Practica de Viscosidad Clau
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Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
PRACTICA DE VISCOSIDAD
Guadalupe 2015
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS – ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
2
Curso: INGENIERIA DE ALIMENTOS I
Docente: Ing. M.Sc. Guillermo A. Linares Lujan
Alumnas: Claudia, Castañeda Chamoli
Araceli, Pérez Alcántara
Deysy, Sánchez Vásquez
Ciclo: VI
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
INTRODUCCIÓN
La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a ser deformado por un esfuerzo de cizallamiento. Es normalmente conocido como comportamiento de fluidez o resistencia a la caída. La viscosidad se describe como la resistencia interna de un fluido a circular o fluir y sin embargo debe ser una medida del rozamiento o fricción del fluido.
A diferencia de los sólidos, en los materiales líquidos y gaseosos las moléculas se desplazan unas respecto de otras, de modo que el fluido cambia fácilmente de forma cuando se ve sometido a esfuerzos externos. Por ejemplo, el agua adopta la forma interior de un vas debido a la fuerza de la gravedad.
Se define la viscosidad como la razón entre el esfuerzo cortante aplicado y la velocidad de deformación observada. La unidad de viscosidad es por tanto: 1 pa.s
Para ciertos líquidos, la viscosidad es constante y solo depende de la temperatura y presión. Este grupo se denominan líquidos Newtonianos. Los líquidos que no siguen esta relación proporcional son denominados fluidos no-Newtonianos.
Normalmente los fluidos complejos están formados por varias fases, siendo al menos una de ellas un fluido simple, y la otra, generalmente, una dispersión de partículas sólidas.
Una única fase formada por moléculas grandes que se mueven con mucha dificultad unas con respecto de otras también se comporta como un fluido complejo. Son ejemplos de fluidos los polímeros con moléculas lineales grandes en estado líquido, las disoluciones poliméricas en disolvente orgánico o acuoso, las mezclas de polímeros de distintos pesos moleculares, las emulsiones, las suspensiones de partículas pequeñas. La reología de estos sistemas materiales tiene una gran importancia en el procesado de los materiales.
El transporte de las materias prima normalmente se realiza utilizando un fluido soporte (aire o agua) y el mezclado de las materias primas se facilita mediante la disolución o suspensión del material finamente dividido en un fluido.
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Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
1. OBJETIVOS:
Medir la viscosidad de distintos fluidos, utilizando un viscosímetro rotacional y
viscosímetro capilar.
Obtener el comportamiento reologico de fluidos utilizando un viscosímetro
rotacional y asi darnos cuenta que fluido será.
Aprender el manejo del viscosímetro capilar y rotacional (viscosímetro Selecta
ST DIGIT-R).
2. MATERIALES Y EQUIPOS:
Agua destilada
Aceite, Vinagre , Yogurt bebible, Mayonesa
Papel toalla
Picnómetro
Material de vidrio
Vernier
Termómetro
Equipo de Baño maria
Viscosímetro rotacional ST DIGIT-R
Viscosímetro capilar Cannon – Fenske
Juego de husillos.
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Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
3. METODOLOGÍA :
A. Determinación de viscosidad por medio del Viscosímetro Capilar
Cannon – Fenske
Se absorbe el líquido en la boca más ancho del viscosímetro.
Con un cronómetro se determina el tiempo que tarde el líquido en
bajar el nivel desde la marca inferior del bulbo A la inferior del bulbo B.
Realizar este experimento con vinagre (solo a temperatura ambiente
de 23°C) y agua (tiene que ser a varias temperaturas de 23°C, 30°C,
35°C y 40°C) para conocer el valor de la constante del viscosímetro.
B. Determinación de viscosidad por medio del Viscosímetro ST DIGIT-R
Los equipos que se utilizan para determinar la viscosidad son los viscosímetros y reómetros, y los hay de varios tipos, y existen diversos modos de medida. Para la realización de esta práctica disponemos de un modelo de viscosímetro rotacional es ST-DIGIT R de Selecta. Este equipo puede medir valores de viscosidad entre 50 y
13,3 106 mPa-s.
