Métodos de determinar la viscosidad de los fluidos

Universidad de las Fuerzas Armadas
ESPE
Nombre: Edison Taipe
Curso: 2 “C” Aviones
Tema: Métodos para determinar la viscosidad de los fluidos.
METODO DE COUETTE O HATSHEK
Consiste en un cilindro suspendido por un filamento elástico, al cual va unido un espejo
para determinar el ángulo de torsión en un modelo, o un dinamómetro provisto de una
escala en otros modelos. Este cilindro está colocado coaxialmente en un recipiente
cilíndrico, donde se encuentra el líquido cuya viscosidad ha de determinarse.
El cilindro exterior gira a velocidad constante y su movimiento es transferido al líquido
que a su vez pone en movimiento el cilindro interior en torno de su eje hasta que la fuerza
de torsión es equilibrada por la fuerza de fricción. Como el ángulo de torsión es
proporcional a la viscosidad, se puede determinar la viscosidad de un líquido, si se conoce
la del otro líquido por comparación de los dos ángulos de torsión.
MÉTODO DE STOKES
El método de STOKES para la obtención de la viscosidad. Sr. Jeorge Gabriel
Stokes 1819. Autor de trabajos en Hidrodinámica, encontró la Ley que rige la
caída de sólidos esféricos en el seno de un fluido denominada con su nombre.
El método clásico es debido al físico Stokes, consistía en la medida del intervalo
de tiempo de paso de un fluido a través de un tubo capilar. Este primigenio
aparato de medida fue posteriormente refinado por Cannon, Ubbelohde y otros,
no obstante el método maestro es la determinación de la viscosidad del agua
mediante una pipeta de cristal.
Las pipetas de cristal pueden llegar a tener una reproducibilidad de un 0,1% bajo
condiciones ideales, lo que significa que puede sumergirse en un baño no
diseñado inicialmente para la medida de la viscosidad, con altos contenidos de
sólidos, o muy viscosos. Se muestran dos recipientes conectados por un tubo
largo de diámetro pequeño, conocido como tubo capilar el fluido fluye a través del
tubo con una velocidad constante, y el sistema pierde energía ocasionando una
caída de presión que puede ser medida utilizando un manómetro.
VISCÓMETROS ESTÁNDAR CALIBRADOS CAPILARES DE VIDRIO.
Es un método para determinar la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos,
para preparar la prueba de viscosidad, el tubo viscosímetro es cargado con una cantidad
específica del fluido de prueba.Se estabiliza en la temperatura de prueba y es liquido se
saca mediante succión a través del bulbo y se le deja ligeramente por encima de la marca
de regulación superior.
Se retira la succión y se permite al líquido fluir bajo el efecto de la gravedad, se registra el
tiempo requerido para que el borde superior del menisco pase de la marca de regulación
superior a la inferior. En este caso la viscosidad se calcula multiplicando el tiempo del flujo
por la constante de calibración del viscosímetro (esta constante la proporciona el
fabricante)
VISCOSÍMETRO DE OSTWALD.
En esencial, el Viscosímetro Ostwald es un tubo “U” una de sus ramas es un tubo capilar
fino conectado a un deposito superior. El tubo se mantiene en posición vertical y se coloca
una cantidad conocida del fluido al depósito para que luego fluya por gravedad a través de
un capilar. Los procedimientos exactos para llevar a cabo estas pruebas estándar dado en
los estándar de la American SocietyForTesting and Material (ASTM).
VISCÓMETRO DE UNIVERSAL DE SAYBOLT.
La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una
ubicación de su viscosidad, en este principio se basa el viscosímetro universal de Saybolt.
La muestra de fluido se coloca en un aparato como el que se muestra en la figura:
Después de que se establece el flujo, se mide el tiempo requerido para colectar 60ml del
fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad de fluido en segundos
universales Saybolt (SSU, o en ocasiones SUS). Puesto que la medición no está basada en
la definición fundamental de viscosidad.
La ventaja de este procedimiento es que es sencillo y requiere un equipo relativamente
simple. Se puede hacer la conversión de SSU a viscosidad cinemática.
VISCÓSIMETRO DE SEARLE.
El cilindro exterior es fijo y el cilindro interior gira, mediante poleas, por la acción de dos
pesos que caen. El cilindro interior está sometido a un par de arrastre, constante y
conocido. La velocidad límite se alcanza cuando el par de viscosidad equilibra el par
arrastre.
Permite hacer una medida absoluta de la viscosidad, por ejemplo las mejores medidas
absolutas de la viscosidad del aire se han hecho con un aparato de este tipo, alcanzándose
una gran precisión. Sin embargo un viscosímetro como el de Searle, para ciertas
velocidades de rotación, el flujo puede llegar a ser inestable ya que se forma un torbellino
en forma de toros coaxiales a los dos cilindros (torbellinos de Taylor) que pueden dar
resultados erróneos, por esto es preferible usa el Couette.
Se utiliza con frecuencia para las medidas relativas de líquidos muy viscosos, de
suspensiones, de pinturas, de productos alimenticios, etc.
VISCOSÍMETRO ROTACIONAL ANALÓGICO.
Instrumento de estructura compacta, de gran estabilidad en las medidas y alta exactitud y
precisión,
adecuado
para
lectura
de
viscosidades
medias.
Tiene un amplio espectro de aplicación como puede ser la medida de la viscosidad en
grasas,
pinturas,
industrias
alimentarias,
farmacéuticas,
etc.
El principio de funcionamiento de equipo es muy simple, un cilindro o disco suspendido de
un muelle de cobre-berilio gira mediante un motor sincrónico dentro del líquido muestra,
quedando reflejada la lectura de la viscosidad en una escala incorporada en el disco.
VISCÓSIMETRO HOPPLER.
Está basado en una modificación del Viscosímetro de bola, en donde una esfera rueda en el
interior de un tubo que puede inclinarse un ángulo determinado.
Las esferas son relativamente grandes con relación al diámetro interior del tubo, lo que
hace que el diámetro de la esfera sea de gran precisión.
El valor de la constante K depende del tipo de esfera a utilizar:
Esfera
Diámetro
Material
#
(mm)
Densidad
Peso (g)
(g/cm3)
Constante K
(mPas/cm3/g)
Rango de
m
mPa.s
1
Vidrio
15.812
4.5983 2.221
0.00792
0.6-10
2
Vidrio
15.598
4.4073 2.218
0.09601
7-130
3
Hierro
15.606
16.1923 8.136
0.09042
30-700
4
Hierro
15.203
14.9622 8.132
0.65407
200-4800
5
Acero
14.286
11.6771 7.649
4.66080
800-10000
6
Acero
11.112
5.5351 7.705
33.82923
600075000