Viscosidad Absoluta

1. Laboratorio Integral I
José Ricardo Silva Talamantes
Norman E. Rivera Pazos
Gabriel Manjarrez Albarrán
Diana Pérez Santoyo
Práctica #1:
Fernanda Barrera Gutiérrez
Viscosidad Absoluta
Francisca Sánchez Sánchez
José Víctor Muñoz Saucedo

2. Introducción
El presente reporte de laboratorio tiene como finalidad presentar los conocimientos
adquiridos en la pasada práctica de laboratorio llamada “Viscosidad Absoluta” de la
materia Laboratorio Integral impartida por el profesor Norman E. Rivera Pazos en el
Instituto Tecnológico de Mexicali.
En esta práctica se determinó las viscosidades dinámicas de diferentes sustancias con 2
técnicas y herramientas diferentes, las pruebas de copas de Zahn o viscosímetros de
Zahn y el viscosímetro de Stormer.
Se realizó el procedimiento adecuado en cada uno de los métodos de análisis para
determinar la viscosidad dinámica de dos sustancias: Glicerina proporcionada por el
laboratorio de la institución y un aceite de cualquier tipo que a simple vista su viscosidad
pareciera estar entre la del agua y la glicerina antes mencionada, esta sustancia fue
proporcionada por los alumnos. Con las copas Zahn se determinó la viscosidad de
glicerina y el aceite y con el viscosímetro stormer únicamente se determinó la viscosidad
de la glicerina. Cada herramienta tiene su método de cálculo independiente para la
determinación de la viscosidad de las sustancias, así que se tuvo que investigar el
procedimiento adecuado para cada uno y de esa forma poder determinar las
viscosidades.
Además de determinar las viscosidades se realizó una comparación de las viscosidades
que se obtuvieron con las viscosidades de la tabla del apéndice D del libro mecánica de
fluidos Robert L. Mott y la figura B.1 del libro Introducción to Fluid Mechanics de John
Wiley e hijos proporcionadas por el profesor; en dichas tablas se observaba donde
debería estar ubicada la sustancia analizada y a que sustancia de la tabla se asemejaba.

3. Materiales y Equipo
Materiales







2 vasos de precipitado de 250 ml
2 vasos de precipitado de 500 ml
Glicerina
Agua
Aceite de bebé
Termómetro
1 Par de guantes
Equipo

Viscosímetro Zhan

Viscosímetro Stormer

Cronómetro

4. Metodología
 Viscosímetro Zahn
El método de copas Zahn se realizó como indica el manual de operaciones copas de
viscosidad de Twilight SA de CV la cual es una empresa que se dedica a fabricar
instrumentos de medición, además de proporcionar en línea algunos manuales de uso en
el cual se establece la preparación, el procedimiento, formula y constantes para poder
determinar la viscosidad de alguna sustancia, también tiene las especificaciones y
recomendaciones. A continuación se mencionarán los fragmentos principales del
procedimiento descrito en el manual para realizar esta medición:
Las Copas Zahn son aplicadas para determinar la viscosidad de los modelos de fluidos
Newtonianos y Aproximadamente Newtonianos. Es fácil determinar la viscosidad de la
muestra en los contenedores tales como latas, cauces de canal, ollas de reacción, etc.
Principales Parámetros Técnicos




Volumen de la copan (ml): 44 ± 1
Número de Copa: 1 2 3 4 5
Diámetro interior del orificio: 2.0 2.7 3.8 4.3 5.3
Coeficiente de corrección: 0.95 - 1.05 (25 ºC ± 0.2ºC)
Aplicación y Mantenimiento






