Viscosidad de un Fluido

Integrantes

Cristian Camilo Acosta Castro Cd. 223423

Laura Sofa Rosero Ziga Cd. 2234

David Santiago Tocarruncho Torres Cd. 223499

1) Definicin:

Dentro del estudio de la mecnica de fluidos una de las caracterstica ms relevantes que se

tienen en cuenta a la hora de conocer la naturaleza de los fluidos es la viscosidad, gracias a

que el uso de este concepto es fundamental para muchas aplicaciones en la ingeniera tales

como determinar la resistencia que presenta un fluido al ser transportado de un lugar a otro,

en procesos de fabricacin de alimentos etc.

La viscosidad de un material hace referencia al comportamiento intermolecular de un

fluido y principalmente en la manera en que estn conectadas las mismas, estas conexiones

pueden variar dependiendo de la temperatura a la que estn expuestas presentando una

relacin inversamente proporcional, es decir, un fluido en movimiento presentar fuerzas

internas o friccin interna lo que en resumen nos indicara la facilidad para fluir de un

material.

A la hora de la medicin como ya sabemos la temperatura influir en los resultados que se

obtengan pero adems es necesario el manejo de variables como la densidad y presin,

estas cantidades no siempre son constantes para un mismo procedimiento, por lo que deben

aplicarse diferentes mtodos de medicin que manejen estas constantes variaciones.

2) Formas De Medir La Viscosidad:

La viscosidad de un fluido depende directamente de la temperatura a la cual este se

encuentre, para un fluido gaseoso, como el aire, a mayor temperatura, mayor viscosidad;

para un fluido liquido a mayor temperatura, menor viscosidad. Existen diferentes mtodos

para obtener una medida aproximada de la viscosidad de un fluido cualquiera de los cuales

se expondrn dos.

a) Cada libre:

Un mtodo ampliamente conocido, consiste en dejar caer una bolita de cualquier material,

conociendo el radio de la esfera y la densidad del material, en un tubo que contenga el

fluido lquido del cual se desee calcular la viscosidad. La viscosidad absoluta o dinmica

del lquido representa la resistencia al movimiento de la bolita que se utiliza en el

experimento; dependiendo de qu tan viscoso sea el lquido, la velocidad varia

inversamente. Se toma el tiempo t que la bolita demora en recorrer una distancia x con un

cronmetro para calcular la velocidad V en unidades del SI:

xV

t

Ahora se iguala esta velocidad V:

22 ( )

9

b fg rV

Siendo: r radio de la esfera

29.8 /g m s

b Densidad de la bolita

3[ / ]kg m

f Densidad del fluido

3[ / ]kg m

Viscosidad del fluido [ / ( * )]kg m s

22 ( )

9

b fg r

V

Este mtodo es muy efectivo cuando se desee calcular la viscosidad de un fluido lquido a

temperatura constante.

b) Por rotacin:

El viscosmetro de rotacin consta

principalmente de dos cilindros, un cilindro

giratorio (cilindro externo), y un cilindro fijo

(cilindro interno) el cual esta sujetado a un

apoyo fijo mediante un resorte de torsin.

Entre el cilindro exterior e interior hay una

cavidad en la que se deposita el fluido al cual

se le quiere conocer su viscosidad.

Para determinar la viscosidad del fluido se

hace girar el cilindro exterior a una velocidad

angular constante que se denominara . Esto

causara un esfuerzo de corte en el fluido el

cual poco a poco har girar el cilindro interno hasta que el resorte de torsin lo detenga, en

ese instante se tomaran las medidas correspondientes.

La torsin total es igual a la suma de la torsin lateral y la torsin en la base

y tambin es igual al producto entre el coeficiente de torsin y el ngulo mximo de

rotacin del resorte . Segn la ley de Newton de la viscosidad

el esfuerzo

Ilustracin 1 Esquema del viscosmetro de

rotacin

cortante sobre una interfaz del fluido es proporcional al cambio de velocidad con

respecto a la distancia donde la constante de proporcionalidad es la viscosidad del

fluido, esta ecuacin es importante para relacionar la torsin con la viscosidad.

Torsin lateral: El cambio de velocidad se considera directamente

como la velocidad tangencial aplicada y la distancia es

por lo cual la ecuacin de viscosidad ser

Ahora, se sabe que

el esfuerzo cortante

sobre el cilindro interno es igual a la fuerza tangencial aplicada

divida entre el rea . Si se despeja F en (2) y se

reemplazan A y la ecuacin queda

La

torsin lateral sobre el cilindro interno es igual al producto de la

fuerza tangencial aplicada por el radio, si se reemplaza la

ecuacin de la fuerza (3) queda

.

Torsin en la base: Se toma de nuevo en cuenta la ley de

Newton de la viscosidad

en este caso la

velocidad tangencial es y es la distancia

que hay entre la base del cilindro interno y externo y se

denominara b, por lo cual la ecuacin ser

tomando en cuenta que y

(si tomara el

rea total del circulo las fuerzas se anularan) la ecuacin

de fuerza queda

y, por ltimo, la ecuacin de la torsin en la base es

.

La torsin total y se igualan y se reemplazan los valores de TL y TB

queda

ahora se despeja la constante de viscosidad

[

]

donde:

- K = Coeficiente de torsin del resorte.

- = ngulo mximo de rotacin del resorte.

- = Velocidad angular del cilindro externo.

Ilustracin 2 Vista lateral

del viscosmetro

Ilustracin 3 Vista de la base del

viscosmetro

- R1 = Radio del cilindro interno.

- R2 = Radio del cilindro externo.

- H = Distancia desde la base del cilindro interno hasta la altura mxima del fluido.

- b = Distancia entre la base del cilindro interno y externo.

Bibliografa:

Fluidos reales, Agosto 11 del 2012,

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/dinamica/viscosidad/viscosidad.htm#Viscosidad

Medida de la viscosidad de un fluido, Agosto 11 del 2012,

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/viscosidad/viscosidad.html

Determinacin de la viscosidad de un liquido, Agosto 11 del 2012,

http://fis.ucv.cl/docs/viscosidad2s.pdf

"Viscosmetro Rotacional." BuenasTareas.com, Agosto 11 del 2012,

http://www.buenastareas.com/ensayos/Viscosimetro-Rotacional/691849.html.

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http://fluidos.eia.edu.co/fluidos/propiedades/viscosidad/rotacionvis.html

Ley De Newton De La Viscosidad, Agosto 11 del 2012,

http://www.slideshare.net/GeorgeSuco/ley-de-newton-de-la-viscosidad-3670836