Post on 25-Jul-2015
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado.
Diego Martínez B.Victor Oliver Q.
Orlando Tilbes B.Jeyson Zuñiga G.
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado. UTB [2012]
ContenidoResumenConceptos previos
Viscosidad Ley de Stokes Tipos de viscosímetros
Metodología Cálculos y formulas Elaboración del prototipo Programación de firmware Programación de software controlador
ResultadosMejoras
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado. UTB [2012]
Resumen
Este proyecto consiste en diseñar y elaborar un viscosímetro de caída de esfera automatizado, con el objetivo de calcular la viscosidad absoluta de fluidos newtonianos que cumpla con la Ley de Stokes y además generar datos experimentales más precisos.
Fuente: http://www.firp.ula.ve/img/ver.gif
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado. UTB [2012]
Conceptos previos
¿Qué es viscosidad? Ley de Stokes Tipos de viscosímetros
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¿Qué es viscosidad?
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
b/b7/Viscosity.gif
Conceptos previos
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Ley de Stokes
Derivada en 1851 por George Gabriel Stokes.
La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds.
Fuente: http://www.apprendre-
math.info/history/photos/Stokes_2.jpeg
Conceptos previos
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Ley de Stokes
La ley de Stokes puede escribirse como:
Fuente: http://www.apprendre-
math.info/history/photos/Stokes_2.jpeg
Conceptos previos
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Ley de Stokes
Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidad de caída igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.
Fuente: http://www.apprendre-
math.info/history/photos/Stokes_2.jpeg
Conceptos previos
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado. UTB [2012]
Ley de Stokes
Despejando la viscosidad en la ecuación anterior, tenemos que:
Fuente: http://www.apprendre-
math.info/history/photos/Stokes_2.jpeg
Conceptos previos
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado. UTB [2012]
Tipos de viscosímetros
Conceptos previos
Visc. de caída de esfera Visc. Saybolt Visc. Engler Visc. rotacional Visc. Stormer Visc. Brookfield Visc. de placas paralelas
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado. UTB [2012]
Visc. de caída de esfera
Conceptos previos – Tipos de viscosímetros
Fuente: http://www.solostocks.com/img/viscosimetro-de-caida-de-bolas-hoppler-
6506880z0.jpg
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Visc. Saybolt
Conceptos previos – Tipos de viscosímetros
Fuente: http://icc.ucv.cl/obrasviales/images/image0_30
.jpg
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Visc. Engler
Conceptos previos – Tipos de viscosímetros
Fuente: http://img.alibaba.com/photo/101093617/Engler_
Viscometer.jpg
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Visc. rotacional
Conceptos previos – Tipos de viscosímetros
Fuente: http://www.equiposylaboratorio.com/userfiles/viscosimetro-rotativo-
43195.jpg
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Visc. Stormer
Conceptos previos – Tipos de viscosímetros
Fuente: http://farm5.staticflickr.com/4083/5061946255_
3839f6de22.jpg
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Visc. Brookfield
Conceptos previos – Tipos de viscosímetros
Fuente: http://www.gestiondecolor.com/rs/272
2/e9c4455d-a317-4f4c-9f70-108d736bae98/5f0/filename/viscosimetro-brookfield.jpeg
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Visc. de placas paralelas
Conceptos previos – Tipos de viscosímetros
Fuente: http://img.directindustry.es/images_di/photo-
g/reometro-para-asfalto-128554.jpg
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Metodología
Cálculos y formulas Elaboración del prototipo Programación de firmware Programación de software controlador
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Cálculos y formulas
Metodología
Los cálculos realizados a lo largo de este proyecto fueron muy simples: Calculo de Velocidad, Volumen y Densidad de la esfera.
Además, como la base de este viscosímetro es la ley de Stokes, haremos uso de la formula, para hallar finalmente la viscosidad del fluido en estudio.
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Elaboración del prototipo
Metodología
Para la construcción del dispositivo recurrimos a técnicas de tratado de metales y polímeros, aprendidos durante nuestra experiencia universitaria. Elaboramos las probetas de medición en acrílico, ya que su estructura nos permitió un fácil moldeado.
Fuente: http://laminadeacrilico.com.mx/images/laminacr
ilico.jpg
Fuente: http://www.midwestsupercub.net/enginesleeves.j
pg
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Elaboración del prototipo
Metodología
Elaboración la base y soportes laterales y superior
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Elaboración del prototipo
Metodología
Elaboración la base y soportes laterales y superior
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Elaboración del prototipo
Metodología
Fabricación del PCB…
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Elaboración del prototipo
Metodología
Fabricación del PCB…
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Elaboración del prototipo
Metodología
Fabricación del PCB…
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Programación de firmware
Metodología
El firmware fue programado en lenguaje C de alto nivel enfocado a microcontroladores
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Programación de firmware
Metodología
El firmware fue programado en lenguaje C de alto nivel enfocado a microcontroladores
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Programación de softwarecontrolador
Metodología
El software controlador fue programado en lenguaje C#.
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Programación de softwarecontrolador
Metodología
El software controlador fue programado en lenguaje C#.
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Resultados
Inicio del software controlador del viscosímetro
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Resultados
Toma del tiempo de caída de la esfera
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Resultados
Resultados de viscosidad arrojados por el software
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Resultados
Fuente: http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/viscoh2o.pdf
Diseño y elaboración de un viscosímetro de caída de esfera automatizado. UTB [2012]
MejorasAlgunas mejoras que podemos hacerle a nuestro dispositivo pueden ser:
Inclusión de un sensor de temperatura.
Inclusión de un electroimán, controlado por software, que suelte la esfera para dar inicio a la prueba.
Inclusión de un display LCD y teclado matricial para ingresar y mostrar datos. Además lograr con esto la portabilidad del dispositivo.
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Agradecimientoespecial
Por su ayuda y dedicación durante el proceso de diseño y construcción del dispositivo, nuestro grupo le da un AGRADECIMIENTO ESPECIAL al Sr. Carlos Cuadro, técnico auxiliar del laboratorio de Tecnologías de Fabricación.
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Agradecimientoespecial