Práctica 3. Propiedades Físicas de Los Fluidos. Densidad Y Viscosidad

PRÁCTICA 3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS.
DENSIDAD Y
VISCOSIDAD
OBJETIVO:
Determinar experimentalmente la viscosidad y densidad de fluidos Newtonianos
sometidos a diferentes temperaturas utilizando los viscosímetros de Ostwald
INTRODUCCIÓN:
Los líquidos fluyen como si estuvieran compuestos por capas individuales. La
fricción resultante de la resistencia al flujo entre las capas del líquido o la resistencia
presenta una deformación cuando se le aplica un esfuerzo cortante, a lo que se le
denomina "consistencia" o "viscosidad aparente". Esta resistencia es el resultado
del movimiento de las moléculas en el interior del líquido debido al movimiento
browniano y a las fuerzas de cohesión.
Algunos fluidos que son químicamente puros y físicamente homogéneos (fluidos

newtonianos) tienen un valor de consistencia constante; esta no cambia con la
velocidad de corte aplicada si la presión estática y la temperatura permanecen
constantes; ejemplo: agua, la mayoría de los aceites, soluciones diluidas de azúcar,
etc. Para tales sustancias la consistencia es frecuentemente llamada viscosidad.
La viscosidad es la medida de la resistencia de un líquido a fluir. O la oposición
de un fluido a las deformaciones tangenciales. Se trata de una propiedad
caracterizada por la resistencia a fluir que se genera por el rozamiento entre las
moléculas.
La medida común métrica de la viscosidad absoluta es el Poise, que es definido
como la fuerza necesaria para mover un centímetro cuadrado de área sobre una
superficie paralela a la velocidad de 1 cm por segundo, con las superficies
separadas por una película lubricante de 1 cm de espesor. La viscosidad varía
inversamente proporcional con la temperatura. Por eso su valor no tiene utilidad si
no se relaciona con la temperatura.
El viscosímetro Ostwald es el instrumento mejor conocido para medir la viscosidad

por el flujo a través de un tubo capilar. Los resultados se calculan por el tiempo que
toma el líquido para fluir a través de un capilar de una determinada longitud,
mientras que el instrumento se encuentra inmerso en un baño de agua a
temperatura constante. Para mejores resultados la velocidad de flujo por el capilar
debe ser razonablemente lenta; esto se logra seleccionando el diámetro y longitud
apropiada del capilar y el tamaño del bulbo.
EXPERIMENTO: METODO DE OSTWALD

MATERIALES Y REACTIVOS:
• 50 ml de un líquido de referencia cuya densidad y viscosidad sean conocidas
y de consistencia similar a la muestra problema.
• 50 ml de una muestra líquida cuya viscosidad se desea conocer.
• 1 viscosímetros de Ostwald 300 mL
• 2 cronómetros.
• 1 probeta de vidrio de 500 mL
• 2 balín esfera metálica
• 1 vaso de precipitado de 250 mL
• 1 vernier
• 1 tela de asbesto
• 1 termómetro -10+150°C
• 1 tripié juego
• 1 perillas de succión.
• 1 pinzas para soporte.
• 1 regla de plástico de 30 cm
• 1 recipientes para baño maría.
• 1 medidor de gravedad especifica.
• 1 mecheros de bunsen.
• 1 chispa.
• 1 soportes universales.
PROCEDIMIENTO:
1. Determinar con el medidor de gravedad especifica la densidad de la sustancia
de la cual se desea conocer su viscosidad.
2. Llenar el viscosímetro con el líquido de referencia hasta un punto "C" y “A”. Ver
la figura 1.
3. Colocar el viscosímetro en un baño a temperatura constante hasta que se
alcance la temperatura de referencia en el viscosímetro (se sugiere temperatura
de 50°C).
4. Manteniendo la temperatura constante, subir la superficie del líquido (por
succión) hasta el punto "B".
5. Con un cronómetro medir el tiempo que toma el líquido en descender del punto
"B" al punto "A".
6. Repetir al mismo tiempo el procedimiento desde el punto 2 al 5 para el fluido
problema ahora con T2.
7. Llenar las siguientes tablas y calcular la viscosidad como sigue:
t1=____________3.4s_____
t2=__________89.6s_______
Fórmula para obtener la viscosidad del líquido problema:

