Viscosidad

Química Física. Dinámica de fluídos. Líquidos. Absoluta, dinámica, cinética, de los aceites. Viscosímetro de tubo capilar, Saybolt, Oswald, cilindro concéntrico, caída libre. Equipos. Instrumentos

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Universidad Nacional Experimental Politécnica

“Antonio José de Sucre”

Vicerrectorado de Puerto Ordaz

Departamento de Ingeniería Mecánica

Sección de Termofluidos

VISCOSIDAD

Resumen: La viscosidad se define como la resistencia que ofrece un fluido al esfuerzo cortante. En este informe se determinó, de forma experimental, la viscosidad absoluta de tres aceites multigrados; SAE 10W-30, SAE 15W-40 y SAE 20W-50, mediante el método de Stokes. Este consistió en tres probetas llenas con los aceites antes mencionados, donde se dejó caer una esfera de diámetro 14,002 mm y de masa 1,4368; 1,4679 y 1,4450 g respectivamente en cada tubo. Se procedió a tomar el tiempo que tarda en recorrer la bola en 10 intervalos de 30 cm c/u. Con estos datos se calcularon el empuje hidrostático, Entre otros, que nos permitieron determinar las viscosidades experimentales de 0.65927 Pa.s para el SAE 10W-30; 1.18037 Pa.s para el SAE 15W-40 y 2.09214 Pa.s SAE 20W-50. Se comparó estas viscosidades experimentales con las respectivas viscosidades teóricas suministradas por el fabricante, obteniéndose un error porcentual promedio de cada aceite de 8.50% SAE 10W-30; 9.01% SAE 15W-40 y 3.49% SAE 20W-50


  • INTRODUCCIÓN

  • La viscosidad es la propiedad mas importante de los fluidos, y por tanto esta requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de fluidos. Esta es la resistencia que ejercen los fluidos al ser deformado cuando este se aplica un mínimo de esfuerzo cortante. La viscosidad de un fluido depende de su temperatura. Es por eso que en los líquidos a mayor temperatura la viscosidad disminuye mientras que en los gases sucede todo lo contrario lo contrario. Existen diferentes formas de expresar la viscosidad de un fluido, pero las más importantes son las siguientes: viscosidad absoluta o dinámica, cinemática, Saybol, Redwoor.

    Los líquidos y los gases corresponden a dos tipos diferentes de fluidos. Los primeros tienen un volumen constante que no puede alterarse apreciablemente si son sometidos a compresión, por ende se dice que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen un volumen propio, sino que ocupan el del recipiente que los contiene; son fluidos compresibles porque, a diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos.

    La viscosidad es aquella propiedad de un fluido por virtud de la cual ofrece resistencia al corte. Esta se puede clasificar en newtonianos, donde hay una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante, y en no newtonianos, donde tal relación lineal no existe. La Ley de la viscosidad de Newton afirma que dada una rapidez de deformación angular en el fluido, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad.

    La resistencia de un fluido al corte depende de su cohesión y de su rapidez de la transferencia de la cantidad del movimiento molecular. Un liquido, cuyas moléculas dejan espacios entre ellas mucho mas cerradas que las de un gas, tienen fuerzas cohesivas mucho mayor que un gas. La cohesión parece ser la causa predominante de la viscosidad en un liquido; y ya que la cohesión decrece con la temperatura, la viscosidad decrece también.

    La viscosidad se determino a temperatura ambiente, utilizando la ley Stokes. Con la realización de esta experiencia se quiere determinar la viscosidad absoluta de tres aceites, el SAE 20W50, SAE 15W40 y SAE 10W30. Esto se logrará utilizando 3 probetas marcadas con 10 intervalos de 30 cm c/u y se tomará el tiempo que tarda una esfera en recorrer cada intervalo. Luego se usaran estos resultados para determinar el a viscosidad experimental de los aceites usados en la practica y compararlos con las viscosidades proporcionadas por el fabricante.

    Este informe esta estructurado por puntos, que son: Objetivos generales y específicos, Fundamento teórico referente a la viscosidad, el procedimiento experimental utilizado, descripción de los equipos e instrumentos requeridos, Resultados y Finalmente se presenta las conclusiones, recomendaciones y bibliografías.

  • OBJETIVOS

  • Objetivos General

  • Calcular la viscosidad absoluta de diversos fluidos de manera experimental y comparar los valores obtenidos con los suministrados por los fabricantes.

  • Objetivos Específicos

  • Determinar la viscosidad absoluta de tres aceites multigrados mediante la relación que existe entre el tiempo empleado por una esfera en recorrer una cierta distancia al ser introducida en el fluido (Método de Stokes).

  • Comparar valores experimentales de viscosidad, con los aportados por el fabricante para evaluar el error porcentual.

  • Descripción breve y concisa de los diferentes tipos de Viscosímetros.

  • 3. FUNDAMENTO TEÓRICO

    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.

