Este documento describe una práctica de laboratorio sobre la medición de la viscosidad de fluidos utilizando tres viscosímetros: Stormer, Zahn y Brookfield. Se explican los procedimientos para medir la viscosidad de la glicerina y el aceite de coco a diferentes temperaturas con cada viscosímetro y calcular los resultados. Los valores obtenidos se comparan con los teóricos para validar los experimentos.

1. Instituto Tecnológico De Mexicali
Ing. Química
Laboratorio Integral I
Tema:
Practica 1: Viscosidad
Alumno:
Baltazar Armenta Delly
Numero de control:
11490182
Nombre del maestro:
Norman Edilberto Rivera Pazos

2. Introducción
Esta práctica trata principalmente sobre la viscosidad de los fluidos, en la vida diaria tratamos con sustancias que tienen distintas propiedades, y una de ellas es la viscosidad. Dentro de este contenido aprenderemos un poco sobre el significado de la viscosidad, así mismo conoceremos métodos para calcularla e instrumentos de medición que actualmente se utilizan para obtener su valor.
En la vida cotidiana podemos aplicar el objetivo de esta práctica, ya que es algo con lo que tenemos que tratar la mayoría del tiempo nosotros como ingenieros químicos.
No solamente tendremos el placer de ver esta propiedad de los fluidos de manera visual, si no también podemos calcular su valor por medio de tablas y ecuaciones, así podemos conocer que tan viscoso es la sustancia con la que estamos tratando.
Esta práctica se realizara con tres viscosímetros: Stormer, Zahn y Brookfield.
Al momento de terminar cada práctica, tomaremos los valores del tiempo y temperatura a la que se llevó a cabo y así podemos comparar los resultados teóricos de los reales.
Objetivo:
Conocer el significado y comportamiento de la viscosidad de diferentes fluidos, utilizando tres viscosímetros diferentes.

3. Marco Teórico:
La viscosidad es una propiedad de las más importantes en el estudio de los fluidos y se pone de manifiesto cuando los fluidos están en movimiento.
La viscosidad de un fluido se define como su resistencia al corte. Se puede decir que es equivalente a la fricción entre dos sólidos en movimiento relativo.
Viscosidad Dinámica: También llamada viscosidad absoluta, es la resistencia interna al flujo de un fluido originado por el roce de las moléculas que se deslizan más sobre otras.
Viscosidad Cinemática: Es la viscosidad del fluido dividida entre su densidad.
Mediante la ley de la viscosidad de Newton podemos clasificar a los fluidos en Newtonianos y no Newtonianos. Los fluidos Newtonianos son aquellos en donde la viscosidad es constante en el tiempo, y los fluidos no Newtonianos son aquellos donde la viscosidad no es constante.
Como ejemplos de fluidos muy viscosos tenemos la miel y la brea, y un ejemplo de un fluido no viscoso es el agua.
La viscosidad tiene relación con la temperatura, ya que si la temperatura del fluido aumenta, su viscosidad disminuye, en cambio en un gas la viscosidad aumenta cuando la temperatura se eleva. La resistencia de un fluido al corte depende de dos factores; las fuerzas de cohesión entre las moléculas y la rapidez de transferencia de cantidad de movimiento molecular.
Las moléculas de un líquido presentan fuerzas de cohesión de mayor magnitud que las que presenta un gas, dicha cohesión parece ser la causa más predominante de la viscosidad en líquidos. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, aumenta la energía cinética de sus moléculas y, por lo tanto, las fuerzas de cohesión disminuyen en magnitud.

