Practica I(Viscosímetro de Hoeppler)

Este viscosímetro está basado en el método de la bola que cae y consiste en determinar el

tiempo que tarda la esfera de peso y tamaño conocido en caer a lo largo de una columna de

diámetro de longitud conocida de liquido en cuestión.

Nota: Hay varios métodos para medir la viscosidad, en este laboratorio se usara el siguiente

viscosímetro de Hoeppler.

Equipo

Viscosímetro de Hoeppler. Pesa Analítica. (1) Vaso precipitado. (1) Pipeta. (1) Termómetro. (3) Balines de diferentes diámetros.

Reactivos

Aceite lubricante. Aceite comestible.

Operación del viscosímetro de Hoeppler

1. Sacar los obturadores. En lugar de dicho obturadores, atornillar los dos tubos, conectar los dos tubos, conectar las mangueras de goma para la circulación del baño de agua a temperatura controlada.

2. Medir las muestras, son necesarias de 30 a 40 cm3 de sustancia, antes de usarla debe ser puesta en baño de agua a la temperatura deseada (50°C), efectuar la prueba con agua destilada.

3. Cerrar la puerta inferior del tubo.- caída usando el obturador con un anillo de empaque. Atornillar suavemente el tapón, llenar el tubo inferior con la sustancia problema hasta 2 cm. Más abajo del borde superior.

4. Introducir la esfera adecuada, para eso se hacen pruebas con cada esfera, de manera que se escoja aquella con la cual de tiempo de leer su caída en segundos, extraer de la esfera las burbujas de aire usando una varilla de vidrio. Las burbujas pequeñas que pasan cerca de la esfera sin deformarse no influye en la medición.

5. Introducir lentamente el tapón hueco con el anillo de empaque. Colocar el disco de cierre atornillarlo al tapón presionándolo ligeramente. Checar que fluya el líquido del baño.

6. La esfera introducida previamente en el tubo-caída, se queda en el fondo. Extraer el perno y girar el instrumento en 180° alrededor del eje de suspensión. La esfera regresa hacia el lado a través del cual ha sido introducido, girar de nuevo el instrumento a su posición normal. Colocar el perno y medir el tiempo de movimiento de la esfera desde la señal del extremo del tubo a la otra señal del tubo de caída en el otro extremo. Las medidas correctas se obtienen a una temperatura ambiente ideal de 20°C (esperar 30 minutos para hacer la medida).

7. Efectuar las determinaciones con la sustancia problema. El cálculo del valor absoluto de la viscosidad en centipoisos (cp) se determina con la siguiente fórmula:

n|¿|=T (gs−go )K ¿

Nota:

n|¿|¿ = Viscosidad absoluta C.P.T = Tiempo de caída de la esfera.gs = Gravedad específica (densidad) del problema a temperatura ambiente.go = Gravedad especifica de la esfera.K = Constante de la esfera.

gs y K para cada esfera están dados en la tabla de control adjuntos. La viscosidad cinemaica se determina mediante la siguiente fórmula:

ncinematica=n|¿|

gravedad esp.a temp .deseada¿

Tubo calibrado No. 079

En esta tabla se muestran los datos que obtuvimos al realizar los procedimientos como es el caso de verificar los diámetros y masa del cada uno de los balines y a su vez calculamos su peso específico de cada uno de ellos.

Los cuales fueron los siguientes:BolaNo.

Diámetromm.

Masagr.

PesoEspecifico

Constante(K)

1 14.29 11.7585 0.0756 4.512 15.26 15.0936 0.0796 0.5513 15.62 16.2276 0.0798 0.0783

INTRODUCCION

En esta práctica comprobamos que la viscosidad es una propiedad de un fluido que tiende a ponerse cuando se 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.

Según la teoría molecular, cuando un fluido empieza a fluir bajo la influencia de la gravedad, las moléculas de las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o límite para entrar en la región de flujo. Una vez cruzado el límite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir. Debido a la energía transferida, las moléculas que ya estaban en movimiento reducen su velocidad. Al mismo tiempo, las moléculas de la capa de fluido en movimiento cruzan el límite en sentido opuesto y entran en las capas estacionarias, con lo que transmiten un impulso a las moléculas estacionarias. El resultado global de este movimiento bidireccional de un lado al otro del límite es que el fluido en movimiento reduce su velocidad, el fluido estacionario se pone en movimiento, y las capas en movimiento adquieren una velocidad media.

