REOMETRÍA PRACTICA No. 2 “REOMETRÍA” “REOMETRÍA” Objetivo:
El objetivo de esta práctica es obteer el co!porta!ieto e "#jo o reol$%ico de "#idos a trav&s de s#s c#rvas de "#jo' #tili(ado # viscos)!etro rotacioal de cilidros coc&tricos * deter!iar las velocidades de corte de &stos "#idos. Consideraciones Teoricas:
+ "#ido es #a s#stacia icapa( de soportar ,#er(as de ci(alla. Es # tipo de !edio coti#o ,or!ado por al%#a s#stacia etre c#*as !ol&c#las -a* #a ,#er(a de atracci$ d&bil. + "#ido es # coj#to de part)c#las #e se !atiee #idas etre s) por ,#er(as co-esivas d&biles */o las paredes de # recipiete0 el t&r!io e%loba a los l)#idos * los %ases. 1as !ol&c#las de # s$lido está #idas' pero e # "#ido' las !ol&c#las está libres * p#ede pasar #a j#to a la otra. 1os 1os "#ido "#idoss se caract caracteri eri(a (a por por ca!bia ca!biarr de ,or!a ,or!a si si #e #e eist eista a ,#er(a ,#er(ass restit#tivas tedetes a rec#perar la ,or!a 3ori%ial3 4lo c#al costit#*e la pricipal di,erecia co # s$lido de,or!able5. 1a reolo%ia es la ciecia #e est#dia el "#jo * la de,or!aci$ de la !ateria' tei teie edo do e c#e c#eta ta prop propie ieda dade dess tale taless co!o co!o elas elasti tici cida dad' d' visc viscos osid idad ad * plasticidad. 6e ac#erdo co s# co!porta!ieto reolo%ico' los "#idos p#ede clasi7carse e NE8TONIANO9 : NO NE8TONIANO9. Los fuidos newtonianos, so a#ellos e los #e la relaci$ etre el es,#er(o
de corte ;* * la velocidad de de,or!aci$ d</d* se !atiee costate' siedo la viscosidad = la costate de proporcioalidad> proporcioalidad> τ yx =−η (
dv x dy
)
9e co!porta co!o "#idos e?toiaos los %ases * la !a*or)a de los l)#idos secillos. Los fuidos no newtonianos ' so e %eeral' a#ellos e #e la relaci$ etre
el es,#er(o de corte * la velocidad o se !atiee costate. 1a viscosidad e estos "#idos var)a al !odi7carse el es,#er(o de corte o co el tie!po de aplicaci$ del !is!o. 1os "#idos o e?toiaos !ás co!#es p#ede clasi7carse e>
Practica No. 2
Pá%ia @
REOMETRÍA Pseudoplasticos' dode se observa #e la viscosidad dis!i#*e al aplicarse #
a#!eto e el es,#er(o de corte. 9# ec#aci$ costit#tiva es τ yx ¿−m
n−1
( ) ( ) dv x dy
dv x dy
conn < 1
Eje!plos de este tipo de "#idos so e!#lsioes' as,altos a deter!iadas te!perat#ras' pol)!eros. Dilatantes, la viscosidad a#!eta a !edida #e a#!eta el es,#er(o de corte
aplicado. 1a ec#aci$ costit#tiva es> n−1
( ) ( )
dv x τ yx ¿−m dy
dv x conn > 1 dy
arros' resias viilicas so eje!plos de este tipo de "#ido o e?toiao. Plasticos de Bingham ' se co!porta co!o # s$lido e codicioes estáticas
re#iriedo # es,#er(o !)i!o 4;B5 para co!e(ar a ,l#ir' co!portádose co!o e?toiaos a valores s#periores de ese es,#er(o !)i!o. τ yx =τ 0 −n
dv x dy
=0
( ) dv x dy
si τ yx > τ 0
si τ yx> τ 0
