INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE FENOMENOS DE TRANSPORTE

REOMETRIA

PROFESOR:LORENZO QUINTERO SANCHEZ

ALUMNO:SALGADO MARQUEZ LUIS MARIO

ASIGNATURA:FENOMENOS DE TRANSPORTE

GRUPO:2IM01

La reologaLa reologa abarca el estudio de la deformacin y flujo de la materia. Muchos materiales, sean naturales o fabricados por el hombre, presentan comportamientos de flujo inusuales, tambin son llamados no newtonianos.Un ejemplo claro de este tipo de comportamiento es la pintura. La pintura debe fluir fcilmente cuando se le aplica con una brocha o rodillo, pero el flujo debe parar casi por completo una vez que ha sido aplicada para evitar que se chorre sobre la pared.Por otra parte, el conocimiento de las causas y el control de este comportamiento de flujo hacen que la reometra ocupe un papel fundamental. La reometra es el conjunto de tcnicas desarrolladas para llevar a cabo mediciones de parmetros reolgicos.Para varios sectores industriales, las propiedades mecnicas de los lquidos y semislidos son de gran inters. Un remetro puede obtener propiedades de dichos compuestos, como: Medicin de viscosidad Medicin de visco-elasticidad Medicin de elasticidad Medicin de lmite de fluidez

Fluido NewtonianoFluido Newtoniano. Es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. La curva que muestra la relacin entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformacin es lineal.Para un fluido newtoniano, laviscosidadslo depende de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura disminuye su viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad es inversamente proporcional al aumento de la temperatura. La ecuacin de Arrhenius predice de manera aproximada su viscosidad.

La viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de aplicacin del esfuerzo, aunque s puede depender tanto de la temperatura como de la presin a la que se encuentreFluido no NewtonianoUn fluido no newtoniano es aqul cuya viscosidad (resistencia a fluir) vara con el gradiente de tensin que se le aplica, es decir, se deforma en la direccin de la fuerza aplicada. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un fluido newtoniano.Pseudoplasticos.La viscosidad aparente de un fluido pseudoplstico es inversamente proporcional al gradiente de velocidad (su modelo es uno de los ms utilizados). Algunos fluidos manifiestan un comportamiento acorde con la ley de potencia o de Ostwald de Waele.

Desde el punto de vista de la reologa, los fluidos ms sencillos son los newtonianos, llamados as porque su comportamiento sigue la ley de Newton: El esfuerzo de corte es proporcional al gradiente de velocidad o velocidad de corte

Modelos de Ostwald de Waele o Ley de la Potencia: Donde K y n son parmetros empricos, K es el ndice de consistencia y n es el ndice de comportamiento de flujo. El trmino entre corchetes se denomina viscosidad aparente y no es constante, dependiendo directamente de la velocidad de corte . Debido a que n determina precisamente el modo en que se desarrolla el flujo, si n=1 la resistencia a fluir aumenta con un aumento de la velocidad de corte, y el fluido se denomina dilatante (shear-thickenning) La mayora de los fluidos no newtonianos son pseudoplsticos: alimentos (jugos y pur de frutas, salsas), polmeros fundidos (poliestireno, acrilonitrilo, polipropileno, etc.), cosmticos, latex, tinta de imprenta.

DESARROLLO EXPERIMENTALPara el clculo experimental de la viscosidad se utilizo un instrumento llamado remetro, dentro de este se incluye un Recirculador de agua. El Remetro est constituido por dos partes: la camisa de calentamiento y el cilindro interno, est hecho de Acero y Aluminio (material blando) ,dentro de el hay un cilindro interno el cual tiene 42mm de dimetro, dentro de este tubo hay una placa llamada microchip, esta lee toda la informacin del Remetro, es de Acero inoxidable y tiene la informacin CC39 (cilindro concntrico de 39mm) El Recirculador se utiliza para mantener la temperatura de trabajo constante deseada, para la utilizacin de este instrumento debe ser agua destilada de 0C a 90c, de no ser as se debe utilizar aceite en un rango de 90C hasta 150C.Marca: Jubbo F25Para determinar la viscosidad de forma experimental se utiliza un viscosmetro Anton Para, Modelo RHEOLAB QC (las siglas en ingles que significan Remetro para laboratorios de control de calidad), el cual utiliza un software RHEOPLUS/32 V3.00.

