investigacion realizada sobre la viscosidad de los fluidos

1. TEMA : “VISCOSIDAD EN FLUIDOS ”
INTEGRANTES :
 Sonali, KARI ROMAN.
 Jhorsh Yeremy ,MARURI RIVAS
 Jorge Antonio TAPIA LLAMOCCA
MECANICA DE
FLUIDOS I
ASESOR :
IGN. Ing. Guido
BRAVO MENDOZA

2. • MARCO TEORICO

3. 1.1. SIGNIFICADO DE FLUIR
Recordando que desde un punto de vista de la
ingeniería, el fluir significa la capacidad que tienen
los fluidos para deformarse continuamente, ante la
aplicación de un esfuerzo tangencial o cortante.
𝝉 =
𝑭𝒕
𝑨
𝝉 = 𝝁
𝒅𝒖
𝒅𝒚
𝒅𝒖 = 𝑼 − 𝒖 /𝒅𝒚 = 𝒚𝟐 − 𝒚𝟏
ESFUERZO TANGENCIAL O
CORTANTE
DE ACUERDO CON
NEWTON

4. 1.2. DEFINICION DE VISCOSIDAD
Viscosidad es la fricción interna de un fluido,
causada por la atracción molecular, que lo
hace resistir la tendencia a fluir.
Los líquidos que fluyen y se vierten
fácilmente tienen una viscosidad
relativamente baja, mientras que los
que se vierten o fluyen más lentamente
tienen una viscosidad alta.
LIQUIDOS GASES
FLUIDOS DE
ALTA
VISCOSIDAD Y
SEMISOLIDOS

5. 1.2.1. VISCOSIDAD ABSOLUTA (DINÁMICA)
El hecho de que en el fluido el esfuerzo cortante
sea directamente proporcional al gradiente de
velocidad puede definirse matemáticamente como:
𝑇 = 𝜇
𝑑𝑣
𝑑𝑦
……..(1)
Se describe de viscosidad (oposición a deformarse)
bajo la acción de FUERZAS DE CORTE
1. Unidades para la viscosidad dinámica
La definición de la viscosidad dinámica se puede
derivar de la ecuación (1) al despejar µ.
𝜇 =
𝜏
𝑑𝑣/𝑑𝑦
= 𝜏
𝑑𝑦
𝑑𝑣
……(2)
Las unidades de 𝝁 se pueden obtener al sustituir las
unidades del SI en la ecuación (2) de la siguiente
manera:
𝜇 =
𝑁
𝑚2
×
𝑚
𝑚 𝑠
=
𝑁. 𝑠
𝑚2
Puesto que el pascal (Pa) es el nombre usado para
N/𝑚2
, 𝝁 también se puede expresar de la siguiente
manera:
𝜇 = 𝑃𝑎 ∙ 𝑠
Es conveniente expresar 𝝁 en términos de kg en vez
de N. Debido a que 1𝑁 = 1 𝑘𝑔 ∙ 𝑚/𝑠2
, 𝝁 se puede
expresar como:
𝜇 = N ×
𝑆
𝑚2
=
𝑘𝑔. 𝑚
𝑠2
×
𝑠
𝑚2
=
𝑘𝑔
𝑚. 𝑠
Por lo tanto en la unidad SI para medir ,a viscosidad
dinámica es:
Donde la constancia de proporcionalidad
𝝁( 𝒍𝒆𝒕𝒓𝒂 𝒈𝒓𝒊𝒆𝒈𝒂 𝒎𝒚)se conoce como
viscosidad dinámica del fluido.
𝑵
𝒎𝟐
= 𝑷𝒂. 𝒔

6. 1.2.2. VISCOSIDAD CINEMATICA
Muchos cálculos en mecánica de fluidos implican el
cociente de la viscosidad dinámica entre la densidad
del fluido. Como una convención, la viscosidad
cinemática v (letra griega nu ), se define como:
𝑣 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎
𝜇 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑎
𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑣 =
𝜇
𝜌
…………….(3)
1. Unidades de la viscosidad cinemática
Podemos derivar las unidades SI para la viscosidad
cinemática al sustituir las unidades desarrolladas
previamente para μ y ρ:
𝑣 =
𝜇
𝜌
= 𝜇
1
𝜌
𝑣 =
𝑘𝑔
𝑚. 𝑠
×
𝑚3
𝑘𝑔
𝑣 = 𝑚2
/𝑠

7. LEY DE STOKES LEY DE POISEUILLE
1.2.3. LEYES ESTABLECIDAD DE LA
VISCOSIDAD DE FLUIDOS
LEY DE NEWTON
EN LA
VISCOSIDAD
01 02 03
04 NUMERO DE
REYNOLDS