6e ac#erdo a s# co!porta!ieto respecto del tie!po los "#idos o e?toiaos p#ede clasi7carse e> Tiotropicos' !#estra # ca!bio de s# viscosidad e el tie!po 0 c#ato !ás
se so!eta el "#ido a es,#er(os de ci(alla' !ás dis!i#*e s# viscosidad. + "#ido tiotr$pico es # "#ido #e tarda # tie!po 7ito e alca(ar #a viscosidad de e#ilibrio c#ado -a* # ca!bio istatáeo e el rit!o de ci(alla. 9i e!bar%o o eiste #a de7ici$ #iversal0 el t&r!io a veces se aplica a los "#idos pse#doplásticos #e o !#estra #a relaci$ viscosidad/tie!po. Es i!portate teer e c#eta la di,erecia etre # "#ido tiotr$pico * otro pse#doplástico. El pri!ero !#estra #a dis!i#ci$ de la viscosidad a lo lar%o del tie!po a #a velocidad de corte costate' !ietras #e la lti!a !#estra esta dis!i#ci$ al a#!etar la velocidad de corte. A los "#idos #e e-ibe la propiedad op#esta' e la #e la a%itaci$ a lo lar%o del tie!po provoca la solidi7caci$' se les lla!a reop&cticos' a veces atiD tiotr$picos' * so !#c-o !eos co!#es. Practica No. 2
Pá%ia 2
REOMETRÍA Al%#os %eles * coloides se cosidera !ateriales tiotr$picos' p#es !#estra #a ,or!a estable e reposo * se tora "#idos al ser a%itados. ariedades !oderas de rec#bri!ietos alcalios' de láte * pit#ras so !ateriales por lo %eeral tiotr$picos #e o cae de la broc-a del pitor pero se p#ede aplicar ,ácil * #i,or!e!ete p#es el %el se li#idi7ca c#ado se aplica. 1a salsa de to!ate' los yogures * las arcillas so ,rec#ete!ete tiotr$picos. !eop"cticos' !#estra variacioes depedietes co el tie!po de s#
viscosidad0 as)' c#ato !ás tie!po se ec#etra el "#ido e c#esti$ bajo la i"#ecia de es,#er(os cortates' !a*or es s# viscosidad. 1os "#idos reop&cticos' co!o al%#os l#bricates' se espesa o solidi7ca al ser a%itados. El co!porta!ieto op#esto' por el #e los "#idos se -ace !eos viscosos c#ato !ás tie!po eperi!eta es,#er(os cortates' se deo!ia tiotrop)a' * es !#c-o !ás co!. Al%#os eje!plos de "#idos reop&cticos icl#*e las pastas de *eso * al%#as titas de i!presora. !eometr#a
1a reo!etr)a es el coj#to de t&cicas desarrolladas para llevar a cabo !edicioes de pará!etros reol$%icos.
Practica No. 2
Pá%ia F
REOMETRÍA Procedimiento:
1os pasos de la sesi$ eperi!etal ,#ero los si%#ietes> @. Eceder la co!p#tadora * el so,t?are para el !aejo del viscos)!etro' ideti7cado co el icoo RGEO P1+9. 2. Eceder el baHo de te!perat#ra e el si%#iete orde> ot$ ,rotal i,erior' bot$ ,rotal s#perior * bot$ de iicio del pael ,rotal s#perior. ijar la te!perat#ra de eperi!etaci$ 42JKC5' presioado el bot$ co la letra T * aj#stado la te!perat#ra co las "ec-as del pael de cotrol. 