Practica 5 guia viscosidad y tension superficial version 2021

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA QMC 100 - L
CURSO BASICO SEMESTRE I/2021
LABORATORIO QUIMICA GENERAL
PRÁCTICA 5
Viscosidad y Tensión superficial
5.1. OBJETIVO GENERAL
 Calcular la viscosidad absoluta de diversos fluidos de manera experimental y comparar, los
valores obtenidos, con los suministrados por los fabricantes.
 Medir la tensión superficial de diferentes líquidos mediante el método del ascenso capilar.
5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Determinar la viscosidad absoluta de dos solventes orgánicos tomando como líquido de
referencia el agua mediante el uso del viscosímetro de Ostwald.
 Comparar valores experimentales de viscosidad, con los aportados por bobliografía para evaluar
el error porcentual.
 Determinar la tensión superficial de tres líquidos diferentes mediante el método del ascenso
capilar.
5.3.FUNDAMENTO TEÓRICO
5.3.1. Viscosidad
De todas las propiedades de los fluidos, la viscosidad requiere la mayor consideración en el estudio del
flujo de los fluidos. La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se la aplica una
fuerza externa: El coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la viscosidad absoluta de un fluido,
es una medida de resistencia, al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas. La melaza es un fluido
muy viscoso en comparación con el agua.
La viscosidad es una manifestación del movimiento molecular dentro del fluido. Las moléculas de
regiones con alta velocidad global chocan con las moléculas que se mueven con una velocidad global
menor, y viceversa, estos choques permiten transportar cantidad de movimiento de una región de fluido
a otra.
Los fluidos presentan diferentes propiedades que los distinguen, como la viscosidad, densidad, peso
específico, volumen específico, presión, etc. Al analizar las distintas propiedades que poseen los fluidos, la
viscosidad requiere la mayor consideración para el estudio de estos materiales; su naturaleza y
características, así como las dimensiones y factores de conversión.

VISCOSIDAD Y TENSION SUPERFICIAL
2 LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL
Ecuación de Stokes
Todo fluido tiene una viscosidad específica bajo ciertas condiciones cuando se mueve alrededor de un
cuerpo o cuando un cuerpo se mueve dentro del fluido, se produce una fuerza de arrastre (Fa) sobre
este. Si el cuerpo en estudio es una esfera, está fuerza de arrastre viene dada por la expresión según la
ley de Stokes: Fa v
r 



 

6
Donde  es la viscosidad absoluta del fluido; r esa el radio de la esfera; v la velocidad de la esfera con
respecto al fluido.
Relación de Hagen - Poiseuille
En 1844 Hagen – Poiseuille realizaron un trabajo en relación al flujo de líquidos a través de tubos y
propusieron una ecuación para determinar la viscosidad de los líquidos. Esta ecuación es llamada la
ecuación de Poiseuille
(1)
l volumen del líquido, P es
la presión hidrostática, y L es la distancia recorrida por el líquido durante el tiempo t. En honor de Hagen
- Poiseuille la unidad de la viscosidad es denominada Poise. La unidad de la viscosidad en el Sistema
internacional de unidades SI es kg/m s (Pascal segundo Pa s)
Viscosidad absoluta o dinámica
Es la fuerza tangencial por unidad de área, de los planos paralelos por una unidad de distancia, cuando el
espacio que los separa está lleno con un fluido y uno de los planos se traslada con velocidad unidad en su
propio plano con respecto al otro también denominado viscosidad dinámica; coeficiente de viscosidad
La unidad de viscosidad dinámica en el sistema internacional (SI) es el pascal segundo (Pa s) o también
newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2
), o sea kilogramo por metro segundo (kg/m s): Esta unidad
se conoce también con el nombre de poiseuille (Pl) en Francia, pero debe tenerse en cuenta que no es la
misma que el poise (P) descrita a continuación:
El poise es la unidad correspondiente en el sistema CGS de unidades y tiene dimensiones de dina segundo
por centímetro cuadrado o de gramos por centímetro cuadrado. El submúltiplo el centipoise (cP), 10-2
poises, es la unidad más utilizada para expresar la viscosidad dinámica dado que la mayoría de los fluidos
poseen baja viscosidad.
Sistema de Unidades
S.I.: N s / m2
= Kg / m s = Pa s
C.G.S.: g /cm s = Poise

