2do laboratorio de mecanica de fluidos.docx

Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Mecánica – Energía Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica Curso : Laboratorio de Mecánica de fluidos. Tema:

Viscosidad Cinemática

Profesor: Alejos Zelaya Jorge Luis. Alumno: Código: Fecha de entrega: 20 de enero del 2013.

Bellavista, Callao

2013 1 966

VISCOSIDAD CINEMÁTICA OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Determinar la viscosidad cinemática de una muestra y su variación con respecto a la variación de temperatura experimentalmente.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Evaluar el grado SAE del lubricante.

MATERIALES Y METODOS EQUIPOS Y MATERIALES 1) Viscosímetro Engler: a. Recipiente cilíndrico de bronce de 106cm de diámetro interior y de fondo esférico. b. Agujero de 2.9mm de diámetro en la base, que se cierra con un obturador. 2) Probeta: Es de 200cc, Clase A, Continental Suprema. 3) Sistema de aletas para agitación de baño. 4) Termómetro: Varia entre: -10ºC hasta 150ºC. 5) Cronometro Digital: CASIO HR min. Seg. 1/100 seg. 6) Sistema de calentamiento a gas propano.

TABULACION DE DATOS MEDICIÓN 1 2 3 4 5 6 7 8 9

TEMPERATURA(ºC) 91 80 70 67 62 51 44 39 35

TIEMPO(S) 108 138 168 206 270 421 558 730 963

ANÁLISIS Y METODOLOGÍA DEL CÁLCULO 0 Determinación de grados Engler ( E )

Es una medida empírica que relaciona el tiempo de caída del fluido a una determinada temperatura, con el tiempo de escurrimiento del agua a 20 0C que en un análisis se determino que es aproximadamente de 48.5 s. cuya relación es la que sigue:

0

E

Tiempo _ de _ escurrimie nto _(200 cc) tiempo _ de _ escurrimie nto _ de _ agua(200 cc) _ a _ 20 º C

Determinar la viscosidad cinemática Mediante la fórmula empírica de UBBELOHDE, se puede determinar la viscosidad cinemática, empleando solo los grados Engler mediante la siguiente relación que se presenta.

 cm 2  0.0631   0.07310 E  0 v E  s 

La viscosidad cinemática También se puede determinar la viscosidad cinemática utilizado la ecuación general que para cada viscosímetro en particular presenta sus propias constantes de A y de B para el caso nuestro se emplearan las constantes del Viscosímetro Engler, mediante la siguiente expresión.

 cm2  B   A.t  v t  s  Donde A = 0.0022 y B = 1.35

Determinando los SSU Reemplazando los valores de la viscosidad cinemática obtenida de la ecuación en la ecuación que relaciona los grados Engler y remplazándola en la ecuación general, con sus respectivas constantes se determina LOS SEGUNDOS SAYBOLT UNIVERSAL: t = SSU. Remplazando la viscosidad cinemática en la siguiente expresión con sus respectivas constantes se obtiene:

TSSU

v  v 2  4 AB  2A

Donde: A = 0.00226 y B = 1.95

Determinación del grado SAE Se utilizar la tabla ASTM D341 – 39 (Abaco A); en la cual se graficará las diferentes temperaturas de la muestra, como su correspondiente viscosidades, segundos Saybolt Universal.

Determinación del Índice de Viscosidad Se hará en forma analítica o grafica tomando como referencia temperaturas a 37.7 0C y 99 ºC de la grafica de Índice de Viscosidad (Método ASTM D557 – 53) Para los tres primeros juegos de datos se obtiene los siguientes resultados, para los primeros datos obtenidos se sigue la secuencia, para determinar lo que nos solicitan.

Para los Datos Obtenidos:

Para el 1º juego de datos: GRADOS ENGLER 0

E

VISCOSIDAD CINEMATICA

108  2.2268 48.5

v  0.0731 * 2.2268 

VISCOSIDAD, ECUACION GENERAL

v  0.0022 *108 

1.35 cm  0.2251 108 s

0.0631 cm 2  0.1344 2.2268 s

SSU 2

TSSU 

0.1344  0.1344  4 * 0.00226 *1.95  71 .5475 s. 2 * 0.00226 2

Para el 2º juego de datos: GRADOS ENGLER 0

E

VISCOSIDAD CINEMATICA

138  2.8454 48.5

v  0.0731 * 2.8454 

VISCOSIDAD, ECUACION GENERAL

v  0.0022 *138 

1.35 cm  0.2938 138 s

0.0631 cm 2  0.1858 2.8454 s

SSU 2

TSSU 

0.1858  0.1858  4 * 0.00226 *1.95  91 .6368 s. 2 * 0.00226 2

Para el 3º juego de datos: GRADOS ENGLER 0

E

VISCOSIDAD CINEMATICA

0.0631 cm 2 v  0.0731 * 3.4639   0.2350 3.4639 s

168  3.4639 48.5

VISCOSIDAD, ECUACION GENERAL

v  0.0022 *168 

1.35 cm  0.3616 168 s

SSU 2

TSSU 

0.2350  0.2350 2  4 * 0.00226 *1.95  111 .7048 s. 2 * 0.00226

TABULACION DE RESULTADOS Temperatura (ºC)