4. Viscosímetro Stormer
Consiste en medir la velocidad desarrollada por un cilindro u otro rotor sumergido en una sustancia cuya viscosidad se quiere medir, y que se mueve por la influencia de pesos constantes que se aplican en el extremo de una cuerda, que accionarán el rotor a través de una serie de poleas.
En este equipo de introduce la sustancia a analizar en el espacio comprendido entre un cilindro fijo y uno móvil. El rotor es accionado a través de las pesas y se mide el tiempo para que el rotor gire 100 veces. Mientras mayor es la viscosidad del fluido, su resistencia a deformarse es mayor y el tiempo necesario para que el rotor cumpla las 100 revoluciones también es mayor.
Material y Equipo
o Viscosímetro Stormer
o Vaso de precipitado de 500 ml
o Plancha eléctrica
o Termómetro
o Glicerina
Procedimiento
1. Eliminar cualquier tipo de roce que pueda existir entre el rotor y el tornillo fijo, desplazando el tornillo fijo hacia el rotor y fijándolo en esa posición.
2. Suelta el freno y asegúrate que no exista ningún tipo de roce.
3. Asegura el cilindro fijo con los tornillos de ajuste que están a los costados.
4. Coloca la glicerina en el cilindro fijo hasta llegar al tope interno.
5. Calentar la glicerina a baño maría hasta llegar a 62°
6. Se suelta el freno y mide el tiempo necesario para que el rotor de las 100 revoluciones.

5. Cálculos y Resultados:
La ecuación de regresión lineal que obtuve fue:
μ= (1.407*t) - 5.
T tiempo μ (Cp) μ (Poise) μ (Pa*s)
62 45.65 58.7296 0.5873 0.0587
60 47.39 61.1777 0.6118 0.0612
58 52.64 68.5645 0.6856 0.0686
56 58.72 77.1190 0.7712 0.0771
54 63.91 84.4214 0.8442 0.0844
52 77.58 103.6551 1.0366 0.1037
50 83.52 112.0126 1.1201 0.1120
48 94.28 127.1520 1.2715 0.1272
46 109.5 148.5665 1.4857 0.1486
44 124.53 169.7137 1.6971 0.1697

6. Comparando los valores obtenidos y los de la grafica
La línea anaranjada son los valores obtenidos Stormer y la línea azul son los valores
de la gráfica.
μ (Pa*s) μ(grafica)
0.0587 0.0539
0.0612 0.0795
0.0686 0.1052
0.0771 0.1308
0.0844 0.1565
0.1037 0.1821
0.1120 0.2078
0.1272 0.2335
0.1486 0.2391
0.1697 0.2847
44
46
48
50
52
54
56
58
60
62
0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3

7. Viscosímetro Zahn
Copa Zahn se utiliza para comprobar y ajustar la viscosidad de muchos y diversos tipos de líquidos. Cada taza tiene una manija de 12 pulgadas enlazada para permitir que la taza sea sumergida manualmente dentro de un envase conteniendo líquido. En el centro de esta manija se encuentra un anillo para sostener la taza en posición vertical durante la prueba.
Material y Equipo
o Caja de viscosímetros Zahn
o Vaso de precipitado de 250 ml
o Termómetro
o Aceite de coco 200 ml
o Glicerina 200 ml
Procedimiento
1. Tomar las copas 1, 2 y 4 (en la cuales primeramente utilizaremos aceite coco y posteriormente en la copa 2 y 4 utilizaremos glicerina).
2. Agregar la sustancia en un vaso de precipitado de 250ml.
3. Con el termómetro mida la temperatura ala que se trabajara dicha sustancia.
4. Sumergir la copa en el vaso de precipitado de 1 a 5 minutos para alcanzar el equilibrio térmico, después retirar en forma vertical de la sustancia de manera rápida y suave.
5. Con un cronometro tomar el tiempo a partir del momento en que la copa deje de estar en contacto con la superficie del líquido.
6. Mantener la copa vertical siempre que el líquido este fluyendo así como cuidar que la distancia entre la copa y la superficie del líquido sea menor de 15 cm.
7. Detengan el cronometro en el momento que se observe la primer gota de quiebre. La cantidad de segundos en tiempo de flujo será el valor de la viscosidad.

