Informe Nº1 Viscosimetro Engler PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2010-B

VISCOSIMETRO ENGLER

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LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS 1º INFORME: VISCOSIMETRO ENGLER

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2010-B

1. OBJETIVOS:

9 Determinar la viscosidad de una muestra de aceite lubricante.

9 Mostrar la variación de la viscosidad de un fluido líquido con el cambio de temperatura.

2. FUNDAMENTO TEORICO: Antes de dar comienzo a esta experiencia, primero debemos conocer algunos conceptos y definiciones que nos serán de gran ayuda en este laboratorio.  VISCOSIDAD

Es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.

2  VISCOSIDAD DINÁMICA

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Llam mada también Viscosidad absolluta, es m edida e por el e tiempo q ue tarda eel líquiido en fluirr a través de d un tuboo capilar a una u deter minada m tem mperatura. Sus unid dades son eel poise o ccentipoise, siendo mu uy utilizad da a fines prácticos. p 1 poise = 100 centiipoise = 1 gg/(cm·s) = 0,1 Pa·s. 1 centipoise = 1 mPa·s.

 VISCOSIDAD CIINEMÁTIICA

Es ell tiempo re e querido para p que unna cantidad d fija de un n liquido fll uya a travvés de un u tubo capilar p bajo laa fuerza dee la graved d ad. Matem m áticamente se expreesa com o el cocien nte de la visscosidad d dinámica (o o absoluta)) y la densii dad de un n fluid do, ambos a la mism a temperatura. mo cocientee de la visccosidad dinnámica (o absoluta) a y la densidad. Se obbtiene com La unidad u eneel SI es el (m²/s). La unidad u físiica de la viiscosidad cinemática c en el Sistema CGS S es el Stok kes aunquee a veces see usa el cen ntistokes. 1 stokes = 100 centisstokes = 1 cm²/s = 0,0001 m²/s

 VISCOSÍMETRO O ENGLER R

Constituye unaa resistencia a la defo ormación, la cual no sigue las leeyes del rozamiento en tre sólidoss, siendo laas tensione s proporci onales, en forma apro oximada, a las velocid dades de laas deformaaciones; es ta Ley fue formuladaa por Ne wton, w que decía d que, ccuando lass capas de un líquido o deslizan entre e sí, la resisstencia al m ovimiento o depend e del g radieente de la v elocidad dv/dx, y d de la supeerficie,

F=

3 Siendo:

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= la constan n te de prop porcionalid dad; ahora bien, la ve elocidad va a variando prog gresivamen n te de capaa en capa, y no bruscamente. Sii la velocid dad relativaa de desp plazamiento es nula, la tensión también lo o será.

 VISCOSÍMETRO O ABSOLU UTO:

Mediante unn viscosím M metro absoluto calibraado, se deetermina eel tiempo de d derramee del volum men constaante dee líquido ccuya viscossidad se deesea conoc e r. Sii el derram me es debid do a la accióón de su propio peso o , se deetermina laa viscosidaad cinemáttica. Si el derrame d es deebido a unna diferenc ia de presi ón, se deteermina la vii scosidad d inámica.

El flu uido circulla a temperatura constante, baj o una diferrencia de presión p tamb bién constaante, a travvés de dos tubos capii lares calib brados es fu undamental defin nir la temp peratura paara determ minar el estaado del flu uido. Los grados Engler se obtienen dividiendo el tiempo t de vaciado de l líquido prob blema a traavés del oriificio calibrado y el tiiempo que e tardaría por p el mism mo orifi cio un líqu uido patrón n, agua desstilada, efe ectuando ambas med diciones a la ma temperatura; sienndo las tem mperaturas más usualles para realizar esta s mism med iciones de 20° C, 50°° C 100° C.

 INFLUE ENCIA DE E LA PRES SIÓN Y TE EMPERAT TURA EN LA VISCOSIDAD:

Paraa temperatu uras elevad d as, la visccosidad de los líquid os es muy pequeña; para un v alor de tem m peratura tendiendoo a infinito, se corresp ponde con un valor cero c de laa viscosida ad.

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3. DESCRIPCION DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR: 9 El viscosímetro engler es un dispositivo que se emplea para medir la viscosidad cinemática aproximado de aceites hasta un grado SAE60 con buena eficiencia. Está conformado por una taza metálica central, con tapa, revestida de bronce, en cuyo fondo tiene un agujero central de 2.80 mm de diámetro por donde fluirá el aceite, este agujero se mantiene cerrado mediante un pin obturador de metal, que puede ser lavado sin necesidad de abrir la tapa. Un recipiente para agua circunda a la taza y sirve para calentar el agua (baño maría) que mantendrá al aceite a una temperatura uniforme en toda la taza utilizando el agitador incomparado al equipo. 9 Dos termómetros de mercurio (0 ºC – 100 ºC), uno para el aceite y otro para el agua. 9 Un cronómetro, para medir los tiempos de vaciado del agua y del aceite. 9 Un bastidor o soporte del viscosímetro con calentador a gas incorporado. 9 Un recipiente graduado de 250 ml. 9 Agua limpia, destilada preferentemente. 250 ml. 9 Aceite lubricante cuyo grado SAE deberá determinarse, 250ml.