9e debe revisar aterior!ete el ivel del a%#a del baHo. F. Eceder el viscos)!etro rotacioal co el bot$ sit#ado e la parte posterior del !otor. Esperar J !i#tos -asta #e ter!ie de car%ar la co7%#raci$ del viscos)!etro. L. To!ar la copa ideti7cada co!o CCCF * llearla co el "#ido a caracteri(ar 4:o%#rt bebible * aceite para !otor5 -asta la !arca o a,oro itero. Colocar la copa e la base #bicada e la parte i,erior de la cá!ara de caleta!ieto e itrod#cir debida!ete el cilidro itero si dejarlo caer por co!pleto e el "#ido. J. 6esli(ar -acia arriba el cople del re$!etro * colocar el par copaDcilidro e la cá!ara de caleta!ieto' ase%#rádose de %irarla e setido cotrario a las !aecillas del reloj -asta esc#c-ar # clic. #iar la "ec-a del cilidro itero -acia arriba isertádolo e el cople s#ave!ete * desli(ar el cople -acia abajo para ase%#rar el cilidro itero. 9e debe esc#c-ar # bip del e#ipo para avisar #e la %eo!etr)a ,#e detectada. . Esperar @B !i#tos para ase%#rar #a te!perat#ra costate e todo el vol#!e del "#ido. 6#rate ese tie!po se pro%ra!a la pr#eba del "#jo para cada "#ido' eli%iedo #a platilla. Para ele%ir las platillas e el so,t?are se%#ir la si%#iete sec#ecia> ile' Ope' e la vetaa abierta #bicar el tipo de arc-ivo #e se re#iere * ca!biar por a#ellos del tipo 8OROO TEMP1ATE 4Q.ort.50 c#ado apare(ca las platillas dispoibles' ele%ir la !ás apropiada. . Iiciar la pr#eba' * la c#rva de "#jo se irá tra(ado. S. Al ca!biar de "#ido' se debe lavar la copa * el cilidro co jab$ l)#ido * #a espoja. Repetir los pasos ateriores para el aceite. . #ardar los res#ltados de las pr#ebas e el arc-ivo de trabajo 4?orboo5' #sado el !e del so,t?are' creado #a carpeta detro del directorio de RGEO P1+9. Practica No. 2
Pá%ia L
REOMETRÍA @B.Apa%ar el viscos)!etro' retirado la %eo!etr)a de "#jo * desli(ado -acia abajo el cople. Retirar la copa %irádola e setido delas !aecillas del reloj. Apa%ar el viscos)!etro co el iterr#ptor colocado e la parte trasera del !otor * apa%ar el recirc#lador de a%#a e el setido op#esto #e se si%#i$ para iiciarlo. 1avar la %eo!etr)a de "#jo' colocarla e s# est#c-e * %#ardarla e s# estate. Apa%ar la co!p#tadora * descoectar los e#ipos de las to!as de corriete el&ctrica 4si se es el lti!o e #tili(ar el e#ipo5. !esultados $ discusi%n:
:O+RT 46ATO9 EUPERIMENTA1E95
Practica No. 2
Pá%ia J
REOMETRÍA
Practica No. 2
Pá%ia
REOMETRÍA
:O+RT 4PROME6IO95 Ƭ X@ X2 XF pro W@ W2 WF Ƴ prom µ prom 4PaQs 4PaQs 4PaQs 4@/s5 4@/s5 4@/s5 (1/s) m (Pa*s) 5 5 5 (Pa) 135.33 B.BLF B.BF B.BF2 J J J @@ @FS @J2 5 0.03741 333 @ 2 S 187.66 B.BFL B.B2 B.B2 J.JS J.JS J.JS 5.58 @L @S 2@B 0.03004 B J J 667
V@ V2 VF 4Pa5 4Pa5 4Pa5
Practica No. 2
Pá%ia
REOMETRÍA .2F .2F .2F 6.23 @
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15
2B. 2B. 2B. 20.9 2 2F.F 2F.F 2F.F 23.3 2
2
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26
2
2
2
29
F2.L F2.L F2.L 32.4 F.2 F.2 F.2 36.2 LB.L LB.L LB.L 40.4 LJ.@ LJ.@ LJ.@ 45.1 L.
