REOMETRA

REOMETRA

PRACTICA No. 2 REOMETRAObjetivo:El objetivo de esta prctica es obtener el comportamiento en flujo o reolgico de fluidos a travs de sus curvas de flujo, utilizando un viscosmetro rotacional de cilindros concntricos y determinar las velocidades de corte de stos fluidos.Consideraciones Teoricas:Un fluido es una sustancia incapaz de soportar fuerzas de cizalla. Es un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas molculas hay una fuerza de atraccin dbil. Un fluido es un conjunto de partculas que se mantienen unidas entre s por fuerzas cohesivas dbiles y/o las paredes de un recipiente; el trmino engloba a los lquidos y los gases.Las molculas de un slido estn unidas, pero en un fluido, las molculas estn libres y pueden pasar una junto a la otra. Los fluidos se caracterizan por cambiar de forma sin que existan fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un slido deformable). La reologia es la ciencia que estudia el flujo y la deformacin de la materia, teniendo en cuenta propiedades tales como elasticidad, viscosidad y plasticidad. De acuerdo con su comportamiento reologico, los fluidos pueden clasificarse en NEWTONIANOS Y NO NEWTONIANOS. Los fluidos newtonianos, son aquellos en los que la relacin entre el esfuerzo de corte yx y la velocidad de deformacin dx/dy se mantiene constante, siendo la viscosidad la constante de proporcionalidad:

Se comportan como fluidos newtonianos los gases y la mayora de los lquidos sencillos. Los fluidos no newtonianos, son en general, aquellos en que la relacin entre el esfuerzo de corte y la velocidad no se mantiene constante. La viscosidad en estos fluidos vara al modificarse el esfuerzo de corte o con el tiempo de aplicacin del mismo. Los fluidos no newtonianos ms comunes pueden clasificarse en: Pseudoplasticos, donde se observa que la viscosidad disminuye al aplicarse un aumento en el esfuerzo de corte. Su ecuacin constitutiva es

Ejemplos de este tipo de fluidos son emulsiones, asfaltos a determinadas temperaturas, polmeros. Dilatantes, la viscosidad aumenta a medida que aumenta el esfuerzo de corte aplicado. La ecuacin constitutiva es:

Barros, resinas vinilicas son ejemplos de este tipo de fluido no newtoniano. Plasticos de Bingham, se comportan como un slido en condiciones estticas requiriendo un esfuerzo mnimo (0) para comenzar a fluir, comportndose como newtonianos a valores superiores de ese esfuerzo mnimo.

De acuerdo a su comportamiento respecto del tiempo los fluidos no newtonianos pueden clasificarse en: Tixotropicos, muestran un cambio de su viscosidad en el tiempo ; cuanto ms se someta el fluido a esfuerzos de cizalla, ms disminuye su viscosidad. Un fluido tixotrpico es un fluido que tarda un tiempo finito en alcanzar una viscosidad de equilibrio cuando hay un cambio instantneo en el ritmo de cizalla. Sin embargo no existe una definicin universal; el trmino a veces se aplica a los fluidos pseudoplsticos que no muestran una relacin viscosidad/tiempo. Es importante tener en cuenta la diferencia entre un fluido tixotrpico y otro pseudoplstico. El primero muestra una disminucin de la viscosidad a lo largo del tiempo a una velocidad de corte constante, mientras que la ltima muestra esta disminucin al aumentar la velocidad de corte. A los fluidos que exhiben la propiedad opuesta, en la que la agitacin a lo largo del tiempo provoca la solidificacin, se les llama reopcticos, a veces anti-tixotrpicos, y son mucho menos comunes.Algunos geles y coloides se consideran materiales tixotrpicos, pues muestran una forma estable en reposo y se tornan fluidos al ser agitados. Variedades modernas de recubrimientos alcalinos, de ltex y pinturas son materiales por lo general tixotrpicos que no caen de la brocha del pintor pero se pueden aplicar fcil y uniformemente pues el gel se liquidifica cuando se aplica. La salsa de tomate, los yogures y las arcillas son frecuentemente tixotrpicos.Reopcticos, muestran variaciones dependientes con el tiempo de su viscosidad; as, cuanto ms tiempo se encuentra el fluido en cuestin bajo la influencia de esfuerzos cortantes, mayor es su viscosidad. Los fluidos reopcticos, como algunos lubricantes, se espesan o solidifican al ser agitados. El comportamiento opuesto, por el que los fluidos se hacen menos viscosos cuanto ms tiempo experimentan esfuerzos cortantes, se denomina tixotropa, y es mucho ms comn.Algunos ejemplos de fluidos reopcticos incluyen las pastas de yeso y algunas tintas de impresora.ReometraLa reometra es el conjunto de tcnicas desarrolladas para llevar a cabo mediciones de parmetros reolgicos.

