TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE SAN FELIPE DEL PROGRESO

TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES

DE SAN FELIPE DEL PROGRESO

MECANISMOS DE TRASFERENCIA DE CALOR

INVESTIGACIÓN

Alumna: Jaqueline

Docente: M.En C. Erika

INGENIERÍA QUÍMICA

GRUPO: 402

I.

INTRODUCCIÓN

Un viscómetro (denominado también viscosímetro) es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la viscosidad de los fluidos, postuló que dicha fuerza correspondía al producto del área superficial del líquido por el gradiente de velocidad, además de producto de una coeficiente de viscosidad. En 1884 Jean Léonard Marie Poiseuille mejoró la técnica estudiando el movimiento de líquidos en tuberías.

Las pipetas de cristal pueden llegar a tener una reproducibilidad de un 0,1% bajo condiciones ideales, lo que significa que puede sumergirse en un baño no diseñado inicialmente para la medida de la viscosidad, con altos contenidos de sólidos, o muy viscosos. Los viscosímetros tienen una base teórica que, en un principio, garantiza poder medir la viscosidad de cualquier fluido debido a la resistencia que sus fuerzas moleculares generan ante diferentes procesos, como la rotación de palas o escurrir por un orificio de una medida controlada. No obstante, es imposible emplearlos con precisión en la determinación de la viscosidad de los fluidos no-newtonianos, lo cual es un problema ya que la mayoría de los líquidos interesantes tienden a comportarse como fluidos no-newtonianos.

Los viscosímetros son instrumentos de medición para determinar la resistencia, también denominado como viscosidad, de diferentes líquidos. Los viscosímetros se usan principalmente en aplicaciones de laboratorio. Pero también en el control de procesos se necesitan para ayudar en la regulación de tales procesos. Para determinar la viscosidad existen diferentes tipos de viscosímetros. Se distinguen en el principio de funcionamiento. Actualmente existe una amplia variedad de viscosímetros, en diferentes versiones que cumplen diferentes propósitos. Existen viscosímetros que se usan para mediciones simples de un punto. Se trata de instrumentos de medición portátiles que sirven no sólo para mediciones fijas, sino que permiten también mediciones móviles. Por otro lado, los viscosímetros de

instalación fija componen igualmente un amplio segmento. Se trata normalmente de grandes sistemas de medición reológicos y complejos que permiten un análisis exhaustivo de pruebas en líquidos. Normalmente se asocia el término viscosidad con viscosidad en cizalla. También existe la posibilidad de medir la viscosidad mediante el método de elongación. El término que se usa en tales casos es viscosímetro de elongación. Ofrecemos una amplia gama de viscosímetros para los diferentes campos de aplicación.

II.

OBJETIVO

Saber medir la viscosidad de las substancias por medio de la ley de la viscosidad de newton, la ecuación de Hagen-Poiseuille así como también por medio de viscosímetros

III.

DESARROLLO

 FLUIDOS:

En general, podemos decir que la materia se encuentra en tres fases: sólida, líquida o gaseosa. Los sólidos y líquidos tienen ciertas propiedades en común; por ejemplo, son relativamente incompresibles y su densidad permanece relativamente constante al cambiar la temperatura. Los gases, en cambio, son fácilmente compresibles, y su densidad cambia considerablemente con la temperatura si mantenemos constante la presión.

El término fluido proviene del verbo latino “fluere” (fluir). Los fluidos fluirán, por ejemplo, para adoptar la forma del contenedor donde se encuentran.

Los líquidos como el agua no son capaces de producir fuerzas de reacción ante las fuerzas aplicadas en direcciones arbitrarias. En un reducido margen, los líquidos pueden soportar fuerzas ténsales, pero no pueden soportar las fuerzas de

cizallamiento, las cuales provocan que las moléculas del líquido fluyan en dirección de la fuerza.

