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VISCOSÍMETRO DE ENGLER Experiencia de laboratorio Nº1

CURSO: LAB. MECANICA DE FLUIDOS

PROFESOR: ING. ROSEL GALLEGOS TEODORO RODOLFO

GRUPO HORARIO : 93G

INTEGRANTE: CODIGO:

FIERRO CARRASCO PAUL 090567F

MALQUI ALAYO FRANZ KENNEDY 100650H

PAUCAR ESCALENTE ULDRICH FRANCISCO 092544C

RIVERA TELLO PAULA 1023120294

VALENZUELA GUTIERREZ RENZO 100638H

ZUBIETA LIZARME PAUL GIANCARLO 092583I

FECHA DE REALIZACIÓN: 18-04-2012 FECHA DE ENTREGA: 25-04-2012

BELLAVISTA – CALLAO

2012

Universidad Nacional Del Callao Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica Ciclo 2012-A __________________________________________________________________________________________

LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS

1° INFORME: VISCOSÍMETRO DE ENGLER 1

I. OBJETIVOS

Determinar la viscosidad de una muestra de aceite lubricante.

Mostrar la variación de la viscosidad de un fluido líquido con el cambio de temperatura.

II. FUNDAMENTO TEORICO

VISCOSIDAD Es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza; explica las pérdidas de energía asociada al transporte de fluidos en ductos y canales. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. Nota: Para un líquido cuando aumentamos la temperatura entonces disminuye la viscosidad. Para un gas cuando aumentamos la temperatura entonces aumentamos la viscosidad. VISCOSIDAD DINÁMICA Llamada también viscosidad absoluta, es medida por el tiempo que tarda el líquido en fluir a través de un tubo capilar a una determinada temperatura. Sus unidades son el poise, siendo muy utilizada a fines prácticos. Unidades: En términos de la fuerza:

En términos de la fuerza: Valor típico: para agua a 20ºC VISCOSIDAD CINEMÁTICA Es el tiempo requerido para que una cantidad fija de un líquido fluya a través de un tubo capilar bajo la fuerza de gravedad. Matemáticamente se expresa como el cociente de la viscosidad dominica (o absoluta) y la densidad de un fluido, ambos a la misma temperatura.

Unidades: Valor típico: para agua a 20ºC




DENSIDAD RELATIVA Está definido como el cociente entre la densidad de la sustancia y la de otra sustancia tomada como referencia en este caso es agua a 4ºC

=valor típico 1000 Kg/

VISCOSÍMETRO ENGLER

El viscosímetro Engler es un dispositivo que se emplea para medir la viscosidad cinemática aproximada de aceites hasta un grado SAE60 con buena eficiencia. Está conformado por una taza metálica central, con tapa, revestida de bronce, en cuyo fondo tiene un agujero central de 2.8 mm de diámetro por donde fluirá el aceite. Este agujero de mantiene cerrado mediante un pin obturador de metal, que puede ser levantado sin necesidad de abrir la tapa. Un recipiente para agua circunda a la taza y sirve para calentar el agua (baño maría) que mantendrá el aceite a una temperatura uniforme en toda la taza utilizando el agitador incorporado del equipo.




III. DESCRIPCION DEL EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

Aceite:

En el experimento se utilizo un aceite lubricante de SAE-30

marca HELIX, se tomo 200 ml para la prueba.

Agua Destilada: En este caso utilizamos 250 ml

Vaso de Precipitación graduado: El vaso debe ser resistente a

altas temperaturas por lo tanto debe ser marca PIREX , la

precisión de este objeto es de 50ml ± 5%. Mide de 0 a 200ml.

Viscosímetro de Engler: El viscosímetro engler es un dispositivo que se emplea para medir

la viscosidad cinemática aproximado de aceites hasta un grado SAE60 con buena

eficiencia. Está conformado por una taza metálica central,

con tapa, revestida de bronce, en cuyo fondo tiene un

agujero central de 2.80 mm de diámetro por donde fluirá el

aceite, este agujero se mantiene cerrado mediante un pin

obturador de metal, que puede ser lavado sin necesidad de

abrir la tapa. Un recipiente para agua circunda a la taza y

sirve para calentar el agua (baño maría) que mantendrá al

aceite a una temperatura uniforme en toda la taza

utilizando el agitador incomparado al equipo.