    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'Viscosidad'

    Donde 'Viscosidad'
    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:

    E: Empuje hidrostático

    P: Peso de la esfera

    Fa : Fuerza de arrastre

    Aplicando la segunda Ley de Newton:

    Expresando en función de los parámetros

    cinemáticos nos queda:

    pero

    nos queda,

    dividiendo todo entre la masa,

    se puede designar dos constantes para abreviar la ecuación diferencial:

    por lo tanto:

    si

    entonces:

    (experimental)

    sustituyendo los valores

    despejamos la viscosidad sabiendo que nos queda:

    Viscosidad Experimental en el cual utilizaremos esta deducción para los cálculos de esta practica.

    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 esta 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/ms): 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. 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.

    1m2/s = 106 cSt
    1cSt = 10-6 m2/s

    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 altas 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 lo 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)

    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 106s

    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

    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:

    • 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

    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

    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 centistokes (cst) a 40 ºc, cubriendo la totalidad del rango de viscosidad, desde los aceites más livianos a los mas 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.

  • 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 Diesel.

    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)

    ALGUNOS DE LOS MEDIDORES DE VISCOSIDAD CONOCIDOS

    Viscosímetro

    Es un instrumento para medir la viscosidad de un fluido

    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 ctte. 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:

    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 reparta como la velocidad del fluido en segundos universales de Saybolt. La expresión aproximada entre viscosidad y segundos Saybolt es:

     se expresa en stokes y t en segundos.

    Viscosímetro de Oswald- cannon-Fenske:

    En esencial 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 deposito para que luego fluya por gravedad a través de un capilar. Los procedimientos exactos para llevar acabo estas pruebas estándar dado en los estándar de la American Society For Testing and Materials.

    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 esta dada por 2r2N/60. Con una separación entre cilindro y cilindro

    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:

    De esta manera la ecuación para la viscosidad nos queda:

    Viscosímetro de caída libre

    Consiste en varios tubos llenos con líquido “estandares” de viscosidades conocidas con una esfera de acero en cada tubo. El tiempo necesario para que la esfera recorra la longitud total del tubo depende de la viscosidad del líquido. Si se coloca la muestra en un tubo análogo es posible aproximar el valor de la viscosidad por comparación con los otros tubos.

    Para esta practica utilizaremos el método de STOKES para la obtención de la viscosidad. Sr. Jeorge Grabiel Stokes Matemático y Físico Irlandés Bornat. Skreen 1819. 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.

    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.

    4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

  • 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 10 veces por cada aceite empleado en la practica.

  • Compare los valores da las distintas viscosidades experimental con el obtenido mediante la bibliografía y los respectivo errores porcentuales obtenido.

  • SAE 20W-50

    SAE 15W-40

    SAE 10W-30

    X(mts)

    T (Seg)

    X (mts)

    T (Seg)

    X (mts)

    T (Seg)

    1

    0.3

    46.09

    0.3

    21.29

    0.3

    13.53

    2

    0.3

    46.95

    0.3

    20.26

    0.3

    13.97

    3

    0.3

    46.50

    0.3

    20.60

    0.3

    13.98

    4

    0.3

    47.58

    0.3

    20.80

    0.3

    13.40

    5

    0.3

    46.44

    0.3

    20.02

    0.3

    13.59

    6

    0.3

    46.54

    0.3

    20.80

    0.3

    13.93

    7

    0.3

    48.32

    0.3

    20.44

    0.3

    13.81

    8

    0.3

    48.22

    0.3

    20.29

    0.3

    13.60

    9

    0.3

    47.01

    0.3

    20.37

    0.3

    13.62

    10

    0.3

    46.77

    0.3

    20.38

    0.3

    13.53

    5. DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS

    Esfera: Es de un radio moderadamente pequeño, sin mucho peso y de una superficie totalmente lisa. De 14 mm diámetro.

    3 esferas de: Diámetro = 14±0.02 mm, y masas:

    Esfera 1 = 1.4368±0.0001

    Esfera 2 = 1.4679±0.0001 g.

    Esfera 3 = 1.4450±0.0001 g.

    Tubo: Es de vidrio en forma de cilindro alargado con un diámetro tres (3) veces mayor, aproximadamente, que el de la esfera. Superficie totalmente lisa, posee un extremo cerrado y uno abierto.

    Cronómetro digital: Es un instrumento utilizado para medir los diferentes tiempos de recorrido de la esfera en el fluido.

    Apreciación: 'Viscosidad'

    Marca: Casio.

    Aceite: 3 aceites multigrados de viscosidades:

    SAE 20W50

    SAE 15W40

    SAE 10W30

    Metro: instrumento para medir la distancia o intervalo que tiene la esfera.

    Apreciación : 1 mm.

  • RESULTADOS

  • Mediciones Directas

  • En la tabla 1 se presentan las lecturas directas y en la tabla 2 las mediciones directas realizadas en el laboratorio: estas medidas son el tiempo requerido de las distintas esfera en la referencia indicada en la practica.

    Tabla 1: Lecturas Directas

    Tubo 1

    Tubo 2

    Tubo 3

    Ø x 10-3 (mts)

    14

    14

    14

    m x 10-3 (kg)

    1.4368

    1.4679

    1.4450

    Aceite (kg / mts3)

    875

    860

    870

    Tipo de Aceite

    SAE 20W-50

    SAE 15W-40

    SAE 10W-30

    Tabla 2: Mediciones Directas

    Temperatura del aceite: 30 ºC

    Gravedad: 9.8 m/seg2

  • Cálculos Intermedios

  • Con los valores de tiempo y la distancia indicada en la practica se puede calcular las diferentes viscosidades experimental y los resultados se muestra en la Tabla 3.

    Tabla 3: Viscosidad Experimental

    SAE 20W-50

    SAE 15W-40

    SAE 10W-30

    T

    T

    T

    'Viscosidad'

    1

    46.09

    2.04981

    21.29

    1.22437

    13.53

    0.65326

    2

    46.95

    2.08805

    20.26

    1.16513

    13.97

    0.67450

    3

    46.50

    2.06804

    20.60

    1.18469

    13.98

    0.67499

    4

    47.58

    2.11607

    20.80

    1.19619

    13.40

    0.64698

    5

    46.44

    2.06537

    20.02

    1.15133

    13.59

    0.65616

    6

    46.54

    2.06982

    20.80

    1.19619

    13.93

    0.67257

    7

    48.32

    2.14898

    20.44

    1.17548

    13.81

    0.66678

    8

    48.22

    2.14454

    20.29

    1.16686

    13.60

    0.65664

    9

    47.01

    2.09072

    20.37

    1.17146

    13.62

    0.65761

    10

    46.77

    2.08005

    20.38

    1.17203

    13.53

    0.65326

    T (Seg)= tiempo

    (Pa.s)= Viscosidad experimental

    para cada viscosidad experimental se calcula para cada aceite su error porcentual. La bibliografía “Streeter” presenta la siguiente viscosidad dinámica teórica de los distintos aceites aplicado en la practica y es mostrado en la tabla 4.

    Tabla 4: Viscosidad teórica

    teórica

    SAE 20W-50

    SAE 15W-40

    SAE 10W-30

    (Pa.s)

    2.168

    1.298

    0.723

    En la tabla 5 se muestra las distintos error porcentuales obtenido de cada viscosidad experimental

    Error( %)=

    Tabla5: Error porcentual

    SAE 20W-50

    SAE 15W-40

    SAE 10W-30

    E%

    E%

    'Viscosidad'

    E%

    1

    2.04981

    5.45

    1.22437

    5.67

    0.65326

    9.64

    2

    2.08805

    3.68

    1.16513

    10.23

    0.67450

    6.70

    3

    2.06804

    4.61

    1.18469

    8.72

    0.67499

    6.64

    4

    2.11607

    2.39

    1.19619

    7.84

    0.64698

    10.23

    5

    2.06537

    4.71

    1.15133

    11.29

    0.65616

    9.24

    6

    2.06982

    4.52

    1.19619

    7.84

    0.67257

    6..97

    7

    2.14898

    0.87

    1.17548

    9.43

    0.66678

    7.77

    8

    2.14454

    1.08

    1.16686

    9.74

    0.65664

    9.17

    9

    2.09072

    3..56

    1.17146

    9.70

    0.65761

    9.04

    10

    2.08005

    4.05

    1.17203

    9.70

    0.65326

    9.64

    (Pa.s)= Viscosidad experimental

    6.3. Presentación de Resultados

    Utilizando los datos de la Tabla 3, se calcula la viscosidad promedio de cada aceite en el cual esta mostrada en la Tabla 6

    Tabla 6: Viscosidad Experimental Promedio

    promedio

    SAE 20W-50

    SAE 15W-40

    SAE 10W-30

    (Pa.s)

    2.092145

    1.18037

    0.659275

    Finalmente con la Tabla 5 se calcula los diferentes errores porcentuales promedio obtenido para cada aceite será mostrada en la Tabla 7

    Tabla 7: Error porcentual Experimental

    Aceite

    SAE 20W-50

    SAE 15W-40

    SAE 10W-30

    Error

    3.49%

    9.01%

    8.50%

    7. CONCLUSIONES

    • la experiencia presento un margen de error aceptable, al comparar las viscosidades experimentales con las viscosidades teóricas suministrada por los fabricantes.

    • La viscosidad dinámica experimental a temperatura 30ºC utilizando el método Stokes es 0.65927 Pa.s para el SAE 10W-30; 1.18037 Pa.s para el SAE 15W-40 y 2.09214 Pa.s SAE 20W-50. valores que son similares a los suministrados de la bibliografía.

    • Según los resultados obtenidos para la viscosidad experimental podemos deducir que el método empleado (Stokes) para su determinación resulta un tanto efectivo, ya que los errores obtenidos son relativamente aceptables y sencillo para determinar la viscosidad dinámica de un fluido.

    8. RECOMENDACIONES

    • Utilizar en el viscosímetro un pasador en la probeta para dejar caer la bola.

    • Cambiar el gancho para recoger la bola por otro sistema más adecuado que afecte menos en los resultados de la experiencia.

    • Asegurarse de que no se introduzcan vibraciones al sistema mediante algún movimiento brusco de la mesa, que puede

    .


    ser producido accidentalmente por los estudiantes.

    9. 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

    Fa

    E

    p

    'Viscosidad'

    'Viscosidad'