Viscosidad de los fluidos

Viscosidad de los fluidos

INDICE

CAPITULO I: VISCOSIDAD DE LOS FLUIDOS1. INTRODUCCION .2. OBJETIVOS .3. MARCO TEORICO.3.1 Viscosidad dinmica .3.2 Viscosidad cinemtica .3.3 Fluidos Newtonianos y no newtonianos .3.4 Medicin de la viscosidad .3.5 Grados SAE de viscosidad .3.6 Grados ISO de viscosidad .3.7 Aplicaciones4. PROBLEMAS5. CONCLUSIONESCAPITULO II: PROYECTO 1. INTRODUCCION2. OBJETIVOS3. MARCO TEORICO4. CONCLUSIONES5. ANEXOS (fotos)

FLUIDOS NEWTONIANOSUnfluido newtonianoes un fluido cuyaviscosidadpuede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos ms sencillos de describir. La curva que muestra la relacin entre el esfuerzo o cizallacontra su velocidad de deformacin es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua.Un buen nmero de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presin y temperatura: el aire, el agua, la gasolina, el vinoy algunos aceites minerales.A cualquier fluido que se compone de acuerdo con la ecuacin (2.1) se le llama fluido newtoniano. La viscosidad n solo es funcin de la condicin del fluido, en particular de su temperatura. La magnitud del gradiente velocidad y no tiene ningn efecto sobre la magnitud n.

FLUIDOS NO NEWTONIANOSUnfluido no newtonianoes aquel fluido cuyaviscosidadvara con la temperatura y latensin cortanteque se le aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de unfluido newtoniano. Aunque el concepto de viscosidad se usa habitualmente para caracterizar un material, puede resultar inadecuado para describir el comportamiento mecnico de algunas sustancias, en concreto, los fluidos no newtonianos. Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedadesreolgicas, propiedades que tienen que ver con la relacin entre el esfuerzo y lastensiones bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones decortante oscilatorio.Un ejemplo barato y notxicode fluido no newtoniano puede hacerse fcilmente aadiendoalmidn de mazen una taza deagua. Se aade el almidn en pequeas proporciones y se revuelve lentamente. Cuando la suspensin se acerca a la concentracin crtica es cuando las propiedades de este fluido no newtoniano se hacen evidentes. La aplicacin de una fuerza con la cucharilla hace que el fluido se comporte de forma ms parecida a un slido que a un lquido. Si se deja en reposo recupera su comportamiento como lquido. Un ejemplo familiar de un fluido con el comportamiento contrario es lapintura. Se desea que fluya fcilmente cuando se aplica con el pincel y se le aplica una presin, pero una vez depositada sobre el lienzo se desea que no gotee.Es importante clasificar los fluidos no newtonianos en independientes del tiempo p dependientes del tiempo. Como su nombre lo dice, los fluidos independientes tienen una viscosidad que no vara con el tiempo, a cualquier esfuerzo cortante dado. Sin embargo, la viscosidad de los fluidos dependientes del tiempo cambia si vara este. Definicin de tres fluidos independientes del tiempo: Pseudoplsticos o tixotrpicos: La grfica del esfuerzo cortante versus el gradiente de velocidad queda por arriba de la lnea recta (de pendiente constante)de los fluidos newtonianos, como se observa en la figura. La curva comienza con mucha pendiente, lo cual indica una viscosidad aparentemente elevada. Despus la pendiente disminuye con el incremento del gradiente de velocidad. Ejemplos de estos fluidos son el plasma sanguneo, polietileno fundido, ltex, almibares, adhesivos, melazas y tintas. Fluidos dilatantes: La grfica del esfuerzo cortante versus el gradiente de velocidad queda por debajo de la lnea recta para fluidos newtonianos. La curva comienza con poca pendiente, lo cual indica viscosidad aparentemente baja. Despus la pendiente se incrementa conforme crece la gradiente de velocidad. Algunos ejemplos de fluidos dilatantes son los compuestos acuosos con concentraciones altas de solidos: el almidn de maz en etilenglicol, almidn de agua y el dixido de titanio. Fluidos de Bingham En ocasiones reciben el nombre de Fluidos de insercin, y requieren de un nivel significativo de esfuerzo cortante antes de que comience el flujo, como se ilustra en la figura 2.2.Una vez que el flujo se inicia, la pendiente de la curva es lineal, en esencia lo que indica una viscosidad aparente constante. Algunos ejemplos de fluidos de Bingham son el chocolate, salsa ctsup, mostaza, mayonesa, pasta de dientes, pintura, asfalto.

Los fluidos que dependen del tiempo son muy difciles de analizar porque la viscosidad aparente vara con el tiempo, as como con el gradiente de velocidad y la temperatura. Ejemplos estos son ciertos petrleos crudos a temperaturas bajas, tinta para impresoras, nylon, ciertas gelatinas.

