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LA VISCOCIDAD Y SU CALCULO. ING. RAFAEL RAMIREZ. INGENIERIA MECANICA. VISCOSIDAD. SE PUEDEN VER AFECTADAS POR LAS VARIACIONES INTERNAS DE SU COMPOSICION Y ESTRUCTURA, Y POR OTRA PARTE POR LA TEMPERATURA Y PRESION. VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINAMICA. F/A = α dv/dh η =viscosidad absoluta = α

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La viscocidad y su calculo

LA VISCOCIDAD Y SU CALCULO

ING. RAFAEL RAMIREZ

INGENIERIA MECANICA


Viscosidad

VISCOSIDAD

SE PUEDEN VER AFECTADAS POR LAS VARIACIONES INTERNAS DE SU COMPOSICION Y ESTRUCTURA, Y POR OTRA PARTE POR LA TEMPERATURA Y PRESION.


Viscosidad absoluta o dinamica
VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINAMICA

F/A = α dv/dh

η=viscosidad absoluta =α

Despejamos F e integramos la ecuación y nos resulta:

η= (F/A)/(Vc /h)


Viscosidad absoluta o dinamica1
VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINAMICA

F= Fuerza de cizalladura (lbf)

A= área de la película lubricante sometida a cizalladura, cm2 (pulg2)

Vc= velocidad lineal del elemento, cm/s (plug2)

h=Espesor de la película lubricante, cm (pulg2)


Sistema metrico
SISTEMA METRICO

(cm, gr, seg)

η=dina * S/cm2

Es una unidad conocida como POISE.

1Poise= 1 dina * S/cm2

Una unidad mas pequeña es el CENTIPOISE (Cps) se emplea con mayor frecuencia.

1 Centipoise =1,019*10-8 Kgf * s/cm2


Sistema ingles pulg lbf seg
SISTEMA INGLES (Pulg,lbf,seg)

η=Lbf * S/pul2

Esta unidad se conoce con el nombre de REYN en honor a sir Reynolds.

1 Reyn= 1 (lbs * S/pulg2)

Conversiones

1Poise = 14,5*10-6

1Reyn = 6.895,031 Centipoises


Viscosidad cinematica
VISCOSIDAD CINEMATICA

Es igual a la viscosidad absoluta del fluido, dividida por su densidad y su unidad por el cual se representa es el STOKE.

ע= viscosisdad absoluta (η)/Densidad (ρ)

Para los lubricantes derivados del petróleo, se considera la densidad aproximadamente igual al peso específico. (PE).



Viscosidad cinematica1
VISCOSIDAD CINEMATICA

1(Stoke)= 1(poise)/PE(gr/cm3)

1(Centistoke) = 1(Centipoise)/ρ (gr/cm3)

Las variables deben estar a la misma temperatura.

La densidad de un aceite derivado del petróleo, a cualquier temperatura T, en C o en F.


Viscosidad cinematica2
VISCOSIDAD CINEMATICA

Unidades métricas:

ρTC = 0,91gr/cm3-0.00063(T-15.6) gr/cm3

Unidades inglesas:

ρTF =0,91gr/cm3-0,00035(T-60) gr/cm3


Liquidos newtoneanos
LIQUIDOS NEWTONEANOS

El esfuerzo de corte o de cizallamiento es directamente proporcional a la velocidad de deslizamiento, lo cual hace que la viscosidad permanezca constante a cualquier temperatura y presión en particular e independientemente de la velocidad de deslizamiento.



Liquidos no newtonianos
LIQUIDOS NO NEWTONIANOS

Cuando a un aceite o a una grasa lubricante se le adicionan ciertos materiales espesantes, como los polímetros, la viscosidad de estos se ve afectada y depende de la velocidad de deslizamiento a la cual sea medida.

.


