P 1 U 3 Medición de viscosidades

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI
INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD III
PRÁCTICA #1:
MEDICION DE VISCOSIDAD
LABORATORIO INTEGRAL I
NORMAN EDILBERTO RIVERA PAZOS
INTEGRANTES:
BUENO SALDAÑA JESÚS ALBERTO
FRANCO ESPINOZA JOHANA
GALLEGOS GONZÁLEZ LUCERO
JIMÉNEZ BADILLA FRANCISCO RAFAEL
LÓPEZ PÉREZ PAOLA
ROCHA MARTÍNEZ SERGIO DAMIAN
TORRES DELGADO NIDIA EVELYN
Realizada el 21 de Marzo de 2018
MEXICALI, B.C.

2. OBJETIVOS:
 Encontrar la Viscosidad de distintas sustancias a diferentes temperaturas e
instrumentos.
 Observar la influencia de la temperatura en la Viscosidad y densidad de ciertas
sustancias
Viscosímetro de Zahn
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.
Los resultados obtenidos se expresan en Zahn-Segundos a
temperatura específica para cada taza en particular. Para convertir
Zahn-Segundos a Centistokes, refiérase al estándar ASTM D 4212.
Características
 Simple y durable
 Rango de cerca de 20 a 1.800 centistokes
 Copa en forma de bala de acero inoxidable
 Orificios perforados con precisión
 Diámetros de los orificios ajustados por el fabricante usando estándares de viscosidad
de aceite newtoniano detectables aplicables al NIST.
No. de
Cat.
Descripción
Rango en
Centistrokes
Diámetro
de orificio
Aplicación
BL-Z1
Copa de inmersión de
viscosidad N°1
5 - 56 0.08" Líquidos muy delgados
BL-Z2
Copa de inmersión de
viscosidad N°2
21 - 231 0.11"
Aceites delgados, mezcla de pinturas y
lacas
BL-Z3
Copa de inmersión de
viscosidad N°3
146 - 848 0.15"
Aceites medianos, mezcla de pinturas,
esmaltes
BL-Z4
Copa de inmersión de
viscosidad N°4
222 - 1,110 0.17" Líquidos viscosos, mezclas
BL-Z5
Copa de inmersión de
viscosidad N°5
460 - 1,840 0.21"
líquidos extremadamente viscosos y
mezclas
La temperatura de la muestra deberá ser de 25±5°C al momento de la prueba
Tabla 1. Modelos copas Zahn
Figura 1. Copa de Zahn

3. De acuerdo con la siguiente fórmula, flujo inverso la viscosidad cinemática.
v = k (t-c)
v = Viscosidad cinemática (cts)
t = Tiempo de flujo
k y c = La constante correspondiente (ver tabla 2)
No. Copa 1 2 3 4 5
C 1.1 3.5 11.7 14.8 23
K 2.9 14 7.5 5 0
Material y Equipo:
• 1 cronómetro
• 1 vaso de precipitado de 500 mL
• 1 termómetro
• Copas de Zahn
• Sustancias:
• Glicerina
• Alcohol
• Aceite de ricino
• Aceite vegetal
Procedimiento:
1. Limpiar las copas a utilizar
2. Seleccionar la sustancia a trabajar
3. Elegir la copa adecuada
4. Tener listo el vaso de precipitado con la sustancia seleccionada
5. Sumergir la copa dentro del vaso de precipitado durante 1 minuto para alcanzar el
equilibrio térmico
6. Luego retirar suave y rápidamente la copa y mantenerla en un punto fijo
7. Inmediatamente accionar el cronómetro
8. Contar el tiempo a partir del momento en que el fondo de la copa deje de estar en
contacto con la superficie del líquido.
9. Mantener la copa vertical todo el tiempo que el líquido esté fluyendo
10. Dejar de contar al observar el primer corte del líquido
11. La cantidad de segundos de tiempo de flujo serán el valor numérico de viscosidad.
12. Hacer 3 repeticiones y anotar los datos en la hoja de Excel.
Tabla 2. Constantes