Fig.1.- viscosmetro rotacional Anton Paar Fig. 2.- geometras de flujo

Procedimiento:1. Encienda la computadora e inicie la sesin de USUARIO y el software para el manejo del viscosmetro identificado con el icono RHEO PLUS. 2. Encienda el remetro en el siguiente orden: botn frontal inferior, botn frontal superior y el botn de inicio del panel frontal superior. Fije la temperatura de experimentacin en 20 C, o la temperatura que usted desee, presionado el botn con la letra T y ajustando la temperatura con las flechas del panel de control. 3. Encienda el viscosmetro rotacional con el botn que est situado en la parte posterior del motor. Espere unos minutos (aprox. 5 min) hasta que se termine de cargar la configuracin del viscosmetro. 4. Tome la copa que le corresponde al cilindro CC39, la cual est identificada con las mismas siglas en la parte inferior y llnela con el fluido.5.- Coloque el cilindro dentro de la camisa de calentamiento, debe tener mucho cuidado ya que no lo hace se puede daar su equipo.6.- Programe la prueba en el software RHEOPLUS, para obtener datos experimentales de cada fluido.7.- una vez terminado, lave y seque bien los instrumentos, para colocar nuevamente los fluidos a utilizar, repita nuevamente esta serie de pasos.8.- para apagar el viscosmetro, asegrese de retirar la geometra de flujo, girando el cople en sentido contrario de las manecillas del reloj.Tabla de datos experimentalesShampoo Temperatura = 22 CPuntos =20Gradient e de velocidad s-1Esfuerzo cortante PaViscosidad Pa s

8.4650.591

9.665.70.59

116.490.59

12.67.40.589

14.48.440.587

16.49.620.585

18.8110.583

21.612.50.579

24.714.20.575

28.516.20.57

32.818.50.564

3821.10.555

44.2240.544

51.527.40.531

60.531.20.516

71.535.60.497

85.140.50.476

10246.20.451

12552.60.422

155600.388

AceiteTemperatura = 22 CPuntos =30Gradient e de velocidad s-1Esfuerzo cortante PaViscosidad Pa s

3.3751.48

3.735.541.49

4.146.151.49

4.556.821.5

5.047.561.5

5.588.381.5

6.199.291.5

6.9110.31.49

7.6611.41.49

8.4912.71.49

9.43141.49

10.415.61.49

11.617.31.49

12.919.21.49

14.321.21.49

15.923.51.49

17.626.11.49

19.528.91.48

21.632.11.48

2435.61.48

26.639.51.48

29.543.81.48

32.848.51.48

36.353.81.48

40.359.71.48

44.766.21.48

49.673.41.48

55.181.31.48

61.190.21.48

67.81001.48

Con el modelo de Oswalt d Waele donde T=esfuerzo cortante Y= gradiente de velocidadSe aplican logaritmos naturales y se obtiene

El cual tiene la forma de

Entonces se puede encontrar el orden de la ecuacin con los datos y con ello graficar In T y In y adems de observar que fluido se obtiene.Clculos. Para el shampoo con 20 puntos. In T 1.609437915.71.740466176.49 1.870262537.4 2.001488.44 2.132982319.62 2.2638442611 2.3978952712.5 2.525728614.2 2.6532419616.2 2.7850112418.5 2.9177707321.13.0492730424 3.1780538327.4 3.3105430131.23.4404180935.6 3.5723456440.5 3.7013019746.2 3.832979852.6 3.9627161260 4.09434456IN Y8.462.135349179.66 2.2679936511 2.3978952712.6 2.5336968114.42.6672282116.4 2.7972813318.8 2.9338568721.6 3.0726933124.7 3.2068032428.5 3.3499040932.8 3.49042852

38 3.6375861644.2 3.7887247951.5 3.9415818160.5 4.1026433771.5 4.2696974585.14.44382704102 4.62497281125 4.82831374155 5.04342512Se obtienen las graficas.

Del primer grafico se obtiene la regresin lineal que es:

Se sabe que:m=n y Entonces:n= 0.8725 y Entonces el modelo de potencias de Oswalt para este fluido queda:

Para el aceite con 30 puntos. In T 1.609437915.54 1.71199456.15 1.816452086.82 1.919859477.56 2.022871198.38 2.125847919.29 2.2289385510.3 2.332143911.4 2.4336133612.7 2.5416019914 2.6390573315.6 2.7472709117.3 2.850706519.2 2.9549102821.2 3.0540011823.5 3.1570004226.1 3.2619353128.9 3.363841632.1 3.4688560335.6 3.5723456439.5 3.6763006743.8 3.7796338248.5 3.881563853.8 3.9852734759.7 4.0893320266.2 4.1926804673.4 4.2959239481.3 4.3981460290.2 4.50202943100 4.60517019IN Y3.37 1.214912743.73 1.316408234.14 1.420695794.55 1.515127235.04 1.617406085.58 1.719188786.19 1.822935096.91 1.932969648.49 2.1388899.43 2.243896110.4 2.3418058111.6 2.451005112.9 2.5572273114.3 2.6602595415.9 2.7663191117.6 2.867898919.5 2.9704144721.6 3.07269331124 3.1780538326.6 3.2809112229.5 3.3843902632.8 3.4904285236.3 3.5918177440.3 3.6963514744.7 3.799973549.6 3.9039908355.1 4.0091497261.1 4.1125118767.8 4.21656219Se obtienen las graficas.

Del primer grafico se obtiene la regresin lineal que es:

Se sabe que:m=n y Entonces:n= 0.9959 y y es igual a la viscosidadEntonces el modelo de potencias de Oswalt para este fluido se reduce a la ley de Newton de la viscosidad por que n=0.9959 que es 1: