velocidad (D). m =t / D Con flujo lineal y siendo constante la presión, la velocidad y la temperatura. Afecta la generación de calor entre superficies giratorias (cojinetes, cilindros, engranajes). Tiene que ver con el efecto sellante del aceite. Determina la facilidad con que la maquinaria arranca bajo condiciones de baja temperatura ambiente el agua. A. EXPLICACIÓN DE LA VISCOSIDAD Imaginemos un bloque sólido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial (por ejemplo: una goma de borrar sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en dirección paralela a la mesa). En este caso (a), el material sólido opone una resistencia a la fuerza aplicada, pero se deforma (b), tanto más cuanto menor sea su rigidez. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento. Universidad Nacional de Cajamarca P. por ejemplo. Líquidos con altas viscosidades no forman salpicaduras. de nuevo. sin existir por tanto componente tangencial alguna. la superficie del mismo permanece plana. Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento. las capas cilíndricas de agua se mueven por efecto de la viscosidad. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .N°01 Si imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre otras. tal como muestra la figura (c). es decir. el resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas respecto de las adyacentes. Igualmente. mientras que las capas superiores fluyen con facilidad. si arrastramos la superficie de un líquido con la palma de la mano como hacíamos con la goma de borrar. ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. así. disminuyendo su velocidad a medida que nos alejamos de la cuchara. si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en el que hemos depositado pequeños trozos de corcho. observaremos que al revolver en el centro también se mueve la periferia y al revolver en la periferia también dan vueltas los trocitos de corcho del centro. el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad. Ejemplo de la viscosidad de la leche y el agua. En los líquidos. las capas inferiores no se moverán o lo harán mucho más lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de la pequeña resistencia tangencial. la gravedad. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un líquido. Deformación de un sólido por la aplicación de una fuerza tangencial. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares características. otras unidades: 1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pa·s] = [10-1 kg·s-1·m-1] Coeficiente de viscosidad cinemático. designado como ν. ÍNDICE DE VISCOSIDAD Los cambios de temperatura afectan a la viscosidad del lubricante generando así mismo cambios en ésta. En unidades en el SI: [µ] = [Pa·s] = [kg·m-1·s-1] . es decir. si bien. estaríamos ante un sólido. UNIDADES Medidas de la viscosidad La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad: Coeficiente de viscosidad dinámico. lo que significa que éstas no podrían moverse unas respecto de otras o lo harían muy poco. (En unidades en el SI: [ν] = [m2. lo que implica que a altas temperaturas la viscosidad decrece y a bajas temperaturas aumenta. C. ν = μ/ρ. Si por el contrario la viscosidad fuera cero. el rozamiento entre capas adyacentes lo sería también. Arbitrariamente se tomaron diferentes tipos de aceite y se midió su viscosidad a 40*C y 100*C. Intervalos de viscosidad permisibles para las clasificaciones de lubricantes de las SAE Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .N°01 Si la viscosidad fuera muy grande. estaríamos ante un superfluido que presenta propiedades notables como escapar de los recipientes aunque no estén llenos (véase Helio-II). La viscosidad es característica de todos los fluidos. tanto líquidos como gases. En el sistema cegesimal es el stokes (St). al aceite que sufrió menos cambios en la misma se le asignó el valor 100 de índice de viscosidad y al que varió en mayor proporción se le asignó valor 0 (cero) de índice de viscosidad. y que resulta ser igual al cociente entre el coeficiente de viscosidad dinámica y la densidad del fluido. están más cerca de ser fluidos ideales.s-1]. en este último caso su efecto suele ser despreciable. designado como η o μ. Luego con el avance en el diseño de los aditivos mejoradores del índice de viscosidad se logró formular lubricantes con índices mayores a 100. B. Universidad Nacional de Cajamarca P. 6 30 9. LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD Se puede definir un fluido ideal como aquel en el cual no existe fricción entre sus partículas. Un fluido como éste solamente es una idealización.8 22. Considerando un fluido (líquido o gas) alojado entre dos grandes placas planas y paralelas.9 20 5.8 50 16.9 16. puesto que todos los fluidos.6 12. son viscosos y compresibles.5 transmisión automática D.7 Trasmisión y eje 75 15000 80 15000 100000 90 75 120 140 120 200 250 200 Fluido de Tipo A 39b 43b 7 8.9 40 12.9 20W 2600 10500 3. Universidad Nacional de Cajamarca P.7 9. o sea sin viscosidad (µ=0). dando lugar a las fuerzas de fricción y que se debe a la propiedad de los fluidos llamada viscosidad.N°01 Intervalo de Viscosidades (centistokes) A 0° F A 210° F Tipo de Número de viscosidad Mínimo Máximo Mínimo Máximo lubricante SAE Carter del 5W 1300 3.9 cigüeñal 10W 1300 2600 3. de una forma u otra. de área A. separadas por una distancia muy pequeña "y" Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . siempre actúan fuerzas tangenciales o cortantes cuando existe movimiento. En un fluido real. N°01 Suponiendo que el sistema está inicialmente en reposo. por el fluido existente en la región donde y es menor. Universidad Nacional de Cajamarca P. con una velocidad constante "v". es preciso