INFORME N°1 “TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO

[pic 1]

Universidad de Santiago de Chile.

Facultad de Ingeniería.

Departamento de Ingeniería Química

INFORME N°1

“TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO”

                              Curso:         Mecánica de Fluidos

Integrantes:         Tomas Peña

Yasna Parraguez

Anibal Ceron

Profesor:         

Ayudantes:         

Fecha experiencia: 

Fecha entrega: 

ÍNDICE

1.- OBJETIVOS……………………………………………………………………

2.- MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………

3.-  APARATOS Y ACCESORIOS………………………………………………………………

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL……………………………………………………………

5.- DATOS…………………………………………………………………………

6.- RESULTADOS…………………………………………………………………

7.- DISCUSION …………………………………………………………………………

8.- CONCLUSIONES…………………………………………………………

9.- RECOMENDACIONES…………………………………

10.- NOMENCLATURA……………………………………………………

11.- BIBLIOGRAFIA…………………………………………………

RESUMEN

OBJETIVOS

1.-Objetivo general

Determinar el modelo reológico de un fluido

1.1.- Determinar el modelo reológico de un fluido específico usando un viscosímetro de Brookfield.

1.2.- Determinar la viscosidad de un fluido específico empleando la ley de Stokes.

1.3.- Usando un viscosímetro de Ostwald determinar experimentalmente el valor de la viscosidad del Alcohol a las temperaturas de 20, 25, 30 y 35°C. Comparar los resultados con la literatura especializada

TEORÍA

2.1 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. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.

La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento, se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica. Generalmente se representa por la letra griega [pic 2].

Si consideramos un fluido sea líquido o gas, que se encuentra contenido entre dos grandes láminas planas y paralelas, de área A, separadas entre sí por una distancia pequeña Y. Supongamos que inicialmente el sistema se encuentra en reposo, pero que al cabo del tiempo t = 0, la lámina inferior se pone en movimiento en dirección al eje X, con una velocidad constante V. A medida que transcurre el tiempo el fluido gana cantidad de movimiento, y, finalmente se establece el perfil de velocidad en régimen estacionario. Una vez alcanzado dicho estado estacionario de movimiento, es preciso aplicar una fuerza constante F para conservar el movimiento de la lámina inferior.

La viscosidad se puede expresar por la denominada ley de Newton:

[pic 3] ecuación ley de newton 2.1.1

t = esfuerzo cortante

µ = viscosidad  

(dv/dy) = gradiente de velocidad

2.2. VISCOSIMETROS

 Los viscosímetros son instrumentos diseñados y especializados para realizar la medición del nivel de viscosidad de fluidos. También permiten medir otros parámetros de flujo de los fluidos.

 Por lo general, los viscosímetros tienen la apariencia de tubos capilares calibrados.

 Su forma general de funcionamiento es hacer que un fluido pase a través de los tubos manteniendo una temperatura controlada, durante un tiempo específico. Lo que resulta de este procedimiento es la medición de la cantidad de fluido que recorre una distancia determinada en un tiempo determinado. Esto permite establecer el nivel de viscosidad de un fluido.

Se pueden identificar tres tipos principales de viscosímetros, estos son los viscosímetros de cilindros coaxiales, los viscosímetros análogos y los viscosímetros rotacionales digitales.

-Viscosímetros de cilindros coaxiales

Este tipo de viscosímetros consta de dos cilindros, uno interno y otro externo. Lo que permiten los viscosímetros de cilindros coaxiales es realizar la medida de la viscosidad absoluta de un fluido. Por lo regular se utiliza en aplicaciones donde se tiene que medir el nivel de viscosidad de productos como pinturas, productos alimenticios, suspensiones, entre otros.

-Viscosímetros análogos

Los viscosímetros análogos se forman con un disco o un cilindro que se encuentra suspendido y gira por la acción de un motor sincrónico. La lectura de la medida del nivel de viscosidad se expresa por una serie de medidas grabadas en el disco o en el cilindro que se utilice. Este tipo de viscosímetros suele ser utilizado en la industria alimenticia, farmacéutica y en la medición de viscosidad de pinturas y grasas.

-Viscosímetros rotacionales digitales

Para asegurar una medición exacta del nivel de viscosidad de fluidos, los viscosímetros rotacionales digitales son la elección adecuada. Estos son controlados a través de un microprocesador, esto elimina por completo los errores humanos al momento de interpretar las medidas de viscosidad.

Su nivel de exactitud y precisión en las medidas es alto, por lo regular cuentan con dispositivos de medición y control de temperatura del fluido analizado para garantizar un ambiente constante de medición. Esto representa una ventaja respecto de los otros dos tipos de viscosímetros, ya que es importante conocer la temperatura a la que se somete un fluido puesto que ésta influencia directamente al nivel de viscosidad.

2.3 MODELOS REOLOGICOS

Son una relación matemática que no permiten caracterizar la naturaleza reologica de un fluido determinado, esta se encarga estudiar la deformación dada a una tasa de corte específica, la cual permite analizar la hidráulica de perforación rotatoria en el cual se utilizan modelos como: plástico de Bingham, y la ley de potencia. Estas son utilizadas por su gran simplicidad en la utilización de la ecuación de flujo y en la facilidad con la que se estiman parámetros involucrados.

Desde el punto de vista de la reología, los fluidos más sencillos son los newtonianos, llamados así porque su comportamiento sigue la ley de Newton: “El esfuerzo de corte es proporcional al gradiente de velocidad o velocidad de corte”  

La constante de proporcionalidad se denomina viscosidad y se mide en Pa.s (en SI), en la práctica se utiliza comúnmente el centipoise (cp.). Por definición, todos aquellos fluidos que no siguen la ecuación 2.1.1 son “no newtonianos”. Una primera clasificación de los fluidos no newtonianos los divide en tres categorías:

 1.- Comportamiento independiente del tiempo.

2.- Comportamiento dependiente del tiempo.

3.- VISCOELASTICO

[pic 4]

figura 2.3.1: Representación de esfuerzo de corte vs. velocidad de corte para distintos fluidos.

2.3.2 Plástico de Bingham

Es el fluido que se comporta como un sólido hasta que se excede un esfuerzo de deformación mínimo y exhibe subsecuentemente una relación lineal entre el esfuerzo y la relación de deformación se conoce como plástico de Bingham o ideal. El modelo de plástico de Bingham es aplicable al comportamiento de muchos fluidos de la vida real como plásticos, emulsiones, pinturas, lodos de perforación y sólidos en suspensión en líquidos o agua.

2.3.3 Pseudoplásticos

Este fluido se comporta como un Pseudoplásticos, es decir, la viscosidad se reduce con el gradiente de esfuerzo cortante a partir de un valor determinado, por lo general son soluciones de moléculas poliméricas grandes en un disolvente con moléculas pequeñas.

En esta experiencia se ocupan tres viscosímetros:

3.1- Viscosímetro de Brookfield: Es una máquina que nos permite determinar la viscosidad aparente de un fluido. Consiste un motor que hace rotar un palillo (Spindel) a una velocidad determinada y con un torque especifico.

...