Limpie la copa con un solvente apropiado antes y después de usar la copa en su
prueba.
Seleccione la copa adecuada para controlar el flujo de tiempo entre 20 y 80
segundos. Los rangos de viscosidad varían según la copa, dichos rangos están
listados en la tabla 1.
Sumerja la copa dentro del contenedor de 1 a 5 minutos para alcanzar el equilibrio
térmico y luego, en posición vertical, retire la copa de la materia prima suave y
rápidamente.
Cuente el tiempo a partir del momento en que el fondo de la copa deje de estar en
contacto con la superficie del líquido. Mantenga la copa vertical todo el tiempo que
el líquido esté fluyendo y la distancia entre la copa y la superficie del líquido sea
menor a 150 mm.
Deje de contar cuando se observe el primer punto de quiebra. La cantidad de
segundos de tiempo de flujo serán el valor numérico de viscosidad.
El margen de error de entre valores probados deberá ser menor a 5% del valor
promedio

5. La temperatura de la muestra deberá ser de 25 ºC ± 0.2 ºC al momento de la prueba. De
acuerdo con la siguiente fórmula, flujo inverso la viscosidad cinemática.
V = k (t-c)
Dónde:



Copa No.
k
C
“v” es la viscosidad cinemática, cst
“t” es el tiempo de flujo
“k”, “c” la constante correspondiente (ver tabla)
1
1.1
29
2
3.5
14
3
11.7
7.5
4
14.8
5
5
23
0
Tabla 1. Varias copas aplican para el rango de viscosidad cinemática. (cts.).
(El tiempo de flujo está escrito de 1
20 – 80 segundos) Copa No.
Viscosidad Cinemática
50-60
2
3
4
5
20-250
100-800
200-1200
400-1800
Procedimiento realizado en el laboratorio:
1. Lavado y limpieza de las copas y zona de trabajo. Utilizar las copas del número 1
y 2 (en las cuales analizamos agua en el primer caso y posteriormente aceite de
bebe) y 4 en la cual analizamos la glicerina.
2. Agregar la sustancia a un vaso de precipitado de 250 ml
3. Con un termómetro media la temperatura a la que se encuentra la sustancia.
4. Sumergir la copa dentro del contenedor de 1 a 5 minutos para alcanzar el
equilibrio térmico y luego, en posición vertical, retirar la copa de la sustancia
suave y rápidamente.
5. Con ayuda del cronómetro contar el tiempo a partir del momento en que el fondo
de la copa deje de estar en contacto con la superficie del líquido.
6. Deje de contar cuando se observe el primer punto de quiebra. Tomar nota del
tiempo requerido.
7. Realizar el mismo procedimiento para las 3 copas, con un número de repeticiones
de 5 veces para cada una de las copas.
8. En base a esas 5 repeticiones estimar el promedio de tiempo de cada copa.

6. Cálculos:
K y C se sacan de las tablas; t es el tiempo promedio que duro en caer la sustancia.
Se obtiene una en unidades de cts., para convertir las a unidades a cpoises la densidad
de la sustancia se multiplica por la viscosidad cinemática.
A continuación se mostrará el ejemplo del aceite de bebe y como se obtuvieron las
viscosidades utilizando la copa #1:
copa #1
Tiempo (s)
Promedio de
T
K
C
37.2
37.37 37.4 37.62 36.88
37.294
1.1
29
9.1234 cts.
Para convertir
a cpoises
m(gr)= 10.37
v(ml)= 13
0.7977 (gr/ml)
) (9.12cts) = 0.0773p = 0.00773 pa*s
Capa #2 aceite de bebe:
copa #2
Tiempo (s)
Promedio de
T
K
C
18.59 18.21 18.03 18.07 18.55
18.41
3.5
14
15.43 cts.
) (15.43cts) = 12.19cp = 0.01219 pa*s

7. Copa #1 con agua:
copa #1
Tiempo (s)
Promedio de
T
K
C
25.9
26.9
27
27
27.4
26.84
1.1
29
2.376 cts.
) (-2.376cts) = -2.352cp = -0.002352 pa*s
Al observar este resultado nos dimos cuenta que era un dato erróneo ya que el
valor es una valor negativo, se especificara en la conclusión.

