INTRODUCCINEs de gran importancia en la industria conocer las
distintas propiedades de los materiales que se van a utilizar,
especialmente, cuando se trabaja con gases y lquidos, que entre
muchas la viscosidad es una propiedad que ayuda a determinar el
flujo de los fluidos debida a las fuerzas de cohesin moleculares.
La viscosidad slo se manifiesta en lquidos en movimiento y se ha
definido la viscosidad como la relacin existente entre el esfuerzo
cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el
nombre de viscosidad absoluta o dinmica, generalmente representada
por la letra .Se conoce tambin otra viscosidad, denominada
viscosidad cinemtica, y se representa por v. Para calcular la
viscosidad cinemtica basta con dividir la viscosidad dinmica por la
densidad del fluido v = /
OBJETIVOSGENERAL Determinar y presentar resultados de mediciones
sobre la viscosidad teniendo en cuenta la variacin que sta presenta
con la variacin de la temperatura y el tiempo de cada (t) as como
la constante K de la esfera a utilizar en esta prctica.ESPECFICOS
Operar correctamente el viscosmetro para obtener resultados
coherentes y tiles para el desarrollo de la prctica.
Aprender las distintas nomenclaturas (API, ISO, SAE) que se
emplean en los aceites para comprender su utilizacin desde la vida
cotidiana hasta su utilizacin en la industria.
VISCOSIDAD
Est nivelado el viscosmetro?
SINo
Encender el banco y esperar una T=30CNivelar el viscosmetro
Girar el viscosmetro 180
Tomar el tiempo de cada de la esfera
Gire el viscosmetro en sentido contrarioRepetir el Paso
anterior
Tabular los Datos
Repetir el procedimiento para 35C, 40C, 45C y 50C
FIN
MARCO TERICO DEFINICIN DE VISCOSIDADLa viscosidad es una medida
de la resistencia de los lquidos a fluir. Cuanto ms viscoso es un
lquido, ms lento es su flujo. La viscosidad de un lquido suele
disminuir con el aumento en la temperatura. Los lquidos con fuerzas
intermoleculares fuertes son ms viscosos que los que tienen fuerzas
intermoleculares dbiles.
CLASES DE VISCOSIDAD Y SUS UNIDADES* Viscosidad absoluta o
dinmica: Unidades en el S.I.: N s/m2Unidades en el CGS: dina s/cm2
(poise)* Viscosidad cinemtica: es la relacin entre la viscosidad
absoluta y la densidad de masa del fluido -Unidades en el S.I.:
m2/sUnidades en el CGS: cm2/s (Stokes)
FLUIDOS NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOSUn Fluido Newtoniano es
aquel 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, la
viscosidad slo depende de la temperatura. A medida que aumenta la
temperatura disminuye su viscosidad.Un fluido no newtoniano es aqul
cuya viscosidad 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.
CLASES DE VISCOSMETRO Y SU FUNCIONAMIENTOSu forma general de
funcionamiento es hacer que un fluido pase a travs de los tubos
manteniendo una temperatura controlada, durante un tiempo
especfico. Lo que resulta de este procedimiento es la medicin de la
cantidad de fluido que recorre una distancia determinada en un
tiempo determinado. Esto permite establecer el nivel de viscosidad
de un fluido.Los diferentes tipos de viscosmetros Se pueden
identificar tres tipos principales de viscosmetros, estos son los
viscosmetros de cilindros coaxiales, los viscosmetros anlogos y los
viscosmetros rotacionales digitales. Viscosmetros de cilindros
coaxiales: Este tipo de viscosmetros consta de dos cilindros, uno
interno y otro externo. Lo que permiten los viscosmetros de
cilindros coaxiales es realizar la medida de la viscosidad absoluta
de un fluido. Viscosmetros anlogos:BLos viscosmetros anlogos se
forman con un disco o un cilindro que se encuentra suspendido y
gira por la accin de un motor sincrnico. La lectura de la medida
del nivel de viscosidad se expresa por una serie de medidas
grabadas en el disco o en el cilindro que se utilice. Viscosmetros
rotacionales digitales: Estos son controlados a travs de un
microprocesador, esto elimina por completo los errores humanos al
momento de interpretar las medidas de viscosidad. Para asegurar una
medicin exacta del nivel de viscosidad de fluidos, los viscosmetros
rotacionales digitales son la eleccin adecuada.
VARIACIN DE LA VISCOSIDAD RESPECTO A LA TEMPERATURAA parte de
depender de la velocidad de cizalla y del tiempo de aplicacin de la
misma, la viscosidad es fuertemente dependiente de la temperatura.
La mayora de los materiales disminuyen su viscosidad con la
temperatura; la dependencia es exponencial y puede haber
variaciones de hasta un 10% por cada C modificado, siendo la
expresin ms comn la ecuacin de Arrhenius: Donde T es la temperatura
absoluta y A y B son constantes delpolmero o material
estudiado.