S.B.G.: slug / ft seg
S.I.I.: lb seg / ft2
La relación entre el pascal segundo y el centipoise es:
1Pa s = 1 N s/m2
= 1 kg/(m s) = 103
cP
1cP = 10-3
Pa s
Viscosidad cinemática
Es la razón de viscosidad a densidad de masa. En el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad
cinemática es el metro cuadrado por segundo (m2
/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con
dimensiones de centímetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2
stokes, que es el submúltiplo
más utilizado.
Stokes
Símbolo “St”; Es una unidad de la viscosidad cinemática de un fluido que tenga una viscosidad dinámica
de 1 poise, y una densidad de 1 gramo por centímetro cúbico.
1m2
/s = 106
cSt
1cSt = 10-6
m2
/s


 
ALGUNOS DE LOS MEDIDORES DE VISCOSIDAD CONOCIDOS
Viscosímetro
Es un instrumento para medir la viscosidad de un fluido
La viscosidad puede ser medida usando un viscosímetro. Los diferentes tipos de viscosímetro son los
siguientes:
1. Viscosímetro de Tubo capilar
2. Viscosímetro Saybolt
3. Viscosímetro de Ostwald
4. Viscosímetro Rotacional
5. Viscosímetro de caída libre de una esfera
6. Viscosímetro Vibracional
7. Viscosímetro de burbuja

Viscosímetro de tubo capilar
Consiste en 2 recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño conocido como tubo
capilar. Conforme al fluido fluye a través del tubo con una velocidad constante el sistema pierde energía,
ocasionando una caída de presión. La magnitud de la caída de presión está relacionada con la viscosidad
del fluido mediante la siguiente ecuación:
vL
D
p
p
32
)
2
1
( 2



El viscosímetro Saybolt:
La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una indicación de su
viscosidad , este es el principio por el cual está basado el viscosímetro universal.
La muestra del fluido se coloca en el aparato después de que se establece el flujo se mide el tiempo
requerido para colectar 60 ml. de fluido. El tiempo resultante se reporta como la velocidad del fluido en
segundos universales de Saybolt. La expresión aproximada entre viscosidad y segundos Saybolt es:
t
80
.
1
t
002
.
0 


 se expresa en stokes y t en segundos.
densidad del fluido

Viscosímetro de Oswald- Cannon-Fenske:
En esencia el viscosímetro es un tubo “U” una de sus ramas es un tubo capilar fino conectado a un
deposito superior. El tubo se mantiene en posición vertical y se coloca una cantidad conocida del fluido
él depósito para que luego fluya por gravedad a través de un capilar. Los procedimientos exactos para
llevar a cabo estas pruebas estándar dado en los estándares de la American Society For Testing and
Materials ASTM.
En un viscosímetro Ostwald la distancia recorrida por el liquido, L, siempre será constante; el radio, r será
también constante; y por el procedimiento el volumen de líquido, V será siempre constante. Por lo tanto
la ecuación de Hagen Poiseuille
puede ser simplificada de la siguiente forma:
Donde K es una constante
La presión hidrostática P es proporcional a la densidad del fluido que es estudiado. En la experiencia con
el viscosímetro Ostwald mediremos la masa de volúmenes de líquido iguales de modo que la viscosidad
será proporcional a las masas medidas. Por lo tanto tendremos la relación:
Donde K y t fueron definidas antes y m es la masa del líquido.
Para encontrar la viscosidad de los líquidos es importante calibrar el viscosímetro usando un líquido de
referencia. El agua es el líquido de referencia más usado. La viscosidad del agua a 30 °C es 0.8007
centipoise (cP). Conociendo los valores para el líquido de referencia y con la anterior fórmula,
obtenemos:

Donde: ηr es la viscosidad del líquido de referencia (agua), mr es la masa del líquido de referencia, y tr es
el tiempo de flujo del líquido de referencia. Note que K se anula. Las otras variables son la viscosidad,
masa y el tiempo de flujo del líquido en estudio respectivamente.
Con el viscosímetro de Ostwald podemos medir el tiempo de flujo de un líquido (la masa se puede medir
usando procedimientos estándar de laboratorio como por ejemplo con una balanza o determinando la
densidad y el volumen) y determinar su viscosidad resolviendo la ecuación para η.
Que se puede expresar en función de las densidades como:
Viscosímetro de cilindro concéntrico
Por medio de un cilindro que gira a una cierta velocidad con respecto a un cilindro interno concéntrico
estacionario se determina du/dy al medir el momento de torsión sobre el cilindro estacionario es posible
calcular el esfuerzo cortante. El cociente entre el esfuerzo cortante y el cambio de velocidad expresa la
viscosidad.
Si la velocidad de rotación es N rpm y el radio es r2 , la velocidad del fluido en la superficie del cilindro
externo está dada por 2r2N/60. Con una separación entre cilindro y cilindro
b
60
N
r
2
dy
du 2


