viscosidad freddy

E.A.P DE INGENIERIA METALURGICA

VISCOSIDADInforme de Laboratorio

Profesor encargado del curso: Ing. Ssimo Fernndez S.

E.A.P Ingeniera Metalrgica

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RESUMEN

El primer experimento trato sobre el clculo de la viscosidad del agua a partir de un tiempo determinado (60 segundos), temperatura de 20C y una altura determinada (12 cm) dndonos un promedio final de 0.9548 cP , en donde el valor terico de la viscosidad a esa temperatura es 1.005cP, dndonos un % de error de 4.99%. El segundo experimento se realizo a 20 C con una altura de (22 cm) dndonos como resultado un promedio final de 0.9924cP y como error promedio 1.25%. El tercer experimento se vario la temperatura a 37C, con una altura (12 cm) dndonos como resultado un promedio final de 0.6869cP, teniendo un valor terico de la viscosidad a esa temperatura de 0.6791cP, dndonos un % de error promedio de 1.15% El cuarto experimento se realizo a 37C solo vario la altura (22 cm) dndonos como resultado un promedio final de 0.6839cP y como error promedio 0.71% Los resultados obtenidos en la experimentacin no son exactos debido a los errores personales, instrumentales y operacionales pero al encontrarse nuestros % de error 5% se considera la experimentacin vlida. Se pudo hallar la viscosidad del agua a 20C y 37C de manera experimental y comprender su relacin inversa con la temperatura. Al final de la experimentacin se cumplieron los objetivos.

Informe del Laboratorio de Fisicoqumica

Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas


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INTRODUCCIONUna de las propiedades ms importantes que posee un fluido es la viscosidad, la resistencia del fluido a derramarse o fluir por el interior de un conducto; otra propiedad igual de importante es el caudal, cantidad de fluido que circula en una unidad de tiempo. Fue Jean Louis Marie Poiseuille, en 1846, quien plante por primera vez una frmula para la viscosidad y, en su honor, se le nombro Poise a su unidad, por lo cual este laboratorio trata de determinar el caudas y la viscosidad de un fluido.

OBJETIVOS Determinar el caudal y la viscosidad mediante calculo experimentales Comprender el comportamiento de los fluidos.

Obtener datos en forma correcta, manipulando datos y tablas estadsticas.




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MARCO TEORICOLa viscosidad es la oposicin de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximacin bastante buena para ciertas aplicaciones. EXPLICACIN DE LA VISCOSIDAD Imaginemos un bloque slido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial (por ejemplo: una goma de borrar sobre la que se sita la palma de la mano que empuja en direccin paralela a la mesa.) En este caso (a), el material slido opone una resistencia a la fuerza aplicada, pero se deforma (b), tanto ms cuanto menor sea su rigidez. Si imaginamos que la goma de borrar est formada por delgadas capas unas sobre otras, el resultado de la deformacin es el desplazamiento relativo de unas capas respecto de las adyacentes, tal como muestra la figura (c).

Deformacin de un slido por la aplicacin de una fuerza tangencial. En los lquidos, el pequeo rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad. Es su pequea magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares caractersticas; as, por ejemplo, si arrastramos la superficie de un lquido con la palma de la mano como hacamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se movern o lo harn mucho ms lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de la pequea resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad. Igualmente, si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en el que hemos depositado pequeos trozos de corcho, observaremos que al revolver en el centro tambin se mueve la periferia y al revolver en la periferia tambin dan vueltas los trocitos de corcho del centro; de nuevo, las capas cilndricas de agua se mueven por efecto de la viscosidad, disminuyendo su velocidad a medida que nos alejamos de la cuchara. Informe del Laboratorio de Fisicoqumica Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas


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Ejemplo de la viscosidad de la leche y el agua. Lquidos con altas viscosidades no forman salpicaduras. Cabe sealar que la viscosidad slo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido est en reposo adopta una forma tal en la que no actan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un lquido, la superficie del mismo permanece plana, es decir, perpendicular a la nica fuerza que acta en ese momento, la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna. Si la viscosidad fuera muy grande, el rozamiento entre capas adyacentes lo sera tambin, lo que significa que stas no podran moverse unas respecto de otras o lo haran muy poco, es decir, estaramos ante un slido. Si por el contrario la viscosidad fuera cero, estaramos ante un superfluido que presenta propiedades notables como escapar de los recipientes aunque no estn llenos (vase Helio-II). La viscosidad es caracterstica de todos los fluidos, tanto lquidos como gases, si bien, en este ltimo caso su efecto suele ser despreciable, estn ms cerca de ser fluidos ideales. MEDIDAS DE LA VISCOSIDAD La viscosidad de un fluido puede medirse por un parmetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad: Coeficiente de viscosidad dinmico, designado como o . En unidades en el SI: [] = [Pas] = [kgm-1s-1] ; otras unidades:

1 Poise = 1 [P] = 10-1 [Pas] = [10-1 kgs-1m-1] Ver unidades de viscosidad para tener una idea ms exacta del Poise [P]. Coeficiente de viscosidad cinemtico, designado como , y que resulta ser igual al cociente del coeficiente de viscosidad dinmica entre la densidad = /. (En unidades en el SI: [] = [m2.s-1]. En el sistema cegesimal es el Stoke (St).

LA IMPORTANCIA DE LA VISCOSIDAD CORRECTA La viscosidad es la caracterstica ms importante de la lubricacin de cualquier maquina. Informe del Laboratorio de Fisicoqumica Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas


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Si la viscosidad del aceite es muy baja para la aplicacin, el desgaste es mayor por falta de colchn hidrodinmica. Si la viscosidad del aceite es muy alta para la aplicacin, el consumo de energa es mayor y el desgaste puede ser mayor por falta de circulacin.

Solamente la viscosidad correcta maximizar la vida til y la eficiencia del motor, transmisin, sistema hidrulico o lo que sea la aplicacin.

Un aceite delgado es menos resistente a fluir, por eso su viscosidad es baja. Un aceite grueso es ms resistente a fluir y por eso tiene una viscosidad ms alta. Las viscosidades de los aceites normalmente son medidas y especificadas en centistoke (cSt) a 40C o 100C. Frecuentemente se habla de esta viscosidad como viscosidad dinmica o viscosidad cinemtica. Esto es la viscosidad absoluta dividido por la densidad del aceite. En la prctica es determinada midiendo el tiempo necesario para que pase una cantidad especfica de aceite por un tubo capilar por gravedad a 40C y/o 100C. Por esta misma definicin podemos ver que el aceite ms viscoso ofrece ms resistencia y consume ms energa para moverse y permitir el movimiento de las piezas del motor, reductor, transmisin, sistema hidrulico o cualquier otro sistema que tenemos.

Cuando se usa el trmino Viscosidad ISO, se refiere a la viscosidad del aceite en cSt a 40C (ISO 46 = 46 cSt a 40C, ISO 150 = 150 cSt a 40C, etc.). El trmino VG simplemente refiere al Viscosity Grade (Grado de Viscosidad) (VG 46, VG 68, etc.) bajo la norma DIN 51519 (clic aqu para la tabla). Este trmino tampoco tiene que ver con la calidad o su propsito y en general es redundante porque un aceite ISO VG 46 es lo mismo que ISO 46. El trmino viene de la poca antes de la estandardizacin por la ISO, cuando se fabricaba VG 29, VG 32, VG 37, etc. Adems de la estandardizacin de rangos de viscosidad por la ISO se determin que en la mayora de los casos, el equipo diseado para VG 29 podra funcionar bien con una viscosidad de 32 cSt a 40C. La ISO permita una variacin de 10% encima y debajo de ese numero para clasificarse as. Por ende, un ISO 32 puede ser entre 28.8 cSt y 35.2 cSt a 40C. Lo importante es controlar la temperatura operacional y calcular la viscosidad a esa temperatura. Informe del Laboratorio de Fisicoqumica Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas


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DATOS Y CALCULOS PARTE EXPERIMENTALEl clculo del Caudal puede determinarse por la relacin del volumen y el tiempo.

Q= V/tEXPERIMENTO N1 En el siguiente periodo y condicin en cada uno de las pruebas Tiempo = 60 Segundos Pruebas 1 2 3 4 5 H Altura (cm) T = 20C Vol. (cm) 355 352 355 317 351 h (cm) 1,70 1,60 1,65 1,50 1,60 P = 1atm Q (cm/s) 5,9166 5,8666 5,9166 5,2833 5,8500

12

EXPERIMENTO N2 Tiempo = 60 Segundos T = 20C P = 1atm




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Pruebas 1 2 3 4 5

H Altura (cm)

22

Vol. (cm) 226 242 258 205 240

h (cm) 1.08 1.15 1.3 0.98 0.95

Q (cm/s) 3.7666 4.0333 4.3000 3.4166 4.0000


Pruebas 1 2 3 4 5

H Altura (cm)

12

Vol. (cm) 248 210 200 235 243

h (cm) 0,80 0,73 0,70 0,75 0,60

Q (cm/s) 4,1333 3,5000 3,3333 3,9166 4,0500





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Pruebas 1 2 3 4 5

H Altura (cm)

22

Vol. (cm) 290 275 265 265 265

h (cm) 0,95 0,95 0,90 0,80 0,85

Q (cm/s) 4,8333 4,5833 4,4166 4,4166 4,4166

Graficar el caudal (Q) en funcin de H; si es una recta indicara que el fluido esta en rgimen laminar. Para valores elevados de H puede aparecer movimiento turbulento en el tubo.

Grfica Q vs h para el agua a 20C y una altura base de 12cm





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Grfica Q vs h para el agua a 37C y una altura base de 22cm Informe del Laboratorio de Fisicoqumica Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas


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Clculo de la viscosidad para cada medicin:

n = r4dgh / 8QLDonde: = 3.1416 r = 0.23cm d = 1g/cm3 g = 980cm/s2 L = 31.5cm

Para el experimento N 1Temperatura 20C Presin 1atm Tiempo 60 segundos Altura base (H) 12cm

Clculo matemticon1 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.70cm 8*(5.9166cm3/s)*(31.5cm) Informe del Laboratorio de Fisicoqumica

Viscosidad

(centi Poise)

= 0.9823cP



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n2 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.60cm 8*(5.8666cm3/s)*(31.5cm) n3 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.65cm 8*(5.9166cm3/s)*(31.5cm) n4 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.50cm 8*(5.2833cm3/s)*(31.5cm) n5 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.60cm 8*(5.8500cm3/s)*(31.5cm)

= 0.9324cP = 0.9534cP = 0.9706cP = 0.9351cP

n promedio = 0.9548cP


Clculo matemticon1 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.08cm 8*(3.7666cm3/s)*(31.5cm) n2 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.15cm 8*(4.0333cm3/s)*(31.5cm) n3 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*1.30cm 8*(4.3000cm3/s)*(31.5cm) n4 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*0.98cm 8*(3.4166cm3/s)*(31.5cm) n5 = (3.1416)*(0.23cm)4*(1g/cm)*(980cm/s)*0.95cm 8*(4.0000cm3/s)*(31.5cm)

Viscosidad

(centi Poise)

= 0.9823cP

= 0.9748cP

= 0.9534cP

= 0.9807cP

= 0.8119cP

La viscosidad determinada en n5 no se toma por ser muy dispareja a las dems, y luego determino el promedio de la viscosidad a esas condiciones. Informe del Laboratorio de Fisicoqumica Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas


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n promedio = 0.9924cP



Viscosidad

(centi Poise)

= 0.6617cP

= 0.7131cP

= 0.7180cP

= 0.6547cP

= 0.5065cP

La viscosidad determinada en n5 no se toma por ser muy dispareja a las dems, y luego determino el promedio de la viscosidad a esas condiciones. n promedio = 0.6869cP





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Viscosidad

(centi Poise)

= 0.6720cP

= 0.7087cP

= 0.6967cP

= 0.6193cP

= 0.6580cP

La viscosidad determinada en n4 no se toma por ser muy dispareja a las dems, y luego determino el promedio de la viscosidad a esas condiciones. npromedio = 0.6839cP VISCOSIDAD EN FUNCIN DE LA TEMPERATURA

Log n = A + B/TDonde A y B son constantes del fluido. Datos tericos de la viscosidad del agua: Temperatura Viscosidad 20C 1.005cP 30C 0.8007cP 40C 0.656cP 50C 0.5494cP

Para una temperatura de 20C y 40C Log1.005 = A + B/20 0.0021 = A + B/20 Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas



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(-) Log0.656 = A + B/40 0.1852 = B/40 Donde: B = 7.408 y A = -0.3683 Entonces: Log n = -0.3683 + 7.408/T -0.1831 = A + B/40

Donde: T est en C n est en cP Calculamos el valor de la viscosidad: Temperaturas (T) 20 37 Viscosidad -0.3683 + 7.408/20 n = 1.005cP -0.3683 + 7.408/37 n = 0.6791cP

Grafico log n vs 1/T para datos tericos




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Grafico log n vs 1/T para datos experimentales




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DISCUSIN DE RESULTADOSPara la primera experimentacin se obtuvo una viscosidad promedio de 0.9548cP y la viscosidad terica es de 1.005cP. No fue necesario eliminar datos debido a que fueron precisos, obtenindose un %Error de 4.99%, al observar que este es menor o igual al 5%, se considera la experimentacin favorable. Para la segunda experimentacin se obtuvo una viscosidad promedio de 0.9924cP y la viscosidad terica es de 1.005cP. Se tuvo que eliminar el quinto dato debido a que difera mucho del resto, obtenindose un %Error de 1.25%, lo cual se encuentra en el rango permitido. Para la tercera experimentacin se obtuvo una viscosidad promedio de 0.6869cP y la viscosidad terica es de 0.6791cP. Tambin se tuvo que eliminar el quinto dato por discordar mucho del resto, no hubo una buena precisin en la obtencin de datos en ese experimento, pero al eliminarla obtuvimos un %Error de 1.15%, lo cual nos indica que tuvimos una buena exactitud. Para la cuarta experimentacin se obtuvo una viscosidad promedio de 0.6839cP y la viscosidad terica es de 0.6791cP. En este caso se elimina el cuarto dato por diferir mucho del resto, obteniendo un error de 0.71%. Por lo observado en las experimentaciones realizadas la viscosidad en el agua acta de manera inversa con respecto a la temperatura.




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DETERMINANDO LOS % DE ERROR Para el experimento N 1A 20C la viscosidad del agua es: n terico = 1.005cP %Error = (1.005cP 0.9548cP)*100 = 4.99% 1.005cP

Para el experimento N 2A 20C la viscosidad del agua es: nterico = 1.005cP %Error = (1.005cP 0.9924cP)*100 = 1.25% 1.005cP

Para el experimento N 3A 37C la viscosidad del agua es: nterico = 0.6791cP %Error = (0.6791cP 0.6869cP)*100 = 1.15% 0.6791cP

Para el experimento N 4A 37C la viscosidad del agua es: nterico = 0.6791cP %Error = (0.6791cP 0.6839cP)*100 = 0.71% 0.6791cP Informe del Laboratorio de Fisicoqumica Profesor: Ing. Ssimo Fernndez Salinas


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RECOMENDACIONES El pesado de las gotas se debera de realizar en una balanza electrnica debido a que no presenta tantos errores al pesar y es ms preciso. Se debe graduar la bureta para que el tiempo de formacin de gotas sea constante y verificar el nivel de referencia en el cual se toma dicha gota adems seria ms cambiable si usramos una bureta digital. Calcular la masa y el volumen de la gota lo ms preciso posible, para que no difiera tanto en la tensin superficial terica dada. Tener siempre su texto de consulta, estar atento, observar y pensar en lo que se va a realizar en la prctica. Al ingresar al laboratorio a realizar las experiencias tener presente que es un lugar de TRABAJO que demanda mucha atencin, orden y responsabilidad. Realizar un mantenimiento adecuado a los equipos de trabajo para que los resultados obtenidos sean los ms precisos posibles. Es importante el uso del mandil de trabajo para evitar posibles accidentes de trabajo. Tener en cuenta las posibles variaciones con respecto a la temperatura y presin en el mbito de trabajo.




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CONCLUSIONES La temperatura influye mucho en la viscosidad de los lquidos ya que a mayor temperatura hay un mayor movimiento de tomos. A menor viscosidad mayor fluidez y a mayor viscosidad menor fluidez, de ah se pude deducir que la viscosidad es inversamente proporcional a la fluidez. A los fluidos que carecen de de viscosidad se les conoce como fluidos ideales. La velocidad con la que el lquido fluye depende en gran manera de la viscosidad, de ah su importancia de la viscosidad en los lubricantes. Otro fenmeno que depende de la viscosidad es el caudal muy importante en el estudio de la fsica. A los fluidos que presentan un caudal constante en cualquier punto de su recorrido se conoce como fluido de rgimen estable.




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BIBLIOGRAFA:LIBROS BABOR-BARZ - Qumica General - 8 Edicin Marin Barcelona 1979 Raymond chang qumica general 7 edicin. Gua de laboratorio de Fisicoqumica . GASTON PONS MUZZO (1987) Fsico Qumica: Editorial Bruo.

PAGINAS WEB http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad http://taninos.tripod.com/viscosidad.htm http://html.rincondelvago.com/viscosidad_2.html



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