En general, un viscosímetro somete a rotación un disco o un cilindro (denominado husillo) sumergido en el fluido cuya viscosidad se quiere determinar. El husillo giratorio se acopla con un muelle al eje de un rotor que gira a velocidad conocida y se mide la fuerza de torsión generada. El control electrónico del equipo realiza los cálculos pertinentes para dar los valores de viscosidad para la velocidad de deformación establecida. Para aumentar el rango de medición por encima de los límites del dispositivo, se dispone de un juego de husillos donde la superficie de contacto con la muestra varía.
El equipo disponible tiene un juego de husillos (R2, R3, R4, R5, R6 y R7) 19 velocidades (0.3, 0.5, 0.6, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 20, 30, 50, 60, 100, 200 rpm)
Mediciones recomendadas: 20 a 200 rpm
% fondo de escala 30 a 90% mPa.s ó cP
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Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
4. RESULTADOS Y DISCUSIONES:
Viscosímetro capilar
MUESTRA t1 t2 Densidad T°Vinagre 4’24” 6’27” 1,007,545 23°
Agua 4’09” 5’27” 100,553 23°Agua 3’38” 5’27” 30°Agua 3’17” 4’25” 35°Agua 3’03” 7’05” 40°
ρ=
¿masa ( picnometro+muestra)−masa (picnometro vacio )
volumen del picnometro
Vinagre:
ρ=149.6892−48.9387100
=1,007545g
cm3
Agua:
ρ=148,9940−48,9387100
=1,00553
6
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Viscosímetro rotativo:
Aceite
7
0 10 20 30 40 50 600
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Aceite 25°C
Aceite 25°C Linear (Aceite 25°C)
Veloc idad de cizalla (S-1)
Esfu
erzo
de
cort
e (P
a)
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Yogurt bebible
8
-1.0000 -0.5000 0.0000 0.5000 1.0000 1.5000
-1.2000
-1.0000
-0.8000
-0.6000
-0.4000
-0.2000
0.0000
0.2000
0.4000
0.6000
f(x) = 0.315483416143452 x − 0.150013322650238R² = 0.276305832241992
YOGURT "25ºC"YOGURT "25ºC" Linear (YOGURT "25ºC")
0.0000
2.0000
4.0000
6.0000
8.0000
10.0000
12.0000
14.0000
16.0000
18.00000.0000
0.5000
1.0000
1.5000
2.0000
2.5000
3.0000
3.5000
"ECUACION DE CASSON"
ECUACION DE CASSONLinear (ECUACION DE CASSON)
Axis Title
Axis
Titl
e
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Mayonesa
Mayonesa a 25°C
9
0 1 2 3 4 5 6 70
10203040506070
Mayonesa 25 C
Mayonesa 25 C
Veloc idad de cizalla (S-1)
Es
fue
rzo
de
co
rte
(P
a)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
1
2
3
4
5
6
7
8
9
f(x) = 1.26797655861426 x + 4.8424777661803R² = 0.98082152148435
Ecuacion de Casson
Ecuacion de Casson Linear (Ecuacion de Casson)
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 10
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
f(x) = 0.599244579302737 x + 1.16228401100322R² = 0.984045089378077
Mayonesa 25°C
Mayonesa 25 C Linear (Mayonesa 25 C)
10
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Mayonesa a 30.9
11
0.00000 1.00000 2.00000 3.00000 4.00000 5.00000 6.00000 7.00000 8.000000.0000
10.0000
20.0000
30.0000
40.0000
50.0000
60.0000
70.0000