La ecuación se basa en b<< r2. El momento de torsión Tc sobre el cilindro interno se mide con un alambre
de torsión del cual pende el cilindro. Si se ajusta un disco al alambre su rotación es determinada por una
aguja fija. Si se desprecia el momento de torsión debido al fluido por abajo del fondo del cilindro interno
el esfuerzo cortante es:
h
r
2
T
2
1
c



De esta manera la ecuación para la viscosidad nos queda:
hN
r
r
b
Tc
2
2
1
2
15

 

Viscosímetro de caída libre
Consiste en un tubo lleno con líquido en estudio en el cual se deja caer una esfera metálica de masa m y
diámetro D. El tiempo necesario para que la esfera recorra la longitud X después que ha alcanzado
velocidad límite depende de la viscosidad del líquido.
En la práctica utilizaremos el método de Stokes para la obtención de la viscosidad. Sir George Gabriel
Stokes Matemático y Físico Irlandés en 1819 es autor de trabajos en hidrodinámica, encontró la ley que
rige la caída de sólidos esféricos en el seno de un fluido denominada con su nombre.
Todo fluido tiene una viscosidad específica bajo ciertas condiciones cuando se mueve alrededor de un
cuerpo o cuando un cuerpo se mueve dentro del fluido, se produce una fuerza de arrastre (Fa) sobre
este. Si el cuerpo en estudio es una esfera, está fuerza de arrastre viene dada por la expresión según la
ley de Stokes:
Fa v
r 



 

6
Donde  es la viscosidad absoluta del fluido; r esa el radio de la esfera; v la velocidad de la esfera con
respecto al fluido.
Considerando lo anterior si se deja caer una esfera en un recipiente con un fluido, debe existir una
relación entre el tiempo empleado en recorrer una determinada distancia y la viscosidad de dicho fluido.
Construyendo el diagrama de cuerpo libre de una esfera se tiene:
Fa
E
p

E: Empuje hidrostático
P: Peso de la esfera
Fa: Fuerza de arrastre
Aplicando la segunda Ley de Newton:
 




 a
m
F
E
P
a
m
f a .
.
Expresando en función de los parámetros cinemáticos nos queda:
dt
dv
m
v
r
E
P
.
.
.
.
.
6 

 
 Pero
0


dt
dv
a .
ctte
v 
Nos queda,
0
6 

 rv
E
mg 
Dividiendo todo entre la masa,
0
6






 








m
E
mg
v
m
r

se puede designar dos constantes para abreviar la ecuación diferencial:
m
E
mg
A
)
( 

m
r
B
.
.
.
6 


Por lo tanto:
0


 A
Bv si ctte
v 
t
x
v



Entonces:
x
t
A
B


 (Experimental)
Sustituyendo los valores
x
t
m
E
mg
m
r







6
Despejamos la viscosidad sabiendo que g
r
E 
 3
3
4
 nos queda:

x
t
r
g
r
mg









18
4
3 3
5.3.2. Tensión superficial
La Tensión superficial o energía libre superficial es el trabajo necesario para incrementar, a temperatura
constante y de modo reversible, el área de la superficie de un líquido en una unidad.
La tensión superficial es la medida de la potencia de las fuerzas intermoleculares.
La tensión superficial depende de la clase de sustancia y disminuye con un aumento de la temperatura.
Las unidades de tensión superficial son: erg/cm2
, Joules/m2
, dinas/cm o Nt/m.
Tensión superficial por el método del ascenso capilar
La primera interpretación de la capilaridad consideraba que el líquido "trepaba" por las paredes del tubo
hasta el punto de que el "agarre" del anillo de la superficie alrededor de la pared interior apenas podía
soportar el peso de la columna de líquido debajo de él. Esta tensión superficial se calculó como el peso
de la columna dividido por la circunferencia interior del tubo. Esto se refinó más tarde a unidades de
fuerza / longitud. Así, si un líquido de densidad (D) 0.800 g / cm3 se elevó a una altura (H) de 5.00 cm en
un tubo capilar con un radio interno (r) de 0.0100 cm (en un campo gravitacional, g = 980 cm / seg2 ), se
calculó la tensión superficial (g):
Volumen = Área x Altura
Masa = Volumen x Densidad
Fuerza = Masa x Aceleración
V =  r2
H
M =  r2
Hr
F =  r2
Hrg
Circunferencia = 2 r
Tensión superficial =  = Fuerza / Circunferencia =  r2
Hrg / 2 r
Por lo tanto, para realizar la determinación de la tensión superficial se mide la altura que alcanza un
líquido dentro de un tubo capilar abierto en ambos extremos de acuerdo a:
g
rh