 VISCOSIDAD:

La viscosidad es una propiedad de un fluido que indica la fricción interna, podemos imaginar que el flujo está dividido en capas paralelas y la viscosidad actúa no sólo entre el fluido y la placa de arriba, sino entre todas sus capas y las adyacentes. Cuando más viscoso es un fluido, tanto mayor es la fuerza que se requiere para hacer que una capa del fluido se deslice por otra. La viscosidad es lo que evita que los objetos se muevan libremente a través de un fluido o que estos fluyan con libertad en un tubo. La viscosidad de los gases es menor que la de los líquidos y la del agua y los aceites ligeros es menor que la de la miel y los aceites pesados. La experiencia del lector con líquidos como los aceites de motor y el almíbar le indica que la viscosidad aumenta con la disminución de la temperatura.

Cuando un fluido se mueve por un tubo horizontal, las paredes de éste ejercen una fuerza resistiva o arrastre sobre las capas de fluido adyacente. Éstas, a su vez, frenan a las siguientes capas adyacentes y así sucesivamente. En consecuencia, la velocidad de flujo es inferior cerca de las paredes del tubo y mayor en el centro del mismo. Por lo tanto, para una taza de flujo determinada la diferencia de presión entre dos puntos a lo largo del tubo depende de su radio. La diferencia de presión entre dos puntos también se relaciona con una cantidad conocida como coeficiente de viscosidad o simplemente la viscosidad del fluido. La relación exacta está dada por la siguiente ecuación, denominada ley de Poiseuille.

Donde:

= coeficiente de viscosidad =Radio del tubo

= separación entre los puntos de prueba

Ésta ecuación se emplea experimentalmente para determinar el coeficiente de viscosidad de un líquido. Un fluido viscoso no fluirá por una tubería a menos que haya una diferencia de presión entre los extremos. Por otra parte, la hipótesis propuesta por Newton se suele representar con un esquema como el de la Figura 2.1, en el que se muestra dos superficies de superficie A, separadas por una distancia Y, estando una de ellas sometida a una fuerza F que le provoca una velocidad V. Al mismo tiempo, se suele describir matemáticamente los principios establecidos por Newton a partir de una expresión matemática como la ecuación siguiente:

Donde:

: Es el esfuerzo por unidad de área o esfuerzo de cizalla (F/A).

: Es el gradiente de velocidades, también llamado velocidad de deformación o velocidad de cizalla (dV/dX).

La viscosidad de un fluido Newtoniano se suele representar con la letra griega μ, pero para fluidos no Newtonianos la viscosidad aparente se suele representar entonces con la letra griega η

De acuerdo con lo expuesto, es posible definir lo que se conoce como fluido Newtoniano. Por fluido newtoniano se entiende aquel fluido cuyo valor de viscosidad, a una presión y temperatura dadas, es único para cualquier velocidad de cizalla, siendo independiente del tiempo de aplicación de la cizalla.

Se tienen dos principales clasificaciones de los fluidos no newtonianos: independientes del tiempo y dependientes del tiempo. Como su nombre lo indica, los fluidos independientes del tiempo tienen una viscosidad, a cualquier tensión de tiempo, sin embargo, cambiara con él.

Se puede definir tres tipos de fluidos independientes del tiempo:

 Seudoplásticos. La grafica de la tensión de corte contra el gradiente de velocidad se encuentra por encima de la línea recta, de pendiente constante, correspondiente a los fluidos newtonianos. La curva inicia abruptamente, lo que indica una alta viscosidad aparente. Luego la pendiente disminuye al aumentar el gradiente de velocidad. Algunos ejemplos de éste fluido son el plasma sanguíneo, el polietileno fundido y las suspensiones acuosas de arcilla.