QU ES SSU Y PRUEBA DE VISCOSIDAD DE SAYBOLT?Es una medida de la
viscosidad cinemtica definida como el tiempo en segundos que demora
en llenarse de fluido un matraz estndar de 60 ml cuando escurre el
lquido por un orificio calibrado de 1/16 de dimetro interior.Para
calcular la viscosidad cinemtica en cSt se utiliza la siguiente
ecuacin:
EXPLICACIN DE LA NOMENCLATURA SAE, API E ISO EN LOS ACEITESEl
grado SAE establece varias categoras que indican cul es la
viscosidad de un aceite en fro (a -18C) y en caliente (a 100C). Las
categoras de la viscosidad en fro se denominan mediante una dos
cifras (de cinco en cinco) seguidas de la letra W (inicial de
Winter, que en ingls significa invierno), mientras que en caliente
solo se utilizan dos cifras (de diez en diez).El organismo
denominado API (Instituto Americano del Petrleo) tiene unas claves
para denominar los lubricantes segn una clasificacin basada no en
la viscosidad, sino en el servicio para el que estn destinados.
Esta denominacin se compone de dos letras o de dos letras seguidas
de una cifra. Si la primera letra es la C, significa que es un
aceite adecuado para lubricar motores disel, como son casi todos
los que funcionan en agricultura. La primera letra S significa que
el aceite es para motores de gasolina. Tanto en los aceites para
motores disel como para motores de gasolina, la segunda letra se le
ha ido asignando de modo correlativo empezando por la A; cuanto ms
avanzada sea la letra segn el orden del alfabeto, significa que ms
evolucionado y adaptado a motores modernos es el aceite. Por ltimo,
si las dos letras son GL, se trata de un aceite para lubricar
diferenciales, cajas de cambios, etc.La organizacin internacional
de normalizacin ISO tiene establecida otra graduacin de aceites
para transmisiones donde cada categora tiene las letras VG
(iniciales de Grado de Viscosidad) seguida de un nmero de dos o
tres cifras que expresa la viscosidad medida en unidades
centistokes cuando el aceite est a 40C.
ACEITE HIDRULICO ISO 68
PROPIEDADVALOR EN UNIDADES MTRICAS
Densidad Promedio860[
Viscosidad Cinemtica (40C)68cSt
Viscosidad Cinemtica (100C)10,2cSt
TABLA DE DATOSTemp [C]Tiempo de cada [s]Tiempo prom.
[s]Viscosidad [Pa*s]
351435914125142420,070
401244412110122770,058
451061910437105280,048
TABLA DE RESULTADOS#Temperatura [K] Terico [Pa*s] Experimental
[Pa*s]% Error
1308,150,0700,0836419,48 %
2313,150,0580,0672415,93 %
3318,150,0480,053311,04 %
PREGUNTAS1. Realizar una grfica de viscosidad vs. Temperatura.
(Terica y experimental)ANLISIS DE LA GRFICA: como se puede observar
en la grfica anexa (Grfica 1: Viscosidad vs Temperatura) las
pendientes de ambas curvas son decrecientes, es decir, la relacin
de sus variables es inversamente proporcional, lo que confirma la
hiptesis de que la viscosidad disminuye con un aumento de
temperatura, esto, aplicable para los fluidos lquidos. Sin embargo,
al analizar la grfica, se evidencia que la lnea de los valores
experimentales est ubicada ms arriba que la de los tericos,
mostrando un porcentaje de error, que se cree fue debido al error
operario del cronmetro en la medida del tiempo de cada de la
esfera. Adems, es notorio que al prolongar las rectas, se
intersectarn en un punto en el que la temperatura sea mayor,
ocasionando un mismo valor de viscosidad.
2. Explique cmo y por qu vara la viscosidad con la
temperatura.La viscosidad de un fluido depende tanto de la
temperatura como de la presin, aun cuando la dependencia de la
presin es ms bien dbil. Para los lquidos, la viscosidad dinmica y
la cinemtica son prcticamente independientes de la presin y suele
descartarse cualquier variacin pequea con sta, excepto a presiones
muy elevadas. Para los gases ste tambin es el caso respecto a la
viscosidad dinmica (a presiones bajas hasta moderadas) pero no lo
es para la viscosidad cinemtica dado que la densidad de un gas es
proporcional a su presin.La viscosidad de un fluido es una medida
de su resistencia a la deformacin. La viscosidad se debe a la
fuerza de friccin interna que se desarrolla entre las diferentes
capas de los fluidos a medida que se obligan a moverse una con
relacin a las otras. En los lquidos, la viscosidad se origina por
las fuerzas de cohesin entre las molculas, mientras que en los
gases por las colisiones moleculares, adems de que sta vara mucho
con la temperatura.La viscosidad de los lquidos decrece con la
temperatura, en tanto que en los gases se incrementa con ella. Esto
se debe a que, en un lquido, las molculas poseen ms energa a
temperaturas ms elevadas y se pueden oponer ms a las grandes
fuerzas de cohesin intermoleculares, como resultado las molculas
energizadas de los lquidos se pueden mover con mayor libertad.En un
gas las fuerzas intermoleculares son despreciables y a temperaturas
elevadas las molculas de los gases se mueven de forma aleatoria a
velocidades ms altas, esto conduce a que se produzcan ms colisiones
moleculares por unidad de volumen por unidad de tiempo y, en
consecuencia, en una mayor resistencia al flujo.