aplicar una fuerza constante F para conservar el movimiento de la placa inferior. (a). sobre la superficie del fluido-fuerza por unidad de área. Donde µ es la constante de proporcionalidad. llamada viscosidad del fluido. se designa por τxy Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . (c). finalmente se establece el perfil de velocidad en régimen estacionario. (d). Esta fuerza esta dada por F como se ve en la siguiente expresión. (b) Conforme transcurre el tiempo. Una vez que se alcanza este estado estacionario de movimiento.situada a una distancia constante y. si se supone flujo laminar. el fluido gana cantidad de movimiento y. en el tiempo "t=0". El esfuerzo cortante que se ejerce en la dirección x. la lamina inferior se pone en movimiento en la dirección del eje X. VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINÁMICA. TIPOS DE VISCOSIDAD a. A esta condición de la velocidad del fluido en estas zonas. Esta suposición es muy útil y empleada en el estudio de flujos compresibles. En los gases tiene mucha más influencia que en los líquidos. dando paso a un tipo muy especial de fluido no compresible a los que se llama fluidos ideales. se denominan fluidos newtonianos. Es la fuerza tangencial por unidad de área. vale la pena remarcar un detalle importante. En el ejemplo anterior. Fluidos Ideales: Gases a alta velocidad o en zonas alejadas de las condiciones de contorno (paredes u objetos) donde no hay gradiente de velocidad o este es muy débil. alta velocidad (M > 1) y sobre todo en aeronáutica. Universidad Nacional de Cajamarca P. cuando el espacio que los separa esta lleno con un fluido y uno de los planos se traslada con velocidad unidad en su propio plano con respecto al otro también Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . Todos los gases y la mayoría de los líquidos sencillos se comportan de acuerdo a esta ecuación. de los planos paralelos por una unidad de distancia. pero existen algunos casos en los que esta la podemos considerar tan pequeña que se desprecia. se le llama condición de no deslizamiento. Esto ocurre en todas las configuraciones en las que intervenga un fluido que tenga viscosidad. la presión y la temperatura: P influye poco. El fluido en contacto con las superficies tiene la misma velocidad que estas. tan solo en variaciones muy grandes de la presión tiene que ser considerada.N°01 Esta es la ley de Newton de la viscosidad y los fluidos que la cumplen. La viscosidad es básicamente función de dos parámetros. La viscosidad se comporta de forma muy diferente en gases y en líquidos en función de las variaciones de presión y temperatura a la que someta el fluido. Gases y Líquidos: T tiene mucha influencia: Gases: Líquidos: E. en los que se considera que la viscosidad es nula. Todos los fluidos tienen cierta viscosidad. F. es la unidad más utilizada para expresar la viscosidad dinámica dado que la mayoría de los fluidos poseen baja viscosidad.s El gradiente de velocidad se define como: y es una medida de cambio de velocidad. 1m2/s = 106 cSt 1cSt = 10-6 m2/s La expresión matemática para la viscosidad cinemática es: (2) µ es la viscosidad dinámica y es la densidad del fluido. La unidad CGS correspondiente es el stoke (St). En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemática es el metro cuadrado por segundo (m2/s). que es el submúltiplo más utilizado. influyendo mucho estas diferencias en algunas de sus aplicaciones. Cuando se emplea aceites como lubricantes. coeficiente de viscosidad. 10-2 poises.s) o también newton segundo por metro cuadrado (N. conocida también como rapidez de corte. la materia grasa debe tener consistencia apropiada para impedir el contacto Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . VISCOSIDAD CINEMÁTICA. mientras que los muy viscoso o poco fluidos requieren disposiciones especiales para conseguir que llegue a la llama en la unidad de tiempo suficiente cantidad de combustible. La unidad de viscosidad dinámica en el sistema internacional (SI) es el pascal segundo (Pa. Es la razón de viscosidad a densidad de masa.s) = 103 cP 1cP = 10-3 Pa. 10-2 stokes. En los primeros influye la viscosidad de modo que los aceites fluidos ascienden fácilmente por capilaridad en las mechas de las lámparas. b. El submúltiplo el centipoise (cP).s/m2 = 1 kg/(m.s/m2).s = 1 N. VISCOSIDAD DE LOS ACEITES Los aceites presentan notables diferencias en su grado de viscosidad o fluidez. Como la tensión de corte es directamente proporcional al gradiente de velocidad. podemos establecer la siguiente expresión matemática.N°01 denominado viscosidad dinámica. La relación entre el pascal segundo y el centipoise es: 1Pa. o sea kilogramo por metro segundo (kg/ms): Esta unidad se conoce también con el nombre de poiseuille(Pl) en Francia. con dimensiones de centímetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt). El grado de viscosidad de los aceites tiene importancia en los aceites destinados a arder y los utilizados como lubricantes. Universidad Nacional de Cajamarca P. conocida como la Ley de Newton para la viscosidad: µ es una constante de proporcionalidad conocida como viscosidad dinámica del fluido. pero debe tenerse en cuenta que no es la misma que el poise (P) que en el sistema CGS de unidades tiene dimensiones de dina segundo por centímetro cuadrado o de gramos por centímetro cuadrado. Esta clasificación no tuvo en cuenta que un aceite SAE 20 en condiciones de baja temperatura aumentaba considerablemente su viscosidad no siendo apto para una operación correcta en climas fríos. Surgen así los aceites tipo W (winter: invierno) que cubrirían esta deficiencia. acompañados por unos dígitos. generan en la etiqueta de los envases una serie de siglas. Clasificación SAE: La Sociedad de Ingenieros de Automotores de EE. Los aceites multigrados con base sintéticos se obtienen haciendo una mezcla de aceites de síntesis de baja graduación SAE y de aceites mineral de altas viscosidad. 