 Fluidos Dilatadores. La grafica de tensión de corte contra el gradiente de velocidad se encuentra por debajo de la línea recta correspondiente a los fluidos newtonianos. La curva empieza con una pendiente baja, lo que indica una baja viscosidad aparente. Luego la pendiente aumente al aumentar el gradiente de velocidad. Algunos ejemplos de fluidos dilatadores son la fécula de maíz en etilenglicol, el almidón en agua y dióxido de titanio.

 Fluidos De Bingham. En ocasiones conocidos como fluidos de tapón de flujo, éstos requieren el desarrollo de un nivel significativo de tensión de corte antes de que empiece el flujo. Cuando empieza el flujo, se tiene una pendiente de la curva esencialmente lineal, lo cual indica una viscosidad aparente constante. Algunos ejemplos de estos fluidos son el chocolate, el

cátsup, la mostaza, la mayonesa, la pasta dental, la pintura, el asfalto, algunas grasas y las suspensiones acuosas de ceniza de carbón o de sedimentos de aguas residuales.

 VISCOSÍMETRO

El viscosímetro es un instrumento de medición y control de viscosidad que es indispensable en el control de calidad de innumerables productos. Existen diferentes tipos de viscosímetros, por ejemplo: los viscosímetros capilares, los giratorios, los de cilindros concéntricos, entre otros. Nuestro proyecto está basado en el viscosímetro de cilindros concéntricos.

TIPOS DE VISCOSÍMETROS

Enseguida se muestran algunos diagramas con la clasificación de los viscosímetros, así como su funcionamiento.

 Viscosímetros De Tubo Capilar

El viscosímetro de tubo capilar es quizá el instrumento para la determinación de viscosidad más empleado, y también el más antiguo. En este tipo de viscosímetros un fluido es obligado a pasar a través de un tubo observándose una distribución de velocidades en el tubo de tipo parabólico, de forma que la porción del fluido que está en contacto con las paredes del capilar tiene una velocidad nula y la porción del fluido que se encuentra en el centro del tubo tiene una velocidad máxima.

Los tipos de viscosímetros capilares más comunes, y sus modos de operación son:

 Viscosímetro Ostwald

En esencial, el Viscosímetro Ostwald es un tubo “U” una de sus ramas es un tubo capilar fino conectado a un deposito superior. El tubo se mantiene en posición vertical y se coloca una cantidad conocida del fluido al depósito para que luego fluya por gravedad a través de un capilar. Los procedimientos exactos para llevar a cabo estas pruebas estándar dado en los estándares de la American Society For Testing and Material (ASTM).

El viscosímetro debe estar completamente seco, de ahí se procede a colocar la muestra a estudiar aproximadamente 7 ml, después se procede a colocar el viscosímetro en un baño maría. Con ayuda de una pipeta se succiona la muestra líquida hasta un punto de arranque; desde ahí se mide el tiempo hasta que baje al punto de paro. Viscosimetro de tubo capilar. Viscosimetro de Ostwald. Viscosimetro de Ubbelohde. Viscosimetro de Cannon Fenske. tres tipos

En este método se hace una medición del tiempo necesario para que cierta cantidad de fluido (aceite) pase por un tubo capilar de longitud y diámetros conocidos, bajo una diferencia medida y constante de presiones.

 Viscosímetro de Ubbelohde

Éste viscosímetro se utiliza para determinar viscosidades cinemáticas de líquidos Newtonianos transparentes y de lubricante hidráulicos.

Llamado también el viscosímetro de nivel suspendido, el cual elimina el efecto de tensión superficial a la salida del tubo capilar. Además, éste instrumento, con previa calibración puede utilizarse para medir en forma directa y precisa la viscosidad de líquidos mediante la medición del tiempo de emanación del líquido en el viscosímetro, es decir, el tiempo en que un volumen dado del líquido fluye a través del capilar. Es importante hacer énfasis en que éste tipo de viscosímetro no es adecuado para efectuar estudios reológicos detallados de fluidos no – newtonianos ya que para la velocidad de corte de la cual la viscosidad depende, es limitada y no uniforme.