Procedimiento:Los pasos de la sesin experimental fueron los siguientes:1. Encender la computadora y el software para el manejo del viscosmetro, identificado con el icono RHEO PLUS.2. Encender el bao de temperatura en el siguiente orden: Botn frontal inferior, botn frontal superior y botn de inicio del panel frontal superior. Fijar la temperatura de experimentacin (25C), presionando el botn con la letra T y ajustando la temperatura con las flechas del panel de control. Se debe revisar anteriormente el nivel del agua del bao.3. Encender el viscosmetro rotacional con el botn situado en la parte posterior del motor. Esperar 5 minutos hasta que termine de cargar la configuracin del viscosmetro.4. Tomar la copa identificada como CCC39 y llenarla con el fluido a caracterizar (Yogurt bebible y aceite para motor) hasta la marca o aforo interno. Colocar la copa en la base ubicada en la parte inferior de la cmara de calentamiento e introducir debidamente el cilindro interno sin dejarlo caer por completo en el fluido.5. Deslizar hacia arriba el cople del remetro y colocar el par copa-cilindro en la cmara de calentamiento, asegurndose de girarla en sentido contrario a las manecillas del reloj hasta escuchar un clic. Guiar la flecha del cilindro interno hacia arriba insertndolo en el cople suavemente y deslizar el cople hacia abajo para asegurar el cilindro interno. Se debe escuchar un bip del equipo para avisar que la geometra fue detectada.6. Esperar 10 minutos para asegurar una temperatura constante en todo el volumen del fluido. Durante ese tiempo se programa la prueba del flujo para cada fluido, eligiendo una plantilla. Para elegir las plantillas en el software seguir la siguiente secuencia: File, Open, en la ventana abierta ubicar el tipo de archivo que se requiere y cambiar por aquellos del tipo WORKBOOK TEMPLATE (*.ort.); cuando aparezcan las plantillas disponibles, elegir la ms apropiada.7. Iniciar la prueba, y la curva de flujo se ir trazando. 8. Al cambiar de fluido, se debe lavar la copa y el cilindro con jabn lquido y una esponja. Repetir los pasos anteriores para el aceite.9. Guardar los resultados de las pruebas en el archivo de trabajo (workbook), usando el men del software, creando una carpeta dentro del directorio de RHEO PLUS.10. Apagar el viscosmetro, retirando la geometra de flujo y deslizando hacia abajo el cople. Retirar la copa girndola en sentido delas manecillas del reloj. Apagar el viscosmetro con el interruptor colocado en la parte trasera del motor y apagar el recirculador de agua en el sentido opuesto que se sigui para iniciarlo. Lavar la geometra de flujo, colocarla en su estuche y guardarla en su estante. Apagar la computadora y desconectar los equipos de las tomas de corriente elctrica (si se es el ltimo en utilizar el equipo).Resultados y discusin: YOGURT (DATOS EXPERIMENTALES)

YOGURT (PROMEDIOS)1 (Pa)2 (Pa)3 (Pa) prom (Pa)1 (1/s)2 (1/s)3 (1/s) prom (1/s)1 (Pa*s)2 (Pa*s)3 (Pa*s) prom (Pa*s)