8.  Viscosímetro Stormer:
Se busco información bibliográfica y en internet acerca del uso del viscosímetro de
stormer con respecto a su uso y manejo, dicha información encontrada se plasmara a
continuación:
El viscosímetro Stormer se basa en el tiempo en que el disco de este aparato tarda en dar
100 revoluciones, el disco está conectado a una pesa que se libera, la caída de esta se ve
modificada por la resistencia encontrada por el disco al rotar en el líquido, a consecuencia
de la viscosidad del instrumento. Con este viscosímetro es posible determinar
viscosidades relativas y viscosidades absolutas (en términos de cp). Las viscosidades
absolutas se determinan una vez que se fabrica una curva de calibración de los tiempos
en que se obtienen 100 revoluciones y los valores de viscosidad de las muestras.
Pasos para el uso del viscosímetro Stormer:
1. Eliminación del roce que pueda existir entre el rotor y el cilindro fijo.
2. Desplace el cilindro fijo hacia el rotor hasta llegar al tope de la guía, fijándolo en
esta posición.
3. Suelte el freno para dejar caer el peso y mueva el cilindro fijo hasta eliminar
cualquier sonido de roce.
4. Una vez logrado esto, asegure el cilindro a través de los cuatro tornillos de ajuste.
5. Luego introduzca la muestra a analizar en el cilindro fijo hasta la altura de los topes
internos.
6. Suelte el freno y mida el tiempo necesario para que el rotor de 100 revoluciones
(señaladas en el tacómetro).
7. Para realizar pruebas a distintas temperaturas, introduzca la plancha de
calentamiento debajo de la plataforma móvil y caliente dos grados centígrados por
debajo de la temperatura deseada, retire la plancha y al lograrse la temperatura
suelte el freno.
Procedimiento realizado en el laboratorio:
1. Limpieza del material y equipo.
2. Desplazar el cilindro fijo hacia el rotor hasta llegar al tope de la guía.
3. Suelte el freno para dejar caer el peso y mueva el cilindro fijo hasta eliminar
cualquier sonido de roce.
4. Se calentó agua hasta 100°C y se vertió en una canaleta ubicada alrededor del
cilindro fijo donde se coloca la sustancia a medir su viscosidad, esto para que por
medio de conducción y convección se transmitiera calor a la sustancia y así elevar
su temperatura.
5. Colocar la sustancia dentro del cilindro fijo, hasta la altura de los topes internos.
6. Colocar un termómetro para medir la temperatura
7. Soltar el freno y esperar a que el tacómetro de 100 revoluciones en ese momento
anotar temperatura y tiempo en dar las 100 revoluciones.

9. Cálculos:
Los datos obtenidos fueron:
Medición
T°C
t(s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
40
40
39
38
37
37
36
35
35
35
122.4
128.4
137.4
147
176.4
176.4
181.2
192.6
192.6
193.2
Por medio de la ecuación de la pendiente en la grafica proporcionada por el profesor y
utilizando la ecuación de la recta llegamos a una ecuación para aplicar estos datos, la
fórmula fue:
  1.5t  25
Aplicando esta fórmula los resultados la viscosidad fueron:
Medición
µ(Cp)
µ(pa.s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
158.6
167.6
181.1
195.5
239.6
239.6
246.8
263.9
263.9
264.8
0.1586
0.1676
0.1811
0.1955
0.2396
0.2396
0.2468
0.2639
0.2639
0.2648

10. Resultados:
En las siguientes tablas se pueden observar los resultados obtenidos después de realizar
los cálculos de la viscosidad de cada una de las sustancias con ambos métodos e
instrumentos:
 Copas Zhan
Sust./copas
Agua
Glicerina
Aceite
bebe
#1
#2
#4
Viscosidad (pa.s)
0.002352 0.0907
/
/
/
0.378
Verdadera
(20°C)
/
µ=1.4
0.00773
/
/
de
0.01219
 Viscosímetro de Stormer
Tabla:
Medición T°C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Grafica: (µ vs T)
t(s)
µ(Cp)
µ(pa.s)
2.04
2.14
2.29
2.45
2.94
2.94
3.02
3.21
3.21
3.22
40
40
39
38
37
37
36
35
35
35
t(min)
122.4
128.4
137.4
147
176.4
176.4
181.2
192.6
192.6
193.2
158.6
167.6
181.1
195.5
239.6
239.6
246.8
263.9
263.9
264.8
0.1586
0.1676
0.1811
0.1955
0.2396
0.2396
0.2468
0.2639
0.2639
0.2648
Glicerina
0.3
0.25
0.2
0.15
Glicerina
0.1
0.05
0
34
35
36
37
38
39
40
41

