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