5555116138152135.333330.04310.03620.03280.03741

5.585.585.585.58164189210187.666670.03400.02950.02650.03004

6.236.236.236.23199228254227.000000.03130.02730.02450.02772

6.956.956.956.95238273302271.000000.02920.02540.02300.02589

7.767.767.767.76282321353318.666670.02750.02410.02190.02456

8.668.668.668.66329372410370.333330.02630.02320.02110.02357

9.679.679.679.67386434473431.000000.02500.02220.02040.02259

10.810.810.810.8446498542495.333330.02420.02160.01990.02194

12.112.112.112.1509566613562.666670.02370.02130.01970.02163

13.513.513.513.5585649702645.333330.02300.02080.01920.02104

15151515668735793732.000000.02240.02040.01890.02059

16.816.816.816.8753823892822.666670.02230.02040.01880.02052

18.718.718.718.78539311,000928.000000.02190.02000.01870.02024

20.920.920.920.996210501,0601024.00000.02170.01990.01970.02045

23.323.323.323.31,0801,1101,1201103.33330.02150.02090.02080.02112

262626261,1601,1701,2001176.66660.02240.02220.02160.02210

292929291,2301,2601,2901260.00000.02350.02300.02240.02302

32.432.432.432.41,3201,3501,3801350.00000.02450.02400.02380.02401

36.236.236.236.21,4201,4501,4901453.33330.02540.02490.02430.02492

40.440.440.440.41,5201,5701,6001563.33330.02650.02570.02520.02585

45.145.145.145.11,6301,6901,6801666.66660.02760.02660.02680.02707

47.64645.146.231,6901,6901,6901690.00000.02810.02720.02660.02736

47.345.845.646.231,6901,6901,6901690.00000.02790.02710.02690.02736

47.345.84546.031,6901,6901,6901690.00000.02790.02710.02660.02724

46.545.246.145.931,6901,6901,6901690.00000.02750.02670.02720.02718

GRAFICAS

Grafica 1: CURVA DE FLUJO, GRAFICANDO ESFUERZO DE CORTE PROMEDIO Y LA RAPIDEZ DE CORTE PROMEDIO

En el grafico No. 1 Como se puede observar los valores graficados no muestra una concordancia para definir si el flujo es newtoniano, dilatante o adelgazante, sin embargo en las consideraciones tericas habla de los fluidos tixotrpicos, al cual pertenece los yogures.En el grafico No 2 Los valores graficados se observan discontinuos, en una opinin propia dira que es por el tipo de fluido deducido en la grafica No. 1.

Grafica 2: CURVA DE VISCOSIDAD DEL FLUJO, GRAFICANDO VISCOSIDAD DE CORTE Y LA RAPIDEZ DE CORTE PROMEDIO

YOGURT (DATOS LOGARITMICOS) prom (Pa)log( prom (Pa)) prom (1/s)log( prom (1/s))

50.698970004135.33333332.131404779

5.580.746634199187.66666672.27338714

6.230.7944880472272.356025857

6.950.8419848052712.432969291

7.760.889861721318.66666672.503336638

8.660.937517892370.33333332.568592804

9.670.9854264744312.63447727

10.81.033423755495.33333332.694897555

12.11.08278537562.66666672.750251188

13.51.130333768645.33333332.809784098

151.1760912597322.864511081

16.81.225309282822.66666672.915223901

18.71.2718416079282.967547976

20.91.32014628610243.010299957

23.31.3673559211103.3333333.042706739

261.4149733481176.6666673.070653451

291.46239799812603.100370545

32.41.5105450113503.130333768

36.21.5587085711453.3333333.162365235

40.41.6063813651563.3333333.194051588

45.11.6541765421666.6666673.22184875

46.233333331.66495520616903.227886705

46.233333331.66495520616903.227886705

46.033333331.66307242416903.227886705

45.933333331.66212796316903.227886705

GRAFICA

Grafica 3: DATOS LOGARTMICOS DE RAPIDEZ DE CORTE PROMEDIO Y ESFUERZO CORTANTE PROMEDIO (AJUSTE DE MNIMOS CUADRADOS)

En el grafico No. 3, presenta los datos logartmicos graficados y con ello un ajuste de cuadrados sin embargo no presenta la tendencia de una lnea recta, por lo cual se proceder a buscar un mtodo diferente y adecuado

ACEITE PARA MOTOR (DATOS EXPERIMENTALES)

ACEITE PARA MOTOR (PROMEDIOS)1 (Pa)2 (Pa) prom (Pa)1 (1/s)2 (1/s) prom (1/s)1 (Pa*s)2 (Pa*s) prom (Pa*s)