Para hacer que una capa de fluido se mantenga moviéndose a mayor velocidad que otra capa es necesario aplicar una fuerza continua. La viscosidad en poises se define como la magnitud de la fuerza (medida en dinas por centímetro cuadrado de superficie) necesaria para mantener —en situación de equilibrio— una diferencia de velocidad de 1 cm por segundo entre capas separadas por 1 cm. La viscosidad del agua a temperatura ambiente (20 °C) es de 0,0100 poises; en el punto de ebullición (100 °C) disminuye hasta 0,0028 poises.

La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad. Los aceites de silicona, por ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy útiles como lubricantes cuando una máquina está sometida a grandes cambios de temperatura.

Realización de la PrácticaLa práctica fue realizada en el Laboratorio de Química, en donde nos atendió una Ing.

Encargada del área.

Primero nos mostro cada uno de los equipos que utilizaríamos durante la práctica, uno del cual se trataba era el viscosímetro de Hoeppler que nos sirve para medir la viscosidad de un liquido a través de un tubo en el cual existe una esfera en su interior recorriendo una distancia en un cierto tiempo para alcanzar una velocidad según su diámetro y su liquido viscoso.

En esta figura se puede mostrar el equipo utilizada en la práctica

Cabe mencionar que este equipo es muy utilizado en la industria, para checar la viscosidad de un liquido antes de poder se utilizado o para realizar pruebas de dichos productos ya antes mencionado, como podría ser comestible o lubricante.

Una vez mostrados todos los materiales, nos dimos a la tarea de realizar lo que nos pedía la práctica, en donde uno de los puntos era checar el peso masa en gr para cada uno de los balines y comprobar los datos de la tabla anexada en la práctica.

Después de ese punto, nos dirigimos a pasar al siguiente paso que era pesar 10ml de volumen del aceite comestible y lubricante en una bascula Analítica que se tiene en el Laboratorio.

En esta imagen se puede observar que el líquido está siendo

Pesado en una balanza analítica para su mayor exactitud.Entonces al finalizar de pesar cada masa del volumen de los fluidos, consideramos que era

conveniente calcular la densidad (ρ) de los fluidos, para así determinar la densidad cinemática.

En esta figura se muestra la cantidad en gr. Del fluido viscoso.

ρlubricante=mV

ρlubricante=8.4142gr10ml

ρlubricante=0.84142grml

Una vez calculada la densidad, es posible realizar el siguiente paso que es llenar el viscosímetro Hoeppler del aceite lubricante y a su alrededor tenerlo a una temperatura ambiente con agua que servirá como aislante hacia la presión atmosférica.

En esta figura se muestra donde se llena de agua a temperatura ambiente de 28°C y en su interiorexiste un tubo en donde se llena del fluido viscoso.

El siguiente paso era observar el tiempo que tardaba cada balín en llegar a un punto determinado del viscosímetro a través del fluido. Era notable que el balín de mayor diámetro fuera el que iba a tardar más en llegar a su meta. Dado el caso de que éramos muchos alumnos para un solo viscosímetro existente en el laboratorio, fue necesario que el grupo se dividiera en 4 equipos, por cual motivo eran cuatro veces la repetición de cada balín por todo el grupo.

En estas figuras se muestran los cómo es que se desplazo el balín dentro del fluidoY así mismo observar en el tiempo que llega a su meta.

Por consiguiente se muestra la tabla con la cual cada balín y cada equipo obtuvieron datos casi idénticos, y se pudo notar que solo era cuestión del pulso de cada compañero al medir el tiempo en el cronometro.

Tiempo de cada EquiposBalín M t 1 t 2 t 3 t 4

1 11.7578gr 1.51’’ 1.41’’ 1.50’’ 1.49’’2 15.0936gr 12.31’’ 12.53’’ 12.22’’ 12.41’’3 16.2276gr 1’26.09’’ 1’28.72’’ 1’27.03’’ 1’26.96’’

En cuanto terminamos de medir los tiempos de cada balín con sus respectivos diámetros y masa conocida, lavamos muy bien el viscosímetro para realizar la siguiente práctica que se trataba de lo mismo pero ahora con un fluido distinto.

Se puede apreciar que el viscosímetro lo están limpiando para que posiblementeSe use con otro fluido ó bien sea guardado.