Tapón para el viscosímetro: En la toma de datos se utilizo un paño

para evitar la pérdida de calor, igualmente fue de gran ayuda.

Un Vástago de metal: Utilizado para evitar que el agua se vacíe en el

recipiente que se encuentra debajo de viscosímetro.

Una hornilla eléctrica: Para calentar el aceite.

Agitador: En este caso utilizamos un agitador de madera, para el

proceso de calentamiento del aceite.

Papel toalla: Ya que se trabajara con fluidos es necesario dejar el

laboratorio limpio y seco.




Dos termómetros: En el laboratorio se utilizaron 2 termómetros

de mercurio marca B &C Germany, que mide la temperatura de 0

a 100°C, uno en la escala 2/1 y el otro en la escala 1/1. Se

utilizaron dos ya que uno es necesario para la toma de

temperatura del agua y otro para el aceite.

Hornilla a gas: La hornilla que calienta al fluido dentro del viscosímetro funciona mediante

un balón de gas, esta hornilla debe ser prendida con precaución ya que esta produce una

gran llama.

Un cronometro: utilizado para medir el tiempo de vaciado del fluido en el viscosímetro.

Características de equipo e instrumentación:

1. Termómetro N° 1 :

a. Sustancia con la que trabaja : alcohol

b. Marca : B y C Germany

c. Unidad de medida : °C

d. Aproximación : -14 °C

e. Rango : 254 °C

f. Escala: uno de 1/1 y el otro 2/1

g. Uso en el experimento : medidas en el agua destilada y medida de la

temperatura del aceite




2. Termómetro N° 2 :

a. Sustancia con la que trabaja : alcohol

b. Marca : sin marca

c. Unidad de medida :°C

d. Aproximación : -20 °C

e. Rango : 130 °C

f. Uso en el experimento : medidas en el aceite

3. Vaso :

a. Marca : PIREX

b. Aproximación : 50 ml

c. Rango : 500 ml

d. Uso en el experimento: recipiente de medida para el alcohol y agua

destilada.

4. Aceite :

a. Marca : MOTOR OIL 4 CICLE

b. SAE : 30

IV. PROCEDIMIENTO UTILIZADO

1.-Primer paso:

Nivelación del equipo, para ello los integrantes del grupo se encargaron de la instalación y

familiarización con los instrumentos de trabajo, para después realizar la experiencia sin

mayor problema.

2.-Segundo paso:

Llene la taza central con agua, llevándola a la temperatura aproximada de 20 °C.

3.-Segundo paso:

Llene la taza central con aceite y el recipiente que circunda con agua. Coloque los

termómetros en los depósitos respectivos.




Experiencia Nº.1

Se hizo el tiempo de vaciado de 200ml de agua, para ello se lleno la taza central del

viscosímetro con agua, en este caso a la temperatura de 26 Cº, y luego poniendo un vaso

de precipitado debajo del viscosímetro se tomo el tiempo de caída de los 200 ml de agua.

A continuación se empezaron a tomar las medidas de los tiempos de vaciado del aceite a

diferentes temperaturas, para ello se lleno el borde del viscosímetro con agua, se calentó

a una primera Tº de 50ºC (agua); y el aceite a 5ºC menos que el agua, ambos calentados

separadamente, para luego vaciar el aceite en el medio de la taza del viscosímetro.

Esperar unos minutos hasta que la temperatura del aceite no tenga cambios y medir el

tiempo de vaciado del mismo (la primera medición fue tomada por el grupo anterior)




Experiencia Nº.2

la siguiente medida fue tomada a 60ºC y el aceite a 55ºC (medidas tomadas por nuestro

grupo) y de igual forma se tomó el tiempo de vaciado del aceite, de la misma forma

fueron trabajados para las temperaturas de 75ºC(agua) y 70ºC(aceite); 95ºC(agua) y

90ºC(aceite), en todos los casos anteriores el objetivo fue medir el tiempo de vaciado del

aceite para así poder calcular los grados Engler, viscosidad del aceite lubricante y la

variación de la viscosidad del aceite con el cambio de temperatura.

V. TABULACIÓN DE DATOS

200ml de agua destilada.

Tiempo de caída del agua destilada 45seg. y 6 centésimas de segundos.