L
LJ.@ 46.2
3 L.F LJ.S LJ. 46.2 3 46.0 L.F LJ.S LJ 3 45.9 L.J LJ.2 L.@ 3
@'BS B @'@ B @'2F B @'F2 B @'L2 B @'J2 B @'F B @' B @' B @' B @' B
@BJ B @'@@ B @'@ B @'2 B @'FJ B @'LJ B @'J B @' B @' B @' B @' B @' B
@'BB B @'B B @'@2 B @'2B B @'2 B @'FS B @'L B @'B B @'S B @' B @' B @' B @' B
227.00 000 271.00 000 318.66 667 370.33 333 431.00 000 495.33 333 562.66 667 645.33 333 732.00 000 822.66 667 928.00 000 1024.0 000 1103.3 333 1176.6 666 1260.0 000 1350.0 000 1453.3 333 1563.3 333 1666.6 666 1690.0 000 1690.0 000 1690.0 000 1690.0 000
RAICA9
Practica No. 2
Pá%ia S
B.BF@ F B.B2 2 B.B2 J B.B2 F B.B2J B B.B2L 2 B.B2F B.B2F B B.B22 L B.B22 F B.B2@ B.B2@ B.B2@ J B.B22 L B.B2F J B.B2L J B.B2J L B.B2 J B.B2 B.B2S @ B.B2 B.B2 B.B2 J
B.B2 F B.B2J L B.B2L @ B.B2F 2 B.B22 2 B.B2@ B.B2@ F B.B2B S B.B2B L B.B2B L B.B2B B B.B@ B.B2B B.B22 2 B.B2F B B.B2L B B.B2L B.B2J B.B2 B.B2 2 B.B2 @ B.B2 @ B.B2
B.B2L J B.B2F B B.B2@ B.B2@ @ B.B2B L B.B@ B.B@ B.B@ 2 B.B@S B.B@S S B.B@S B.B@ B.B2B S B.B2@ B.B22 L B.B2F S B.B2L F B.B2J 2 B.B2 S B.B2 B.B2 B.B2 B.B2 2
0.02772 0.02589 0.02456 0.02357 0.02259 0.02194 0.02163 0.02104 0.02059 0.02052 0.02024 0.02045 0.02112 0.02210 0.02302 0.02401 0.02492 0.02585 0.02707 0.02736 0.02736 0.02724 0.02718
REOMETRÍA !"#$ %& '! %& '!+% 2BBB.BBBBB @JBB.BBBBB &suero -e ore (Ƭ)
@BBB.BBBBB JBB.BBBBB B.BBBBB @
@B
@BB
"ap,-e -e ore Prome-,o (Ƴ)
ra7ca @> C+RA 6E 1+YO' RAICAN6O E9+ERZO 6E CORTE PROME6IO : 1A RAPI6EZ 6E CORTE PROME6IO E el %ra7co No. @ Co!o se p#ede observar los valores %ra7cados o !#estra #a cocordacia para de7ir si el "#jo es e?toiao' dilatate o adel%a(ate' si e!bar%o e las cosideracioes te$ricas -abla de los "#idos tiotr$picos' al c#al perteece los *o%#res. E el %ra7co No 2 1os valores %ra7cados se observa discoti#os' e #a opii$ propia dir)a #e es por el tipo de "#ido ded#cido e la %ra7ca No. @.
!"#$ %& #++%$% %& '!+%
#,sos,-a- -e ore ()
B.BLBBB B.BFJBB B.BFBBB B.B2JBB B.B2BBB B.B@JBB B.B@BBB B.BBJBB B.BBBBB @BB.BBBBB
@BBB.BBBBB
@BBBB.BBBBB
"ap,-e -e ore Prome-,o (Ƴ)
ra7ca 2> C+RA 6E I9CO9I6A6 6E1 1+YO' RAICAN6O I9CO9I6A6 6E CORTE : 1A RAPI6EZ 6E CORTE PROME6IO
Practica No. 2
Pá%ia
REOMETRÍA :O+RT 46ATO9 1OARITMICO95 V pro! 4Pa5
lo%4V pro! 4Pa55
W pro! 4@/s5
lo%4W pro! 4@/s55
J
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F.22SSBJ
Practica No. 2
Pá%ia @B
REOMETRÍA RAICA
log(Ƴ prom) log(Ƭ prom) @.S @. log(Ƭ prom)
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1iear 45
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2.S
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F.2
F.L
log(Ƴ prom)
ra7ca F> 6ATO9 1OARÍTMICO9 6E RAPI6EZ 6E CORTE PROME6IO : E9+ERZO CORTANTE PROME6IO 4AY+9TE 6E MÍNIMO9 C+A6RA6O95 E el %ra7co No. F' preseta los datos lo%ar)t!icos %ra7cados * co ello # aj#ste de c#adrados si e!bar%o o preseta la tedecia de #a l)ea recta' por lo c#al se procederá a b#scar # !&todo di,erete * adec#ado
ACEITE PARA MOTOR 46ATO9 EUPERIMENTA1E95
Practica No. 2
Pá%ia @@
REOMETRÍA
ACEITE PARA MOTOR 4PROME6IO95 V@ 4Pa5
V2 4Pa5
Ƭ prom (Pa)
W@ 4@/s5
W2 4@/s5
Ƴ prom (1/s)
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J
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@J.