Medicion de la viscocidad con capilares

MEDICION DE LA VISCOCIDAD CON CAPILARES

El flujo de un volumen de fluido, a través de un capilar, es función de la diferencia de presión en los extremos del tubo, del perímetro del tubo, de la longitud del tubo y de la viscosidad absoluta del fluido.


La viscocidad y su calculo

Se determina:

V=πΔp/8Lη

Donde

V es el volumen (cm3/s)

ΔP es la caída de presión entre los extremos del tubo, dinas/cm 2 (lbf/pulg 2)

L es la longitud del tubo, cm (pulg)

Η es la viscosidad absoluta del fluido, Poises (Reyns)


La viscocidad y su calculo

La viscosidad absoluta de cualquier liquido se pueden calcular mediante la ec. de Poiseuille, teniendo en cuenta el tiempo t requerido para que un volumen V del liquido pueda fluir a través de un capilar.

En este caso : η=πr 4Δpt/8VL

donde, r es el radio del tubo, cm (pulg)

t es el tiempo de flujo, s.

Esta relación es valida únicamente cuando el fluido se comporta bajo condiciones de flujo laminar.


La viscocidad y su calculo

Para fluidos empleados en lubricación el valor de la viscosidad siempre esta por encima de 1.5 . La ecuación desarrollada para hacerle esta correcciones a la ec. De Poiseuille es:

νc=Xt-(Y/t), cSt

Donde:

νc: Viscosidad cinemática corregida

X,Y: Constantes que se determinan midiendo el

tiempo de flujo de los líquidos de viscosidades conocidas, pero diferentes, en el mismo tubo capilar


La viscocidad y su calculo

X=( viscosidad siempre esta por encima de 1.5 . La ecuación desarrollada para hacerle esta correcciones a la ec. De Poiseuille es:ν2t2-v1t1)/(t2-t2)

Y=(t2t1) (ν2t1-v1t2)/(t2-t2)

t: es el tiempo de flujo en segundos, del liquido en cuestión, medido en el tubo capilar utilizado para determinar los tiempos de flujo de los líquidos de referencia.


La viscocidad y su calculo

VISCOSIMETROS viscosidad siempre esta por encima de 1.5 . La ecuación desarrollada para hacerle esta correcciones a la ec. De Poiseuille es:

Son instrumentos desarrollados para medir la viscosidad de los líquidos a una temperatura y presión especificas. Permiten determinar:

El tiempo de un volumen dado de un liquido que fluye por gravedad o a baja presión, a través de un tubo corto o de un capilar.

La caída de presión entre los extremos de un capilar.


La viscocidad y su calculo

El tiempo que se demora en caer o en recorrer el tubo (o capilar),una bola estándar o un cilindro.

El tiempo invertido por una burbuja de aire en recorrer, a través del liquido, la distancia desde el fondo hasta la superficie del liquido.

El momento de torsión para mover un disco, un cilindro o espátula a una velocidad fija.

La velocidad de rotación de un cilindro o un disco accionado en el liquido por un momento de torsión constante conocido


La viscocidad y su calculo

TABLA DE VISCOSIMETROS capilar),una bola estándar o un cilindro.


La viscocidad y su calculo

Unidades de la viscosidad capilar),una bola estándar o un cilindro.

La viscosidad de un aceite se puede dar en alguna de las siguientes unidades:

Segundos Saybolt Universal (S.S.U.)

Segundos Saybolt Furol (S.S.F.)

Centistoke (cSt)

Segundos Redwood No.1 (S.R. No.1) Universal

Segundos Redwood No.2 (S.R. No.2) Admiralty

Grados Engler (oE)


La viscocidad y su calculo

TABLAS PARA LA CONVERSION DE LA VISCOSIDAD capilar),una bola estándar o un cilindro.

Los gráficos y las formulas de viscosidad permiten pasar rápidamente de un sistema de medida a otro .