11. Conclusiones
Con la práctica anterior aprendimos como poder determinar, calcular u obtener la
viscosidad dinámica de algunas sustancias con diferentes instrumentos y métodos, el
primero de ellos fue las pruebas de copa Zahn o viscosímetro de Zhan, con este método
analizamos agua, glicerina y posteriormente aceite de bebe, al analizar agua nos dimos
cuenta que el resultado era incorrecto ya que salía negativo y la viscosidad no era
coherente, al notar esto leímos bien las especificaciones del manual y nos dimos cuenta
que para poder analizar con la copa #1 que es la más pequeña el tiempo tenía que ser de
entre 20 y 80 seg, por lo tanto como el agua no opone mucha resistencia al fluir o sea
que tiene muy poca viscosidad concluimos que no se puede analizar por el método de
copas de Zahn; después realizamos el análisis de la glicerina y el aceite de bebe y
determinamos sus viscosidades los cuales comparamos con la tabla del apéndice D del
libro mecánica de fluidos Robert L. Mott y la figura B.1 del libro Introduction to Fluid
Mechanics de John Wiley e hijos, las cual se presenta al final de este reporte; por medio
de estas tablas ubicamos la viscosidad de cada sustancia contra su temperatura y
observamos la localización del punto de intersección, en el caso de la glicerina no nos dio
exactamente donde debería estar ubicada en su curva, pero la viscosidad dio un poco
aproximada por lo que podemos concluir que fue un cálculo acertado de su viscosidad, se
podría decir que la diferencia de viscosidades podría ser por algunas fallas en el
procedimiento o tal vez por degradación en la glicerina la cual ya había sido utilizada y
otros factores que pudieran haber afectado la viscosidad de la glicerina, en el caso del
aceite de bebe el cual no está representado con una curva en la tabla y no encontramos
su viscosidad mediante una investigación, la ubicación de esta en la tabla es entre
petróleo crudo y aceite SEA10 lo cual nos indica que la viscosidad de esta está en un
rango aceptable por lo que se puede considerar que la medición fue satisfactoria, también
cabe considerar que solo se está analizando un punto en la tabla solo una coordenada ya
que solo se hizo el análisis a una temperatura 24°C y no una serie de coordenadas a
distintas temperaturas como deriva ser.
Con respecto al viscosímetro de stormer solo analizamos glicerina, realizamos 10
mediciones de viscosidad anotando dos valores temperatura y tiempo en realizar las 100
revoluciones con estos datos construimos una gráfica con una herramienta electrónica y
la curva obtenida en la gráfica la comparamos con la de las mismas tablas mencionadas,
anteriormente se puede observamos que también al igual que con las copas zhan las
curvas no son idénticas y están un poco diferentes que la curva de la gráfica.
Podemos concluir que las viscosidades calculadas en el laboratorio por nosotros con los 2
métodos al compararlas en la tabla no concuerdan correctamente pero son un tanto
parecidas entre ellas, lo que podemos concluir es que la glicerina al a ver sido utilizada en
varias ocasiones fue siendo degrada, diluida o rebajada tal vez con agua o con alguna
otra sustancia o factor, por lo que consideramos que el cálculo de las viscosidades fue
satisfactorio.

12. Tablas
(Señala donde se ubican los puntos y curva calculados)

13. Grafica del Libro mecánica de fluidos, Robert L. Mott, 6ta edición.

14. Grafica para determinar la formula de la viscosidad con el viscosímetro e stormer:

15. Referencias.
 Mecánica de fluidos Robert L. Mott, 6ta edición.
 Introduction to Fluid Mechanics de John Wiley e hijos, 2da edición

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