Un viscosímetro de bola tipo Ubbelohde es adecuado para determinar viscosidades cinemáticas comprendidas entre 0.8 cSt y 50.000 cSt. Las determinaciones con este viscosímetro se basan en la medida del tiempo que tarda en fluir una corriente de un flujo capilar del líquido a ensayar, entre dos señales del viscosímetro. Este dispositivo se denomina “Viscosímetro Ubbelohde con nivel de bola suspendido.” El aparato consta de tres tubos, 1, 2 y 3, de vidrio, un recipiente de reserva, 4, un capilar, 7, con el recipiente de medida, 8, y la bola de avance del líquido, 9. Entre estas bolas se sitúan las marcas de la medida. El capilar termina en la parte inferior, 6, en un casquete esférico, por el que sale la muestra del capilar en forma de película delgada (nivel de bola suspendido).

Para abarcar un amplio rango de viscosidades se disponen de viscosímetros con capilares de diferentes diámetros. Cada viscosímetro ha de tener una constante, K, valor teórico, cSt/seg para cada diámetro.

 Proceso de medida

Las muestras de baja viscosidad se filtrarán antes de la medida, a través de un filtro de hasta 15 micrómetros, dependiendo de la viscosidad. Se tomará un capilar tal que el tiempo de paso entre las marcas sea, por lo menos, 100 segundos, según el capilar empleado. Si no es posible conseguir un paso superior a 100 seg., se aplicará la fórmula de Hagenbach, que es una corrección del tiempo de medida:

 Consideraciones

1. El valor hallado no debe ser superior al 2.5 % del tiempo medido, se deducirá del valor determinado en el ensayo.

2. Para efectuar la medida se vierten unos 12 ml de la muestra por el tubo mas ancho, 3, al recipiente de reserva, 4, del viscosímetro, hasta que la superficie de las muestras queda entre las marcas M.

3. El líquido del baño termostático se regulará a la temperatura del ensayo, entre 15 y 30 º C. Suspender el viscosímetro en el termostato, de modo que el nivel del baño se encuentre algo por encima de la bola de avance. El capilar ha de estar vertical. Esperar a que la muestra en el viscosímetro tenga la temperatura del ensayo.

4. Cerrar el orificio del tubo 1 con el dedo y aspirar en el tubo 2 con un tubo flexible conectado a un sistema de vacío, con lo que se llenarán sucesivamente, el capilar, el recipiente de nivel, 5, y la bola de avance, 9. Ahora se interrumpe la aspiración, se quita la tubería flexible y se libera el orificio del tubo 1, entonces se rompe la columna de líquido en el extremo inferior del capilar,7, formándose en el casquete esférico, 6, el “nivel de bola suspendido”

5. Se mide el tiempo que tarda el menisco inferior de la muestra en pasar desde M1 hasta M2, expresándose en segundos.

 Cálculos

La viscosidad cinemática, dada por viscosímetros como el descrito, se calcula aplicando la fórmula:

V= K. t

Siendo:

V: la viscosidad cinemática, en cSt.

K: indica la constante del aparato, en cSt/seg, t: es el valor de la medida, en segundos.

 Viscosímetro de Cannon Fenske

El viscosímetro de Cannon - Fenske está basado en el mismo principio que el viscosímetro de Ubbelohde. Se aplica únicamente a líquidos transparentes.

Existen diversos tipos de viscosímetros Cannon - Fenske, en función de la viscosidad a medir, por lo que debe tomarse para el ensayo el que esté dentro del rango de viscosidades a medir.

 Proceso de medida

Efectuar la medida con el viscosímetro limpio y seco. Si la muestra contiene o puede contener polvo o partículas en suspensión, se filtrará a través de una placa porosa. Llenar el viscosímetro, a temperatura ambiente, colocándolo invertido en posición vertical y con el extremo de la rama con los bulbos sumergido en el líquido muestra.