No. grados Engler (oE)=0.132* No. Centistokes

No. Segundos Saybolt U. (S.S.U)=4.55*No Centistokes

No. Segundos Redwood No.1(S.R No.)=4.05No. Centistokes


La viscocidad y su calculo

Ejemplo: Convertir 90 cSt medidos a50 capilar),una bola estándar o un cilindro.oC S.S.U., a S.R No.1, a oE, a S.S.F, y a S.R No.2 a la misma temperatura, mediante el grafico.

Solución: Se ubican 90 cSt en la escala vertical de la izquierda o de la derecha y se traza una perpendicular en cada una de ellas, hasta que corte las demás escalas y se lee: 420 S.S.U., 365S:R No., 12 oE, 44S.S.F.,y 37 S.R No.2


Relacion viscovidad temperatura
RELACION VISCOVIDAD-TEMPERATURA capilar),una bola estándar o un cilindro.

Los aceites lubricantes sufren un cambio pronunciado al variar la temperatura.

La magnitud del cambio depende de la composición( tipo de hidrocarburo) del aceite mineral y el método de refinación empleado.

Log.Log (٧+ C) = k – m Log T Ecuación de Ubbelohde-Walter


Viscoelasticidad anelasticidad
VISCOELASTICIDAD ( capilar),una bola estándar o un cilindro.anelasticidad)

Es el tipo de comportamiento que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elásticas cuando se deforman.

Es la apariencia física de estiramiento que presenta un aceite o una grasa cuando han sido espesados con un polímetro y se deslizan en forma continua y a elevada velocidad, o cuando la velocidad de deslizamiento cambia rápidamente.

Estas características se pueden apreciar fácilmente cuando un fluido sale de una tubería, por que en este se estira inicialmente, y luego se contrae axialmente y el diámetro aumenta, cuando sale del tubo ya que desaparece el esfuerzo de deslizamiento.

El tiempo que puede durar el efecto de visco elasticidad varia de uno material o una sustancia otra.


Casos de viscoelasticidad
CASOS DE VISCOELASTICIDAD capilar),una bola estándar o un cilindro.

Disco giratorio: Cuando un disco gira sobre otro fijo y entre los dos se interpone un liquido, este trata de separarlos empujándolos con una fuerza W( cojinetes de empuje axial).

Varilla vertical giratoria: Cuando el liquido que se encuentra alojado en un envase tiende a subir por una varilla vertical que se encuentra alojada dentro del liquido, (efecto Weissemberg).


Consecuencia de la viscoelasticidad
CONSECUENCIA DE LA VISCOELASTICIDAD capilar),una bola estándar o un cilindro.

  • Disminuye ligeramente el espesor de la película lubricante, debido a la perdida de viscosidad.

  • Ocasiona el estiramiento y posterior contracción del lubricante, lo cual implica un aumento en las perdidas en los accesorios y a la entrada de la tubería.

  • Modifica la fracción fluida y la distribución de esfuerzos en los cojines elastrohidrodinamicos.


La viscocidad y su calculo

El comportamiento del fluido en las tuberías depende del numero de Reinol, el cual relaciona las propiedades del fluido y las características físicas de la tubería, definiendo el tipo de fluido, definiéndolo de la siguiente manera:


Perdidas de potencia por friccion se calculan a partir de la ecuaci n de d arcy
PERDIDAS DE POTENCIA POR FRICCION numero de Reinol, el cual relaciona las propiedades del fluido y las características físicas de la tubería, definiendo el tipo de fluido, definiéndolo de la siguiente manera:Se calculan a partir de la ecuación de D`Arcy:


La viscocidad y su calculo

En donde R es el numero de Reynol numero de Reinol, el cual relaciona las propiedades del fluido y las características físicas de la tubería, definiendo el tipo de fluido, definiéndolo de la siguiente manera:K: La rugosidad promedio de las irregularidades de la superficie interior de la tubería, en piesdd: el diámetro interno de la tuberíaL: la longitud de la tuberíav: velocidad del liquido, pies/segundog: la aceleración de la gravedad, 32 ft/s^2