VISCOSIMETRO ENGLER

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
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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.
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™ VISCOSIDAD DINÁMICA
LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS
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UNIVERSIDA
U
AD NACIONA
AL DEL CALLA
AO
E
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Llam
mada tamb
bién Viscosidad absolluta, es meedida por el
e tiempo q
que tarda el
e
líquiido en fluirr a través de
d un tubo
o capilar a una
u determ
minada tem
mperatura. Sus
unid
dades son el
e poise o centipoise,
c
siendo mu
uy utilizad
da a fines p
prácticos.
1 poise = 100 centiipoise = 1 g/(cm·s)
g
= 0,1 Pa·s.
1 centiipoise = 1 mPa·s.
m
™ VISCOSIDAD CIINEMÁTIICA
Es ell tiempo reequerido para
p
que un
na cantidad
d fija de un
n liquido flluya a trav
vés
de un
u tubo cap
pilar bajo laa fuerza dee la graved
dad. Matem
máticamente se expreesa
com
mo el cocien
nte de la visscosidad dinámica
d
(o
o absoluta)) y la densiidad de un
n
fluid
do, ambos a la mism
ma temperattura.
Se ob
btiene com
mo cocientee de la visccosidad din
námica (o absoluta)
a
y la densidad.
La unidad
u
en el
e SI es el (m
m²/s). La unidad
u
físiica de la viiscosidad ccinemática 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
ormación, la cual no sigue las leeyes del
Constituye unaa resistenccia a la defo
rozaamiento en
ntre sólidoss, siendo laas tensiones proporciionales, en forma
apro
oximada, a las velocid
dades de laas deforma
aciones; esta Ley fue formulada
a por
New
wton, que decía
d
que, cuando
c
lass capas de un
u líquido
o deslizan eentre sí, la
resisstencia al movimiento
m
o dependee del gradieente de la velocidad
v
dv/dx, y de
d la
supeerficie,
F=
3
Sien
ndo:
LABORATORIO
O DE MECÁ
ÁNICA DE FLUIDOS
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V
VISCOSIM
ETRO ENG
GLER
UNIVERSIDA
U
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= la constan
nte de prop
porcionalid
dad; ahora bien, la veelocidad vaa variando
o
prog
gresivamen
nte de capaa en capa, y no brusccamente. Sii la velocid
dad relativa
a de
desp
plazamientto es nula, la tensión también lo
o será.
™ VISCOSÍMETRO
O ABSOLU
UTO:
Mediante un
M
n viscosím
metro absolu
uto calibraado, se
deetermina el
e tiempo de
d derramee del volum
men consta
ante
dee líquido cuya
c
viscossidad se deesea conoceer.
Sii el derram
me es debid
do a la acció
ón de su p
propio peso
o, se
deetermina laa viscosida
ad cinemáttica. Si el d
derrame es
deebido a un
na diferencia de presiión, se deteermina la
viiscosidad dinámica.
d
El flu
uido circulla a temperatura con
nstante, bajo una diferrencia de p
presión
tamb
bién constaante, a trav
vés de dos tubos capiilares calib
brados es fu
undamenta
al
defin
nir la temp
peratura paara determ
minar el esta
ado del flu
uido.
Los grados Eng
gler se obttienen dividiendo el tiempo
t
de vaciado deel líquido
blema a traavés del oriificio calibrrado y el tiiempo quee tardaría p
por el mism
mo
prob
orificio un líqu
uido patrón
n, agua desstilada, efeectuando ambas
a
med
diciones a la
mism
ma temperratura; sien
ndo las tem
mperaturas más usualles para reealizar estas
med
diciones 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
das, la visccosidad dee los líquidos es muy pequeña; para
un valor
v
de tem
mperatura tendiendo
o a infinito, se corresp
ponde con
n un valor cero
c
de laa viscosidaad.
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O DE MECÁ
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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%.
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MEDICIONES Y RESULTADOS:
“t” de vaciado de 200 ml de agua a 20 ºC =
EXP. Nº
AGUA
(ºC)
ACEITE
(ºC)
ACEITE
VACIADO
(seg.)
segundos
VISCOSIDAD DEL ACEITE
Cinemática
( )
Grados
Engler
Dinámica
( )
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.
0.0631
0.0731
μ
γ
10
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
51
0.0731 78.0392
μ
^
^
^
78.0392
0.0631
78.0392
5.7039 10
891
5.7039 10
508.21 10
Para una Temperatura = 50ºC (del aceite)
518
51
0.0731 10.3529
μ
^
^
^
10
10.3529
0.0631
10.3529
10
891
0.7507 10
0.7507 10
66.87 10
Para una Temperatura = 68ºC (del aceite)
312
51
0.0731 6.1176
μ
6.1176
0.0631
6.1176
0.4369 10
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891
10
0.4369 10
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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