Laboratorio de Propiedades Termodinámicas y de Transporte

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PRÁCTICA: VISCOSIDAD        

1. INTRODUCCIÓN

La viscosidad es la constante de proporcionalidad que aparece en la ley de Newton de la viscosidad, relacionando el esfuerzo cortante (o densidad de flujo de momentum) con el gradiente de velocidad (o rapidez de deformación). Los fluidos que se comportan de acuerdo a esta ley se denominan “fluidos newtonianos”, e incluyen a la mayoría de los fluidos simples. La viscosidad es una propiedad del fluido que depende de la temperatura y, en algunos casos, también depende de la presión.

1. OBJETIVOS

• Determinar la viscosidad y el índice de viscosidad para los aceites SAE 40, SAE 50 Y SAE140.

• Elaborar la gráfica de densidad para obtener el valor de la viscosidad absoluta.

• Construir la gráfica de viscosidad absoluta a partir de los tiempos tomados en el viscosímetro Saybolt Furol o Universal.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

Índice de viscosidad:

El índice de viscosidad es una propiedad que indica el comportamiento de la viscosidad  de un fluido con respecto a la temperatura del mismo, un índice de viscosidad alto indica que el fluido es más estable con los cambios de temperatura; es decir, la variación de la viscosidad no es alta respecto a un cambio brusco de temperatura.

El cálculo del índice de viscosidad está normalizado por la norma ASTM D567, utilizando las temperaturas de 40°C y 100°C. El índice de viscosidad se calcula a partir de las siguientes expresiones:

[pic 1]

[pic 2]

Donde:

U: viscosidad a 100°F(40°C) del aceite cuyo índice de viscosidad se está calculando

L: viscosidad a 100°F(40°C) de un aceite de índice de viscosidad 0 que tiene la misma viscosidad a  210°F(100°C) que el aceite cuyo índice de viscosidad se está calculando

H: viscosidad a 100 °F(40°C) de un aceite de índice de viscosidad 100 que tiene la misma viscosidad a 210°F(100°c) del aceite cuyo índice de viscosidad se calcula.

Los valores de L y D están tabulados por Gooding N. (1998). La conversión de los Segundos Saybolt Furol a Segundos Saybolt Universal se hace por medio de la norma ASTM D2161.

Nomenclatura SAE para lubricantes:

La clasificación SAE (Society of Automotive Engineers) agrupa los aceites de acuerdo con  su viscosidad  cinemática. Según la Cámara Argentina de Lubricantes esta clasificación permite establecer con claridad y sencillez la viscosidad de los aceites, representando cada número SAE un rango de viscosidad expresada en centi-Stokes y medida a 100°C, y también a temperaturas por debajo de 0°C para los grados W (Winter).

Determinación de la viscosidad cinemática:

La determinación de la viscosidad se hace a través del viscosímetro Saybolt al tomar el tiempo en que tarda el aceite en llenar un volumen de aforo de 60 mL, estandarizado según la norma ASTM D88. Este tiempo se expresa en segundos saybolt universal (SSU) y segundos saybolt furol (SSF), dependiendo del orificio de salida que se utilizó en el viscosímetro. El orificio Saybolt Universal es de 1/16” usado para sustancias poco viscosas, y el orificio Saybolt Furol de 1/8” usado para los fluidos más viscosos.  

Dependiendo de cada aceite y del orificio usado se reportan los valores de tiempo en segundos saybolt para evaluar la viscosidad de cada fluido por medio de las siguientes expresiones planteadas por Spinel J.

Para segundos Saybolt Universal:

• Si el rango de SSU oscila entre 32 y 100 segundos se usa la siguiente expresión:

[pic 3]

• Si el rango de SSU oscila entre 100 y 1000 segundos se tiene:

[pic 4]

Para segundos Saybolt Furol:

• Si el rango de SSF oscila entre 25 y 40  segundos se usa la siguiente expresión:

[pic 5]

• Si el valor de SSF es mayor a 40 segundos se tiene:

[pic 6]

Los valores de la viscosidad cinemática    están en Stoke(cm2/s). A continuación se muestra una tabla de resumen:[pic 7]

Tabla 1. Ecuaciones de viscosímetros Saybolt.

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