(𝜌2 )(𝑇2 )(𝜇1 )
𝜇2 =
(𝜌1 )(𝑇1 )
Datos conocidos Cantidad Unidades

µ1 = viscosidad del líquido de referencia a t1. 0.000547 Kg/ms
1 = Densidad del líquido de referencia a t1 988.02 Kg/m3
t1 = Tiempo que tarda en fluir el líquido de 3.40 S
referencia a t2.
2 = Densidad del líquido problema a t2. 901 Kg/m3
t2 = Tiempo que tarda en fluir el líquido problema. 89.60 S
µ2 = viscosidad del líquido problema a t2. 0.01314 Kg/ms
CONCLUSIONES
Con todos los experimentos ya realizados y con las ecuaciones analizadas
nosdamos cuenta de que la velocidad del paralepipedo no es constante en todo
eltiempo que recorre el sólido dentro de la probeta con el fluido
INVESTIGACIÓN PREVIA:
1.- ¿A qué se debe que la gravedad especifica sea un parámetro
adimensional?
Pues la gravedad específica es la propiedad que nos compara la densidad de una
sustancia con la densidad de otra sustancia tomada como referencia o como patrón.
Se realiza mediante una división, por lo que al expresar las dos densidades con las
mismas unidades, el resultado es un número adimensional (sin unidades).
2.- ¿Cuáles son las principales unidades para medir viscosidad y sus factores
de conversión?
La viscosidad absoluta o dinámica (µ) tiene como unidades: Newton x seg/m2 (Sist.
Internacional) y también: dina x seg/cm2 = Poise (Sist. Cegesimal).
3.- Mencione la clasificación de fluidos newtonianos y no-newtonianos y sus
características.
Fluidos newtonianos: No se modifican sus propiedades con la fuerza aplicada.
Algunos ejemplos de fluidos newtonianos son el agua, la miel, aceite de cocina,
soluciones salinas, disolución de azúcar con agua y alcohol. Fluidos no
newtonianos: La viscosidad cambia con una fuerza aplicada.
4.- Anota la bibliografía que utilizaste para contestar la investigación.
• https://autmix.com/blog/fluidos-no-newtonianos-
ejemplos#:~:text=Fluidos%20newtonianos%3A%20No%20se%20modifican,
cambia%20con%20una%20fuerza%20aplicada.
• https://www.caloryfrio.com/calefaccion/calefaccion-instalaciones-
componentes/ley-de-la-viscosidad-de-newton-ecuacion-fundamental-y-
explicacion.html#:~:text=La%20viscosidad%20absoluta%20o%20din%C3%
A1mica,Cegesimal).
Figura 1. Viscosímetro de Ostwald-Cannon-Fenske
EXPERIMENTO 2: MÉTODO DE BALINES.
MATERIALES Y REACTIVOS:
1 agitador de metal.
1 baño maría.
1 tripié.
1 mechero bunsen.
1 probeta de 1 l.
1 densímetro.
Esferas de acero.
1 termómetro (mayor de 100 ºC).
1 tela de asbesto.
1 pinzas.
1 cronómetro.
1 vernier (para medir diámetro de esferas).
1 regla.
2 vasos de precipitados de 250 ml.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Si una esfera, inicialmente en reposo, se deja caer en un fluido viscoso adquiere un
movimiento acelerado hasta que alcanza una velocidad constante. Cuando se logra
esto, la suma de todas las fuerzas que actúan sobre la esfera, alcanzará el
equilibrio.
La fuerza de gravedad actúa sobre el sólido en dirección de la caída, y el empuje y

la fuerza debida al movimiento actúan en sentido contrario.
2R2 (S - F)g

µ = -----------------------
9 VS
Donde:
R = radio de la esfera
S = densidad de la esfera
F= densidad del fluido
VS = velocidad de caída de la esfera
Con esta ecuación se puede medir la viscosidad a diferentes temperaturas.
Para calcular la densidad de la esfera, es necesario conocer su masa y su volumen:
3
𝑉𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 = 𝜋𝑟 3
4
PROCEDIMIENTO
1. Medir la densidad y temperatura inicial del fluido.
2. Llenar la probeta que se usará con el fluido de prueba.
3. A la temperatura inicial dejar caer desde la parte alta de la probeta una esfera
de diámetro conocido tomando el tiempo que tarde en llegar al fondo.
4. Hacer tres repeticiones en esta temperatura inicial.
5. Calentar el fluido en incrementos de 10 °C.
6. Repetir en cada ocasión del paso 1 al 5 hasta completar un número suficiente
de corridas, donde la última corrida debe llegar a la temperatura utilizada en el
método de Ostwald para poderlas comparar.
7. Medir el radio de las esferas utilizadas y calcular su densidad.
8. Llenar las siguientes tablas.
Temp 1 40º Densidad 900kg/
m3
R distancia altura velocidad Temp 3 60º Densidad 870kg/
1 12cm T1 16m/s m3
2 R distancia altura velocidad
3 1 12cm T3 80m/s
Temp 2 50º Densidad 890kg/ 2
m3 3
R distancia altura velocidad
1 12cm T2 42m/s
2
3
Temperatura Viscosidad
Repetición 1 2 3 promedio desviación
1
2
3
REPORTAR:
1. Completar el cuadro de resultados de la práctica, desviaciones estándar entre
repeticiones y análisis de resultados respecto a las diferencias de viscosidad
entre fluidos.
2. Grafique la viscosidad obtenida en el cuadro de resultados como una función de
la temperatura y encontrar la ecuación que define esta función.
3. Grafique la desviación estándar obtenida en el cuadro de resultados como una
función de la temperatura.
4. Conclusiones obtenidas.
CONCLUSIONES
El viscosímetro es más eficiente porque obtenemos mejor la medida de tiempo

a cambio que los balineses
BIBLIOGRAFÍA:
• McCabe & Smith, Operaciones básicas de Ingeniería Química. Ed. Reverté,
S.A., 4a edición. 1991, México D.F

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PRÁCTICA 3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS.

Algunos fluidos que son químicamente puros y físicamente homogéneos (fluidos

El viscosímetro Ostwald es el instrumento mejor conocido para medir la viscosidad

EXPERIMENTO: METODO DE OSTWALD

Fórmula para obtener la viscosidad del líquido problema:

Datos conocidos Cantidad Unidades

Figura 1. Viscosímetro de Ostwald-Cannon-Fenske

EXPERIMENTO 2: MÉTODO DE BALINES.

La fuerza de gravedad actúa sobre el sólido en dirección de la caída, y el empuje y

2R2 (S - F)g

Con esta ecuación se puede medir la viscosidad a diferentes temperaturas.

Para calcular la densidad de la esfera, es necesario conocer su masa y su volumen:

El viscosímetro es más eficiente porque obtenemos mejor la medida de tiempo

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