1. El índice de viscosidad representa la tendencia más o menos que se espera a medida que se enfría o se calienta. Se amplió entonces la clasificación incorporando los grados SAE 5W. SAE 20W a los ya existentes.UU (SAE) clasificó a los aceites según su viscosidad adoptando como temperatura de referencia 100 grado centígrado y manteniendo la viscosidad en centistoke (cst). 40 y 50. 30. Universidad Nacional de Cajamarca P. G. que se refiere a su temperatura sin añadir datos alguno de sobre atrás apreciaciones o condiciones. originalmente existió un grado 60 que luego fue suprimido. Se dividió el rango total de viscosidades de los aceites en grupos arbitrarios designados por los siguientes números: 20. para lograr esto conviene que la materia grasa no sea demasiado fluida ni tampoco demasiado viscosa. SAE 10W.N°01 inmediato de las superficies que frotan entre sí impidiendo con ello se desgasten. identificando el grado de viscosidad del lubricante. CLASIFICACIÒN DE LOS ACEITES La clasificación de los aceites atendiendo a su velocidad. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . 8 . propiedades anticorrosivas. posteriormente con el advenimiento de los aditivos mejoradores se incorporan siglas que caracterizan al aceite también por sus propiedades especificas (ejemplo: HD SAE 30.5 12. SAE 20 S1.6 . (cP) Viscosidad alta baja temp. Universidad Nacional de Cajamarca P. . 2.1 . .9 que 12. - 10W 3500 a -20 60000 a -25 4.) como tener capacidad detergente-dispersante.8 . etc. 2.N°01 Estas primeras clasificaciones sólo tomaron en cuenta la viscosidad del aceite. Grado Arranque en temperatura alta s/esfuerzo de SAE frío a la tasa de corte (cP) a fluencia a la min max temperatura 150ºC y 106s Temp. propiedades antidesgaste. - 15W 3500 a -15 60000 a -25 5. 2. - 5W 3500 a -25 60000 a -35 3. - 20W 4500 a -10 60000 a -20 5. indicada indicada en °C en °C 0W 3250 a -30 60000 a -40 3.6 .3 9. etc. Viscosidad en Viscosidad (cP) Bombeo a cSt a 100ºC Max.6 que 9.3 .9 (*) que 16.3 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .6 menor 20 . . Clasificación SAE de viscosidad de aceites para motor (SAE J306. - 5.3 menor 30 . DIC 96) Viscosidad Max. - 25W 6000 a -5 60000 a -15 9.5 menor 40 . 7 que 26. 3. Rápida entrada en régimen térmico del motor. Aceites multigrado. 1cSt = 1 mm2/s (*) Los Grados 0w/40.N°01 12. Ahorro de baterías y sistemas de arranque. 3. De esta manera se obtienen aceites de características SAE 30 a 100 ºc y SAE 10W a -20ºc. 3. Las ventajas de usar aceites multigrados son: Facilidad de arranque en frío. el SAE 40 y SAE 50. En la categoría de los aceites monogrados. especifican que son aceites de una sola viscosidad de trabajo. 5w/40. distinguidos por la sigla SAE (Society of Automotive Engineers.3 menor 50 . es decir. 10w/40 (**) Los Grados 15w/40. por su sigla en inglés). Aceites Monogrados. .9 menor 60 .3 16. Con el uso de aditivos mejoradores de índice de viscosidad y partiendo de bases refinadas es posible formular aceites cuya viscosidad a altas y bajas temperaturas le permiten cumplir con los requerimientos del servicio. . son los denominados “multigrado” generalmente designados SAE 10W30 o similares. 40 A.7 que 21.1 Nota: 1 cP = 1 mPa x s.9 21.7 (**) que 16. . o en español “Sociedad de Ingenieros del Automóvil”. 25w/40. B. Universidad Nacional de Cajamarca P. 20w/40. Adecuada viscosidad en todo el rango de temperatura.5 menor 40 . Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . 0 13.0 19.0 41.2 1.50 ISO VG 22 22.20 74.40 0.48 ISO VG 10 10.03 ISO VG 7 6.80 35.2 2. Sistema ISO de clasificación según la viscosidad para aceites industriales Límites de Viscosidad Viscosidad Grado de Cinemática Cinemática en cSt viscosidad media @ 40 ºC Mínima Máxima ISO VG 2 2.0 90.0 28.N°01 El rango de temperatura parte en una escala más alta: en frío comienzan desde los 10ºC y 20ºC hacia arriba respectivamente.0 61.80 ISO VG 100.00 ISO VG 15 15. Este aceite es utilizado en muchas ocasiones como aceite de relleno.20 ISO VG 46 46.42 ISO VG 3 3. etc. DIN.14 5.52 ISO VG 5 4.6 4. llevando a la necesidad del uso de tablas de conversión para pasar de un sistema a otro.98 2.80 24. Clasificación de viscosidad ISO para industriales aceites lubricantes.50 16.) para clasificar los Aceites Lubricantes Industriales por su viscosidad medida en diversas unidades.0 9.12 7.00 11. A lo largo del tiempo se ha adoptado diferentes siglas (ASTM. 2.00 100 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .8 6. Esta situación generó en los Institutos de Normalización de los piases miembros de la Organización Internacional de Estandarización (ISO) el deseo de uniformar criterios para crear un único sistema de clasificación. Universidad Nacional de Cajamarca P.60 ISO VG 68 68.00 110.20 ISO VG 32 32.88 3. 00 165. Cada grupo se designa el número a su viscosidad cinemática media. SE.10% de este valor.0 612. SH. Clasificación API (Instituto de Petróleo Americano) de calidad de los aceites para motor.000.00 1.00 506.00 150 ISO VG 220. Cada grupo representa un intervalo de viscosidad generado apartar de su viscosidad cinemática media +/.00 748.00 242. El primero usado para motores a gasolina y Diesel.00 460 ISO VG 680.00 1650.00 680 ISO VG 1.0 900. Universidad Nacional de Cajamarca P. Motores a gasolina Algunas designaciones son: SA. SB.00 1. Sistema de clasificación API Clasificación Servicio Descripción de los de servicio Gasolina API fabricantes de equipos y API previo Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . 3.00 1100.0 198.0 135. con las siguientes características: Posee 18 grados de viscosidad entre 2 y1500 centistokes (cst) a 40 ºc.500.0 288.00 352.0 414.00 320 ISO VG 460. SC.500 Nota: La clasificación ISO corresponde a la norma COVENIN 1121 Este esfuerzo conjunto permitió el nacimiento de la clasificación ISO para Aceites Lubricantes Industriales. SF. SD.350.00 220 ISO VG 320. cubriendo la totalidad del rango de viscosidad. Cada viscosidad cinemática media es aproximadamente 50% mayor a la correspondiente al grado anterior. SG.0 1.N°01 ISO VG 150. desde los aceites más livianos a los mas pesados.000 ISO VG 1. N°01 especificaciones militares relacionadas SA ML Aceite mineral puro SB MM Aceite inhibido (1930) Garantía de servicio para SC MS (1964) motores a gasolina (1964- 1967) Garantía de servicio para SD MS (1968) motores a gasolina (1968- 1971) Garantía de servicio para motores a gasolina (1972- SE 1980)/MIL-L-46152 y MIL- L46152A Garantía de servicio para Gasolina SF motores a gasolina (1980- 1988)/MIL-L-46152B Garantía de servicio para SG motores a gasolina (1989- 1992)/ MIL-L-46152D Garantía de servicio para SH motores a gasolina (1993- 19996) Garantía de servicio para SJ motores a gasolina (1996- 2000) Garantía de servicio para SL motores a gasolina (2001) Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . Universidad Nacional de Cajamarca P. Metro o wincha Para medir distancias necesarias como el largo de la placa fija y de la placa móvil. Gasolina Para limpiar rápidamente los instrumentos con aceite. Transportador Para medir el ángulo de inclinación del instrumento. MATERIALES Y MÉTODOS Viscosímetro Cronómetro Digital Para calcular el tiempo en que demora la placa móvil en desplazarse por la placa fija. Franela Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . Aceites lubricantes de diferentes viscosidades.N°01 II. Universidad Nacional de Cajamarca P. Vernier Para medir los radios de la placa móvil. b. Ubicamos el instrumento en ángulo de 30° Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . Aceite para motor Gasolinero SAE 40 2. Lubricamos en instrumento (en la placa fija) con la hidrolina. Hidrolina b. a. Procedemos a hacer las siguientes mediciones: a. Trabajamos con la Hidrolina. 3. b. METODOLOGÍA Y PROCEDIMENTO 1.N°01 III. Largo con la wincha. En la placa móvil: Diámetro interno y externo con el Vernier. Aceite para motor petrolero SAE 15W-40 c. estos son: a. Universidad Nacional de Cajamarca P. Los lubricantes seleccionados para el trabajo fueron 3. En la placa fija: Largo con la wincha. c. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. midiendo el tiempo que tarda el recorrido. Universidad Nacional de Cajamarca P. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Ubicamos el instrumento en ángulo de 60° Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. Lavamos el instrumento con gasolina. 5. midiendo el tiempo que tarda el recorrido.N°01 Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. Ubicamos el instrumento en ángulo de 45° Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. midiendo el tiempo que tarda el recorrido. Trabajamos con el Aceite para motor petrolero SAE 15W – 40 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . 4. d. b. Lubricamos en instrumento (en la placa fija) con el Aceite para motor petrolero SAE 15W – 40. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. midiendo el tiempo que tarda el recorrido. c. Ubicamos el instrumento en ángulo de 30° Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo.N°01 a. Ubicamos el instrumento en ángulo de 45° Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Ubicamos el instrumento en ángulo de 60° Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . midiendo el tiempo que tarda el recorrido. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. d. Universidad Nacional de Cajamarca P. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Trabajamos con el Aceite para motor gasolinero SAE 40 a. Universidad Nacional de Cajamarca P. 7. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. 6. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Ubicamos el instrumento en ángulo de 30° Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. midiendo el tiempo que tarda el recorrido.N°01 Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. c. midiendo el tiempo que tarda el recorrido. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Lavamos el instrumento con gasolina. Ubicamos el instrumento en ángulo de 45° Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. Lubricamos en instrumento (en la placa fija) con el Aceite para motor gasolinero SAE 40 b. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. Universidad Nacional de Cajamarca P. midiendo el tiempo que tarda el recorrido. d. midiendo el tiempo que tarda el recorrido. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Apuntamos los datos para el trabajo de cálculo. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .N°01 Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. Este dato es tomado 10 veces para obtener un promedio mucho más exacto. Lavamos el instrumento con gasolina. 8. Ubicamos el instrumento en ángulo de 60° Dejamos desplazarse a la placa móvil por acción de la gravedad de arriba abajo. 146 Diámetro mayor (m) 0.038 Diámetro menor (m) 0.025 Densidad del acero ((Kg/m3) 7800 Con el largo del tubo guía y el largo de la placa móvil podemos obtener la distancia recorrida por la placa móvil mediante la siguiente expresión: 𝐋𝐚𝐫𝐠𝐨 𝐝𝐞𝐥 𝐭𝐮𝐛𝐨 𝐠𝐮í𝐚 − 𝐋𝐚𝐫𝐠𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐩𝐥𝐚𝐜𝐚 𝐦ó𝐯𝐢𝐥 = 𝐃𝐢𝐬𝐭𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐫𝐞𝐜𝐨𝐫𝐫𝐢𝐝𝐚 𝐩𝐨𝐫 𝐥𝐚 𝐩𝐥𝐚𝐜𝐚 𝐦ó𝐯𝐢𝐥 Con los datos anteriores. Universidad Nacional de Cajamarca P.254 2. Instrumento: Los siguientes datos tomados del instrumento nos serán de gran importancia más adelante para el cálculo de distancia. TOMA DE DATOS 1. VISCOCÍMETRO Largo del tubo guía (m) 0. volumen. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A. Hidrolina: Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . masa y peso del mismo.40 Largo de la placa móvil (m) 0. llegamos a: Distancia recorrida (m) 0.N°01 IV. 254 0.67 0.08 0.97 0. centrándonos en el tiempo demorado.68 0. Se contabilizaron un total de 10 recorridos por cada una de las tres pendientes diferentes (30°.53 TIEMPO 0.254 1.03 0.98 0.68 0.65 0.254 1.45 10 0.41 2 0.254 0.91 0.254 0.68 0.05 0.N°01 Se procedió a hacer el recorrido de la placa fija con la placa móvil con ayuda de este lubricante. Aceite para motor a gasolina SAE 40: Se procedió a hacer el recorrido de la placa fija con la placa móvil con ayuda de este lubricante.97 0.254 1.254 0.65 0. 45° y 60°).254 1. Se contabilizaron un total de 10 recorridos por cada una de las tres pendientes diferentes (30°.54 3 0.02 0.254 1.06 0.54 9 0.63 0.254 0.254 1.05 0. Se contabilizaron un total de 10 recorridos por cada una de las tres pendientes diferentes (30°.53 8 0.54 PROMEDIO (s) 3.48 5 0.03 0.64 0.55 10 0.254 1.55 6 0.02 0.63 0.96 0.64 0.66 0. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .46 7 0.66 0.64 0.53 2 0.66 0.10 0. centrándonos en el tiempo demorado.07 0.63 0.95 0.96 0.67 0.02 0.47 TIEMPO 1.69 0.48 9 0. HIDROLINA ÁNGULOS 30 45 60 DISTANCIA TIEMPO TIEMPO TIEMPO N° (metros) (segundos) (segundos) (segundos) 1 0. Universidad Nacional de Cajamarca P.50 6 0.65 0.254 0.46 3 0.67 0. 45° y 60°).46 PROMEDIO (s) 4.66 0.254 0.47 8 0. Aceite para motor diesel SAE 15W-40: Se procedió a hacer el recorrido de la placa fija con la placa móvil con ayuda de este lubricante.68 0.57 7 0.254 1.254 0. ACEITE PETRÓLEO / SAE 15W – 40 ÁNGULOS 30 45 60 DISTANCIA TIEMPO TIEMPO TIEMPO N° (metros) (segundos) (segundos) (segundos) 1 0.96 0.254 1.254 0.254 1.53 5 0.66 0.96 0.254 0. centrándonos en el tiempo demorado.94 0.96 0.45 4 0. 45° y 60°).56 4 0. TRABAJO DE GABINETE La finalidad del experimento realizado es determinar la viscosidad absoluta mediante la relación que existe entre el tiempo empleado por la placa móvil para recorrer cierta distancia con una superficie conocida.254 1.79 0.69 4 0.77 0.254 0. Universidad Nacional de Cajamarca P.254 1.65 3 0.62 2 0.67 8 0.N°01 ACEITE GASOLINA / SAE 40 ÁNGULOS 30 45 60 DISTANCIA TIEMPO TIEMPO TIEMPO N° (metros) (segundos) (segundos) (segundos) 1 0. pero identificamos que está fabricado de acero.96 0.71 0.01 0.79 0.02 0.78 0.254 0.01 0.66 9 0.76 0.97 0.82 𝑚⁄ 2 𝑠 No conocemos la masa del móvil.99 0.79 0.65 TIEMPO 1. Cálculo de la fuerza: a) Cálculo del peso: Calculamos el peso mediante la expresión: 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 .70 5 0.254 1. y mediante la densidad de este podemos hallarla por la expresión: Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .00 0.65 6 0.64 10 0.254 0. 𝒀 𝝁= … (𝟎) 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 .03 0.77 0.66 PROMEDIO (s) B.76 0.254 0.98 0.02 0.67 7 0. 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 Donde: 𝜇: 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝐹: 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑌: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑙𝑢𝑏𝑟𝑖𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 : 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 : á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 1.75 0.98 0. 𝒈 … (𝟏) Donde: 𝑊𝑚ó𝑣𝑖𝑙 : 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝑚𝑚ó𝑣𝑖𝑙 : 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝑔: 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 = 9. todo ello relacionado mediante la siguiente expresión matemática: 𝑭.254 1.254 0.78 0.254 1. 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 𝒎 𝑲𝒈 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟕𝟖𝟎𝟎 ⁄ 𝟑 . 𝟕𝟑𝟐 𝑲𝒈 … (𝟓) Remplazamos (5) en (1): 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 . 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑 𝒎 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟎. 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 … (𝟐) 𝒎 Donde: 𝐾𝑔⁄ 𝜌𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 : 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 = 7800 𝑚3 𝑚𝑚ó𝑣𝑖𝑙 : 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝑉𝑚ó𝑣𝑖𝑙 : 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 El volumen del móvil es obtenido mediante el diámetro externo e interno tomados durante la experiencia con ayuda del vernier: VISCOCÍMETRO Largo de la placa móvil (m) 0. 𝒉 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = … (𝟑) 𝟒 Donde: 𝑉𝑚ó𝑣𝑖𝑙 : 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝐷: 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑑: 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 ℎ: 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 Remplazamos los valores de la tabla en la fórmula (3) y obtenemos: 𝝅. 𝟑𝟗𝟏 . 𝟎. 𝒈 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . 𝟏𝟒𝟔 𝒎𝟑 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟒 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟗. 𝟑𝟗𝟏 . 𝟗. Universidad Nacional de Cajamarca P.N°01 𝒎𝒂𝒄𝒆𝒓𝒐 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 𝑲𝒈 𝝆𝒂𝒄𝒆𝒓𝒐 = = = 𝟕𝟖𝟎𝟎 ⁄ 𝟑 𝑽𝒂𝒄𝒆𝒓𝒐 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 𝒎 𝑲𝒈 ⇒ 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟕𝟖𝟎𝟎 ⁄ 𝟑 .025 Y vendrá dado mediante la expresión: 𝝅. (𝑫𝟐 − 𝒅𝟐 ). 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑 … (𝟒) Remplazamos (4) en (2): 𝑲𝒈 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟕𝟖𝟎𝟎 ⁄ 𝟑 . 