Fluidos no newtonianos LIQ1

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CALCULOS

%T/Ω=[pic 2]

Esfuerzo en la pared

[pic 3]

[pic 4]

Viscosidad aparente

[pic 5]

CUESTIONARIO

1. Si la velocidad angular Ω aplicada de 1 rpm se duplica, ¿qué respuesta se obtiene del torque % T?

- En el caso de la pintura aumenta de 3.4 a 4.7% en la corrida 1 y en la corrida 2 aumento de 3.6 a 5.1%.

- En el caso del aceite aumenta de 0 a 0.1% en la corrida 1 y en la corrida 2 aumento de 0 a 0.1%.

2. Si la velocidad angular Ω aplicada de 10 rpm se duplica, ¿qué respuesta se obtiene del torque % T?

- En el caso de la pintura aumenta de 10.4 a 14.8% en la corrida 1 y en la corrida 2 aumento de 11 a 15.6%.

- En el caso del aceite aumenta de 0.2 a 0.4% en la corrida 1 y en la corrida 2 aumento de 0.2 a 0.4%.

3. Si la velocidad angular Ω aplicada de 50 rpm se duplica, ¿qué respuesta se obtiene del torque % T?

- En el caso de la pintura aumenta de 24.1 a 35.1% en la corrida 1 y en la corrida 2 aumento de 25.4 a 36.6%.

- En el caso del aceite aumenta de 1.5 a 4% en la corrida 1 y en la corrida 2 aumento de 1.6 a 4.1%.

4. Dado el comportamiento anterior, ¿cómo se comporta el torque frente a la velocidad angular? Explicar con ayuda de una gráfica este comportamiento (Gráfica 1).

En el caso de la pintura observamos que los datos no siguen un comportamiento lineal, lo que ocasiona que a un aumento de la velocidad angular el torque variara pero no de manera proporcional, entre mayor fuera la velocidad angular, el aumento del torque era menor de lo que se esperaría requerido para cierta velocidad.[pic 6]

En el caso del aceite observamos un comportamiento lineal de los datos, lo que indica que a una mayor velocidad angular el torque aumentaba de manera proporcional, se tuvieron que quitar los primeros tres datos para que pudiera ajustar bien la recta, de otra manera no se podía apreciar bien el comportamiento del torque frente a la velocidad angular[pic 7]

5. ¿Qué tendencia seguirá la razón de cambio del %T/ Ω frente a la Ω? Se puede decir que esta razón es constante frente a Ω? ¿Por qué? Reportar gráficamente este comportamiento (Gráfica 2).

[pic 8]

En la gráfica del aceite vemos que la razón de cambio del %T/ Ω frente a la Ω va aumentando conforme aumenta la velocidad, aunque conforme se aumenta la velocidad angular la razón de cambio va aumentando menos con respecto al punto anterior.

Esto quiere decir que a mayores velocidades la razón de cambio %T/ Ω adquirirá un valor máximo hasta volverse constante.

[pic 9]

En el caso de la pintura la razón de cambio del %T/ Ω frente a la Ω va disminuyendo.

Vemos que a mayores velocidades la razón de cambio del %T/ Ω adquirirá un valor mínimo, en el cual a cierta velocidad angular la razón de cambio del %T/ Ω se mantendrá constante.

6. Si el torque es función de la velocidad angular aplicada, ¿cómo se relaciona con el esfuerzo cortante que se aplica al fluido? Según sus observaciones experimentales, ¿cuál considera que será el área de contacto entre el husillo y el fluido? ¿Qué esfuerzos cortantes considera que aparecen?

El esfuerzo cortante, es el esfuerzo que se necesita para deformar una capa del fluido de manera paralela, por tanto cuando estamos aumentando la velocidad angular, estamos aumentando la velocidad de corte, ya que el husillo está deformando las capas que están en contacto con el.

Al aplicar una mayor velocidad de corte, entonces estamos aplicando un esfuerzo cortante mayor

El área de contacto entre el husillo y el fluido, son todas las caras externas del disco, la cara superior, la inferior y la lateral

Los esfuerzos cortantes que aparecen son τzϴ y τrϴ

τzϴ Para las caras superior e inferior, las cuales ejercen una velocidad de corte de manera angular perpendicular a la dirección z

τrϴ para la cara lateral del husillo, la cual aplica una velocidad de corte de manera angular perpendicular a la dirección r

7. Por comparación de los dos líquidos, ¿diga a qué se debe que los dos fluidos describan al moverse diferentes patrones de flujo?

Se debe a las viscosidades de los fluidos, aunque en los dos la viscosidad disminuye, se observa que a mayores velocidades de corte, en uno disminuye de manera más brusca que el otro.

8. Obtener la velocidad de corte dVθ /dr (1/s) para cada fluido a partir de la relación del esfuerzo cortante y viscosidad Brookfield.

Para torque igual a 20% del máximo en la pintura

Torque total = 7187 dinas*cm ( = 7.187x10-4 [pic 10][pic 11]

20% del torque = 7.187x10-4 * 0.2 = 1.4373x10-4

T=Fd → F=T/d

τ =F/A→ F= τA

T/d = τA → τ = [pic 12]

r = 0.01035m D= 0.0207

As,I= π* r2 =3.36x10-4 m2 AL

= π*D*E

= 1.1705x10-4

AT = 3.36x10-4 m2 + 1.1705x10-4

= 7.9012x10-4 m2

τ = = = 41.26 Pa [pic 13][pic 14]

τ = [pic 15]

Como el signo es por convención, lo podemos omitir para conocer el valor de la velocidad de corte angular.

= = = 0.0549 1/s[pic 16][pic 17][pic 18]