8. 8. Realizar el mismo procedimiento para todas las copas. Con un número de
repeticiones de 3 veces para cada copa.
9. Tomar un promedio de tiempo de las tres repeticiones por cada copa.
Tomar la temperatura y tiempo de cada copa.
Cálculos y Resultados
La temperatura de la muestra deberá ser de 25 centígrados +- 2 al momento de la
prueba de acuerdo con la siguiente formula:
V= k (t-c)
V: Viscosidad cinemática.
T: Tiempo de flujo.
K y C: Constantes de la tabla
Resultados:
Copa 1 2 4
k 1.1 3.5 11.7
c 2.9 14 7.5
v cinematica 50-60 20-250 200-1200
Densidad
aceite coco 900
T 27
Viscosimetro Marca Promedio μ(CP) μ (Pa*s)
1 Gardco 43.93 44.48 44.75 44.387 45.6353333 0.04563533
1 G.E 50.7 49.77 51.25 50.573 52.4406667 0.05244067
2 Manchado 25.51 25.41 25.48 25.467 40.1333333 0.04013333
2 G.E 22.44 21.93 22.75 22.373 29.3066667 0.02930667
4 V 8.26 8.7 8.16 8.373 10.218 0.010218
Densidad de
la glicerina 1224
Viscosimetro Marca Promedio μ (CP) μ (Pa*s)
2 G.E 54.89 45.34 50.115 126.4025 0.1264025
4 V 26.64 25.73 26.185 218.6145 0.2186145
Tiempo
Tiempo

9. Viscosímetro Brookfield
El funcionamiento del viscosímetro Brookfield se basa en el principio de la viscosimetria rotacional; mide la viscosidad captando el par de torsión necesario para hacer girar a velocidad constante un husillo inmerso en la muestra de fluido a estudiar. El par de torsión es proporcional a la resistencia viscosa sobre el eje sumergido, y en consecuencia, a la viscosidad del fluido.
Material y Equipo
o Viscosímetro Brookfield
o Vaso de precipitado de 250 y 1000 ml
o Termómetro
o Plancha Eléctrica
o Glicerina
Procedimiento
1.-Calibrar el viscosímetro.
Asegúrate de que el equipo este anivelado para verificar que sea así en la parte trasera encontraras una pequeña burbuja la cual tiene que estar colocada en el centro en caso de que no sea así ajusta los tornillos niveladores ubicados en la parte inferior de la base.
Calibrar del equipo:
o Enciende el equipo sin encender aun el motor.
o Escribe la clave del husillo (para el 1 es 61 y es 2 es 62) y después SPDL.
o Se presiona la tecla CPS para la medición de la viscosidad.
o Presiona AUTO CERO y automáticamente se calibra a cero.
o Se coloca el husillo en el rotor con una mano se sostiene el rotor y con la otra se atornilla el rotor.
Nota: La calibración del equipo debe ser sin husillo.

10.  Colocas la sustancia a medir en un vaso de precipitado hasta la marca indicada en el husillo y con el termómetro toma la temperatura de la muestra.
 Se enciende el motor.
 Automáticamente tendrás un valor de viscosidad en la pantalla.
 calentar agua a 80°, y posteriormente colocar la muestra a baño maría agitar un poco tomar nuevamente su temperatura.
 Para el paso 5 es obligatorio repetir los pasos del 2 al 4.
Cálculos y Resultados
Conclusión
En esta práctica, pude observar cómo se mide la viscosidad utilizando diferentes sustancias y al mismo tiempo distintos instrumentos de medición, en este caso utilizamos tres, el Stormer, Zahn y Brookfield, el viscosímetro más exacto a mi parecer fue el Brookfield, porque no interviene tanto los errores técnicos o humanos, aunque al momento de calibrarlo hay que tomar las medidas necesarias para que no afecte al momento de tomar las mediciones.
Muchas veces nosotros mismos aunque sabemos que una sustancia posee de viscosidad, no imaginamos de que depende esta propiedad de ella, y como afecta la temperatura para evaluarla.
Por esa razón me pareció interesante la práctica, porque no fue un solo instrumento el que utilizamos, sino que fueron tres y con dos sustancias distintas.
Referencias
http://www.matematicasypoesia.com.es/metodos/melweb08_Brookfield.
http://www.twilight.mx/Viscosimetros/Viscosimetros-Zahn.html
http://conceptosdequimica.blogspot.mx/2011/04/quimica-1952-tecnologia-aplicada-al.html
http://fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.htm
μ (Cp)Tμ (Pa*s) 378280.37896510.096112480.112