Determinar la viscosidad dinámica y cinemática del vino a diferentes temperaturas.

VISCOSIDAD DE FLUIDOS NEWTONIANOS

OBJETIVOS:

Objetivo General:

• Determinar la viscosidad del vino que es un fluido newtoniano.

Objetivos Específicos:

• Aprender el manejo del viscosímetro
• Determinar la viscosidad dinámica y cinemática del vino a diferentes temperaturas.
• Elabora y analizar la gráfica de viscosidad dinámica vs. Temperatura.
• Elaborar y analizar la gráfica de viscosidad cinemática vs. Temperatura.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La capacidad de un líquido para fluir se mide por su viscosidad, la viscosidad se define como la resistencia al flujo cuanto mayor es la viscosidad el líquido fluye más lentamente y con mayor dificultad. El vidrio, los polímeros fundidos, aceites y algunas mieles son muy viscosas; mientras que el agua y otras sustancias orgánicas como el benceno tienen viscosidades menores debido al tamaño de sus moléculas y a las fuerzas de atracción intermoleculares.

La viscosidad varía en función inversamente proporcional a la temperatura, es decir que a mayor temperatura es menor la viscosidad, lo cual puede evidenciarse al observar que la facilidad de flujo de aceites es mayor al incrementar su temperatura.

Newton fue quien inicialmente determino que la relación de proporcionalidad entre el  esfuerzo por unidad de área (F/A) necesario para producir un gradiente de velocidades en un fluido es “la capacidad de deslizamiento del fluido” que fue denominada viscosidad.

Un fluido Newtoniano es una sustancia homogénea que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una fuerza o tensión, independientemente de su magnitud.

Matemáticamente, el rozamiento en un flujo unidimensional de un fluido Newtoniano se puede representar por:

[pic 1]

Donde:

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Las unidades de la viscosidad dinámica son el:

[pic 5]

La viscosidad cinemática es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del fluido, matemáticamente se la representa por:

[pic 6]

Donde:

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

La unidad del [pic 10]

Existen varios viscosímetros para determinar valores de viscosidad de diferentes fluidos. Para fluidos Newtonianos claros, se utilizan los viscosímetros por descenso de liquido por un capilar, entre estos tenemos al viscosímetro de Cannon-Fenske y de Ostwald en los cuales se ha podido establecer una relación entre el caudal de un liquido y la ecuación de Hagen Poiseuille.

[pic 11]

Igualando y despejando  considerando que  tenemos:[pic 12][pic 13]

[pic 14]

Considerando las características del viscosímetro constantes y para un volumen constante de fluido podemos concluir que para el viscosímetro dado existe una constante  y el valor de [pic 15][pic 16]

[pic 17]

Donde:

[pic 18]

[pic 19]

[pic 20]

[pic 21]

Si se conoce la k=ctte, del viscosímetro es posible determinar la viscosidad del fluido, si la ctte, es desconocida es posible relacionar la viscosidad desconocida de un fluido con el valor de viscosidad para un fluido patrón del cual se conocen sus propiedades quedando:

[pic 22]

Despejando:

[pic 23]

Donde:

[pic 24]

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Procedimiento:

• Utilizando el picnómetro determinar la densidad del fluido patrón a temperatura ambiente.
• Limpiar el viscosímetro con agua destilada y con alcohol, dejar que se evapore el mismo.
• Colocar el viscosímetro en posición vertical y sujetarlo en el soporte universal con ayuda de la pinza de sujeción.
• Llenamos el brazo del viscosímetro que no se encuentra conectado al capilar con 10 ml del fluido patrón.
• Succionar el fluido por el brazo del viscosímetro conectado al capilar hasta que pase al aforo del bulbo superior.
• Dejar descender libremente el fluido y cronometrar el tiempo que demora en pasar el fluido entre los dos aforos del viscosímetro.
• Repetimos el procedimiento tanto para el vino como para el fluido patrón a diferentes temperaturas esperando que se equilibre a las temperaturas tomadas.

[pic 31]

Cálculos y Resultados

1. Fluido patrón – Agua destilada

Para el fluido patrón agua destilada, se obtuvieron los siguientes datos en laboratorio, con los tiempos expresados en segundos:

Además investigando en bibliografía los valores de viscosidad dinámica y cinemática a las temperaturas dadas, tenemos:

2. Calculo de la viscosidad dinámica y cinemática del fluido problema

En la presente práctica se trabajó con VINO, como nuestro fluido newtoniano, obteniendo los siguientes datos en laboratorio:

...