Buenos, después de que acabamos con la práctica anterior, comenzaremos con la siguiente, la cual es totalmente el mismo procedimiento pero con diferente fluido en este caso utilizaremos el aceite comestible en donde obtendremos una vez más, otra tabla con valores en x tiempo para después hacer un comparativo de los fluido en donde veremos que tan viscosos son de acuerdo a los datos obtenidos.

Primero antes que nada necesitamos sacar la densidad del fluido en este caso aceite comestible, en una probeta colocamos 10ml de aceite casero y pesamos ese volumen del fluido lo cual nos arroja el siguiente resultado.

ρcomestible=mV

ρcomestible=8.99gr10ml

ρcomestible=0.899grml

Una vez mas volvemos a llenar el viscosímetro de Hoeppler, primero con agua a temperatura ambiente y en el centro del liquido que es agua existe un tubo de vidrio en donde volvemos a llenarlo de fluido en este caso aceite comestible. Una vez lleno medimos la temperatura a la cual trabaja el fluido viscoso, y en este caso el termómetro marco lo siguiente 29°C.

En esta figura se puede apreciar que se esta midiendo la Temperatura del fluidoLo cual nos muestra que la temperatura es 29°C

Ya después de haber hechos todos los pasos anteriores volvemos a medir el tiempo en el cual un balín llega a su punto final del recorrido dentro del fluido viscoso, como dijimos son cuatro equipos por consiguiente serian cuatro lecturas del cronometro y repeticiones del mismo balín y con diferentes diámetro.

En estas imágenes se observan los desplazamientos que tiene el balín dentro del fluido viscosoTambién se puede ver el cronometro por el cual se obtuvieron los tiempos de cada balín.

En el siguiente cuadro se anotaron los tiempos que marco el cronometro según la distancia recorrida del balín en el fluido

Tiempo de cada EquiposBalín M t 1 t 2 t 3 t 4

1 11.7578gr 1.46’’ 1.46’’ 1.47’’ 1.44’’2 15.0936gr 11.85’’ 12.05’’ 12.30’’ 12.36’’3 16.2276gr 1’28.53’’ 1’29.13’’ 1’28.85’’ 1’28.15’’

Es algo curioso, casi supondríamos que los dos fluidos tanto el comestible como el lubricante tienen la misma viscosidad. Bueno este es la última práctica en laboratorio para este tema de viscosidad. Lo último que se hizo fue lavar el viscosímetro Hoeppler con etanol para limpiar los residuos que dejaron los fluidos en este caso los aceites.

Conclusión

En esta práctica pudimos darnos cuenta cómo es que los grandes laboratorio hacen para calcular la viscosidad de los fluidos, durante la práctica se fueron resolviendo dudas acercas de los fluido este tema es muy interesante ya que sin la viscosidad habría demasiados desgastes en maquinas que están en constante movimiento.

El estudio en la mecánica de fluido acerca de la viscosidad es que parte de la materia como su mismo nombre lo dice, aparte de que es una propiedad que tiene todos los fluidos.

Buenos, tenemos las siguientes tablas y observaremos que pasa con ciertos tiempos y ciertos fluidos con los diferentes diámetros.

(Aceite Lubricante)BolaNo.

Diámetromm.

Masagr.

PesoEspecifico

Constante(K)

1 14.29 11.7585 0.0756 4.512 15.26 15.0936 0.0796 0.5513 15.62 16.2276 0.0798 0.0783

(Aceite Comestible)Tiempo de cada Equipos

Balín M t 1 t 2 t 3 t 41 11.7578gr 1.46’’ 1.46’’ 1.47’’ 1.44’’2 15.0936gr 11.85’’ 12.05’’ 12.30’’ 12.36’’3 16.2276gr 1’28.53’’ 1’29.13’’ 1’28.85’’ 1’28.15’’

Como lo dijimos una vez más, es sorprendente el estudio de estos temas en la materia ya que nos permite hacer las cosas más fáciles. Entonces de acuerdo a la tabla y de los valores obtenidos podemos observar que casi son idénticos los valores de tiempo en los diferentes fluido.

Entonces queda comprobado que la viscosidad que existe en un fluido es la oposición de ejerce el fluido al disminuir la fuerza de dicho cuerpo. Y la temperatura es una propiedad también del fluido que si le pones una temperatura elevada, las moléculas del fluido empiezan a dispersarse y permiten el paso de los cuerpos un mayor desplazamiento en menos tiempo.