Laboratorio nº1 “Viscosidad”

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Laboratorio nº1 “Viscosidad”        

                                                                        Nombre: Camilo Solar C

                                                                        Profesor:

                                                                         12/9/2018

La viscosidad

La viscosidad, definida formalmente como constante de proporcionalidad existente entre la fuerza tangencia aplicada sobre un líquido y su gradiente de velocidad, puede definirse de manera casual como el espesor de un líquido. Experimentalmente, se sabe que el espesor de un líquido aumenta con la disminución de temperatura y disminuye con el aumento de esta, siendo la miel el ejemplo más clásico. Para la industria, principalmente la mecánica, el estudio del cambio de viscosidad con respecto a la temperatura cobra gran importancia. El aumento de viscosidad inesperado en el lubricante de una maquinaria podría oponer una gran resistencia al movimiento de sus engranajes, produciendo así un mayor gasto energético. Por el lado contrario, una disminución de esta puede traer consigo un aumento en el roce ocurrido entre los engranajes. Puesto que dentro de una maquinaria la temperatura no siempre es la del ambiente y además esta está sujeta a cambios en el tiempo, es necesario poder predecir el comportamiento del aceite usado como lubricante. Para esto se usa el Índice de Viscosidad. El I.V. permite comparar distintos líquidos a través de su porcentaje asociado. Aquellos con altos porcentajes serán más susceptibles a cambiar de manera significativa su viscosidad con una variación de temperatura, a diferencia de aquellos con el I.V. bajos. Si bien la viscosidad requiere un estudio delicado del líquido usado, para uso industrial, el Test de Viscosidad Saybolt Universal es ampliamente usado. Este normaliza el tiempo que demora el volumen medido de un líquido a estudiar, a una cierta temperatura para después, mediante el uso de fórmulas matemáticas, asociarlo con su viscosidad.

 Objetivos

Determinar experimentalmente mediante un método gráfico, el Índice de Viscosidad de los aceites SAE 40 y SAE 15W 40, usando datos de la Tabla ASTM D2270 para lubricantes y los obtenidos del Viscosimetro Saybolt Furol.

Marco Teórico

Bajo el modelo de flujo laminar de un fluido líquido, una fuerza tangencial a su superficie a una temperatura dada, ocasiona un cambio en la velocidad del fluido proporcional a su gradiente de movimiento, produciendo un efecto similar al de aplicar una fuerza tangencial a una torre de monedas. Esta constante de proporción (μ) se define como viscosidad dinámica

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La viscosidad cinemática, a su vez se define como la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del flujo del fluido.

Usando el método de S.F., podemos calcular la viscosidad cinemática de un líquido al medir el tiempo en segundos que demora en escurrir a cierta temperatura nuestro lubricante sobre un matraz aforado de 60mL. Luego, para efectos de conversión, multiplicar el tiempo por 10 y asociarlo con las fórmulas del test S.U. El resultado en centistokes es una aproximación al resultado real de la viscosidad cinemática.

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El Índice de viscosidad se define con la siguiente fórmula:

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Donde U es la viscosidad cinemática del aceite a 40°C. L es la viscosidad cinemática a 40ºC de un aceite de I.V. de valor 0% que tiene la misma viscosidad cinemática a 100ºC que la muestra. H es la viscosidad cinemática a 40°C de un aceite de I.V. de 100% y que tiene la misma viscosidad cinemática a 100°C que la muestra. Esta ecuación sólo funciona para U > H. Para U < H debe seguirse el método B del ASTM.

Interpretando la ecuación, la diferencia L – H nos dará la máxima diferencia de viscosidad posible, mientras que L – U nos dará la diferencia de viscosidad de entre la muestra y el líquido de referencia con menor I.V. (a 40°C). Estas rectas son construidas en gráficos logarítmicos a partir de las curvas Viscosidad cinemática/Temperatura. Si la viscosidad de la muestra se encuentra entre H y L, el resultado siempre será menor que 1, dando así la posibilidad de representarlo como porcentaje.

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Equipamiento

-Viscosímetros Saybolt Furol

 -Matraz aforado Saybolt 60mL

-Dos termómetros

-Aceite SAE 40

 -Aceite SAE 15W-40

Procedimiento

En el primer viscosímetro, se revuelve con el termómetro el primer aceite a medir (SAE 40) hasta llegar a una temperatura uniforme. Luego se coloca el matraz aforado Saybolt en su lugar. Se retira el corcho que cubre la salida del líquido y simultáneamente se comienza a medir el tiempo que demora este en llegar a la marca del matraz. Se realiza el mismo procedimiento con el segundo líquido (SAE 15W-40) ubicado en el mismo viscosímetro. Luego se repite el mismo procedimiento, esta vez en el segundo viscosímetro que está a una temperatura diferente del primero.