2
1

Dónde:  es la tensión superficial
r es el radio interno del tubo capilar
h es la altura alcanzada por el líquido

 es la densidad del líquido
g es la aceleración de la gravedad
Esta idea de la tensión superficial que soporta el peso del líquido se traslada a los métodos de
desprendimiento que proporcionan formas alternativas de determinar la tensión superficial. En 1805,
Young y LaPlace relacionaron independientemente la tensión superficial con una diferencia de presión a
través de una superficie curva, proporcionando la definición moderna de tensión superficial. Utilizaron
dos radios de curvatura (R1 y R2) en planos mutuamente perpendiculares que contienen una línea
normal a la superficie para describir la curvatura en cualquier punto de una superficie. Estos radios
pueden ser difíciles de visualizar, pero son claros para dos casos simples, una superficie esférica y una
superficie cilíndrica.
Para una superficie esférica, los dos radios son idénticos R1 = R2:
Para una superficie cilíndrica, un radio es infinito R2 = infinito, 1 / R2 = 0:
La ecuación de Young y Laplace es:
P =  (1 / R1 + 1 / R2).
La aplicación a la elevación capilar utiliza dos relaciones:
En un fluido continuo (líquido o aire), la presión está en todas partes.
la misma a la misma altura en el campo gravitacional.
A diferentes alturas en el campo gravitacional, la presión dentro del
fluido difiere (P) por la densidad del fluido () multiplicado por la
diferencia de altura (H) y la constante gravitacional (g).
La altura (H) en la parte inferior del menisco está relacionada con la diferencia de presión a través del
siguiente análisis:

P = P1 - P2
P2 = P3 - liqgH
P1 = P4 - airegH
P3 = P4
P = (liq - aire) gH
y la ecuación de Young y LaPlace se convierte en:
 (1 / R1 + 1 / R2) = (liq - aire) gH.
En la parte inferior del menisco, los dos radios son iguales entre sí R1 = R2 = R,
y si el menisco es un hemisferio, los radios son iguales al radio del capilar R = r,
permitiendo una solución aproximada:
 = rHg (liq - aire) / 2.
Ésta es una buena aproximación para un capilar con un radio muy pequeño, pero el error aumenta con el
radio del capilar porque el menisco tiende a aplanarse en la parte inferior y el radio se vuelve mayor que
la aproximación del hemisferio. En 1915, Lord Rayleigh (ver Química Física de Superficies 5th Ed por
Arthur W. Adamson, 1990, John Wiley and Sons, Ch 2) desarrolló una mejor aproximación:
 = (rg / 2) (liq - aire) (H + r / 3 - 0.1288r2
/ H + 0.1312r3
/ H2
+ ...).