En la posición indicada, succionar por la otra rama hasta que la muestre llene los dos bulbos y llegue exactamente hasta la marca de aforo inferior.

 Calculo

Calcular la viscosidad de la muestra, en centistokes, multiplicando el tiempo, en segundos, por la constante del equipo, a la temperatura del ensayo:

𝒗 = 𝑲 × 𝒕

Siendo 𝐊 la constante propia del equipo, generalmente en torno a 0.0129 cSt/seg. : En el caso de expresar la viscosidad en cP, se determinará la viscosidad absoluta:

𝒗𝒊𝒔𝒄𝒐𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒆𝒏 𝑲𝑷𝒂 ∙ 𝒔𝒆𝒈 = 𝒄𝑷 = 𝑻(𝑫 − 𝑫) ∙ 𝑲

Siendo 𝐝 la densidad del líquido problema a la temperatura del ensayo.

 Viscosímetro De Cilindros Concéntricos

Un viscosímetro de cilindros concéntricos es un dispositivo que se emplea para medir la viscosidad absoluta. Las figuras 1 y 2 esquematizan los detalles de este viscosímetro. El fluido este contenido entre un cilindro exterior fijo y otro interior que puede rotar libremente. La aplicación de un par de torsión t causa que el cilindro interno gire a una velocidad constante ω. El viscosímetro tiene una altura H y el ancho del espacio H es muy pequeño en comparación con los radios R1 y R2.

Fig. 1

Fig. 1 Fig. 1

Fig. 1

La viscosidad puede ser medida entonces como:

Donde:

 Viscosímetro Saybol

 Viscosímetro Saybolt universal:

Este equipo consiste en un recipiente destinado a contener el fluido cuya viscosidad se quiere determinar y donde en su parte inferior dispone un orificio de diámetro normalizado. Este recipiente se halla a su vez dentro de otro que le sirve de baño termostático para poder determinar viscosidades a distintas temperaturas. Está dotado de un sistema de calentamiento integrado.

El viscosímetro Saybolt Universal sirve para líquidos que tengan entre 32 y 900 segundos de tiempo de vaciado (fuera de esos extremos se observan viscosidades erróneas).

 Viscosímetro Saybolt – Furol:

Tiene idénticos principios de funcionamiento, pero su orificio tiene un diámetro mayor y sirve para fluidos cuyas viscosidades son altas (desde 480 cP en adelante). En estos dos equipos se mide el tiempo de vaciado de un volumen de muestra a través de un orificio calibrado.

 Condiciones de trabajo:

1. Debe ser limpiado totalmente con el solvente adecuado, antes de comenzar a trabajar.

2. Secado con una corriente de aire.

3. El orificio debe permanecer libre de obstrucciones.

Se deberán realizar mediciones a tres temperaturas diferentes. Para cada temperatura de trabajo, se determinará la densidad del fluido empleado con el objetivo de obtener viscosidades absolutas.

 Principio de funcionamiento

El viscosímetro Saybolt se basa en la facilidad en la que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño universalmente calibrado. Después de que se establece el flujo a una temperatura constante conocida en una probeta denominada “probeta Saybolt”, se mide el tiempo requerido para colectar 60 ml del fluido. El tiempo resultante se reporta como la viscosidad del fluido en Segundos Universales Saybolt (SSU o en ocasiones, SUS). Puesto que la medición no está basada en la definición fundamental de viscosidad, los resultados son solamente relativos. Sin embargo, sirven para comparar las viscosidades de diferentes fluidos a distintas temperaturas.

 Aplicaciones

El viscosímetro Saybolt está basado en el estándar de industria nacional JTJ052 "asfalto de construcción de autopistas y código de pruebas del asfalto" y en el T0623 "prueba de viscosidad del asfalto Saybolt (método del viscosímetro de aceite pesado Saybolt)". Los requerimientos de diseño y fabricación son adecuados para mediciones de alta temperatura de aceite viscoso en asfalto, asfalto líquido y otras condiciones de viscosidad del aceite, así como es utilizado para determinar la temperatura en construcciones de asfalto.

 Datos técnicos

1. Fuente de alimentación: AC 220V ± 10% 50Hz 2. Tipo: de mesa

3. Modo de trabajo: pruebas dobles, pruebas paralelas

4. Especificaciones de la botella aceptada por la muestra: 60 ± 0.05ml 5. Potencia de calentamiento del baño: 1000W

6. Temperatura del baño: temperatura ambiente ~ 240.0 ℃ 7. Precisión de control de temperatura del baño: ± 0.1 ℃ 8. Rango de tiempo de la prueba: 0.0s ~ 999.9s;

9. precisión del tiempo de prueba: ± 0.1s

10.Temperatura ambiente: ≤ 35 ℃; 11, humedad relativa: ≤ 85%

 Viscosímetros De Flujo Invertido

Viscosímetros especiales de flujo inverso se han diseñado para probar líquidos opacos. EL viscosímetro de flujo inverso humedece el temporizador del

viscosímetro capilar solamente durante la medición actual. The Cannon-Fenske Opaco, Zeitfuchs de brazo transversal, y BS/IP/RF U-Tubo son todos de tipo flujo inverso. Los viscosímetros de flujo inverso deben ser limpiados, secos, y

rellenados antes de repetir una medida. En contraste, otros tipos de viscosímetros comúnmente usados para medir líquidos transparentes permiten la misma muestra para ser repetidas ocasiones es elaborado en el capilar, lo que permite múltiples mediciones para la verificación.

 Viscosímetro De Caída De Bola

Consiste en un recipiente que contiene un fluido viscoso. Su funcionamiento se basa en introducir una pequeña esfera dentro del recipiente, la cual parte del reposo y rápidamente alcanza la velocidad límite (relación que existe entre la distancia que recorre la esfera y el tiempo que tarda en hacerlo). El tiempo que le toma recorrer la distancia L determina la viscosidad del fluido. Las variables que intervienen en el proceso de medición son:

ρ1

ρ2

L

V0

Este tipo de instrumentos se utiliza principalmente en los sectores siguientes:

- Industria de aceites minerales (aceites, líquidos hidrocarbonos).

- Industria alimentaria (soluciones de azúcar, miel, cerveza, leche, gelatina, zumos de frutas).

- Industria química (soluciones de polímeros, disolventes, soluciones de resinas, dispersiones de látex, soluciones adhesivas).

- Industria cosmética/farmacéutica (materias primas, glicerina, emulsiones, suspensiones, soluciones, extractos).

- Industria petrolera (crudo, aceite para máquinas, petróleo). - Carburantes (petróleo, aceite diesel y parafina).

- Industria papelera (emulsiones, dispersiones de pigmentos, aditivos del papel). - Pinturas y barnices (tinas para impresión, barnices, acuarelas, tintas). Un ejemplo de este tipo de medidores es el que se muestra en la figura 1.4, el cual consta de un recipiente transparente aislado térmicamente a través del cual caen bolas de acero o niquel. En la tabla 1.1 se describen las características de cada una de ellas. Tabla 1.- Ejemplo. Esferas y constantes empleadas para viscosímetro de bola.

Dentro del tubo, está colocado un termómetro que permite ver al usuario la temperatura que tiene el fluido. El fabricante proporciona un cronómetro para que el usuario determine el tiempo de caída de la esfera. Debido a esto, este modelo es apto para medir viscosidades bajas. Este equipo ofrece la capacidad de medir la

viscosidad de gases utilizando bolas de borosilicato y además permite variar el ángulo de inclinación del recipiente para poder medir fluidos pseudoplásticos.