f(x) = 4.86388523391978 x + 25.8454066101729R² = 0.933796335808857
MAYONESA 30,9°C
MAYONESA 30,9°C Linear (MAYONESA 30,9°C)
Veloc idad de cizalla (S-1)
Esfu
erzo
de
cort
e (P
a)
0.00000 0.50000 1.00000 1.50000 2.00000 2.50000 3.000000.0000
1.0000
2.0000
3.0000
4.0000
5.0000
6.0000
7.0000
8.0000
9.0000
f(x) = 1.18286989386027 x + 4.54213880738877R² = 0.991704024172252
Ecuacion de Casson
Ecuacion de Casson Linear (Ecuacion de Casson) Linear (Ecuacion de Casson)
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
12
-2.0000 -1.5000 -1.0000 -0.5000 0.0000 0.5000 1.0000 1.50000.0000
0.2000
0.4000
0.6000
0.8000
1.0000
1.2000
1.4000
1.6000
1.8000
f(x) = 0.635589317488524 x + 1.09018382881088R² = 0.986832305210715
MAYONESA 30.9°C
MAYONESA 30.9°C Linear (MAYONESA 30.9°C)
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Mayonesa a 35.1°C
13
0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.00000.0000
1.0000
2.0000
3.0000
4.0000
5.0000
6.0000
7.0000
8.0000
9.0000f(x) = 1.94011966068676 x + 2.2627622887878R² = 0.549497698700047
MAYONESA 35.1°C
MAYONESA 35.1°C Linear (MAYONESA 35.1°C)
0.0000 2.0000 4.0000 6.0000 8.0000 10.0000 12.0000 14.00000.0000
10.0000
20.0000
30.0000
40.0000
50.0000
60.0000
70.0000f(x) = 4.37426052416157 x + 16.3885298655041R² = 0.67885847143194
MAYONESA 35.1°C
MAYONESA 35.1°C Linear (MAYONESA 35.1°C)
Veloc idad de cizalla (S-1)
Esfu
erzo
de
cort
e (P
a)
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
5. CONCLUSIONES:
14
-2.0000 -1.5000 -1.0000 -0.5000 0.0000 0.5000 1.0000 1.50000.00000
0.20000
0.40000
0.60000
0.80000
1.00000
1.20000
1.40000
1.60000
1.80000f(x) = 0.736205969045968 x + 0.955735613226949R² = 0.916861637716441
MAYONESA 35.1°C
MAYONESA 35.1°C Linear (MAYONESA 35.1°C) Linear (MAYONESA 35.1°C)
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
7. APENDICES
Tabla 1 : Valores del aceite
Tabla 2: Valores del yogurt bebible
N(S-1) Viscosidad (Pa.s)
Par de torcion (J)
Esfuerzo de corte (Pa)
Veloc de cizalla (S-1)
Raiz del ezfuerzo
Raiz de vel cizalla
Log (T-To) Log Vel cizalla
0.005 2.4051 3.2290E-05 0.3866 0.1607 0.6217 0.4009 #¡NUM! -0.7939
0.008 1.5781 3.5310E-05 0.4227 0.2679 0.6502 0.5176 #¡NUM! -0.5721
0.010 1.3982 3.7544E-05 0.4495 0.3215 0.6704 0.5670 #¡NUM! -0.4929
0.017 1.0739 4.8059E-05 0.5754 0.5358 0.7585 0.7320 -1.0547 -0.2710
0.025 0.9374 6.2927E-05 0.7534 0.8036 0.8680 0.8965 -0.5749 -0.0949
0.042 0.8078 9.0379E-05 1.0820 1.3394 1.0402 1.1573 -0.2256 0.1269
0.050 0.7326 9.8359E-05 1.1775 1.6073 1.0851 1.2678 -0.1609 0.2061
0.067 0.6051 1.0832E-04 1.2968 2.1430 1.1388 1.4639 -0.0917 0.3310
0.083 0.5264 1.1778E-04 1.4101 2.6788 1.1875 1.6367 -0.0348 0.4279
0.100 0.4672 1.2545E-04 1.5018 3.2145 1.2255 1.7929 0.0063 0.5071
0.167 0.3590 1.6067E-04 1.9236 5.3576 1.3869 2.3146 0.1573 0.7290
0.200 0.2942 1.5799E-04 1.8914 6.4291 1.3753 2.5356 0.1474 0.8081
0.333 0.2304 2.0621E-04 2.4688 10.7151 1.5712 3.2734 0.2970 1.0300
0.500 0.1968 2.6421E-04 3.1631 16.0727 1.7785 4.0091 0.4275 1.2061
Tabla 3: Valores de la mayonesa a 25°C
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Rpm N(S-1) Viscosidad (Pa.s)
Par de torcion (J)
Esfuerzo de corte (Pa)
Veloc de cizalla (S-1)
3 0.050 0.05408 7.26042E-06 0.086921131 1.607269435
4 0.067 0.05264 9.4228E-06 0.112808884 2.143025913
5 0.083 0.05232 1.17069E-05 0.140153895 2.678782391
6 0.100 0.05184 1.39194E-05 0.166641695 3.21453887
10 0.167 0.05040 2.25546E-05 0.270021265 5.357564783
12 0.200 0.05088 2.73232E-05 0.327111475 6.42907774
20 0.333 0.05072 4.53955E-05 0.543471372 10.71512957
30 0.500 0.05024 6.74489E-05 0.807492164 16.07269435
50 0.833 0.04976 0.000111341 1.332962118 26.78782391
60 1.000 0.04976 0.000133609 1.599554542 32.1453887
100 1.667 0.04928 0.000220534 2.640207925 53.57564783
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
N(S-1)
Viscosidad (Pa.s)
Par de torcion (J)
Esfuerzo de corte
(Pa)
Veloc de cizalla (S-1)
Raiz del ezfuerzo
Raiz de vel cizalla
Log (T-To) Log Vel cizalla
0.005
613.00 6.96021E-05
22.99521298
0.037512582
4.795332416
0.193681652
#¡NUM! -1.42582303
80.00
8412.20 7.80043E-
0525.7711440
70.06252097
15.07652874
30.25004193
80.36573834
8-
1.203974289
0.010
346.10 7.85947E-05
25.9662095 0.075025165
5.095705005
0.273907219
0.400780238
-1.12479304
30.01
7220.90 8.36057E-
0527.6217648 0.12504194
15.25564123
60.35361269
90.62033998
5-
0.902944293
0.025
155.70 8.83935E-05
29.20354536
0.187562912
5.404030474
0.43308534 0.759950166
-0.72685303
40.03
3121.80 9.21972E-
0530.4602168
70.25008388
25.51907753
80.50008387
50.84574345
6-
0.601914297
0.042
100.70 9.52818E-05
31.47930869
0.312604853
5.610642449
0.55911077 0.904688634
-0.50500428
40.05
086.20 9.78744E-
0532.3358459
90.37512582
35.68646164 0.61247516
20.94870825
1-
0.425823038
0.067
67.90 0.000102795
33.96139122
0.500167765
5.827640279
0.707225399
1.021668205
-0.30088430
20.08
356.40 0.00010673
135.2618274
10.62520970
65.93816700
80.79070203
41.07232421
6-
0.203974289
0.100
48.50 0.000110137
36.38720488
0.750251647
6.032180773
0.86617068 1.11184696 -0.12479304
30.16
732.50 0.00012300
540.6386308
81.25041941
26.37484359
61.11822154 1.23524618
10.09705570
7
0.200
28.20 0.000128077
42.31419289
1.500503294
6.50493604 1.224950323
1.275642689
0.176236953
0.333
19.10 0.000144579
47.76602153
2.500838823
6.91129666 1.581404067
1.38589598 0.398085703
0.500
14.00 0.000158961
52.51761529
3.751258235
7.246903842
1.936816521
1.463412298
0.574176962
0.833
9.80 0.000185454
61.27055117
6.252097058
7.827550777
2.500419376
1.577730079
0.796025711
17
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Tabla 4: Mayonesa a 30.9
N(S-1) Viscosidad (Pa.s)
Par de torcion (J)
Esfuerzo de corte (Pa)
Velocidad de cizalla (S-1)
Raiz del ezfuerzo
Raiz de vel cizalla
Log (T-To)
Log Vel cizalla
0.005 585.6000 6.6491E-05 21.9674 0.03751 4.6869 0.19368 0.1259 -1.4258
0.008 360.0000 6.8126E-05 22.5075 0.06252 4.7442 0.25004 0.2734 -1.2040
0.010 300.5000 6.8240E-05 22.5451 0.07503 4.7482 0.27391 0.2820 -1.1248