4. Resultados:
Tabla de constantes
No. Copa 1 2 3 4 5
C 1.1 3.5 11.7 14.8 23
K 2.9 14 7.5 5 0
Sustancia: Agua SI
No. Copa:
1 Multiplicar por densidad para convertir a centipoises
Tiempo (s)
Promedio
t
c k v= k (t - c) masa (gr) V (ml) ρ = m / V
v*ρ
(centipoises)
*0.001
(Pa*s)
24±0.05 25.1±0.5 1.1 2.9 69.60 179±0.5 350±0.5 0.511 35.595 0.0356
25.02±0.05
26.28±0.05
Sustancia: Glicerina
No. Copa: 4
Tiempo(s)
Promedio
t
c k v= k (t - c) masa (gr) V (ml) ρ = m / V
v*ρ
(centipoises)
*0.001
(Pa*s)
31±0.05 36.85±0.5 14.8 5 110.23 124.18±0.5 200±0.5 0.621 68.442 0.0684
43±0.05
36.54±0.05
Sustancia:
Aceite
vegetal
No. Copa: 2
Tiempo(s)
Promedio
t
c k v= k (t - c) masa (gr) V (ml) ρ = m / V
v*ρ
(centipoises)
*0.001
(Pa*s)
23.6±0.05 24.1±0.5 3.5 14 288.40 5.58±0.5 500±0.5 0.011 3.217 0.0032
24.7±0.05
24±0.05

5. Viscosímetro de Stormer
El viscosímetro de Stormer consiste en un cilindro que puede girar en el interior de un
recipiente de la misma forma. Mediante un sistema de pesos y poleas de muy baja fricción,
se ejerce una torca constante sobre el cilindro interior, que lo hace girar a una velocidad
angular constante a partir de la cual se puede determinar la viscosidad del líquido.
Material y quipo:
 1 Parrilla
 1 Termómetro
 Agua
 Vaso ppt 500ml
 Aceite de Ricino
Procedimiento:
1. La eliminación del roce que pueda existir entre el rotor y el cilindro fijo del equipo.
2. Desplazar el cilindro fijo hacia el rotor hasta llegar al tope de la guía, fijándolo en
esta posición.
3. Soltar el freno para dejar caer el peso y mover el cilindro fijo hasta eliminar cualquier
sonido de roce.
4. Una vez logrado lo anterior, asegurar el cilindro a través de los cuatro tornillos de
ajuste.
5. Introducir la muestra a analizar en el cilindro fijo hasta la altura de los topes internos.
6. Soltar el freno y medir el tiempo necesario para que el rotor de 100 revoluciones
(señaladas en el tacómetro).
7. Calentar agua hasta los 100°C
Figura 2. Viscosímetro de Stormer Figura 3. Esquema Viscosímetro de Stormer

6. 8. Verter el agua en la canaleta que está alrededor del cilindro fijo donde se coloca la
sustancia, con esto por medio de la conducción y convección se transmitirá calor a la
sustancia, por consiguiente se elevará su temperatura.
9. Agregar en el cilindro fijo la sustancia hasta los topes internos
10. Medir la temperatura
11. Cuando el termómetro se quede estable, significará que las dos sustancias alcanzaron
el equilibrio.
12. Repetir el proceso 10 veces con las diferentes temperaturas y tiempos.
Resultados:
1cp=10-3
Pa*s
Medición T (°C) Tiempo (s)
Viscosidad
(cp)
Pa*s
1 75 46.18 51.69 0.0517
2 68 47.2 53.14 0.0531
3 65 48.27 54.67 0.0547
4 60 54 62.86 0.0629
5 59 60 71.43 0.0714
6 58 69 84.29 0.0843
7 57 74 91.43 0.0914
8 55 82 102.86 0.1029
9 54 84 105.71 0.1057
10 53 89 112.86 0.1129
Se utilizò la recta dos (peso de los balines; 50.06 gramos)

7. 0
20
40
60
80
100
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00
Tiempo(s)
Viscosidad (centipoises)
Gràfico Viscosidadvs tiempo
Viscosidad (cp)

8. Se utlizò la curva de aceite de ricino
0.0000
0.0200
0.0400
0.0600
0.0800
0.1000
0.1200
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Viscoisidad
Temperatura
Gràfico Temperatura vs Viscosidad

9. Viscosímetro de Brookfield
El funcionamiento del viscosímetro Brookfield se basa en el principio de la viscosimetría
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.
Los viscosímetros Brookfield son de fácil instalación y gran versatilidad y para su manejo
no se necesitan grandes conocimientos operativos.
Según el husillo utilizado, este viscosímetro puede emplearse para fluidos en un rango de
viscosidad desde 100 cP hasta 8×10⁶ cP.
Tiene un amplio espectro de aplicación como puede ser la medida de la viscosidad en grasas,
pinturas, industrias alimentarias, farmacéuticas, etc.
Este tipo de viscosímetro permite obtener los siguientes datos:
-Viscosidad (Cp)
-Velocidad (rpm)
-Escala Brookfield o Torque (%)
Material y equipo:
 Viscosímetro de Brookfield
 Glicerina
 1 vaso de precipitado de 500ml
Procedimiento Operativo:
1. Se monta el viscosímetro con su dispositivo de protección sobre su soporte.
2. Se calibra el viscosímetro.
3. Se selecciona el husillo a utilizar.
4. Se llena un vaso con el producto a ensayar, teniendo cuidado de no producir burbujas
de aire.
5. Sumergir el vástago en el líquido a medir hasta la marca que figura sobre el eje.
6. Bajar el viscosímetro sobre su soporte y fijar el vástago al eje.
7. Poner el motor en marcha.
8. Ajustar a la velocidad deseada.
9. Desbloquear la aguja y dejar que gire hasta que se estabilice sobre el dial.
Generalmente tarda entre 5 y 10 segundos.
10. Bloquear la aguja y anotar la lectura.
11. Después, volver a poner en marcha el motor y tomar otra lectura.

