Reporte de Brookfield

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANAIZTAPALAPA LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE MECÁNICA DE FLUIDOS “REPORTE” NOMBRE DE LA PRÁCTICA: “DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD APARENTE  CON UN VISCOSÍMETRO DE BROOKFIELD” 

INTEGRANTES: DOMÍNGUEZ MARTÍNEZ BENITO ARMANDO MORENO BARRETO EMILY ORDAZ CONTRERAS MONTSERRAT LUCERO NOMBRE DEL PROFESOR (A: !UAN !. CABELLO ROBLES FEC"A DE ENTREGA: # DE OCTUBRE DEL $%&'

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RESUMEN EJECUTIVO.

En la presente práctica se determino la viscosidad de un fuido newtoniano, es importante puesto que en la industria o en cualquier otro lugar, se manejan fuidos con propiedades desconocidas, y aunque el valor de la viscosidad de un fuido parece ser insignicante, nos puede proporcionar inormación del comportamiento del fuido (Newtoniano o no Newtoniano! En la industria de alimentos por ejemplo, el yogurt se comporta como un fuido dilatante, y son fuidos que se manejan muy recuentemente en la industria!

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Página "

#N$%&E 1! 'jetivo!

'

"! )undamentos teóricos!

'

"!1 Equipo!

'

"!" *odelo +sico simplicado!

'

"! -ipótesis!



"!. *odelo matemático!

)

! $ise/o de la práctica!

#

!1 0ariales y arámetros!

#

!" Elección del sistema!

#

! -oja de datos!

#

!. Equipo y *ateriales!

*

!2 $esarrollo de la ráctica!

*

.! 3eali4ación de la ráctica!

*

.!1 *ediciones!

&%

.!" 'servaciones!

&&

2! 5nálisis de datos y resultados! 2!1 &álculos! 2!" 5nálisis estad+sticos y resultados! 2! 6rácas! 2!. $iscusión y conclusiones! 2!2 7ugerencias y recomendaciones! 8! 3eerencias!

+

9! 5p:ndices! 5! $esarrollo de la ecuación de traajo! ;! eld! = &onocer el tipo del fuido no newtoniano (pseudoplástico o dilatante, con ase en la interpretación de los resultados e?perimentales!

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS. 7e mencionan las partes y la operación del equipo e?perimental as+ como las @ipótesis, modelo simplicado, etc!, que sirven para llegar a una ecuación de traajo adaptada para el prolema! )luidos no newtonianosA $e acuerdo con la ley de la viscosidad de Newton, al representar grácamente rente a para un fuido determinado, dee de otenerse una l+nea recta que pasa por el origen de coordenadas, y cuya pendiente es la viscosidad del fuido a una cierta temperatura y presión B1C! *atemáticamente esta e?presión esta dada porA (1 7in emargo no todos los fuidos oedecen esta ley, ya que e?iste otra clasicación de fuidos denominados como no newtonianos, los cuales son estudiados por la reologia que es la ciencia del fuj y la deormación! ara fuidos no newtonianos incompresiles, los esuer4os normales se pueden e?presar meiandte una orma generali4ada de la ecuación 1A (" Da determinación e?perimental de la viscosidad se puede @acer mediante la operación de equipos dise/ados para fuidos no newtonianos como son el viscos+metro de &ouette, el de ;roo>el, etc,

2.1 EQUIPO

Página .

El viscos+metro de ;roo>eld es un viscos+metro rotatorio como se muestra en la g!1, está provisto de un cae4al con un elemento rotatorio con una aguja insertada o disco y una @orquilla que enmarca la 4ona de la aguja! Da aguja o disco se sumergen en el l+quido @asta llegar al nivel marcado en esta! El elemento rotatorio y la aguja giran a una velocidad constante que Fig.1 Re!e"en#a$i%n e"&'e(á#i$a )e* Vi"$+",(e#!+ se ja con dado situado )e B!++-e*) a!a /'i)+" n+ ne0#+nian+". a un lado en el cae4al! Da torca o par generado por la resistencia viscosa del l+quido se puede leer en una escala situada tami:n en el cae4al, para lo cual se presiona una palanca llamada clutc@F, la cual acopla una aguja defectora a la escala! Da defe?ión le+da es proporcional a la torca! B"C 2.2 MODELO FÍSICO SIMPLIFICADO

El viscos+metro de ;roo>eld tiene una similitud con la operación del viscos+metro rotacional de &ouette este consta en el movimiento rotatorio de un l+quido entre dos cilindros coa?iales donde uno gira y se puede medir el torque ejercido en el otro cilindro! El cilindro interior es móvil, mientras el cilindro e?terior permanece siempre jo! 7e impone entonces una velocidad Fig'!a 2. Re!e"en#a$i%n E"&'e(á#i$a )e* Página 'n$i+na(ien#+ )e* Vi"$+",(e#!+ 2 )e C+'e##e.

de rotación constante al cilindro interior y se mide el torque impuesto al eje de rotación!

2. 3IPÓTESIS Das @ipótesis con respecto al modelo de la )ig!1 ayudan a poder eliminar algunos aspectos que no son relevantes para el comportamiento del fuido!

5

6eom:tricas , &oordenadas &il+ndricas (r, G, 4 , El perl de velocidad está en unción de la velocidad angular que genera el viscos+metro! , Da ecuación de traajo está en relación con los datos e?perimentales que podemos sacar del 0iscos+metro de ;roo>eld! , Dos datos e?perimentales se toman en estado estacionario!

; &ondiciones de rontera! , E /R 0 /% , E /1R 0 /21R

& &ondiciones de operación! 3 El sistema es aierto! 3 Da estimación de la viscosidad es con dierentes agujas

dependiendo del fuido! 3 7e mide el porcentaje de defe?ión con velocidades angulares dierentes 2.4 MODELO MATEM5TICO 5 partir de los alances de cantidad de movimientoA

&omponente en r &omponente en G &omponente en 4 7e llega a la ecuaciónA

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Da ecuación . se estalece para un fuido newtoniano, su desarrollo se encuentra en el liro de ;ird B.C! ara un fuido no newtoniano, la constante H (viscosidad está denida como I (viscosidad aparente, por lo tanto el modelo de la ley de Newton esA

$espejando I y sustituy:ndola en la ecuación . por H, se llega al modelo!

$eido a que el modelo es muy complejo, se procede de la siguiente orma, donde a partir de los parámetros reológicos de un fuido Newtoniano generali4ado en el uso del viscos+metro de ;roo>eld ( el nJmero de la aguja, 3apide4 de deormación (N, el porcentaje de defe?ión (  y la viscosidad eectiva( , se tiene la ecuación de traajoA $óndeA 6 &onstante para cada aguja! A orcentaje de defe?ión! 6 &oeciente de proporcionalidad! A 3apide4 de deormación! A 0iscosidad eectiva! BKC poise El desarrollo de la ecuación de traajo se encuentra en el ap:ndice 5!

.

DISE7O DE LA PR5CTICA .1 VARIABLES 8 PAR5METROS Va!ia9*e" )een)ien#e" -

Va!ia9*e" in)een)ien#e". 

Pa!á(e#!+" 





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.2 ELECCIÓN DEL SISTEMA. El yogurt es un producto lácteo otenido mediante la ermentación acteriana de la lec@e, la ermentación de la lactosa (el a4Jcar de la lec@e en ácido láctico es lo que da al yogur su te?tura y saor distintivo!