Determinación Experimental De La Viscosidad De Fluido Mediante El Uso Del Viscosímetro De Brookfield Y Aplicando La Ley De George G. Stokes

Determinación Experimental de la Viscosidad de Fluido Mediante el uso del Viscosímetro de Brookfield y Aplicando la Ley de George G. Stokes

Astrid Farías (1), María Reyes (2)

Instituto de Ciencias Químicas y Ambientales (ICQA)

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)

Km 30.5 Vía Perimetral, PO 09-01-5863, Guayaquil, Ecuador

ajfarias@espol.edu.ec1, mrreyes@espol.edu.ec2

Resumen

Este trabajo ha sido realizado en conjunto con el fin de aplicar los conocimientos adquiridos en las sesiones teóricas en el estudio de las propiedades de los fluidos: viscosidad cinemática y dinámica. Por esta razón llevamos a cabo dos diferentes prácticas experimentales. La primera experimentación, aplicación de la Ley de Stokes, fue realizada de forma casera empleando un recipiente volumétrico que nos permitió sumergir nuestras esferas analizadas en el fluido que escogimos para la realización de nuestro estudio: champú de naranja elaborado en la empresa Quimisa. Elegimos esta sustancia debido a que tenía la viscosidad apropiada para poder medir el tiempo de caída con mayor precisión.

El experimento fue realizado durante dos días considerando todo los parámetros que pudieran influir en nuestro análisis tomando el debido cuidado al manejar los implementos durante nuestra práctica para de esta forma poder obtener resultados cuyos valores se acerquen a los encontrados de manera teórica.

Se efectuó una segunda experimentación en el Laboratorio de Hidrocarburos del ICQA para la determinación de la viscosidad del jabón en la que se utilizó el viscosímetro de Brookfield con el fin de comparar nuestros resultados y verificar si existiera alguna diferencia entre ambas experimentaciones.

Palabras Claves: Fluidos, viscosidad cinemática, viscosidad dinámica, Ley Stokes, viscosímetro Brookfield.

Abstract

This work was carried out jointly in order to apply the knowledge acquired in theory sessions in the study of fluid properties: kinematic and dynamic viscosity. For this reason we carried out two different experimental practices. The first experimental application of Stokes' Law was conducted in home using a volumetric flask which allowed us to dip our analyzed spheres in the fluid we chose to perform our study: orange shampoomade in the company Quimisa. We chose this substance because it had the proper viscosity to measure the decay time more accurately.

The experiment was conducted over two days considering all the parameters that could affect our analysis taking due care while we were handling the tools during our practice to obtain results whose values are closer to those found theoretically.

A second experiment was carried out in the Laboratory of Hydrocarbons ICQA. We used the Brookfield viscometer in order to determinate the viscosity of the soap in this way we managed to compare our results and to verify if there is any difference between the two experiments.

Key words: Fluids, kinematic viscosity, dynamic viscosity, Stokes Law, Brookfield viscometer.

Introducción Teórica

[1]Una propiedad muy importante se introducirá como consecuencia de la ley de viscosidad de Newton. Para un flujo bien ordenado en el que las partículas de fluido se mueven en líneas rectas y paralelas (flujo paralelo), la ley establece que para ciertos fluidos conocidos como fluidos newtonianos, el esfuerzo cortante sobre una interfaz tangente a la dirección de flujo es proporcional a la tasa de cambio de la velocidad con respecto a la distancia, donde la diferenciación se toma en una dirección normal a la interfaz.

La viscosidad no depende en gran medida de la presión. Sin embargo, la viscosidad de un líquido disminuye con un aumento en la temperatura, mientras que en un gas curiosamente ocurre lo contrario. La explicación de estas tendencias es la

siguiente: en un líquido las moléculas tienen una movilidad limitada con fuerzas cohesivas grandes presentes entre las moléculas.

Esto se manifiesta en la propiedad del fluido que ha llamado viscosidad. Un aumento en la temperatura disminuye la cohesión entre las moléculas (en promedio, se apartan más) y existe un decrecimiento en la pegajosidad del fluido, es decir, un descenso en la viscosidad.

En un gas las moléculas tienen una gran movilidad y generalmente están apartadas pues, en contraste con un líquido, existe poca cohesión entre ellas. Sin embargo, las moléculas interactúan chocando unas con otras durante sus movimientos rápidos. La propiedad de viscosidad resulta de estos choques.

Experimento No.1: Aplicación de la Ley de Stokes

Sustancia:

Champú de naranja elaborado por Quimisa S.A.

Materiales y Equipos

Probeta de 500 ml

Vasos de precipitación

Calentador de Baño María

Canicas de diferente tamaño

Cronómetro ±0.01 s

Termómetro ±0.1 °C

Medidor de Vernier ±0.001 cm

Balanza analítica ±0.0001 g

Procedimiento

Con ayuda del medidor de Vernier tomar la medida de cada uno de los diámetros de las esferas a utilizar.

Pesar en la balanza digital la masa de todas las canicas.

Encontrar el volumen de cada canica con los valores de los diámetros encontrados.

Llenar la probeta con el fluido a analizar hasta el tope.

Soltar una a una las canicas.

Controlar el tiempo que cada una de las canicas demora en recorrer toda la probeta.

Repetir las mediciones con todas las canicas a una temperatura más fría de su elección y a una más caliente para observar el comportamiento de la viscosidad del fluido.

Experimento No.2: Utilización del viscosímetro de Brookfield

Sustancia:

Champú de naranja elaborado por Quimisa S.A.

Materiales y Equipos

Viscosímetro de Brookfield

Vaso de precipitación 600ml

Termómetro ±0.1 °C

Procedimiento

Encerar el viscosímetro de Brookfield.

Escoger la velocidad angular deseada (rpm).

Sumergir la aguja en el fluido completamente.

Activar las rotaciones del viscosímetro.

Observar el valor que indica la plumilla.

Del manual del viscosímetro anotar un número constante de acuerdo a la revolución escogida.

Repetir las mediciones para la misma temperatura más fría y más caliente escogida para el experimento

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