8. La “Ley de viscosidad de Newton” establece que para una tasa dad de deformación
angular del fluidos, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad.
1. LEY DE NEWTON EN LA VISCOSIDAD
ESFUERZO CORTANTE: 𝑬𝒄 = 𝑭/𝑨
𝐸𝑐 = 𝜇(
𝑑𝑣
𝑑ℎ
)
𝝁 = 𝒗𝒊𝒔𝒄𝒐𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒂𝒃𝒔𝒐𝒍𝒖𝒕𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒇𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐
𝒌𝒈
𝒎
. 𝒔
Poise 10 kg/m.s= 10p

9. 2. LEY DE STOKES
En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de
partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades
bajas.
La ley de Stokes se ha comprobado
experimentalmente en multitud se fluidos y condiciones
𝑟 = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎
𝑣 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑦 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎
3. LEY DE POISEUILLE
La ley de Poiseuille se ha encontrado
razonablemente de acuerdo, con experimentos
para líquidos uniformes (llamados fluidos
Newtonianos) en casos donde no hay
apreciables turbulencias.

10. 4. NUMERO DE REYNOLDS
𝑅𝑒 =
𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙𝑒𝑠
𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑎𝑠
𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝑣𝑚 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜
𝜇 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐𝑎
𝑑 = 𝑙𝑜𝑛𝑔 𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟𝑖𝑠𝑡𝑖𝑐𝑎(𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑎 𝑙𝑎 𝑑𝑖𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜)

11. FLUIDOS NEWTONIANOS
 El estudio de las características de
deformación y flujo de las sustancias se
denomina reología, que es el campo a
partir del cual aprendemos acerca de la
viscosidad de los fluidos.
 El fluido newtoniano también llamado
como el fluido verdadero
 Son aquellos fluidos que no cambian su
pendiente entre el esfuerzo cortante y su
gradiente de velocidad ,es decir no cambia
su viscosidad
 Solo depende de la temperatura

12. FLUIDOS NO NEWTONIANOS
 Los fluidos no newtonianos son aquellos
que el esfuerzo de arrastre no es
directamente proporcional a la relación
de deformación
 En lo general los fluidos se clasifican
respecto a su comportamiento en el
tiempo, pueden ser dependientes del
tiempo como independientes del mismo
 Los fluidos no newtonianos son aquellos
que generan un cambio en la pendiente
entre el esfuerzo cortante con la gradiente
de velocidad

13. FLUIDOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO
 PSEUDOPLASTICO
La gráfica del esfuerzo cortante contra el
gradiente de velocidad está por encima de la
línea recta con inclinación constante de los
fluidos newtonianos.

14. FLUIDOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO
 FLUIDOS DILATANTES
La gráfica del esfuerzo cortante contra el
gradiente de velocidad o de los fluidos
dilatantes se encuentra por debajo de la
línea recta trazada para los fluidos
newtonianos.

15. FLUIDOS INDEPENDIENTES DEL TIEMPO
 FLUIDOS BINGHAM
Los fluidos de flujo de inserción los
fluidos Bingham requieren el desarrollo
de un nivel significativo del esfuerzo
cortante antes de que comience el
flujo, una vez que inicia el flujo, hay
una inclinación esencialmente lineal
hacia la curva, lo cual indica una
viscosidad aparente constante.

16. FLUIDOS DEPENDIENTES DEL TIEMPO
 Los fluidos dependientes del
tiempo son muy difíciles de
analizar porque la viscosidad
aparente varía con el tiempo, así
como con el gradiente de
velocidad y la temperatura

17. FLUIDOS DEPENDIENTES DEL TIEMPO
 FLUIDOS TIXOTRÓPICOS
Un fluido exhibe tixotropía siempre que
la viscosidad aparente disminuye con el
tiempo mientras la tasa del cortante se
mantiene constante.
Son aquellos fluidos en donde la
viscosidad disminuye al aumentar el
tiempo de agitación  FLUIDOS REOPÉCTICOS
Un fluido exhibe reopexia siempre que la
viscosidad aumenta con el tiempo. Los fluidos
reopécticos son muy raros.
Su viscosidad aumenta con el tiempo de
agitación

18.  Un modelo la ley de potencia el cual se convierte de
un flujo unidimensional en
𝝉𝒚𝒙 = 𝒌 ∙
𝒅𝒖
𝒅𝒚
𝒏
Donde:
n=índice de comportamiento del flujo
k=índice de consistencia
𝑛 < 1 PSEUDOPLASTICOS
𝑛 > 1 DILATANTE
 Ecuaciones empíricas para modelar las relaciones
observadas entre 𝝉𝒚𝒙 (esfuerzo cortante) y 𝒅𝒖/𝒅𝒚
(velocidad de variación) para fluidos independientes del
tiempo

