Viscosidad

Objetivo

Obtener el valor experimental de la viscosidad cinemática de una sustancia combustible en función del tiempo en el que recorre el viscosímetro.

Fundamento

La reología es el estudio del comportamiento de las substancias cuando experimentan un esfuerzo mecánico (deformación) bajo diferentes condiciones externas. Se usa para describir la consistencia de diferentes productos y normalmente es definida por dos componentes: viscosidad y elasticidad.

La viscosidad se mide determinando el esfuerzo tangencial requerido para desplazar las partículas en el material con una velocidad específica de deformación. La viscosidad se obtiene como resultado de la relación entre el esfuerzo tangencial y la deformación de corte. La viscosidad depende en gran parte de las condiciones ambientales tales como temperatura y presión. La medida de la viscosidad ha ido más allá del campo de la investigación e incluso del laboratorio, entrando en el campo del control industrial.

Los viscosímetros de Ostwald son los más antiguos de todos, están conformados por un tubo de vidrio en forma de U modificado para calcular la viscosidad.

Este tipo de viscosímetros permite medir la viscosidad de líquidos transparentes y opacos, aunque no con máxima precisión. [pic 1][pic 2]

Las partes de las que se componen los viscosímetros de Ostwald son: el tubo principal (el de la derecha en la imagen), por el que se introduce el líquido; el bulbo principal, con las marcas de nivel A y B, donde se controla el descenso de la muestra; la zona capilar, justo debajo del bulbo principal; y el bulbo secundario, que permite almacenar el líquido sin necesitar un tubo demasiado largo. 

En este viscosímetro se utilizan distintas cavidades como marcas para cronometrar el tiempo que tarda en caer el fluido desde una marca hasta la otra. Dependiendo la duración de este lapso, la viscosidad será mayor o menor, siendo proporcional al tiempo empleado.

Debido a esto, las medidas con este tipo de viscosímetros deben realizarse junto con un cronómetro y un termómetro, el cual permitirá medir la temperatura de la muestra, ya que esta influye en su viscosidad, y deberá tenerse en cuenta a la hora de calcularla. Tras haber medido el tiempo en pasar de una marca a la otra y la temperatura a la que se encuentra, para obtener la viscosidad del fluido será necesario utilizar una variación de la fórmula de la ley de Hagen-Poiseuille.

La mejor forma de hacer subir el líquido por el lado del viscosímetro con las marcas es mediante el uso de un aspirador de pipetas (también llamado pera). De esta forma, se evitan problemas de seguridad por aspiración de gases tóxicos producidos por el fluido. Se puede controlar la temperatura a la que se encuentran tanto el viscosímetro como el fluido mediante un baño termostático, es decir, introduciendo el viscosímetro en un líquido a la temperatura a la que se desee operar. Este líquido deberá ser transparente para que se puedan tomar medidas fácilmente.

Materiales y equipo

• Viscosímetro Cannon-Fenske
• Muestra de una mezcla de alcohol, biodiesel y diésel comercial
• Perilla
• Matraz 50 mL
• Agua
• Alcohol

Procedimiento

Al iniciar la práctica, se limpió adecuadamente el viscosímetro utilizando solventes y dejándolo secar para eliminar los rastros que quedaron de éstos, posteriormente se procedió a cargar la muestra en el viscosímetro. Se colocó el aparato en posición invertida, se tomó la muestra utilizando un matraz de 50 mL y se colocó una perilla en el tubo de salida y se colocó el matraz con la muestra en el tubo de entrada, así, se succionó el líquido hasta llegar a una marca de volumen necesario. Se limpió la pared exterior del tubo “N” y se volvió a colocar el viscosímetro en su posición original.

Después se colocó el instrumento dentro de un baño de agua a temperatura constante y se esperó para que todo el equipo llegara a la temperatura del baño de agua. Se aplicó presión al tubo de salida utilizando la perilla para mover el líquido de muestra hasta sobrepasar ligeramente la marca donde se inicia la medición de tiempo. Se midió el tiempo de flujo desde que el menisco del líquido pasara de la primera marca a la segunda, descendiendo libremente. Se obtuvo la viscosidad cinemática del fluido multiplicando la constante del viscosímetro por el tiempo de flujo. Se registra el tiempo por triplicado, utilizando intervalos de valoración de 1 segundo.

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