𝟎𝟐𝟓𝟐 ).038 Diámetro menor (m) 0. 𝟎𝟑𝟖𝟐 − 𝟎.146 Diámetro mayor (m) 0. (𝟎. Por lo tanto la fuerza que produce el movimiento es y viene dada por la expresión: 𝑭𝟏 = 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 . 𝐬𝐢𝐧 𝜶 α° sen α Wmóvil(N) F1(N) 30 0.866 7.707 7. W. 𝐬𝐢𝐧 𝜶 … (𝟕) Remplazamos (6) en (7) y desarrollamos la tabla: 𝑭𝟏 = 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 .225 …Estos datos serán nombrados como (A). 𝐬𝐢𝐧 𝜶 𝑭𝟐 = 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 . 𝟗. 𝟖𝟐 𝒎⁄ 𝟐 𝒔 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟎. 𝟖𝟐 𝒎⁄ 𝟐 𝒔 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝟕. para cada ángulo. 𝐜𝐨𝐬 𝜶 Además: 𝑭𝟐 = 𝑵.500 7. 𝟏𝟖𝟖 𝑵 … (𝟔) Ahora a través del Diagrama de Cuerpo Libre: Observamos las fuerzas: N. F1 y F2: Donde F1 y F2 son componentes de W y vienen dadas por: 𝑭𝟏 = 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 . Cálculo de la Velocidad de la placa móvil: Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .594 45 0.083 60 0.188 3. 𝐞𝐧𝐭𝐨𝐧𝐜𝐞𝐬 𝐬𝐞 𝐚𝐧𝐮𝐥𝐚𝐧. Universidad Nacional de Cajamarca P. 2. Espesor del Lubricante: Estimamos y asumimos este dato como: 𝒀 = 𝟏 𝒎𝒎 = 𝟏𝟎−𝟑 𝒎 … (𝑩) 3.N°01 𝑾𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝒎𝒎ó𝒗𝒊𝒍 .188 6.188 5. 𝟗. 𝟕𝟑𝟐 𝑲𝒈. 386 60 0.N°01 Como ya tenemos entendido la velocidad es definida como la distancia recorrida en una unidad de tiempo. Cálculo del Área de contacto de la Placa móvil: Para el cálculo de esta área de contacto trabajaremos con el diámetro interno y la longitud de la placa móvil.254 0.658 0.254 0. entonces: 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 = 𝑪𝒊𝒏𝒕𝒆𝒓𝒏𝒂 𝒙 𝑳𝒎ó𝒗𝒊𝒍 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .048 0.254 0.254 0.997 0. 4.660 0.255 45 0.658 0.956 0.254 0. Universidad Nacional de Cajamarca P.468 ACEITE PETRÓLEO / SAE 15W – 40 Tiempo Distancia Velocidad α promedio (m) (s) (m/s) 30 0.254 0.266 45 0.254 0.768 0.463 0.549 ACEITE GASOLINA / SAE 40 Tiempo Distancia Velocidad α promedio (m) (s) (m/s) 30 0.543 0.386 60 0. entonces: 𝑫 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 = 𝑻 Donde: 𝑉𝑚ó𝑣𝑖𝑙 : 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝐷: 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑇: 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑒𝑚𝑝𝑙𝑒𝑎𝑑𝑜 Con los datos obtenidos en la experimentación: HIDROLINA Tiempo Distancia Velocidad α promedio (m) (s) (m/s) 30 0.331 60 0.385 A cada resultado de la columna de velocidad se considerará como (C).254 1.242 45 0.254 0. 40 45 5. C.225 0.335 60 6. remplazamos en (8): VISCOCÍMETRO Largo de la placa móvil (m) 0.001 0.083 0. (C) y (D) en (0): 𝑭.083 0.255 0.0115 0.0115 1. (𝟎.145 60 6. 𝒀 𝝁= … (𝟎) 𝑽𝒎ó𝒗𝒊𝒍 .025 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 = (𝝅𝑫𝒊 ).001 0.594 0.0115 1.141 P .594 0.001 0.N°01 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 = (𝝅𝑫𝒊 ). (𝑳𝒎ó𝒗𝒊𝒍 ) 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 = (𝝅.SAE 40 45 5.001 0. (𝑳𝒎ó𝒗𝒊𝒍 ) … (𝟖) Donde: 𝐴𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜 : á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜 𝐶𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 : 𝐶𝑖𝑟𝑐𝑢𝑛𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝐿𝑚ó𝑣𝑖𝑙 : 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑐𝑎 𝑚ó𝑣𝑖𝑙 𝐷𝑖 : 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 Con los datos tomados del instrumento.225 0.001 0. (B).986 30 3.225 0.083 0. 𝟎𝟏𝟏𝟓 𝒎𝟐 … (𝑫) 5.159 Hidrolina 45 5.386 0.226 1. 𝟎𝟐𝟓 𝒎). Cálculo de la Viscosidad Dinámica: Remplazamos los valores de (A).0115 1.406 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .242 0.331 0.SAE 15W .001 0.322 G .468 0.0115 1.0115 1.0115 1.386 0.175 1.001 0.385 0.145 60 6.0115 1.001 0. 𝟎.594 0.266 0. 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 Los resultados son presentados en el siguiente punto por medio de una tabla de resultados.0115 1.157 30 3.001 0. 𝟏𝟒𝟔 𝒎) 𝑨𝒄𝒐𝒏𝒕𝒂𝒄𝒕𝒐 = 𝟎.291 1.146 Diámetro interno (m) 0. Resultados RESULTADOS VISCOSIDAD μ LUBRICANTE ÁNGULO F (N) Y(m) Vmóvil (m/s) Acontacto (m2) DINÁMICA promedio 30 3.549 0. Universidad Nacional de Cajamarca P. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .250 1. Se analizó el comportamiento de dos fluidos de uso comercial con ayuda del dispositivo construido.050 Hidrolina P .300 1.350 1. ya con los resultados podemos observar los diferentes valores de viscosidad para los lubricantes sometidos a prueba.N°01 D.200 1. al comparar las viscosidades experimentales con las viscosidades teóricas suministrada por los fabricantes. La función del aceite es lubricar y proteger el motor. CONCLUSIONES Los diversos lubricantes a una misma condición presentan valores de viscosidad dinámica diferentes.40 G . La experiencia presento un margen de error aceptable.SAE 15W .SAE 40 Luego de la experiencia y los cálculos necesarios. RECOMENDACIONES Mayor cantidad de instrumentos para la agilización del trabajo práctico de las asignaturas. es decir. generando una película separadora de las partes móviles y disminuyendo así el desgaste. Mejoramiento del laboratorio de mecánica de fluidos. Todas estas pruebas se asume que son realizadas a una temperatura de 20°C.150 1. Con respecto a la hidrolina. a temperatura ambiente. vemos que cuenta con un valor de viscosidad menor a G-SAE 40 y un tanto mayor a P-SAE 15W-40. Universidad Nacional de Cajamarca P. según los datos arrojados. Llegamos a percatarnos que el lubricante para motor de gasolina (SAE – 40) es más viscoso que su semejante para motor petrolero (SAE 15W-40).s/m2) a 20°C 1. Discusión VISCOSIDAD (N.100 1. 