19. UNIDADES DE VISCOSIDAD
 Coeficiente de viscosidad dinámico, identificado
como 𝑛 𝑜 𝑢
Unidades en el SI
1 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 1 𝑃 = 10−1
𝑃𝑎 ∙ 𝑠 = 10
−1
𝑘𝑔 ∙ 𝑠−1
∙ 𝑚−1
𝑢 = 𝑃𝑎 ∙ 𝑠 = 𝑘𝑔 ∙ 𝑚−1
∙ 𝑠−1
1 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑖𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒 = 1 𝑐𝑃 = 10−3
𝑃𝑎 ∙ 𝑠 = 10
−3
𝑘𝑔 ∙ 𝑠−1
∙ 𝑚−1

20. INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA
VISCOCIDAD

21. CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, and
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VICOSIMETRO DE TAMBOR GIRATORIO
MI
Mide la viscosidad dinámica
(ecuación anterior).
Se presenta una fuerza de arrastre
sobre la superficie del tambor
interior que ocasiona el desarrollo,
cuya magnitud es una medida de
tensión de corte t, y así se podrá
calcularla viscosidad

22. CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, and
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VICOSIMETRO UNIVERSAL
SAYBOLT
El viscosímetro Saybolt UTB-1300 se utiliza para determinar
la medición empírica de la viscosidad Saybolt de productos
derivados del petróleo a temperaturas específicas.
Sirve para líquidos que tengan entre 32 y 900 segundos de
efusión (fuera de esos extremos se observan viscosidades
erróneas).

23. CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, and
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VICOSIMETRO DE BOLA DESCENDENTE
Utiliza el principio de Höppler para medir la
viscosidad de los fluidos midiendo el
tiempo requerido para que una bola caiga
por gravedad a través de un tubo lleno de
muestra.

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VICOSIMETRO CAPILAR DE VIDRIO CALIBRADO
Sirve para medir la viscosidad
cinemática de líquidos
transparentes y opacos.
En estos viscosímetros un
depósito se conecta a un
capilar y el fluido a estudiar se
extruye a través del capilar por
medio de un pistón que aplica
un esfuerzo constante.

25. Qué son los grados de
viscosidad ISO y SAE
● Los grados SAE pertenecen a los estándares de clasificación de
los aceites lubricantes de la Sociedad de Ingenieros
Automotrices (SAE) para aceites de engranes y de motor (de
combustión)
● En el sistema ISO, el aceite es clasificado por su grado de
viscosidad. Mientras que en el sistema SAE, las equivalencias son
aproximadas. Esto se debe a que el sistema SAE mide la
viscosidad del lubricante a diferentes temperaturas para realizar
su clasificación.

26. CAPITULO II
APLICACIÓN DE PROBLEMAS Y
MARCO EXPERIMENTAL

27. Ejercicio

28. EJERCICIO: Cálculo de viscosidad cinemática y dinámica de un fluido
newtoniano
1. Dos placas, una fija y una móvil, están separadas por una película de agua de 1cm de
espesor, a una temperatura de 20°C. la placa móvil se mueve a 2m/s, al aplicarse una
fuerza de 2N. El área de contacto es de 0,8m2. Estime la viscosidad cinemática y
dinámica del fluido.
𝜏 = 𝜇
𝑑𝑢
𝑑𝑦
……….(2)
𝐹
𝐴
= 𝜇
𝑑𝑢
𝑑𝑦
𝐹
𝐴
= 𝜇
𝑉
𝜑
𝑑𝑢
𝑑𝑦
=
𝑉
𝜑
𝜇 =
𝐹𝜑
𝐴..𝑉
=
2𝑁 0.01 𝑚
0.8 𝑚2 2 𝑚/𝑠
= 0.0125
𝑁
𝑚2
𝐷 =
𝜇
𝜌20°C
=
0.0125 𝑃𝑎
998
𝑘𝑔
𝑚3
= 1.25 ∗ 10−5
= 0.0000125
𝑚2
𝑠
1𝑐𝑚 =
1𝑚
100 𝑐𝑚
= 0.01 𝑚

29. Se va a medir la viscosidad de un fluido con un viscosímetro construido de dos cilindros
concéntricos de 75 cm de largo. El diámetro exterior del cilindro interior es de 15 cm y la
distancia entre los dos cilindros es de 0.12 cm. Se hace girar el cilindro interior a 200 rpm y
se mide que el par de torsión es de 0.8 N/m. Determine la viscosidad del fluido

30. EXPERIMENTO RELACIONADO AL TEMA: