El documento describe un laboratorio de mecánica de fluidos enfocándose en la determinación de la viscosidad de aceite SAE 40 usando un viscosímetro Saybolt y un viscosímetro rotacional. Se detalla el procedimiento experimental, incluyendo los materiales y el análisis de resultados, concluyendo que el aceite SAE 40 tiene un SSU de 1933.4 a 37°C. Además, se determina que una mezcla de harina y agua es no newtoniana tras evaluar el diagrama reológico en el viscosímetro rotacional.

1. INGENIERIA MECANICA INTEGRANTES: ABARCA VICTORIA 5961 GUAPULEMA ROCIO 5911 JACOME ANGEL 5898 Escuela superior politécnica de Chimborazo

2. LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS TEMA: Viscosímetro Saybolt

3. OBJETIVO Determinar SSU del Aceite Sae 40 a la temperatura de 37ºC

4. MATERIALES Partes del Viscosímetro: Sensor de temperatura Válvula para el liquido Recipiente cilíndrico Agitador Cronometro Vaso de 60 ml

5. MARCO TEORICO EL VISCOSÍMETRO SAYBOLT Consiste esencialmente de un tubo cilíndrico de bronce en cuyo fondo esta un orificio de dimensiones especificas. El tubo de bronce es rodeado por un baño a temperatura constante. cuando la muestra en el tubo alcanza la temperatura de la prueba, se mide el tiempo requerido para que 60ml del liquido pasen a través del orificio. La muestra se recoge en un frasco estándar calibrado. la unidad de medida es el tiempo en segundos requeridos para que 60 ml de un fluido fluyan a través del orificio a una temperatura dada. Esta medida se conoce como segundos saybolt universal (sus).

6. VISCOSIDAD CINEMATICA Propiedad medida cuando una cantidad fija de aceite fluye a traves de un tubo capilar bajo la acción de la fuerza de gravedad. la unidad de medida de la viscosidad cinemática es el centistoke. una medida intermedia en segundos puede ser convertida en centistoke, con ayuda de la constante de un viscosímetro. viscosidad cinematica (cs) = c × t. c = constante de viscosidad. t = tiempo de flujo en segundos. La prueba es medida precisa de la viscosidad de los fluidos VISCOSIDAD ABSOLUTA Es la viscosidad cinemática corregida para sobreponerse a las variaciones causadas por diferencias en la gravedad especifica. El centipoise, unidad de viscosidad absoluta mas comúnmente usada, es una centésima parte del poise. La relación entre viscosidad absoluta y cinematica es: viscosidad cinematica = viscosidad absoluta ÷ densidad. centistoke = centipoises ÷ densidad.

7. Procedimiento Para comenzar con el ensayo en el que se requiere hallar la viscosidad del aceite SAE 40 a la temperatura de 37°C realizamos lo siguiente:

8. Encendemos la bomba para que el agua suba a llenar el calentador del viscosímetro.

9. Una vez lleno el calentador y percatándonos de que el agua cubre las resistencias se apaga la bomba y prendemos las resistencias. Las resistencias calentaran el agua y esta bajará por un sistema de tuberías a otro contenedor para que por medio del baño maría comience a calentar el aceite.

10. Se controla la temperatura del aceite y la temperatura del baño maría utilizando el controlador de temperatura 1 y 2

11. Una vez que el aceite llega a la temperatura de 35 se evacua el agua del contenedor de baño maría y con la ayuda de un cronometro se toma el tiempo en que el aceite cae y llena un vaso de 60ml. El momento en que se lleno el vaso paramos el cronometro y anotamos el resultado obtenido

12. ANALISIS Y RESULTADOS Para llenar el vaso de precipitación de 60 cm^3 con aceite SAE 40 a temperatura 37ºC, después de destapar la cámara en que se encontraba, se toma el tiempo con un cronómetro obteniendo como resultado 32 min 13.4 seg Transformación del tiempo en segundos T= 1933.4 seg

13. Como se tiene 37ºC se necesita a grados Fahrenheit Se obtiene con la siguiente formula: ºF= 37ºC *(9/5) +32 ºF= 98.6

14. CONCLUSIONES Después de haber realizado el experimento se obtuvo 1933.4 SSU del Aceite Sae 40 a la temperatura de 37ºC que equivalen a 424.9 centistock

15. RECOMENDACIONES Ser precisos en cronometrar para obtener un mejor resultado hasta q su llenado sea 60ml Revisar que los contenedores estén con suficiente agua para cubrir las resistencias en su totalidad Tener cuidado al controlar la temperatura a 37º C ya que debe ser constante.

16. TEMA: Viscosímetro Rotacional

17. OBJETIVO Determinar si una sustancia es Newtoniana o no Newtoniana Encontrar el diagrama reo lógico.

18. MATERIALES Pesas del mismo valor Porta pesas 2 poleas Cable Vaso de Precipitación Eje de rotación Cilindro que rota Mesa

19. Marco teórico Viscosímetro Rotacional Como se muestra en la figura.1 , el viscosímetro en cuestión consta esencialmente de un cilindro móvil, interior de radio Rm y altura h , que gira a velocidad constante, el cual está concéntricamente situado dentro de un cilindro mayor, fijo, de radio Re. En el espacio entre ambos cilindros está el líquido cuya viscosidad se desea determinar.

20. Procedimiento Viscosímetro Rotacional Primero se prepara la mezcla de harina y agua, la misma que se utililizará en el viscosímetro rotacional para determinar su viscosidad.

21. Después se coloca dicha mezcla en el vaso de precipitación y posteriormente en la base del viscosímetro con el cilindro móvil sumergido en la mezcla.

22. Se colocan pesas en un porta pesas al extremo de un sistema de cuerda y poleas para accionar al cilindro móvil.

23. Con al ayuda del cronómetro, se toma los tiempos de caída de una altura de caída previamente establecida; de las masas de prueba utilizadas en el paso anterior. Se termina por tomar las medidas importantes del aparato como los diámetros de sus componentes y la altura del cilindro móvil sumergido en la mezcla.

24. Datos y Cálculos Viscosímetro Rotacional Los siguientes son los tiempos de caída tomados en el laboratorio para diferentes masas.

25. Datos tomados: Diámetro del cilindro móvil= 25,1 mm. Diámetro del vaso de precipitación= 66,86 mm Longitud del cilindro sumergido= 39 mm Altura de caída= 1,15m Diámetro de la polea= 55 mm

26. Análisis y Resultados: Calcular el peso multiplicando la masa por la gravedad Calcular el momento multiplicando el peso por el radio de la polea Calcular el espesor:

27. Los resultados se muestran en la siguiente tabla: Masa (gr) Masa (kg) Peso (N) Momento (N*m) 40,0000 0,0400 392,4000 10,7910 45,0000 0,0450 441,4500 12,1399 50,0000 0,0500 490,5000 13,4888 55,0000 0,0550 539,5500 14,8376 60,0000 0,0600 588,6000 16,1865 65,0000 0,0650 637,6500 17,5354 70,0000 0,0700 686,7000 18,8843

28. Calcular el velocidad dividiendo la altura de la mesa para el tiempo promedio Calcular el esfuerzo cortante mediante la formula:

29. Calcular el Área de contacto mediante la formula: Donde: D = Diámetro del cilindro móvil L= Longitud sumergida del cilindro en el fluido Donde: r = Radio del cilindro móvil A= Área de contacto entre el fluido y el cilindro móvil

30. Los resultados se muestran en la siguiente tabla: T. Prom (seg) Velocidad(m/s) v/e(1/s) τ( N/m^2) 1,7575 0,6543 31,3381 0,2796 1,2800 0,8984 43,0286 0,3145 0,2525 4,5545 218,1253 0,3495 0,0800 14,3750 688,4579 0,3844 0,0718 16,0167 767,0840 0,4194 0,0707 16,2751 779,4598 0,4543 0,0067 170,8767 8183,7486 0,4893

31. La siguiente grafica muestra el diagrama reo lógico del fluido en estudio:

32. Conclusiones Al observar el diagrama reologico se nota que la curva no es lineal, el esfuerzo cortante no es proporcional a la deformación, por lo tanto la sustancia no es newtoniana no se aplica las leyes de newton de la viscosidad en esta sustancia La viscosidad no permanece constante al deformar el fluido

33. Recomendaciones: Ser precisos en cronometrar para obtener un mejor resultado. Revisar que la polea gire casi sin rozamiento si no la hace poner lubricante. Tener cuidado al manipular el vaso de precipitación ya que es frágil. Mezclar bien hasta obtener una homogeneidad total.

34. Bibliografía Streeter, V. L., Wylie, E. B. Mecánica de los fluidos . (1988). Mc Graw Hill, México MOTT ROBERTO.- Mecánica de fluidos aplicada.- Editorial Prentice Hall.- Mexico.- 1996. Mecánica de fluidos de Crane. Texto básico, mecánica de fluidos