Laboratorio Viscosimetro de Caida de Aguja

1. PRACTICA Nº 3
UNIVERSIDAD
FACULTAD DE INGENIERIA
CARRERA
UNIVERSITARIO:

DOCENTE: Ing.
GRUPO: A (Martes)
MATERIA:
FECHA DE ENTREGA:
LA PAZ – BOLIVIA

2. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
1
Contenido
1. OBJETIVOS............................................................................................................................... 2
1.1. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................ 2
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS..................................................................................................... 2
2. FUNDAMENTO TEORICO ........................................................................................................ 2
2.1. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos........................................................................... 2
3. PROCEDIMIENTO .................................................................................................................... 4
4. EQUIPOS.................................................................................................................................. 5
5. DATOS Y CALCULOS ................................................................................................................ 5
6. ANALISIS DE RESULTADOS...................................................................................................... 8
7. CONCLUSIONES....................................................................................................................... 8
8. RECOMENDACIONES............................................................................................................... 8
9. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 9
10. ANEXOS............................................................................................................................... 9

3. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
2
PRACTICA Nº 5
PERFILES DE VELOCIDAD EN TUBOS CIRCULARES
1. OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL
 Determinar la viscosidad de un fluido Newtoniano empleando el viscosímetro de caída de
aguja.
1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Aprender el uso del viscosímetro de caída de aguja.
 Determinar la viscosidad del yogurt empleando el viscosímetro de caída de aguja.
2. FUNDAMENTO TEORICO
2.1. Fluidos Newtonianos y no Newtonianos
Aquellas sustancias que cumplen que el esfuerzo o cizalladura τ es directamente proporcional a la
velocidad de deformación del fluido o velocidad de cizalladura D, se denominan fluidos newtonianos.
El coeficiente de proporcionalidad η se conoce como viscosidad dinámica. La viscosidad cinemática
es υ=η/ρ.

4. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
3
Las dimensiones de η son
Poises = Dyn⋅s⋅cm-2 = 0.01 kg⋅s⋅m-2 y las de υ, m2⋅s-1
Aquellos fluidos que no presentan una relación lineal entre la cizalladura y la velocidad de
deformación se conocen como fluidos no newtonianos. Suelen presentar una función característica
o reograma de la forma:
En función de su reograma los fluidos no newtonianos pueden dividirse en,
 Plásticos
 Tixotrópicos
 Pseudo-plásticos
 Dilatantes
 Irreversibles
La viscosidad depende fuertemente de la temperatura T y de la presión.
Normalmente en los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, mientras que en
los gases es al revés.
La Ley de Andrade es un ejemplo de la dependencia de la viscosidad con la temperatura para los
fluidos.
La viscosidad de los fluidos aumenta con la presión.
Comportamiento Pseudo-plástico
Característico de materiales de elevada viscosidad, disueltas o fundidas, cuya viscosidad disminuye
rápidamente, cuando aumenta la cizalladura
La función característica o reograma más típico es el de

5. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
4
Ostwald,
Ejemplos: Polímeros en disolución, tinta de impresión, mermelada, etc.
Comportamiento Plástico
Son materiales esencialmente parecidos a los pseudo-plásticos pero necesitan de una tensión
mínima (o fluidez límite) para que exista deformación continua.
El reograma de Bingham tiene una función característica.
Ejemplos: Pasta dentrífica, pomadas, grasas, chocolate, tinta de bolígrafo…
Comportamiento Tixotrópico
La viscosidad depende de la velocidad de deformación y del tiempo (¡!).
Ejemplos: Pinturas (pequeñas rugosidades desaparecen con el tiempo), mayonesa, kétchup (tardan
un tiempo en recuperar su forma), etc.
Comportamiento Delatante
El aumento sobre proporcional de la viscosidad con τ o, incluso para una cizalladura elevada, el valor
casi infinito de la viscosidad es la característica de comportamiento de una sustancia dilatante.
Un reograma típico el de Ostwald:
Ejemplos: Arena húmeda, almidón en agua, depósitos de pinturas al aceite, etc.
Comportamiento Irreversible
Algunas sustancias tienen una variación de la viscosidad con el tiempo de cizalladura de tipo
Tixotrópico, pero la modificación de la viscosidad es irreversible y no hay regeneración estructural
durante el tiempo de reposo.
Campo de Aplicación
1. Investigación fundamental (medicina (sangre, etc.), fisiología, química, etc.
2. Investigación aplicada (dependencia de la viscosidad con parámetros físicos y químicos),
o Determinación de espesores de revestimiento: producción de películas, recubrimiento de
papel y textiles, barnizado por inmersión (carrocerías de coches), etc.
o Determinación del grosor de gotas: pintura a presión, inyección de gasolina en la cámara de
combustión, etc.
o Fabricación de tejas, mezcladores, masillas, resinas, alquitranes, etc.
o Determinación del comportamiento de la viscosidad con el tiempo: envejecimiento de
plásticos, etc.
o Determinación del comportamiento de los fluidos con la temperatura: vidrio, cerámica,
ceras, aceites, etc.
o Determinación del comportamiento del petróleo o de la gasolina al ser transportado
(buques, camiones cisterna, etc.).
3. PROCEDIMIENTO
o Se llena el viscosímetro con el líquido del cual queremos calcular su viscosidad.
o Se realizan pruebas con las diferentes agujas para ver cuál es la que tiene un descenso
adecuado para tomar datos.
o Se verifica que no existan fugas en el equipo.
o Se procede a la toma de datos del tiempo para una distancia conocida.
o Se repetirá el mismo procedimiento para otra distancia.
o Se emplean las pesas para medir tiempo para diferentes distancias.

6. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
5
4. EQUIPOS
ITEM EQUIPO CARACTERISTICAS CANTIDAD
1 Viscosímetro de caída de aguja
2 Agujas del viscosímetro 3
3 Cronometro 1
4 Balanza Precisión ± 0,01 1
ITEM Materiales CARACTERISTICAS CANTIDAD
1 Picnómetro 1
2 Vaso de precipitados 250 ml 1
3 Varilla de vidrio 1
5. DATOS Y CALCULOS
Datos picnómetro
Densidad del yogurt 𝟐, 𝟔𝟖 [𝒈/𝒄𝒎 𝟑
]
Datos de la aguja
Masa de la aguja sin pesas 𝟏𝟐𝟏, 𝟑 [𝒈]
Masa de las pesas 𝟏𝟎, 𝟖 [𝒈]
Datos del viscosímetro
Numero de
pesas
Distancia
[𝒄𝒎]
𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝟏
[𝒔]
𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝟐
[𝒔]
𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝟑
[𝒔]
𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝟒
[𝒔]
𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒑𝒓𝒐𝒎
[𝒔]
0 15 2,41 2,55 2,55 2,32 2,46
1 15 1,91 1,83 1,64 1,59 1,74
2 15 1,45 1,45 1,51 1,45 1,46
3 15 1,12 1,05 1,06 1,05 1,07
0 25 2,36 2,14 2,03 2,18
1 25 1,89 1,77 1,71 1,79
2 25 1,36 1,63 1,44 1,48
3 25 1,05 1,25 1,25 1,18
0 30 3,44 3,47 3,44 3,45
1 30 2,45 2,55 2,35 2,45
2 30 2,04 1,84 2,17 2,02
3 30 1,64 1,38 1,32 1,45
Calculo de las densidades de la aguja
Aguja utilizada: Aguja “2”
𝒅𝒆 𝒃𝒊𝒃𝒍𝒊𝒐𝒈𝒓𝒂𝒇𝒊𝒂 V𝐴𝑔𝑢𝑗𝑎 = 𝟏𝟓, 𝟐𝟗 [𝒄𝒎 𝟑
]
numero de pesas = 𝟎
𝝆 𝑨𝒈𝒖𝒋𝒂 =
𝒎 𝑨𝒈𝒖𝒋𝒂
𝐕 𝑨𝒈𝒖𝒋𝒂
=
𝟏𝟐𝟏,𝟑 [𝒈]
𝟏𝟓,𝟐𝟗 [𝒄𝒎 𝟑]
= 𝟕, 𝟗𝟑 [
𝒈
𝒄𝒎 𝟑
]

7. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
6
Numero de pesas Volumen de la aguja [𝒄𝒎 𝟑
] Masa de la aguja [𝒈] Densidad [𝒈 𝒄𝒎 𝟑⁄ ]
0 15,29 121,3 7,93
1 15,29 132,1 8,64
2 15,29 142,9 9,35
3 15,29 153,7 10,05
Calculo de las velocidades
numero de pesas = 𝟎
𝒗 =
𝒅𝒊𝒔𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂
𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒑𝒓𝒐𝒎
=
𝟏𝟓 [𝒄𝒎]
𝟐,𝟒𝟔 [𝒔]
= 𝟔, 𝟏𝟎 [
𝒄𝒎
𝒔
]
Numero de pesas Distancia [𝒄𝒎] 𝑻𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒑𝒓𝒐𝒎 [𝒔] Velocidad [𝒄𝒎 𝒔⁄ ]
0 15 2,46 6,10
1 15 1,74 8,62
2 15 1,46 10,27
3 15 1,07 14,02
𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒑𝒓𝒐𝒎 9,75272871
0 25 2,18 11,47
1 25 1,79 13,97
2 25 1,48 16,89
3 25 1,18 21,19
𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒑𝒓𝒐𝒎 15,8781757
0 30 3,45 8,70
1 30 2,45 12,24
2 30 2,02 14,85
3 30 1,45 20,69
𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒑𝒓𝒐𝒎 14,1204226
Datos para el ajuste de la curva
𝐥𝐧(𝝆 𝒂𝒈𝒖𝒋𝒂
𝒏 𝒑𝒆𝒔𝒂
− 𝝆 𝒂𝒈𝒖𝒋𝒂
𝟎 𝒑𝒆𝒔𝒂
) 𝐥𝐧 𝐕𝐅 𝐥𝐧 𝐕𝐅 𝐥𝐧 𝐕𝐅
-0,34765289 2,15416509 2,63666021 2,50510936
0,34549429 2,32961377 2,82683374 2,69809987
0,7509594 2,64039155 3,05336139 3,02963383
Ajuste lineales de las curvas
𝒅 = 15 [ 𝑐𝑚] 𝒚 = 2,1491𝒙 − 4,8539 𝒓 = 0,952
𝒅 = 25 [ 𝑐𝑚] 𝒚 = 2,6098𝒙 − 7,1594 𝒓 = 0,98
𝒅 = 30 [ 𝑐𝑚] 𝒚 = 1,9997𝒙 − 5,2381 𝒓 = 0,955

8. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
7
De las ecuaciones de los ajustes se concluye
Distancia [𝒄𝒎] 𝑩 = 𝒏 A
15 2,1491 − 4,8539
25 2,6098 − 7,1594
30 1,9997 − 5,2381
Calculo del parámetro 𝑰𝒔𝒐𝒍 (𝑹) y m
Corrección del índice m para el equipo
Distancia [𝒄𝒎] 𝒎 𝑭𝒄 𝒎 𝒄𝒐𝒓𝒓
15 2,40689 ∗ 10−05
0,9 2,1662 ∗ 10−05
25 8,79598 ∗ 10−07
0,9 7,9164 ∗ 10−07
30 2,29513 ∗ 10−05 0,9 2,0656 ∗ 10−05
Calculo de velocidad de corte y viscosidad
Distancia [𝒄𝒎] 𝑰𝒔𝒐𝒍 (𝑹) 𝒎
15 0,03244634 2,40689 ∗ 10−05
25 0,04045375 8,79598 ∗ 10−07
30 0,02971993 2,29513 ∗ 10−05
-1,2
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
ln(ρn-ρ0)
Ln (VF)
Grafico 1
distancia= 15 cm
distancia= 25 cm
distancia= 30 cm
Lineal (distancia= 15 cm)
Lineal (distancia= 15 cm)
Lineal (distancia= 30 cm)

9. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
8
Para una distancia de 15 [𝑐𝑚]
𝛾 =
𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑝𝑟𝑜𝑚
𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎
=
9,75272871 [𝑐𝑚 𝑠⁄ ]
15 [𝑐𝑚]
= 0,65018191 [
1
𝑠
]
𝜇𝑎 (𝐶𝑝) = 100 ∗ 𝑚(𝛾) 𝑛−1
= 100 ∗ 2,1662 ∗ 10−05(0,65018191)2,1491−1
=
0,0013208 [ 𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒]
Distancia [𝒄𝒎] 𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒑𝒓𝒐𝒎 𝜸 [1 𝑠⁄ ] 𝝁𝒂 [ 𝒑𝒐𝒊𝒔𝒆]
15 9,75272871 0,65018191 0,00132086
25 15,8781757 0,63512703 3,8122 ∗ 10−05
30 14,1204226 0,47068075 0,00097247
6. ANALISIS DE RESULTADOS
Viscosidad de la leche saborizada de delicia 𝜇 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0,0013 [𝑝𝑜𝑖𝑠𝑒] para un temperatura 𝑇 =
20 ℃
Porcentaje de diferencia
% 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
|𝜇 𝑒𝑥𝑝𝑒 − 𝜇 𝑟𝑒𝑎𝑙|
𝜇 𝑟𝑒𝑎𝑙
∗ 100% =
|0,00132086 − 0,0013|
0,0013
∗ 100% = 𝟏, 𝟔𝟎 %
Distancia [𝒄𝒎] 𝝁𝒂 [ 𝒑𝒐𝒊𝒔𝒆] % 𝒅𝒊𝒇𝒆𝒓𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂
15 0,00132086 1,60
25 3,8122 ∗ 10−05 97,07
30 0,00097247 25,2
Se puede apreciar que la diferencia porcentual de la primera toma de datos es realmente pequeña
y aceptable ingenierilmente.
7. CONCLUSIONES
 Se puede verificar la tendencia lineal de nuestras curvas obtenidas experimentalmente.
 El porcentaje tan bajo para la primera toma de datos se debe a que aún no existía fugas
en el sistema por parte del fluido.
 La fuga constante del fluido se aprecia notablemente en los resultados de la diferencia
porcentual.
 Los datos fueron tomados en el siguiente orden 15, 30, 25 cm respectivamente esto
corrobora porque es tan alto el porcentaje de diferencia en el dato de 25 cm, teniendo
en cuenta la fuga que se iba produciendo al trascurrir el tiempo.
8. RECOMENDACIONES
 Se recomienda realizar la práctica lo más rápidamente posible para evitar porcentajes
tan altos en la diferencia con el dato real.
 Antes de comenzar la práctica tratar de reducir lo máximo posible la fuga existente de
líquido.

10. VISCOSIMETRO DE CAIDA DE AGUJA
9
 Llevar líquidos que sean fácilmente lavables ya que facilita la limpieza de nuestro
equipo.
9. BIBLIOGRAFIA

10. ANEXOS