0.017 190.8000 7.2214E-05 23.8580 0.12504 4.8845 0.35361 0.5088 -0.9029
0.025 134.6000 7.6415E-05 25.2460 0.18756 5.0245 0.43309 0.6642 -0.7269
0.033 105.2000 7.9632E-05 26.3088 0.25008 5.1292 0.50008 0.7542 -0.6019
0.042 87.1000 8.2414E-05 27.2279 0.31260 5.2180 0.55911 0.8193 -0.5050
0.050 74.8000 8.4930E-05 28.0594 0.37513 5.2971 0.61248 0.8709 -0.4258
0.067 59.1000 8.9472E-05 29.5599 0.50017 5.4369 0.70723 0.9508 -0.3009
0.083 49.4000 9.3484E-05 30.8854 0.62521 5.5575 0.79070 1.0109 -0.2040
0.100 42.7000 9.6966E-05 32.0357 0.75025 5.6600 0.86617 1.0571 -0.1248
0.167 28.7000 1.0862E-04 35.8870 1.25042 5.9906 1.11822 1.1834 0.0971
0.200 24.8000 1.1263E-04 37.2125 1.50050 6.1002 1.22495 1.2196 0.1762
0.333 16.9000 1.2793E-04 42.2642 2.50084 6.5011 1.58140 1.3351 0.3981
0.500 12.5000 1.4193E-04 46.8907 3.75126 6.8477 1.93682 1.4193 0.5742
0.833 8.7000 1.6464E-04 54.3932 6.25210 7.3752 2.50042 1.5284 0.7960
1.000 7.9000 1.7940E-04 59.2699 7.50252 7.6987 2.73907 1.5870 0.8752
18
Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Tabla 5: Valores de la mayonesa a 35.1
N(S-1) Viscosidad (mPa.s)
Viscosidad
(Pa.s)
Par de torcion (J)
Esfuerzo de corte
(Pa)
Veloc de cizalla (S-1)
Raiz del
ezfuerzo
Raiz de vel
cizalla
Log (T-To)
Log Vel cizalla
0.005 498000 498.00 5.6545E-05 18.6813 0.0375 4.3222 0.1937 0.09770 -1.4258
0.008 301.8 0.30 5.7112E-08 0.0189 0.0625 0.1374 0.2500 #¡NUM! -1.2040
0.010 250.3 0.25 5.6840E-08 0.0188 0.0750 0.1370 0.2739 #¡NUM! -1.1248
0.017 159.3 0.16 6.0292E-08 0.0199 0.1250 0.1411 0.3536 #¡NUM! -0.9029
0.025 112.2 0.11 6.3698E-08 0.0210 0.1876 0.1451 0.4331 #¡NUM! -0.7269
0.033 87700 87.70 6.6385E-05 21.9324 0.2501 4.6832 0.5001 0.65354 -0.6019
0.042 72700 72.70 6.8788E-05 22.7264 0.3126 4.7672 0.5591 0.72406 -0.5050
0.050 62600 62.60 7.1078E-05 23.4829 0.3751 4.8459 0.6125 0.78203 -0.4258
0.067 49700 49.70 7.5241E-05 24.8583 0.5002 4.9858 0.7072 0.87095 -0.3009
0.083 41600 41.60 7.8723E-05 26.0087 0.6252 5.0999 0.7907 0.93347 -0.2040
0.100 36000 36.00 8.1751E-05 27.0091 0.7503 5.1970 0.8662 0.98137 -0.1248
0.167 24400 24.40 9.2349E-05 30.5102 1.2504 5.5236 1.1182 1.11665 0.0971
0.200 21200 21.20 9.6285E-05 31.8107 1.5005 5.6401 1.2250 1.15781 0.1762
0.333 14500 14.50 1.0976E-04 36.2622 2.5008 6.0218 1.5814 1.27492 0.3981
0.500 10800 10.80 1.2263E-04 40.5136 3.7513 6.3650 1.9368 1.36332 0.5742
0.833 7600 7.60 1.4382E-04 47.5159 6.2521 6.8932 2.5004 1.47838 0.7960
1.000 6800 6.80 1.5442E-04 51.0171 7.5025 7.1426 2.7391 1.52619 0.8752
1.667 4900 4.90 1.8545E-04 61.2706 12.5042 7.8276 3.5361 1.64189 1.0971
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Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio
Fig. 1: Esperando para tomar el tiempo Fig. 2: Tomando la temperatura del agua.del vinagre y el agua en el viscosímetrocapilar
Fig. 3: usando el baño maria para Fig.4: El profesor explicándonos en clase temperaturas de 30,35 y 40. El uso del viscosímetro rotacional.
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