Esto proporciona una buena aproximación para capilares pequeños (tales que H / r es grande), siempre
que la altura se pueda medir con precisión. La ubicación del fondo del menisco se puede medir con
mucha precisión, pero el nivel de líquido fuera del capilar es difícil de observar debido al grosor del
menisco en la pared del recipiente. La técnica de los capilares gemelos se desarrolló para evitar este
problema, utilizando dos capilares de diferentes radios (r1, r2) y midiendo la diferencia en las alturas del
líquido (H), dando una primera aproximación razonable:
 = (gH / 2) (liq - aire) / (1 / r1 - 1 / r2)
Tensión superficial por el método de Du Nouy
El método de Du Nouy es uno de los más conocidos. Se mide la fuerza adicional ΔF que hay que ejercer
sobre un anillo de aluminio justo en el momento en el que la lámina de líquido se va a romper.
Si no se dispone de un anillo, se puede usar un portaobjetos para microscopio. Se trata de una pequeña
pieza rectangular de vidrio cuyas dimensiones son a=75 mm de largo, b=25 mm de ancho y
aproximadamente c=1 mm de espesor, su peso es aproximadamente 4.37 g.
Se pesa primero el portaobjetos en el aire y a continuación, cuando su borde inferior toca la superficie
del líquido. La diferencia de peso ΔF está relacionada con la tensión superficial
ΔF=2·γ(a+c)
Se empuja el portaobjetos hacia arriba cuasiestáticamente. Justamente, cuando va a dejar de tener
contacto con la superficie del líquido, la fuerza F que hemos de ejercer hacia arriba es igual a la suma de:
 El peso del portaobjetos, mg
 La fuerza debida a la tensión superficial de la lámina de líquido que se ha formado, 2·γ(a+c)
 El peso del líquido ρgach que se ha elevado una altura h, sobre la superficie libre de líquido.
Siendo ρ es la densidad del líquido.

Para un portaobjetos de las dimensiones señaladas, que toca la superficie del agua, h es del orden de 2.3
mm
 La fuerza debida a la tensión superficial es 2·γ(a+c) =2·72.8·10-3
· (0.075+0.001) =11.07·10-3
N
 El peso de la lámina de agua es del orden de ρgach=1000·9.8·0.075·0.001·0.0023=1.70·10-3
N
Para que la simulación sea lo más simple posible, no se ha tenido en cuenta el peso de la lámina de líquido
que se eleva por encima de la superficie libre.
Medida de la tensión superficial. Ley de Tate
Para este método se recurre a la mecánica de la formación lenta de una gota a la salida de una bureta.
La gota se desprende del tubo en el instante en el que su peso iguala a las fuerzas de tensión superficial
que la sostiene y que actúan a lo largo de la circunferencia AB de contacto con el tubo. Debido a que la
gota no se rompe justo en el extremo del tubo, sino más abajo en la línea A’B’ de menor diámetro y que
no hay seguridad de que el líquido situado entre los niveles AB y A’B’ sea arrastrado por la gota, la
fórmula a emplear es
P=k2πrγ
Siendo P el peso de la gota y k un coeficiente de contracción que se ha de determinar experimentalmente.
Esta es la denominada ley de Tate, el peso de la gota es proporcional al radio del tubo r y a la tensión
superficial del líquido γ.
La aplicación de esta ley nos permite realizar medidas relativas de la tensión superficial. Sabiendo la
tensión superficial del agua podemos medir la tensión superficial del líquido problema.
Llenamos un cuentagotas de agua cuya tensión superficial es g y dejamos caer un número n de gotas
sobre el platillo de una balanza, medimos su masa m.

Llenamos el mismo cuentagotas con un líquido cuya tensión superficial es desconocida g’, dejamos caer
el mismo número n de gotas sobre el platillo de la balanza y medimos su masa m’.
La ley de Tate nos dice que se deberá cumplir la relación
El agua destilada es el líquido de referencia cuya tensión superficial es 0.0728 N/m a 20°C
5.4.MATERIALES Y REACTIVOS
5.4.1. MATERIALES
(para el método de caída libre)
ITEM MATERIAL CARACTERÍSTICA CANTIDAD
1 Tubo de vidrio 150 cm 1
2 Embudo 1
3 Perdigón de acero 5 mm diam 5
4 Cronometro 1
5 Iman 1
6 Flexometro 100 cm 1
7 Vernier 1
8 Vaso de precipitado 250 cc 1
9 Escala milimétrica 10 cm 1
10 Tubo capilar 3
11 Matraz aforado 50 cm3
4
12 Balanza electrica Hasta 0.001 1
(para el método del viscosímetro de Ostwald)
1 Viscosímetro Ostwald Material de vidrio 1
2 Embudo 1
3 Pipeta 25 ml 1
4 Cronometro 1
(para medir tensión superficial por ascenso capilar)