Las principales desventajas que tiene este medidor son:

- Si la velocidad a la que cae la bola es muy grande, la lectura no es exacta. - La medición de la viscosidad requiere de la intervención del usuario, lo que resulta un problema si se requiere realizar varias pruebas.

- Este instrumento no puede medir la viscosidad de sustancias opacas. - Tampoco cuenta con una interfaz para PC.

 Viscosímetro De Engler

Se utiliza para determinar la viscosidad relativa de los aceites lubricantes, petróleos, gasolinas, etc. a la temperatura de trabajo que suele ser de 20º a 80º. Se precisan 200 a 250 cm3 de producto para la determinación. Consta de un depósito o vasija metálica A, niquelada o dorada en su interior, con un orificio y tubo de salida en su base algo cónica, y con tres índices o señales, i, que marcan la capacidad fija del instrumento.

Posee una tapadera con dos orificios, uno lateral por donde penetra un termómetro, y otro central, por el que pasa un vástago terminado en punta de madera que tapa el orificio interior de desagüe.

La vasija A está colocada dentro de otra algo mayor B, de estructura análoga, situada de manera que la salida o de la primera no vierta a la segunda, sino directamente al exterior. En esta vasija B se coloca agua o glicerina, y se calienta mediante una corona de pequeños mecheros MM’ y observando la temperatura con el termómetro t’.

En un matraz de doble aforo (200 y 220 cm3) se miden 220 cm3 del líquido objeto de ensayo y, teniendo obstruida con el vástago V la salida o, se vierten en la vasija interior. Se tapa y se coloca el termómetro t, se calienta el baño externo, y cuando el líquido de la vasija interior alcanza la temperatura que interesa en la

determinación, se coloca el matraz de doble aforo debajo de o. Se libera este orificio poniendo en marcha, a la par, un cuenta segundos, y se mide lo más exactamente posible el tiempo que tarda enrasar el líquido hasta los 200 cm3. Se repite la experiencia a la misma temperatura, utilizando el agua (este valor es útil ya para todas las experiencias) y de la relación entre ambos tiempos se obtiene la viscosidad relativa, teniendo en cuenta las densidades de ambos líquidos a la temperatura de la determinación.

Este procedimiento hace aplicación de la ecuación de Poisseuille en la que las presiones hisdrostáticas por las que fluyen los dos líquidos de la experiencia son aproximadamente las mismas por hacerlo ambos desde el mismo punto de nivelación i, hasta el de salida o.

 Viscosímetros Rotacionales

Los viscosímetros rotacionales constan básicamente de dos partes que se encuentran separadas por el fluido a estudiar. Dichas partes pueden ser dos cilindros, dos superficies paralelas, una superficie y un cono de pequeño ángulo, un rotor en el interior de un cilindro. El movimiento de una de estas partes provoca la aparición de un gradiente de velocidades a lo largo del fluido. Para determinar la viscosidad del fluido se mide el esfuerzo necesario para producir una determinada velocidad angular. Este tipo de viscosímetros son mucho más versátiles que los estudiados anteriormente y pueden ser utilizados para fluidos no Newtonianos; sin embargo, su principal inconveniente es el precio. En los años 90 este tipo de viscosímetros han sufrido una importante transformación al ser conectados a ordenadores lo cual ha hecho más sencillo su uso.

A continuación, se describirán los tipos de viscosímetros rotacionales más empleados:

- Viscosímetros de cilindros concéntricos. - Viscosímetros de placas paralelas. - Viscosímetros de cono-placa.

 Viscosímetros De Cilindros Concéntricos.

Los primeros viscosímetros rotacionales fueron de cilindros concéntricos; constan de dos cilindros concéntricos, uno exterior hueco y otro interior macizo (en la bibliografía en inglés se pueden encontrar como "cup and bob"). Por el movimiento de uno de los cilindros se genera una cizalla en el líquido situado en el espacio anular.

