Viscosidad

 VISCÓMETRO DE TUBO CAPILAR

El método clásico es debido al físico Stokes, consistía en la medida del intervalo de tiempo de paso de un fluido a través de un tubo capilar. Este primigenio aparato de medida fue posteriormente refinado por Cannon, Ubbelohde y otros, no obstante el método maestro es la determinación de la viscosidad del agua mediante una pipeta de cristal. La viscosidad del agua varía con la temperatura, es de unos 0,890 m Pa•s a 25 grados Celsius y 1,002 m Pa•s a 20 grados Celsius.

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. 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. Hay métodos estándares internacionales para realizar medidas con un instrumento capilar, tales como el ASTM D445.

Se muestran dos recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño, conocido como tubo capilar el fluido fluye a través del tubo con una velocidad constante, y el sistema pierde energía ocasionando una caída de presión que puede ser medida utilizando un manómetro.

Fig. 2. Viscómetro de tubo capilar

La magnitud de la caída de presión se relaciona con la viscosidad del fluido mediante la siguiente ecuación:

Ecuación No. 1

Donde, D, es el diámetro interior del tubo, V velocidad del fluido y L la longitud del tubo entre los puntos 1 y 2, en donde se mide la presión.

VISCOSÍMETRO COUETTE O HATSHEK8.

Consiste en un cilindro suspendido por un filamento elástico, al cual va unido un espejo para determinar el ángulo de torsión en un modelo, o un dinamómetro provisto de una escala en otros modelos. Este cilindro está colocado coaxialmente en un recipiente cilíndrico, donde se encuentra el líquido cuya viscosidad ha de determinarse.

El cilindro exterior gira a velocidad constante y su movimiento es transferido al líquido que a su vez pone en movimiento el cilindro interior en torno de su eje hasta que la fuerza de torsión es equilibrada por la fuerza de fricción. Como el ángulo de torsión es proporcional a la viscosidad, se puede determinar la viscosidad de un líquido, si se conoce la del otro líquido por comparación de los dos ángulos de torsión.

VISCÓMETROS ESTÁNDAR CALIBRADOS CAPILARES DE VIDRIO2.

Es un método para determinar la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos, para preparar la prueba de viscosidad, el tubo viscómetro es cargado con una cantidad específica del fluido de prueba.

Se estabiliza en la temperatura de prueba y es liquido se saca mediante succión a través del bulbo y se le deja ligeramente por encima de la marca de regulación superior.

Se retira la succión y se permite al líquido fluir bajo el efecto de la gravedad, se registra el tiempo requerido para que el borde superior del menisco pase de la marca de regulación superior a la inferior.

En este caso la viscosidad se calcula multiplicando el tiempo del flujo por la constante de calibración del viscómetro (esta constante la proporciona el fabricante)

Fig. 3. Viscómetro Ubbelohde

VISCÓMETRO DE CAIDA DE BOLA9.

Cuando un cuerpo cae en un fluido bajo la influencia de la gravedad, se acelera hasta que su peso queda balanceando por la fuerza de flotación y la fuerza de arrastre viscosa que actúa hacia arriba, esta velocidad se conoce como velocidad Terminal el viscómetro de caída de bola utiliza este principio, haciendo que una bola esférica caiga libremente a través del fluido y midiendo el tiempo requerido para que esta recorra una distancia conocida,

W: al peso de la Bola

Fb: Es la fuerza de flotación.

Fd: Es la Fuerza de arrastre viscoso que actúa sobre la bola.

Ecuación. No 2

W- Fb- Fd=0

Cuando la bola a alcanzado la velocidad Terminal y se encuentra en equilibrio.

Si s es el peso específico de la esfera, y f es el peso específico del fluido, V=es el volumen de la esfera y D es su diámetro, tenemos:

Ecuación. No 3

Ecuación. No 4

Para fluidos muy viscosos y una velocidad muy pequeña, la fuerza de arrastre sobre la esfera:

Ecuación. No 5

Fd= 3 πµvD

Entonces la ecuación No 2 queda:

Ecuación. No 6

Ecuación. No 7

Resolviendo para µ tenemos: 18 V

Fig. 4 Viscómetro de caída de bola

Fig. 5. Diagrama de cuerpo libre de la bola en un viscómetro de caída de bola.

VISCÓMETRO DE OSTWALD10.

Es

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