1 Tubos capilares Diferentes diámetros 3
2 Vaso de precipitados 100 ml 1
3 Regla graduada 15 cm 1
(para medir tensión superficial por el método de Du Nouy)
1 Vidrio portaobjetos 3
2 Balanza 1
3 Vaso de precipitados 100 ml 1
(para medir tensión superficial por el método de Tate)
1 Soporte universal 1
2 Bureta 25 ml 1
3 Balanza 0.001 g 1
5.4.2. REACTIVOS
ITEM REACTIVO CARACTERÍSTICA CANTIDAD
1 Agua destilada 300 cc
2 Líquidos para medir la
viscosidad
Diferentes viscosidades 300 cc
3 Líquidos para medir la tensión
superficial
Diferentes tensiones
superficiales
100 cc
Los simuladores para realizar el experimento se pueden hallar en:
Para tensión superficial
https://web.mst.edu/~gbert/SurfaceTension/cap.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/fluidos/tension/tension.html
Para viscosidad
http://pcv-au.vlabs.ac.in/physical-
chemistry/Determination_of_Viscosity_of_Organic_Solvents/experiment.html

5.5.PROCEDIMIENTO
5.5.1. Viscosidad (método de caída libre)
 Determinar el diámetro de la esfera y su masa
 Determinar la densidad de cada aceite (referencia a practica No1)
 Se coloca la esfera en el pasador horizontal del tubo.
 Se sumerge cuidadosamente el pasador.
 Se deja descender libremente la esfera, cuidando que no roce las paredes del tubo y cuando la
esfera pase por la referencia indicada, se acciona el cronómetro
 Una vez que la esfera pase por la segunda referencia indicada, se detiene el cronómetro y se
toma nota del tiempo empleado.
 Se repite la operación anterior 5 veces por cada aceite empleado en la práctica.
 Compare los valores da las distintas viscosidades experimentales con el obtenido mediante la
bibliografía y calcule los respectivos errores porcentuales obtenidos.
5.5.2. Tensión superficial
 Llene el vaso de precipitados de 250 cc con el líquido en estudio
 Calibre un capilar pesando el capilar seco y vacío y luego lleno de líquido. Con el peso del
líquido, la densidad del líquido y la longitud del tubo determine el diámetro interno del tubo
capilar.
 Introduzca con mucho cuidado el tubo capilar y determine con ayuda de la escala milimétrica
la altura h del ascenso capilar.
 Determine la tensión superficial y compare con los valores bibliográficos
 Repita el procedimiento para diferentes líquidos
5.5.3. Datos
Viscosidad
Medición masa distancia tiempo densidad diámetro
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5

1
2
3
4
5
Tensión superficial
Medida Masa capilar vacío Masa capilar lleno Longitud del
capilar
Densidad del
líquido
1
2
3
4
Medida Altura alcanzada
1
2
3
4
5.6.BIBLIOGRAFÍA
,
 Eugene A. Avallone, Theodore Bauemeister III, Manual del Ing. Mecánico, Tercera Edición. Editorial
McGraw-Hill, 1999.
 Víctor L. Streeter Mecánica de los Fluidos, Editorial Mc Hill, Novena Edición.
 Gerhart, R. Groos y J. Hochstein Fundamentos de Mecánica de los Fluidos. (1995) Wilmington,
Delaware, USA. Addison-Wesley Iberoamericano, S.A. Segunda Edición.
 Jaime Zapata Guía para laboratorio de Mecánica de Fluidos, Guayana 1989.
 Manual del lubricante PDV
 Manual de líneas de lubricantes BP.
5.7.CUESTIONARIO
5.7.1. Definir tensión superficial
5.7.2. Definir viscosidad
5.7.3. De que depende la viscosidad
5.7.4. De que depende la tensión superficial
5.7.5. Que factor molecular mide la tensión superficial
5.7.6. Se observa que un líquido cuya densidad es de 0.865 g/cm3
, alcanza una altura de 10.4 mm en un
tubo capilar de 0.5 mm de radio. Calcular la tensión superficial del líquido.