Este tipo de instrumentos pueden realizar las medidas de dos formas:

- Haciendo girar uno de los elementos con un cierto par de fuerzas y midiendo la velocidad de giro provocada.

- Provocando una velocidad de giro en uno de los elementos y midiendo el par de fuerzas opuesto.

Ambos métodos ya fueron estudiados antes de la Segunda Guerra Mundial, y sus fundamentos fueron introducidos por Couette en 1888, en cuyo honor, al flujo provocado entre los cilindros concéntricos (ver figura 2), se denomina Flujo de Couette.

Figura 2.- Flujo de Couette con un viscosímetro de cilindros concéntricos.

Un viscosímetro de este tipo, cumple la ecuación siguiente para un radio dado (Barnes, 1991):

Donde:

𝜏= Esfuerzo de deformación o esfuerzo de cizalla

𝑑𝛾/𝑑𝑡= Velocidad de deformación o velocidad de cizalla

𝑀= Par de fuerzas aplicado por unidad de longitud de cilindro sumergido

𝜔=2𝜋/60𝑁 Donde N es la velocidad angular en rpm

Rc

Rb

 Viscosímetros De Placas Paralelas.

En este caso el fluido se encuentra entre dos placas paralelas, la superior gira (ver figura 3) y la inferior permanece inmóvil. Los elementos de fluido cercanos a la placa móvil tendrán una velocidad superior a la que tienen los que se encuentran próximos a la placa fija. Así pues, la cizalla se produce desde la placa de abajo hacia la de arriba. Al igual que en los viscosímetros de cono-placa, este tipo de instrumentos son fáciles de limpiar y requieren pequeñas cantidades de muestra. La capacidad de fijar el espesor de muestra (GAP) de acuerdo a las características de la misma es una ventaja en suspensiones de partículas de gran tamaño o en líquidos que tienden a ser expulsados fuera de las placas. Sin embargo, la viscosidad de la muestra es difícil de evaluar ya que la velocidad de cizalla cambia de acuerdo a la distancia al centro de la placa.

Figura 3.- Representación de un viscosímetro de placas paralelas.

 Viscosímetro De Cono-Placa.

Su funcionamiento se basa en la cizalla presente en un líquido situado en el espacio comprendido entre un cono y una placa, siendo el ángulo (α) entre ambos muy pequeño (inferior a 4º, ya que, para ángulos mayores, los cálculos se complicarían excesivamente). En la figura 5.9 se muestra de forma exagerada la geometría del sistema. Si el cono gira con cierta velocidad angular (Ω), se generará un movimiento de rotación en el fluido de tal forma que éste girará a una velocidad mayor cerca de las paredes del cono.

Todos los instrumentos de cono-placa permiten extraer el cono para un cambio de la muestra, lo que facilita en muchos casos la limpieza del mismo, siendo ésta, junto con la pequeña cantidad de muestra necesaria las principales ventajas que presentan este tipo de equipos. En la mayoría de los viscosímetros rotacionales la velocidad de cizalla cambia con la distancia al centro de rotación. Sin embargo, en el viscosímetro de cono-placa la velocidad de cizalla a lo largo del espaciado del cono es constante, ya que el espaciado entre el cono y el plato aumenta al aumentar la distancia al centro.

IV. CONCLUSIÓN

En conclusión, gracias a la investigación se sabe que los viscosímetros son aparatos que miden las viscosidades de un producto o sustancias también lo diferentes tipos de viscosímetros que hay, como funcionas, como están conformados para que sirven, sus ecuaciones y cuál es el más óptimo para usar

V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:  http://www.grupo-selecta.com/pdfs/es/cats/catpdf_es_26.pdf  http://asfalca.com/viscosimetro-saybolt-furol-vs-paletas/  http://www.instrumentosdelaboratorio.net/2012/10/viscosimetro.html?m=1  http://itzamna.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/2044/1/Viscosimetr oBola.pdf  https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/3626/1/tema5RUA.pdf