3. Enuncie una aplicacin prctica para el fenmeno estudiado.La
viscosidad es la caracterstica ms importante de la lubricacin de
cualquier mquina. 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, el desgaste puede ser mayor por falta
de circulacin y el aceite se calentar por friccin.Para el uso
automotriz se utiliza una tabla de viscosidades criada por la
Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) basada en la viscosidad
cinemtica (cSt) a 100C para la temperatura de operacin y una tabla
especial de viscosidad en bajas temperaturas para cuidar el motor
en el momento de arranque en fro (se define "fro" como temperaturas
debajo de 20C). De acuerdo a esta tabla, los siguientes aceites
tienen una viscosidad SAE 40 a 100C. El comportamiento en calor y
fro depende de su ndice de viscosidad y aditivos de bombeabilidad
que mejoran su punto de fluidez.
Para motos, se usa las mismas tablas de viscosidad que motores
de autos, pero los aceites son muy diferentes porque la mayora
llevan embragues y frenos hmedos (o sumergidos). Esto requiere
aditivos especiales para evitar su patinadoLa diferencia principal
entre un motor de un auto y el de la moto es que las motos
normalmente utilizan el mismo aceite para el motor y la caja con el
embrague sumergido en el medio en el mismo aceite, mientras el auto
tiene un embrague seco.Un aceite de motor del auto es diseado para
lubricar a todo costo para nunca dejar que dos superficies lleguen
a frenarse. Tienen modificadores de friccin que los hace ms
resbalosos en todas condiciones. Esto los ayuda a conservar
combustible y actan como anti-desgastes en condiciones livianas,
ayudndolos a dar un milln de kilmetros de vida sin reparaciones.
Los aceites para motos tienen que lubricar todas las piezas menos
el embrague. Los aditivos tienen que actuar diferente con
diferentes superficies. Tienen modificadores de friccin muy
diferentes que los de autos. De hecho, un buen aceite de motor del
auto tiene un coeficiente de friccin menos que 0,80 mientras un
aceite para motos de ltima generacin tiene un coeficiente de
friccin de 2,00 o ms en la prueba para embragues de motos (una
llanta/neumtico sobre hormign solamente tiene un coeficiente de
friccin de 1,70).
4. Investigue cuales son los aceites ms usados en la industria,
con su respectiva aplicacin y viscosidad dinmica y
cinemtica.ULTRAMAX HLP ISO 22, 32, 46, 68, 100, 150Los lquidos
hidrulicos UltraMax HLP tienen como base un aceite mineral
altamente refinado y mejorado con un sistema de zinc aditivo
estabilizado. Para aplicaciones hidrulicas mviles y estticas Buenas
propiedades anti-desgaste previene el desgaste de los componentes
internos y reducen el tiempo de inactividad Alta resistencia a la
oxidacin ayuda a prolongar la vida til Disponible en una variedad
de grados de viscosidad ISOULTRAMAX EXTREME HVLP 28Aceite hidrulico
de primera calidad para equipos industriales y de desplazamiento de
tierras que trabajan en condiciones de fro.Esta gama de aceites
hidrulicos con un alto ndice de viscosidad (VI) ofrecen una
excelente proteccin antidesgaste y rendimiento en trabajos severos,
incluso en condiciones climatolgicas extremas, especialmente con un
uso discontinuo del uso sistema y una temperatura de arranque
baja.Las aplicaciones incluyen equipos fuera de carretera sujetos a
altas y bajas temperaturas como los sistemas hidrulicos de equipos
industriales y de desplazamiento de tierras Gras hidrulicas y
ascensores, Cargadores, carretillas retrctiles y elevadoras,
Excavadoras, volquetes. Plataformas de carga, Trampillas traseras.
Sistemas hidrulicas que funcionan en condiciones de mucho fro o
calor: Carretillas elevadoras de cmaras frigorficas. Ascensores de
edificios altos. La cabina de mando hidrulico de un barco.
BIBLIOGRAFADocumentos virtuales disponibles en:
http://www.tplaboratorioquimico.com/2009/02/viscosidad.html#.U5GGv_mSzT8
http://fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.htm
http://www.ecured.cu/index.php/Fluido_newtoniano
http://www.quiminet.com/articulos/funcionamiento-y-tipos-de-viscosimetros-2665142.htm
http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/3623/1/tema2RUA.pdf
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/viscosimetrosempiricos/metodologiadetipoquecae.htm
http://www.vidarural.es/articulos-como-descifrar-nomenclatura-aceites-lubricantes/1/1213.html
http://www.widman.biz/Seleccion/viscosidad.html
http://widman.biz/boletines/103.html