10. Viscosímetro de Ostwald
El estudio de los fluidos en movimiento es un problema complejo y en el que la viscosidad
juega siempre un papel fundamental, aunque las teorías más elementales ignoran sus efectos,
suponiendo que el líquido se puede dividir en capas se deslizan unas sobre las otras sin
encontrar ninguna resistencia. En realidad esto dista mucho de ser verdad, y en el movimiento
se desarrollan unas fuerzas tangenciales tan grandes que algunas veces éste se lleva a cabo
con gran dificultad. Esto sucede por ejemplo con aceites muy pesados. Por el contrario, otras
veces estas fuerzas son muy pequeñas y el líquido fluye entonces fácilmente como sucede
con el agua o el alcohol. Este “grado de fluidez” se caracteriza por un coeficiente típico de
cada sustancia que se llama coeficiente de viscosidad o viscosidad dinámica. Un sólido
amorfo no es en realidad más que un líquido cuya viscosidad dinámica es enormemente
grande.
Fue Newton el que dio la expresión de la fuerza de viscosidad: “La fuerza tangencial que una
capa ejerce sobre la contigua es proporcional al área de la superficie de contacto y al gradiente
de la velocidad normal a la dirección de deslizamiento”.
Donde η es el coeficiente de viscosidad. Su unidad en el sistema SI es el stokes, aunque es
corriente también utilizar la unidad de viscosidad en el antiguo sistema CGS. Esta unidad se
llama poise (1 stokes = 10 poise). La viscosidad cinemática σ es el cociente entre la
viscosidad dinámica y la densidad.
El fundamento de la mayor parte de los viscosímetros que se utilizan en la práctica es la
fórmula de Poiseuille (ver el Apéndice), que nos da el caudal Q (volumen de fluido por
unidad de tiempo) que atraviesa un capilar de radio R y longitud l entre cuyos extremos se
ha aplicado una diferencia de presiones ∆p

11. Donde η es la viscosidad del fluido. Esto es
Si el líquido fluye únicamente por acción de la gravedad en un tubo situado verticalmente, la
presión ∆p es la que ejerce la columna de líquido, esto es, ∆p=ρgh, siendo ρ la densidad del
líquido y h la altura de la columna. Por tanto
y como también h es una constante para un tubo determinado podemos escribir:
El valor de K´ depende por tanto de la geometría de cada viscosímetro en concreto y suele
darlo el constructor, aunque puede determinarse utilizando un líquido de viscosidad
conocida. Normalmente se determinan las viscosidades relativas referidas al agua. Para el
agua se tendrá:
Así pues, podemos conocer la viscosidad dinámica de un líquido midiendo su densidad y la
razón entre los tiempos que tarda en fluir el mismo volumen de líquido y de agua. La
viscosidad del agua debe buscarse en las tablas en que aparece su variación con la
temperatura.

12. El viscosímetro de Ostwald permite un cálculo rápido (aunque no de máxima precisión) de
la viscosidad relativa de un líquido midiendo los tiempos que un mismo volumen de dos
líquidos tarda en pasar entre las marca M1 y M2 (ver figura 2).
El viscosímetro de Ostwald está formado por un capilar unido por su parte inferior a una
ampolla L y por su parte superior a otra ampolla S. Se llena la ampolla inferior L de agua
introduciéndola por A.
4