55512.611.612.10.396830.431030.4139299

5.585.585.5813.912.813.350.401440.435940.4186882

6.236.236.2315.414.214.80.404550.438730.4216389

6.956.956.951715.916.450.408820.437110.4229652

7.767.767.7618.817.618.20.412770.440910.4268375

8.668.668.6620.919.620.250.414350.441840.4280954

9.679.679.6723.221.922.550.416810.441550.4291814

10.810.810.825.824.425.10.418600.442620.4306138

12.112.112.128.727.127.90.421600.446490.4340486

13.513.513.531.930.331.10.423200.445540.4343710

15151535.433.834.60.423730.443790.4337579

16.816.816.839.437.738.550.426400.445620.4360096

18.718.718.743.94242.950.425970.445240.4356031

20.920.920.948.846.947.850.428280.445630.4369538

23.323.323.354.45253.40.428310.444660.4364827

26262660.75859.550.428340.445210.4367708

29292967.66566.40.428990.444790.4368897

32.432.432.475.47374.10.429710.445050.4373816

36.236.236.284.18182.70.430440.445260.4378522

40.440.440.493.79192.20.431160.445420.4382939

45.145.145.11051011030.429520.446530.4380292

50.350.350.31171131150.429910.445130.4375236

56.256.256.21301261280.432310.446030.4391697

62.762.762.71451411430.432410.444680.4385473

7070701621581600.432100.443040.4375684

GRAFICAS

Grafica 4: CURVA DE FLUJO, GRAFICANDO ESFUERZO DE CORTE PROMEDIO Y LA RAPIDEZ DE CORTE PROMEDIO

En el grafico No. 4, a diferencia de las graficas correspondientes al yogurt, el aceite para motor muestra diferente tendencia en la curva de flujo de fluido, se observa ms homognea

Grafica 5: CURVA DE VISCOSIDAD DEL FLUJO, GRAFICANDO VISCOSIDAD DE CORTE Y LA RAPIDEZ DE CORTE PROMEDIOEn el grafico No. 5, muestra una curva con un poco mas de fallas sin embargo concuerda con la grafica referente a un flujo newtoniano.

ACEITE PARA MOTOR (DATOS LOGARTMICOS) prom (Pa)log( prom (Pa)) prom (1/s)log( prom (1/s))

50.69897000412.11.08278537

5.580.74663419913.351.125481266

6.230.79448804714.81.170261715

6.950.84198480516.451.216165902

7.760.88986172118.21.260071388

8.660.93751789220.251.306425028

9.670.98542647422.551.353146546

10.81.03342375525.11.399673721

12.11.0827853727.91.445604203

13.51.13033376831.11.492760389

151.17609125934.61.539076099

16.81.22530928238.551.586024382

18.71.27184160742.951.632963168

20.91.32014628647.851.679881942

23.31.36735592153.41.727541257

261.41497334859.551.774881766

291.46239799866.41.822168079

32.41.5105450174.11.869818208

36.21.55870857182.71.91750551

40.41.60638136592.21.964730921

45.11.6541765421032.012837225

50.31.7015679851152.06069784

56.21.7497363161282.10720997

62.71.7972675411432.155336037

701.845098041602.204119983

GRAFICA

Grafica 6: DATOS LOGARTMICOS DE RAPIDEZ DE CORTE PROMEDIO Y ESFUERZO CORTANTE PROMEDIO (AJUSTE DE MNIMOS CUADRADOS)

En el grafico No. 6 a diferencia de la grafica con datos logartmicos correspondiente al yogurt, esta presenta una simetra adecuada, observando con ello que el ajuste fue adecuado.El grafico define como un fluido newtoniano por la tendencia que sigue la serie de puntos.y = 1.0184x - 0.3942y = m x + bm = eb = m = 0.6742

Conclusiones:La diferencia de fluidos se hizo muy presente al momento de graficar los datos, con ello se pudo corroborar lo presentado en las consideraciones tericas, y teniendo como resultado un fluido newtoniano (aceite para motor) y un fluido tixotrpico (yogurt). Observaciones:En las tablas del yogurt se tuvieron que tomar tres tablas de los resultados puesto que por problemas de temperatura los resultados salieron alterados.

Bibliografa:

FENMENOS DE TRANSPORTE, R. Byron Bird, Warren E. Stewardt, Edwin N. Lightfoot, 1 Edicin, Ed. RaplaINTRODUCCIN A LA REOLOGIA, Ma. del Carmen Nez Santiago, Ma. Guadalupe del Carmen Mndez Montealvo, Javier Solorza Feria 1 Edicin. IPN.Practica No. 2Pgina 16