Tiempo (s)

91 80 70 67 62 51 44 39 35

108 138 168 206 270 421 558 730 963

Grados Viscosidad Engler 0E cinemática (cm2/s) 2,2268 2,8454 3,4639 4,2474 5,5670 8,6804 11,5052 15,0515 19,8557

0,1344 0,1858 0,2350 0,2956 0,3956 0,6273 0,8355 1,0961 1,4483

Viscosidad usando la ecuación general (cm2/s) 0,2251 0,2938 0,3616 0,4466 0,5890 0,9230 1,2252 1,6042 2,1172

SSU 71,5475 91,6368 111,7048 137,1033 179,8479 280,6273 372,0282 486,7619 642,1717

Con los datos obtenidos en la tabulación de resultados obtenemos lo que nos habían requerido lo que es el grado SAE y el Índice de Viscosidad:

Grado SAE.- ASTM D341 – 39 nos brinda un Grado SAE de 30 W. ANEXO: Se puede hallar el Índice de viscosidad según el método ASTM D557531 que nos brinda un índice de viscosidad aproximada de 140.

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS. Según los resultados y la representación de los gráficos se puede resaltar: 

En la Gráfica Tiempo (s) vs. Temperatura (ºC) se observa que conforme aumenta la temperatura, el tiempo de escurrimiento del aceite lubricante a la probeta va disminuyendo.



En la Gráfica viscosidad (cm2/s) vs. Temperatura (ºC) se observa que con el aumento de la temperatura, la viscosidad cinemática del fluido disminuye.

DETERMINACIÓN DEL GRADO SAE. Se utilizará la tabla ASTM D341 – 39 (Abaco a); en la cual se graficará los diferentes temperaturas de la muestra, como sus correspondientes viscosidades en Segundos Saybolt Universal. En el experimento vemos que en el gráfico 3 los puntos se concentran en la recta que pertenece a los aceites del SAE 30.

GRÁFICOS Gráfica Tiempo (s) vs. Temperatura (ºC) En el gráfico se observa que conforme aumenta la temperatura, el tiempo de escurrimiento del aceite lubricante a la probeta va disminuyendo.

Gráfica viscosidad (cm2/s) vs. Temperatura (ºC)

En la siguiente gráfica de viscosidad – temperatura nos muestra la forma de cómo varia la viscosidad al cambio de la temperatura, lo que nos brinda que a mayor temperatura la viscosidad disminuye, nos presenta una grafica que ya se había deducido pero acá de forma experimental damos valides a la sustentación científica de que la viscosidad varia en forma inversa a la temperatura.

CONCLUSIONES En la experiencia hemos analizado las propiedades del aceite en análisis y le hemos podido determinar sus propiedades del lubricante y así lo podemos comparar si es un buen lubricante o no lo es, lo que he podido determinar es que el es un buen lubricante porque su índice de viscosidad es muy elevado lo que quiere decir que no varía mucho con el tiempo, por lo tanto sus propiedades permanecen sin alterarse a través que la temperatura es elevada, por lo cual no hay peligro que roce metal con metal produciéndose desgaste entre las piezas mecánicas.

RECOMENDACIONES Una de las dificultades en el viscosímetro se dio en que teníamos que tener una gran precisión al observar el punto en el que el fluido llegaba a los 200 cm 3. Otro problema que se generó fue que no se llego a obtener una temperatura lo suficientemente aproximada a los 100ºC para una mayor precisión de la toma de datos. Un gran dificultad que se genera es que mientras el aceite va escurriendo, la temperatura va bajando, lo que nos brinda un resultado menos preciso.

BIBLIOGRAFIA 

http://www.widman.biz/Seleccion/Viscosidad/SAE-ISO/sae-iso.html



http://www.widman.biz/Seleccion/Viscosidad/SAE_J300/sae_j300.html



http://www.widman.biz/Seleccion/indice-visc.html



Guía de la Viscosidad del laboratorio de fluidos.