5.7.7. El tiempo requerido para que 2 cm3
de etanol fluyan a través de un tubo capilar es de 40
segundos; 2 cm3
de acetona tardan 10 segundos para fluir por el mismo tubo capilar. ¿Cuál de
los dos líquidos tiene mayor viscosidad y porqué?
5.8.Anexo 1
Viscosidad de los aceites
Los aceites presentan notables diferencias en su grado de viscosidad o fluidez, influyendo mucho estas
diferencias en algunas de sus aplicaciones. El grado de viscosidad de los aceites tiene importancia en los
aceites destinados a arder y los utilizados como lubricantes. En los primeros influye la viscosidad de
modo que los aceites fluidos ascienden fácilmente por capilaridad en las mechas de las lámparas,
mientras que los muy viscoso o poco fluidos requieren disposiciones especiales para conseguir que
llegue a la llama en la unidad de tiempo suficiente cantidad de combustible. Cuando se emplea aceites
como lubricantes, la materia grasa debe tener consistencia apropiada para impedir el contacto
inmediato de las superficies que frotan entre sí impidiendo con ello se desgaste; para lograr esto
conviene que la materia grasa no sea demasiado fluida ni tampoco demasiado viscosa.
Sistemas Unidades
S.I.: N.s / m2
= Kg / m.s
C.G.S.: g /cm.s = Poise
S.B.G.: slug / ft.seg
S.I.I.: lb.seg / ft2
CLASIFICACIÒN DE LOS ACEITES
La clasificación de los aceites atendiendo a su velocidad, generan en la etiqueta de los envases una serie
de siglas, acompañados por unos dígitos, identificando el grado de viscosidad del lubricante, qué se
refiere a su temperatura sin añadir datos alguno de sobre atrás apreciaciones o condiciones. El índice de
viscosidad representa la tendencia más o menos que se espera a medida que se enfría o se calienta. Los
aceites multigrado con base sintéticos se obtienen haciendo una mezcla de aceites de síntesis de baja
graduación SAE y de aceites mineral de alta viscosidad.
La Organización de Estandarización Internacional ISO, estableció su ordenación para los lubricantes de
aplicación industrial, o a la Sociedad de Ingenieros de Automoción –Society of Automotive Engineers-
(SAE) de los Estados Unidos, creo su escala de denominación para definir rangos de viscosidad en los
lubricantes de automóviles
Clasificación SAE:
La Sociedad de Ingenieros de Automotores de EE.UU.(SAE) clasificó a los aceites según su viscosidad
adoptando como temperatura de referencia 100 grado centígrado y manteniendo la viscosidad en
centistoke (cst). Se dividió el rango total de viscosidades de los aceites en grupos arbitrarios designados
por los siguientes números: 20, 30, 40 y 50, originalmente existió un grado 60 que luego fue suprimido.

Esta clasificación no tuvo en cuenta que un aceite SAE 20 en condiciones de baja temperatura
aumentaba considerablemente su viscosidad no siendo apto para una operación correcta en climas fríos.
Surgen así los aceites tipo W (winter: invierno) que cubrirían esta deficiencia. Se amplió entonces la
clasificación incorporando los grados SAE 5W, SAE 10W, SAE 20W a los ya existentes.
Estas primeras clasificaciones sólo tomaron en cuenta la viscosidad del aceite, posteriormente con el
advenimiento de los aditivos mejoradores se incorporan siglas que caracterizan al aceite también por sus
propiedades especificas (ejemplo: HD SAE 30, SAE 20 S1, etc.) como tener capacidad detergente-
dispersante, propiedades antidesgaste, propiedades anticorrosivas, etc.
Clasificación SAE de viscosidad de aceites para motor (SAE J306, DIC 96)
Nota: 1 cP = 1 mPa x s; 1cSt = 1 mm2
/s
(*) Los Grados 0w/40, 5w/40, 10w/40
(**) Los Grados 15w/40, 20w/40, 25w/40, 40
Aceites multigrado
Con el uso de aditivos mejoradores de índice de viscosidad y partiendo de bases refinadas es posible
formular aceites cuya viscosidad a altas y bajas temperaturas le permiten cumplir con los requerimientos
del servicio. De esta manera se obtienen aceites de características SAE 30 a 100 ºc y SAE 10W a –20ºc,
son los denominados “multigrado” generalmente designados SAE 10W30 o similares.
Las ventajas de usar aceites multigrados son:
Grado
SAE
Viscosidad Max. (cP)
Arranque en frío a la
temperatura indicada en
ºC
Viscosidad Max. (cP)
Bombeo a baja temp.
s/esfuerzo de fluencia a la
Temp. indicada en ºC
Viscosidad
en
cSt @ 100ºC
Viscosidad alta
temperatura alta tasa
de corte (cP) a 150ºC y
106
s
Min. Max.
0W 3250 a -30 60000 a –40 3,8 - -
5W 3500 a –25 60000 a –35 3,8 - -
10W 3500 a –20 60000 a –25 4,1 - -
15W 3500 a –15 60000 a –25 5,6 - -
20W 4500 a –10 60000 a –20 5,6 - -
25W 6000 a –5 60000 a –15 9,3 - -
20 - -
5,6 menor
que 9,3
2,6
30 - -
9,3 menor
que 12,5
2,9
40 - -
12,5 menor
que 16,3
2,9 (*)
40 - -
12,5 menor
que 16,3
3,7 (**)
50 - -
16,3 menor
que 21,9
3,7
60 - -
21,9 menor
que 26,1
3,7