4. PASOS A SEGUIR DE LA EXPERIENCIA: •

Nivele el equipo.

9 Llene la taza central con agua, llevándola a temperatura de 20 ºC. 9 Tome el tiempo de vaciado de 200 ml de agua. Anotar en la hoja de cálculos. 9 Llene la taza central con aceite y el recipiente que circunda con agua. Coloque los termómetros en los depósitos respectivos.

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EXPERIENCIA No. 1: 9 Lleve el aceite hasta una temperatura de 20 ºC 9 Tome el tiempo de vaciado de 200 ml de aceite, cuando se haya alcanzado la temperatura deseada y mantenida constante durante aprox. 5 minutos. Anote en la hoja de cálculos.

EXPERIENCIA No. 2: 9 Repita el procediendo 4 y 5, para la temperatura del aceite 50 ºC teniendo en cuenta que la diferencia de temperaturas entre el agua y el aceite sea del orden de los 5 ºC. 9 Durante el proceso, agite constantemente el agua para uniformizar la temperatura alrededor de la taza de aceite.

EXPERIENCIA No. 3: 9 Repita el procediendo 4 y 5 para la temperatura del aceite 100 ºC.

¾ HOJA DE DATOS Y CALCULOS:

•

Datos de Laboratorio:

9 El procedimiento descrito en los pasos 4 y 5 se realizará para el número de experiencias que el instructor crea conveniente. 9 El tiempo de vaciado de 200ml de agua a 20 ºC está en el rango de 50 – 52 segundos. Si en la experiencia obtiene un tiempo diferente. Ante en las conclusiones el porqué de dicha diferencia. 9 En el viscosímetro Engler, para ensayos donde la temperatura del agua alcanza los 50 ºC existe un error del 10%; sobre los 50 ºC, el error baja al orden de 5%. 6

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MEDICIONES Y RESULTADOS:

“t” de vaciado de 200 ml de agua a 20 ºC =

EXP. Nº

AGUA (ºC)

ACEITE (ºC)

segundos VISCOSIDAD DEL ACEITE Grados Cinemática Dinámica Engler () ()

ACEITE VACIADO (seg.)

Grado SAE

1 2 3

CALCULOS:

a) Determinación de los grados Engler. 

" t" de vaciado de 200 ml de aceite a T ( º C ) "t " de vaciado de 200 ml de agua a 20 º C

b) Determinación de la velocidad cinemática.

  0.0731 

0.0631  10 

μ  γ  891

c) Utilice la Fig. de viscosidad dinámica versus temperatura y grafique la curva correspondiente al grado SAE del aceite utilizado.

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DESARROLLO ^ ^

Para una Temperatura = 20ºC (del aceite)



3980   78.0392 51 

  0.073178.0392 

0.0631  10  5.703910 78.0392

μ  5.703910  891  508.2110 ^ ^

Para una Temperatura = 50ºC (del aceite)



518   10.3529 51 

  0.073110.3529 

0.0631  10  0.750710 10.3529

μ  0.750710  891  66.8710 ^ ^

Para una Temperatura = 68ºC (del aceite)



312   6.1176 51 

  0.07316.1176 

0.0631  10  0.436910  6.1176

μ  0.436910  891  38.9310

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Luego tomamos nuestra grafica y comparamos si los datos obtenidos están correctos o no concuerda con las características del aceite.

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5. ANALISIS DE RESULTADOS

•

Debido a que al experimento se le agrego más agua de la debida, el porcentaje de error se incremento porcentualmente, lo cual provoco una pequeña diferencia de rango con la gráfica.

•

Las temperaturas a que llego el aceite SAE el día de experiencia fueron 20 ºC ,50 ºC y 68 ºC.

•

El % de error se pudo elevar debido que mientras se realizaba la experiencia, no se retiro el pin como debía ser.

•

Debido a que el aceite demoraba mucho en caer tuvimos que tomar un valor promedio de caída y multiplicarlo por un factor de tiempo hasta llegar al volumen de 200 .

•

Hubo inconvenientes a la hora de determinar el tiempo de desalojo del aceite, lo cual habría ocasionado un porcentaje de error en el análisis de los resultados.

•

El objetivo impuesto fue cumplido.

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6. RECOMENDACIONES:

9 Es necesario tener cuidado al momento de vaciar los líquidos, porque podríamos ocasionar un % de error mayor. 9 El orden y la limpieza es muy importante para no mezclar los líquidos en un descuido, tal como sucedió en esta experiencia. 9 La viscosidad de un fluido liquido varia con el cambio de su temperatura.

7. BIBLIOGRAFIA:

http://www.ugr.es/museojtg/instrumento46/ficha_esquema.htm http://it.wikipedia.org/wiki/Viscosimetro http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/MecanicaFluidos/PDFs/1Me cFluidos.pdf

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