Viscosimetroo

ÍNDICE

Introducción………………………………………………………………………......2

Objetivo general……………………………………………………………………..3

Objetivo particular …………………………………………………………………..3

Justificación………………………………………………………………………….4

Antecedentes…………………………………………………………………………5

Viscosidad……………………………………………………………………………6

Medición de viscosidad……………………………………………………………..6

Métodos de medición de viscosidad………………………………………………7

Viscosímetro ………………………………………………………………………...7

-Viscosímetro rotatorio ………………………………………………………….8

- Viscosímetro de cilindros concéntricos……………………………………….8

Normas ASTM……………………………………………………………………..10

Materiales…………………………………………………………………………...13

Metodología………………………………………………………………………....13

Resultados………………………………………………………………………..…15

Conclusiones……………………………………………………………………..…16

Anexos…………………………………………………………………………..…..17

Evidencias de elaboración del prototipo……………………………...…..17

Datos de viscosidad en la industria petrolera……………………..…….19

Conversiones de viscosidad……………………………………………….20

Planos del viscosímetro……………………………………………..…….21

Referencias bibliográficas………………………………………………………….22

INTRODUCCIÓN

Se realizo un viscosímetro de cilindros concéntricos, por medio del cual es posible calcular la viscosidad absoluta de un fluido a través de un sistema de tubos, motivadas por el interés en la materia de hidráulica y en la investigación para el desarrollo de dispositivos que nos ayudaran a entender aún con más precisión los temas.

La calibración de este viscosímetro se realiza probando el prototipo sin ninguna aplicación de resistencia, como es un fluido hidráulico o cualquier otro fluido

Para la medición de los fluidos se presentan propiedades que los identifican de acuerdo a ello.

La viscosidad puede medirse de diferentes formas

• La ley de viscosidad de newton

• Definición de viscosidad cinemática

• O por métodos que requieren calibración con fluidos de viscosidad conocida.

La viscosidad influye a la potencia necesaria para mover una superficie aerodinámica a través de la atmosfera, porque esta responde a las pérdidas de energía asociadas con el transporte de fluidos en los ductos, canales y tuberías.

OBJETIVO GENERAL.

Desarrollar un prototipo funcional para realizar una prueba de concepto del principio de medición de viscosidad propuesto.

OBJETIVO PARTICULAR.

Desarrollar un sistema para la implementación de un viscosímetro sobre la base de un sistema electrónico y con interfaces mediante implicaciones del prototipo.

JUSTIFICACIÓN

En este proyecto se da la continuidad para el desarrollos de de conocimientos acerca de la viscosidad de un fluido, con el objetivo de ofrecerse como una transferencia de conocimientos para la industria petrolera y realizando prototipos que cumplan con las necesidades específicas y que permitan ser utilizadas con un uso de acuerdo en la materia.

ANTECEDENTES

En esta sección se proporcionan las bases teóricas necesarias para abordar los capítulos subsecuentes, referentes al diseño y funcionamiento del viscosímetro propuesto en este trabajo. Primero se presentan definiciones de fluido, tipos de fluidos, viscosidad, técnicas de medición de viscosidad y el funcionamiento de algunos de los viscosímetros más comunes. También se abordan las características más importantes de nuestro prototipo, como los registros de configuración y módulos de función especial. Finalmente se presentan generalidades del sistema de desarrollo electrónico.

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.

VISCOSIDAD

La viscosidad es aquella propiedad del fluido mediante la cual éste ofrece resistencia al esfuerzo cortante. Es decir, determina la velocidad de deformación de un fluido cuando se le aplica un esfuerzo cortante. Conforme un fluido se mueve, dentro de él se desarrolla un esfuerzo cortante, cuya magnitud depende de la viscosidad del fluido.

MEDICIÓN DE VISCOSIDAD

La mecánica de fluidos es la ciencia que estudia el efecto de fuerzas aplicadas a los fluidos. En contraste con un sólido, un fluido es una sustancia cuyas partículas pueden moverse fácilmente y cambiar su posición relativa.

Técnicamente, la diferencia entre ambos es que el sólido puede resistir un esfuerzo cortante con una deformación estática; mientras que el fluido no.

Cualquier esfuerzo cortante aplicado a un fluido, no importa cuán pequeño sea, provoca el movimiento del fluido. Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente cuando se somete a un esfuerzo cortante, sin importar que tan pequeño sea ese esfuerzo cortante.

El grado de deformación del fluido ante un esfuerzo cortante está relacionado con la viscosidad, la cual es una propiedad del fluido.

Los procedimientos y equipos para medir viscosidad son numerosos. Algunos utilizan principios fundamentales de la mecánica de fluidos para expresar la viscosidad en sus unidades fundamentales. Otros, indican solo valores relativos de la viscosidad, usados para comparar fluidos diferentes. Los dispositivos para caracterizar el comportamiento del flujo de los líquidos se llaman viscosímetros o reómetros.

MÉTODOS PARA LA MEDICIÓN DE VISCOSIDAD

La viscosidad es una propiedad que no se determina directamente sino que se calcula a partir de la medida de otras magnitudes y en base a las definiciones de viscosidad dinámica y cinemática.

2.1 Metodología general para la medición de viscosidad

Los viscosímetros para fluidos de viscosidad dinámica se pueden clasificar en tres grupos:

Capilares

de Vibración

Rotacionales.

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.

VISCOSÍMETRO ROTATORIO

2.1 Esquema del viscosímetro de tambor rotatorio

VISCOSÍMETRO DE CILINDROS CONCÉNTRICOS

Un viscosímetro de cilindros concéntricos es un dispositivo que se emplea para medir la viscosidad absoluta. Las siguientes figuras esquematizan los detalles de este viscosímetro. El fluido esta 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.

La viscosidad puede ser medida entonces como:

μ=(15 T_c b)/(π^2 r_1^2 r_2 hN)

Donde:

T_(c ) = momento

...