 Facilidad de arranque en frío.
 Rápida entrada en régimen térmico del motor.
 Ahorro de baterías y sistemas de arranque.
 Adecuada viscosidad en todo el rango de temperatura.
Clasificación de viscosidad ISO para industriales aceites lubricantes
A lo largo del tiempo se ha adoptado diferentes siglas (ASTM, DIN, etc. ) para clasificar los Aceites
Lubricantes Industriales por su viscosidad medida en diversas unidades, llevando a la necesidad del uso
de tablas de conversión para pasar de un sistema a otro.
Esta situación generó en los Institutos de Normalización de los piases miembros de la Organización
Internacional de Estandarización (ISO) el deseo de uniformar criterios para crear un único sistema de
clasificación.
Sistema ISO de clasificación según la viscosidad para aceites industriales
Nota: La clasificación ISO corresponde a la norma
COVENIN 1121
Este esfuerzo conjunto permitió el nacimiento de la
clasificación ISO para Aceites Lubricantes Industriales,
con las siguientes características:
Posee 18 grados de viscosidad entre 2 y1500 centi stokes
(cst) a 40 ºc, cubriendo la totalidad del rango de
viscosidad, desde los aceites más livianos a los más
pesados.
Cada grupo se designa el número a su viscosidad
cinemática media.
Cada grupo representa un intervalo de viscosidad
generado apartar de su viscosidad cinemática media +/-
10% de este valor.
Cada viscosidad cinemática media es aproximadamente
50% mayor a la correspondiente al grado anterior.
Grado de
viscosidad
Viscosidad
Cinemática
media
Límites de Viscosidad
Cinemática en cSt @
40 ºC
Mínima Máxima
ISO VG 2 2,2 1.98 2,42
ISO VG 3 3,2 2,88 3,52
ISO VG 5 4,6 4,14 5,03
ISO VG 7 6,8 6,12 7,48
ISO VG 10 10,0 9,00 11,00
ISO VG 15 15,0 13,50 16,50
ISO VG 22 22,0 19,80 24,20
ISO VG 32 32,0 28,80 35,20
ISO VG 46 46,0 41,40 0,60
ISO VG 68 68,0 61,20 74,80
ISO VG 100 100,0 90,00 110,00
ISO VG 150 150,0 135,00 165,00
ISO VG 220 220,0 198,00 242,00
ISO VG 320 320,0 288,00 352,00
ISO VG 460 460,0 414,00 506,00
ISO VG 680 680,0 612,00 748,00
ISO VG 1.000 1.000,0 900,00 1100,00
ISO VG 1.500 1.500,0 1.350,00 1650,00

Sistema de clasificación API
Motores a gasolina Algunas designaciones son: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH. El primero usado para
motores a gasolina y Diésel.
Clasificación API (Instituto de Petróleo Americano) de calidad de los aceites para motor
Clasificación
de servicio
API
Gasolina
Servicio
API
previo
Descripción de
los fabricantes
de equipos y
especificaciones
militares
relacionadas
Gasolina
SA ML
Aceite mineral
puro
SB MM
Aceite inhibido
(1930)
SC
MS
(1964)
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (1964-
1967)
SD
MS
(1968)
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (1968-
1971)
SE
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (1972-
1980)/MIL-L-
46152 y MIL-
L46152A
SF
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (1980-
1988)/MIL-L-
46152B
SG
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (1989-
1992)/ MIL-L-
46152D

SH
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (1993-
19996)
SJ
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (1996-
2000)
SL
Garantía de
servicio para
motores a
gasolina (2001)

Practica 5 guia viscosidad y tension superficial version 2021

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Practica 5 guia viscosidad y tension superficial version 2021

Similar a Practica 5 guia viscosidad y tension superficial version 2021 (20)

Último

Último (20)

Practica 5 guia viscosidad y tension superficial version 2021