Determinación de Viscosidad de diferentes fluidos Newtonianos.

Determinación de  Viscosidad de diferentes fluidos Newtonianos

Objetivo

Determinar la viscosidad de diferentes fluidos newtonianos para la comparación experimental y teórica.

Marco Teórico.

Viscosidad:

Es una medida de su resistencia a las deformaciones graduales producidas por tensiones cortantes o tensiones de tracción.

La viscosidad es una propiedad física característica de todos los fluidos que emerge de las colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia su movimiento. Cuando un fluido se mueve forzado por un tubo, las partículas que componen el fluido se mueven más rápido cerca del eje transversal del tubo, y más lentas cerca de las paredes. Por lo tanto, es necesario que exista una tensión cortante (como una diferencia depresión) para sobrepasar la resistencia de fricción entre las capas del líquido, y que el fluido se siga moviendo por el tubo. Para un mismo perfil radial de velocidades, la tensión requerida es proporcional a la viscosidad del fluido.

La viscosidad relativa es: [pic 1][pic 2]

Donde:

 Y son densidades de los líquidos.[pic 3][pic 4]

 Viscosidad del líquido de prueba.[pic 5]

 Son los tiempos medidos para el líquido de prueba y la muestra conocida respectivamente.[pic 6]

La medida más común en la mecánica Se conoce como viscosidad cinemática, o “centistock” abreviada cSt y se representa por V .

Para calcular la viscosidad cinemática basta con dividir la viscosidad dinámica o relativa por la densidad del fluido. Cuando un laboratorio mide la viscosidad, mide esta resistencia y cruza con una tabla (manual o automática) para reportar la viscosidad cSt. 

[pic 7]

La viscosidad dinámica, designada como μ o η, se mide, en unidades del Sistema Internacional, en pascal-segundo (Pa·s), o N·s·m-2, o kg·m−1·s−1.

En el Sistema Cegesimal se utiliza el poise (P).

1 poise = 1 (P) = 10-1 (Pa·s) = (10-1 kg·s-1·m-1)

Fluido Newtoniano:

Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles y sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano.

Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.

Matemáticamente, el rozamiento en un flujo unidimensional de un fluido newtoniano se puede representar por la relación:

[pic 8]

Donde:

[pic 9]  Es la tensión tangencial ejercida en un punto del fluido o sobre una superficie sólida en contacto con el mismo, tiene unidades de tensión o presión ([Pa]).

[pic 10]  Es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa·s] o [kp·s/cm2].

[pic 11]  Es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial, [s−1].

La ecuación constitutiva que relaciona el tensor tensión, el gradiente de velocidad y la presión en un fluido newtoniano es simplemente:

[pic 12]

Densidad:

Toda la materia posee masa y volumen, sin embargo la masa de sustancias diferentes ocupan distintos volúmenes.

La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá.

[pic 13]

La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el Sistema Internacional , la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3).

La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr/cm3).

...