GRADOS SAE DE VISCOSIDAD

SAE International desarrollo un sistema de clasificacin de aceites para motores (tabla 2.4) y lubricantes de engranes automotrices (tabla 2.5) que indica la viscosidad de los aceites a temperaturas especficas.Los aceites con el sufijo W se basan en la viscosidad dinmica mxima a temperaturas fras, especificadas en condiciones que simulan tanto el cigeal de un motor como el bombeo del aceite por parte de una bomba. Tambin deben presentar una viscosidad cinemtica por arriba de un mnimo especfico de 100C, con un viscosmetro capilar de vidrio. Aquellos sin sufijo W se clasifican a temperaturas ms elevadas con dos mtodos diferentes. La viscosidad cinemtica en condiciones de poco esfuerzo cortante a 100C, debe estar en el rango que se indica en la tabla 2.4. La viscosidad dinmica en condiciones de esfuerzo cortante alto a 150F, debe ser mayor que el mnimo que se aprecia en la ltima columna de la tabla 2.4.Esta clasificacin simula las condiciones de rodamiento y para superficies deslizantes. Observe las dos clasificaciones diferentes para el grado SAE 40. El primero es comn en los aceites con viscosidad multigrado que se emplean en motores ligeros. El segundo es normal en los aceites con viscosidad de grado nico SAE 40 y los de viscosidad multigrada que se usan en motores pesados. Los aceites con viscosidad multigrado, como el SAE 10W-40, deben satisfacer los estndares en condiciones de temperatura baja y alta. Las especificaciones de valores de viscosidad mxima a temperatura baja para los aceites, se relacionan con la capacidad de estos para fluir hacia la superficie que necesita lubricacin, a las velocidades del motor durante el arranque a temperaturas bajas.La viscosidad del bombeo indica la capacidad del aceite para fluir hacia la entrada de la bomba de aceite de un motor. El rango de especificaciones de viscosidad a temperatura alta se relaciona con la capacidad que tiene el aceite de proporcionar una pelcula satisfactoria, que maneje las cargas esperadas sin tener una viscosidad muy alta que incrementara la friccin y perdidas de energa generadas por las partes mviles.

TABLA 2.5: Grados SAE de viscosidad para lubricantes de engranes automotrices.

GRADOS ISO DE VISCOSIDADA travs de los aos, los usuarios de lubricantes han tratado de designar los grados de viscosidad de los lubricantes empleados en manufactura. Existen grados SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices) para aceites de engranes y de motor (de combustin), Grados AGMA (Sociedad Americana de Fabricantes de Engranes) para aceites de engranes, SUS (Segundos Saybolt Universal), cSt (viscosidad cinemtica en centistokes), y viscosidad absoluta.En 1975, la Organizacin Internacional para la Estandarizacin (ISO, por sus siglas en ingls), al unsono con la Sociedad Americana para Pruebas de Materiales (ASTM), la Sociedad de Triblogos e Ingenieros de Lubricacin (STLE), el Instituto de Estndares Britnicos (BSI) y el Instituto Alemn para la Normatividad (DIN) resolvieron establecer una propuesta que ayude a minimizar la confusin. Esta propuesta se conoce como Grado de Viscosidad de la Organizacin Internacional de Estandarizacin, abreviado como ISO VG.El propsito del sistema ISO de clasificacin de grados de viscosidad es establecer un mtodo para medir la viscosidad para que los proveedores de lubricantes, diseadores de equipo y los usuarios tengan una base comn (estandarizada) para la designacin o seleccin de lubricantes industriales lquidos.La clasificacin est basada en el principio de que el punto medio (nominal) de la viscosidad cinemtica de cada grado de viscosidad debe ser aproximadamente 50 por ciento ms grande que el predecesor.La divisin de cada dcada en seis medidas logartmicas iguales que provee un sistema tal que permite una progresin uniforme de dcada a dcada. La serie logartmica se ha redondeado por razones de simplicidad. Aun as, la mxima desviacin para el punto medio de viscosidad de la serie logartmica es de 2.2 por ciento.

grado de viscosidad 50 VGviscosidad cinemtica media a 40clmite inferior a 40clmite superior a 40c

22.21.942.42

33.22.843.52

54.64.145.06

76.86.127.43

1010911

151513.516.9

222219.524.29

323224.835.2

464641.450.6

646461.274.8

10010090110

150150115165

250250194242

350350285352

400400414596

600600613748

100010009001100

150015013541450

2200220019002430

3300330032003200

Tabla 1 Clasificacin de Viscosidad ISO

La Tabla 2 rene los mtodos de medicin de viscosidad ms populares en una sola tabla. Si los profesionales se identifican ms con una medida en particular pero quieren ver el rango de viscosidad correspondiente en otra medida, todo lo que tienen que hacer es trazar una lnea recta desde la viscosidad de su eleccin y ver su correlacin con los otros tipos de medidas.

Tabla 2 Clasificacin comparativa de viscosidad

APLICACIONES DE LA VISCOSIDAD A LA INGENIERA

Conocer la viscosidad de un fluido es importante en Ingeniera (Qumica por ejemplo) para el diseo de equipo de procesos (por ejemplo, para disear bombas, intercambiadores de calor, secadores, etc.)

Tambin es importante en Ingeniera de Alimentos tanto para establecer condiciones de proceso (transporte de fluidos, intercambio de calor o secado) y como parmetro de control de la calidad, ya que la viscosidad es una propiedad fisicoqumica que influye en la textura y percepcin de un alimento fluido al ser ingerido por el consumidor (ejemplo, tener una viscosidad adecuada el yogurt, la crema o una bebida refrescante).

En la industria de los lubricantes, para analizar el comportamiento de una maquina bien sea de combustin interna o elctrica se hacen constantes anlisis de viscosidad a los lubricantes aplicados a las mismas.

Tambin puedes tomar en cuenta los sistemas hidroneumticos los cuales utilizan lquidos con propiedades viscosas bastantes particulares referidas al punto de elasticidad.

En la industria farmacutica se utiliza cuando van a hacer algn producto que tenga consistencia viscosa.

CONCLUSIONES

La viscosidad se emplea para caracterizar al fluido del que se trate y se utiliza para predecir su comportamiento, en el desarrollo de diferentes equipos.

La viscosidad en de gran importancia en el rea de flujo de fluidos que es una rama de la ingeniera, nos dice la Resistencia que presentara un fluido a ser trasportado de un ponto a otro, al disear por ejemplo una red de tubera se debe de tener presente la viscosidad del fluido que ser trasportado para determinar la bomba, o bombas que sern necesarias para su trasporte.

Mecnica de Fluidos I12