Experiencia Nº1

250ml de aceite

temperatura del agua 60 °C

temperatura del aceite 55 °C

temperatura de equilibrio del aceite: 62

tiempo de vaciado del aceite 3m 43s 2´´

Experiencia Nº2

250ml de aceite

temperatura del agua 95°C

temperatura del aceite 80 °C

temperatura de equilibrio del aceite: 90

tiempo de vaciado del aceite 1m 56s 56´´




VI. SECUENCIA DE CÁLCULOS

Experiencia Nº1

El tiempo vaciado de 200 ml de agua a 20 fue de 45 segundos y 6 centésimas de

segundo.

Por dato tenemos:

Densidad relativa del aceite SAE-30 es 0.84

Este dato nos es útil para hallar la densidad del aceite:

Luego haremos uso de las siguientes formulas:

La determinación de los grados Engler.

Determinación de la viscosidad cinemática.

Haciendo uso de una formula auxiliar, hallamos la viscosidad dinámica ( del aceite:

Teniendo el aceite a su temperatura de equilibrio de 62 , el vaciado del aceite fue de 3

minutos y 43 segundos y 2 centésimas de segundo.

Con esto determinamos los grados Engler para una T= 62 .




Donde:

m= minutos

s= segundos

cs = centésimas de segundos

Pasando todo a centésimas de segundos para homogenizar y así poder efectuar la

división:

Ahora calculamos el valor de la viscosidad cinemática.

Calculamos la viscosidad dinámica:

Experiencia Nº2

Teniendo el aceite a su temperatura de equilibrio de 90 , el vaciado del aceite fue de 1

minuto, 56 segundos y 56 centésimas de segundo.

Determinamos los grados Engler para una T= 90 .




Para los siguientes cálculos procederemos de manera similar:

Homogenizando la división:

Ahora calculamos el valor de la viscosidad cinemática.

Calculamos la viscosidad dinámica:

VII. TABULACIÓN DE RESULTADOS

Exp. Núm.

Temperatura del agua

( )

Temperatura del aceite

( )

Tiempo de

vaciado del aceite

(seg.)

Viscosidad del aceite

Grados Engler

Cinemática

Dinámica

1 65 62 223,02 4,9494 3,4905.

2 95 90 116,56 2,5868




Experiencia Nº1

Experiencia Nº2




VIII. CONCLUSIONES

Se pudo comprobar que ha baja temperatura el residual petrolizado, este no puede fluir;

mas a medida calentábamos más el aceite, su viscosidad dinámica disminuía y por ende

este fluía con más facilidad.

Con el modelo físico-matemático se comprobó que los resultados experimentales de

viscosidad y los modelados matemáticamente, se encuentran en valores similares de

exactitud y validez.

Con la grafica pudimos comprobar que el aceite utilizado en el experimento se trataba del

SAE-30.

Al aumentar la temperatura del aceite, su viscosidad disminuye.

IX. RECOMENDACIONES

Tener en cuenta que el viscosímetro Engler, para ensayos donde la temperatura del agua alcanza los 50 ºC existe un error del orden del 10 %; sobre los 50 ºC, el error baja al orden del 5%.

Es necesario tener cuidado al momento de vaciar los líquidos, porque podríamos

ocasionar un % de error mayor.

El orden y la limpieza es muy importante para no mezclar los líquidos en un

descuido, tal como sucedió en esta experiencia.

La viscosidad de un fluido liquido varia con el cambio de su temperatura.

El % de error se pudo elevar debido que mientras se realizaba la experiencia, no se

retiro el pin como debía ser.

X. BIBLIOGRAFIA

Ronald Fox – A. MCdonald. Introducción a la Mecánica de Fluidos. Ed Mc Graw

Hill de México 2005.

http://www.ugr.es/museojtg/instrumento46/ficha_esquema.htm

http://it.wikipedia.org/wiki/Viscosimetro

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/MecanicaFluidos/PDFs/1MecFluidos.

pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidad

http://www.ugr.es/museojtg/instrumento46/ficha_esquema.htm

http://it.wikipedia.org/wiki/Viscosimetro

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/MecanicaFluidos/PDFs/1MecFluidos.pdf

http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/MecanicaFluidos/PDFs/1MecFluidos.pdf




XI. APENDICE

Viscosidad dinámica :

0.84

El grado Engler :













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