13. Se aspira por la rama B hasta que el nivel del agua sobrepase la ampolla superior procurando
que no queden burbujas de aire. Se deja caer el agua y se cuenta el tiempo que tarda en pasar
entre los niveles M1 y M2. Se repite esta operación varias veces y se calcula el valor medio
de los tiempos, t. A continuación se procede de manera análoga con el líquido cuya
viscosidad se desea conocer, obteniéndose el valor medio t´. Una vez obtenidos los tiempos
se calcula el valor de la viscosidad dinámica (ecuación 5). Cuando se comience a trabajar
tanto con el líquido como con el agua el viscosímetro debe estar limpio y seco.
Datos a 25 °C Unidades Tiempo (s) Acetona Alcohol
Viscosidad dinámica H2O 8.91E-04 Pa*s t1 50±0.05s 280±0.05s
Tiempo de H2O 98±0.05s s t2 50±0.05s 275±0.05s
Densidad de agua 997 kg/m3
t3 50±0.05s 270±0.05s
Densidad de alcohol 789 kg/m3
Densidad de acetona 791 kg/m3
Viscosidad (Pa*s)
Acetona Alcohol
3.61E-04 2.01E-03
3.61E-04 1.98E-03
3.61E-04 1.94E-03
Promedio= 3.61E-04 1.98E-03
RESULTADOS
Tabla comparativa con las viscosidades según el equipo utilizado en Pa*s
Sustancia T, °C
Zahn
(Pa*s)
Stormer
(Pa*s)
Brookfield
(Pa*s)
Ostwald
(Pa*s)
Aceite vegetal 25±0.05 0.0032
Agua 25±0.05 0.0356
alcohol 25±0.05 1.98E-03
Acetona 25±0.05 3.61E-04
Gllicerina
25±0.05 0.0684
35±0.05 0.441-0.445
45±0.05 0.118-0.173

14. Ricino
53±0.05 0.1129
54±0.05 0.1057
55±0.05 0.1029
57±0.05 0.0914
58±0.05 0.0843
59±0.05 0.0714
60±0.05 0.0629
65±0.05 0.0547
68±0.05 0.0531
75±0.05 0.0517
INCIDENCIAS
No todos los equipos contaban con un equipo para realizar la práctica por lo que se tenían
que rotar los equipos al igual que las sustancias. Fue importante calibrar los equipos puesto
que esto también influye en los cálculos.
CONCLUSIONES
En esta práctica se trabajó con distintas sustancias, unas aparentemente más viscosas que
otras. Utilizamos distintos viscosímetros, en los cuales algunos eran para sustancias con
mayor viscosidad por ejemplo Brookfield. Con este aparato utilizamos aceite comestible a
temperatura ambiente y a una más elevada, en lo cual marcaba un intervalo de cero, por lo
que se tuvo que repetir el experimento y utilizar una sustancia más viscosa, en nuestro caso
glicerina, obteniendo un resultado diferente de cero, por lo que se concluyó que en ese aparato
se debía trabajar con sustancias de mayor viscosidad. Al contrario de Ostwald utilizamos
alcohol y acetona, donde el primero resulto más viscoso, se utilizó una fórmula que utilizaba
datos en base al agua y a la sustancia utilizada, y así se obtuvo la viscosidad de dicha
sustancia, fue relativamente sencillo.
Fue una práctica que se alargó por la cantidad de equipos en base a la cantidad de aparatos
existentes, pero fue sencilla y muy agradable, donde todos pudimos participar de diferentes
formas por la cantidad de trabajo que se necesitaba para llevarla a cabo.
BIBLIOGRAFÍA:
sn. (s n). Manual de operaciones copas de viscosidad. 20/marzo/2018, de black knight
instrument company Sitio web: http://www.knightblack.com/PDF/Manual-de-Operacion-
Viscosimetro-Zahn.pdf
sa. (2005). Método Brookfield para el análisis de la viscosidad. 20/mar/2018, de amtex Sitio
web: http://www.amtex-
corp.com/repositorioaps/0/0/jer/informacion_tecnica_hijo/metodoviscosidad.pdf

15. sa. (2015). Reología de los fluidos. 20/mar/2018, de Blog de WordPress.com Sitio web:
https://reologiadelosalimentos.wordpress.com/acerca-de/
sa. (2016). Viscosímetro de Brookfield. 20/03/2018, de Instituto Tecnológico de Durango
Sitio web: http://tecno.cruzfierro.com/cursos/fenomenos1/2016b/lab5
Hervás, J.. (sa). Determinación de la viscosidad - Método de brookfield. 20/03/2018, de
Matemáticas y poesía Sitio web:
http://www.matematicasypoesia.com.es/metodos/melweb08_Brookfield.htm
sa. (2013). Viscosímetro de Stormer. 20/03/2018, de Instituto Tecnológico de Durango Sitio
web: http://tecno.cruzfierro.com/cursos/2013b/fenomenos1/lab3
Práctica 4: Medida de viscosidades y densidades. Consultado el 21/03/18 en
https://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/docencia/basesFQ/Pract/cuatroycinco.pdf