2. Explique algunos métodos analíticos y/o gráficos para estimar la viscosidad de una sustancia. cinemática. y por tanto esta requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de fluidos. La viscosidad es una propiedad cuya importancia radica en que determina el comportamiento. Existen diferentes formas de expresar la viscosidad de un fluido. Construcción del viscosímetro de cilindros concéntricos Para la construcción del viscosímetro se emplearon diversos materiales.N°01 CUESTIONARIO 1.006m de diámetro interno. que puede presentar un fluido bajo ciertas condiciones. También se empleó un balero o rodamiento comercial automotriz de 0. A. por ejemplo de presión y temperatura. Saybol. Es por eso que en los líquidos a mayor temperatura la viscosidad disminuye mientras que en los gases sucede todo lo contrario. Partes componentes del dispositivo construido. Esta es la resistencia que ejercen los fluidos al ser deformado cuando este se aplica un mínimo de esfuerzo cortante. ¿Por qué es necesario conocer la viscosidad de una sustancia? La viscosidad es la propiedad más importante de los fluidos. pero las más importantes son las siguientes: viscosidad absoluta o dinámica. La viscosidad de un fluido depende de su temperatura. los cuales con frecuencia son objeto de interés en ingeniería. como por ejemplo la melaza. en cuanto al movimiento.3m de longitud. las tapas y las poleas fueron construidos de aluminio por la facilidad del maquinado. que por su resistencia Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . como por ejemplo el aire y el agua. Redwoor. Universidad Nacional de Cajamarca P. La cuerda utilizada fue de cáñamo de 1. Los cilindros interno y externo. Un fluido puede ser muy viscoso y moverse con dificultad. o puede ser poco viscoso y moverse con facilidad. el cual se localiza en la tapa de la copa del viscosímetro para disminuir la fricción y permitir una mejor estabilidad de rotación. El procedimiento fue el siguiente: se vertió una Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . TABLA I.0185m de ancho por 0. No obstante. lo cual bajaría aún más el costo del dispositivo experimental. Dimensiones del viscosímetro construido. La velocidad del porta pesas fue determinada midiendo el tiempo en que éste recorre la distancia h utilizando un sistema de fotoceldas acoplado a un cronómetro digital marca Phywe. El fluido estudiado fue glicerina marca Reproquifin PQF como fluido newtoniano (aunque también puede emplearse un aceite vegetal o sintético). Las dimensiones de las componentes del viscosímetro construido se enlistan en la tabla I. tiene una ranura rectangular de 0. B.041m de diámetro externo. estas velocidades pueden determinarse si se mide el tiempo que tarda en recorrer el portapesas una distancia conocida con la ayuda de un cronómetro manual. Experimentos empleando el viscosímetro de cilindros concéntricos. El porta pesas empleado fue construido con una barra de latón comercial de 0. La cubierta exterior se realizó a partir de un tubo de PVC de 0.101m de alto. Universidad Nacional de Cajamarca P. al cual se le fijó una base de nylon maquinable. Montaje del viscosímetro de cilindros concéntricos.003m de diámetro. para permitir un mejor asentamiento de las pesas. El viscosímetro fue fijado en un soporte vertical mediante un brazo de sujeción.N°01 y reducida elongación bajo tensión permite disminuir los errores introducidos por la misma. Comparando esta ecuación constitutiva con la ecuación de ajuste de los datos experimentales. este valor se comparó con el de η=2. Se incrementó la masa en el porta pesas y se repitió el procedimiento descrito. se tiene que la viscosidad para este fluido es igual a η=2. Teniendo una diferencia porcentual no mayor al 2%. Los experimentos con la glicerina se llevaron a cabo a una temperatura ambiente de T=19ºC. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .13Pas obtenido empleando un viscosímetro comercial marca Brookfield Modelo LVTDV-II. Datos experimentales obtenidos para la glicerina utilizando el viscosímetro En la figura. para generar la curva de flujo. La fotocelda se colocó aproximadamente 1m por debajo de la polea. se muestra la curva de flujo obtenida para este fluido. se enrolló la cuerda en la polea de radio r hasta que el porta pesas quedó por debajo de la polea de radio ra. Posteriormente. respectivamente. RESULTADOS. temperatura que fue medida después de cada dato experimental. Con las ecuaciones: y se calcularon los valores de rapidez de deformación y esfuerzo. Universidad Nacional de Cajamarca P.100Pas. Se puede ver que la relación que existe entre el esfuerzo de corte y la rapidez de deformación es lineal en todo el intervalo que se presenta. Los datos obtenidos se presentan en la tabla II. Esto con el fin de asegurarse que el porta pesas alcance una velocidad terminal. lo que indica que este fluido tiene un comportamiento newtoniano y puede representarse por la ecuación: . TABLA II. Se dejó descender libremente la porta pesas y se registró el tiempo que tarda en recorrer la distancia h al pasar por la fotocelda.N°01 cantidad de fluido en la copa del viscosímetro de tal forma que al introducir el cilindro interno la longitud L estuviera totalmente cubierta. N°01 Curva de flujo para la glicerina. En ambos casos. Universidad Nacional de Cajamarca P. CAÍDA DE UNA COLUMNA VERTICAL DE FLUIDO Se dispone de tubos de vidrio de 1.6 m de longitud y cuyos radios pueden variar entre 0. Se coloca el tubo verticalmente sobre un recipiente que contiene el líquido. mientras el otro extremo permanece en el depósito. que al ser un fluido newtoniano. Indique otros métodos experimentales para la determinación de la viscosidad de líquidos. dando una breve explicación. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .5 mm. Asimismo. tal como se muestra en la figura. T=19ºC. Describimos dos métodos de medida de la viscosidad de un líquido. Se succiona el líquido que asciende hacia arriba y cuando llega a una determinada altura se tapa el extremo superior con un dedo. la figura muestra el comportamiento viscoso de la glicerina en función de la rapidez de deformación. su viscosidad se mantiene aproximadamente constante. 3. T=19ºC. Viscosidad en función de la rapidez de deformación para la glicerina. De estos valores se puede afirmar que el dispositivo experimental construido arroja resultados aceptables. el fluido circula a través de un tubo capilar.1 y 0. la diferencia de presión disminuye. p1 . Siendo ρ la densidad del fluido Si inclinamos la varilla un ángulo θ. mueve a la columna de fluido de longitud L=x con velocidad v.p2 = ρg(cosθ)x y la velocidad constante de caída del fluido v vale Los valores de la densidad ρ de los líquidos analizados se proporcionan en la siguiente tabla Líquido Densidad (kg/m3) Agua 1000 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . La diferencia de presión p1-p2=ρgx debida a la altura de la columna de fluido en el tubo.N°01 Se retira el dedo que obstruye la entrada de aire por el extremo superior. con velocidad (media) v. Si en un instante t la altura del líquido en el tubo vertical es x. se pone en marcha un cronómetro y se mide el tiempo que tarda el líquido en caer una distancia x. La ley de Poiseuille afirma que el gasto G= πR2v es proporcional al gradiente de presión (p1-p2)/L entre dos posiciones 1 y 2 del capilar que distan L. Cuando un líquido fluye por un capilar de radio R. Universidad Nacional de Cajamarca P. I. Manual de Física Elemental. 37 Ejemplo: Se elige agua. ρ=1000 kg/m3 Se inclina el tubo θ=60º Se elige el tubo de radio R=0. Shirkévich M. Universidad Nacional de Cajamarca P.N°01 Acetona 791 Alcohol 790 etílico Anilina 1020 Cloroformo 1489 Fuente: Koshkin N. densidad. G. pág. Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .. Editorial Mir (1975).75 s.2 mm La columna de agua en el tubo se desplaza 1 m en 42. com/trabajos13/visco/visco. S.com/viscosidad_2.sc.html Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad . Potter.rincondelvago. LINKOGRAFÍA http://www. R. Hochstein Fundamentos de Mecánica de los Fluidos. Novena Edición. (1995) Wilmington.com/mecanica-automotriz/los-tipos-de-aceite-y-su-importancia-para-el- auto/ http://html. Addison-Wesley Iberoamericano.htm.html http://www. Segunda Edición. Universidad Nacional de Cajamarca P.A. Editorial Mc Hill. Groos y J.monografias. Merle C. Editorial Ciencias e Ingenierías. Tercera Edición. Gerhart. Streeter Mecánica de los Fluidos. USA. Delaware.info/newton_viscosidad.wikipedia.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/viscosidad2/viscosidad2. Madrid España.shtml http://es.org/wiki/Viscosidad http://molten.latinclicks.N°01 BIBLIOGRAFÍA Víctor L. http://www.ehu.guioteca. Mecánica de Fluidos. ......................................................................................N°01 CONTENIDO INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................................................................................. .................... 2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 29 CONCLUSIONES ............................................................................................................................................. 1 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS ............................................................................................ 22 A.............. 30 2............................................ 3 II... 28 D............... TOMA DE DATOS ................. 29 CUESTIONARIO .................. RESULTADOS Y DISCUSIÓN....................................................................................................................................................................... Universidad Nacional de Cajamarca P......................................................................................................................................... ¿Por qué es necesario conocer la viscosidad de una sustancia?.... 30 1........... 36 LINKOGRAFÍA ............................ 2 I............................................................................................................................................................................................ 36 Mecánica de Fluidos – Práctica De Viscosidad .. 33 BIBLIOGRAFÍA ........... Indique otros métodos experimentales para la determinación de la viscosidad de líquidos.......................... ALCANCES ......................................................................... METODOLOGÍA Y PROCEDIMENTO ................................................................................................................................. 22 B...................................................................................................................................................................................................................... Discusión ................................................... Explique algunos métodos analíticos y/o gráficos para estimar la viscosidad de una sustancia............................................................................................. 24 C.................................................................................................................... dando una breve explicación................ 16 III.................................................................... MATERIALES Y MÉTODOS .... Resultados ........... ... 17 IV............................................................................................................................................... TRABAJO DE GABINETE .................................. 29 RECOMENDACIONES ................. 30 3.......