16.45
Practica No. 2
Pá%ia @2
X@ 4PaQs5 B.FS F B.LB@L L B.LBLJ J B.LBSS
X2 4PaQs5 B.LF@B F B.LFJ L B.LFS F B.LF@
µ prom (Pa*s) 0.413929 9 0.418688 2 0.421638 9 0.422965
REOMETRÍA .
.
7.76
@S.S
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18.2
S.
S.
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22.55
@B.S
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12.1
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26
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J
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JB.F
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@@F
115
J.2
J.2
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@2
128
2.
2.
62.7
@LJ
@L@
143
B
B
70
@2
@JS
160
Practica No. 2
Pá%ia @F
2 B.L@2 B.L@LF J B.L@S @ B.L@S B B.L2@ B B.L2F2 B B.L2F F B.L2L B B.L2J B.L2S2 S B.L2SF @ B.L2SF L B.L2S B.L2 @ B.LFBL L B.LF@@ B.L2J 2 B.L2 @ B.LF2F @ B.LF2L @ B.LF2@ B
@ B.LLB @ B.LL@S L B.LL@J J B.LL2 2 B.LLL B.LLJJ L B.LLF B.LLJ 2 B.LLJ2 L B.LLJ F B.LLL B.LLJ2 @ B.LLL B.LLJB J B.LLJ2 B.LLJL 2 B.LLJ F B.LLJ@ F B.LLB F B.LLL S B.LLFB L
2 0.426837 5 0.428095 4 0.429181 4 0.430613 8 0.434048 6 0.434371 0 0.433757 9 0.436009 6 0.435603 1 0.436953 8 0.436482 7 0.436770 8 0.436889 7 0.437381 6 0.437852 2 0.438293 9 0.438029 2 0.437523 6 0.439169 7 0.438547 3 0.437568 4
REOMETRÍA RAICA9
!"#$ %& '! %& '!+% 2BB @JB &suero -e ore (Ƭ)
@BB JB B @
@B
@BB
"ap,-e -e ore Prome-,o (Ƴ)
ra7ca L> C+RA 6E 1+YO' RAICAN6O E9+ERZO 6E CORTE PROME6IO : 1A RAPI6EZ 6E CORTE PROME6IO E el %ra7co No. L' a di,erecia de las %ra7cas correspodietes al *o%#rt' el aceite para !otor !#estra di,erete tedecia e la c#rva de "#jo de "#ido' se observa !ás -o!o%&ea
Practica No. 2
Pá%ia @L
REOMETRÍA E el %ra7co No. J' !#estra #a c#rva co # poco !as de ,allas si e!bar%o coc#erda co la %ra7ca re,erete a # "#jo e?toiao.
!"#$ %& #++%$% %& '!+% B.LJBBBBB B.LLBBBBB B.LFBBBBB #,sos,-a- -e ore ()
B.L2BBBBB B.L@BBBBB B.LBBBBBB @B
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ra7ca J> C+RA 6E I9CO9I6A6"ap,-e 6E1 1+YO' RAICAN6O 6E -e ore Prome-,oI9CO9I6A6 (Ƴ) CORTE : 1A RAPI6EZ 6E CORTE PROME6IO
ACEITE PARA MOTOR 46ATO9 1OARÍTMICO95 V pro! 4Pa5
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ra7ca > 6ATO9 1OARÍTMICO9 6E RAPI6EZ 6E CORTE PROME6IO : E9+ERZO CORTANTE PROME6IO 4AY+9TE 6E MÍNIMO9 C+A6RA6O95 Practica No. 2
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REOMETRÍA E el %ra7co No. a di,erecia de la %ra7ca co datos lo%ar)t!icos correspodiete al *o%#rt' esta preseta #a si!etr)a adec#ada' observado co ello #e el aj#ste ,#e adec#ado. El %ra7co de7e co!o # "#ido e?toiao por la tedecia #e si%#e la serie de p#tos. * [ @.B@SL D B.FL2 *[
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Conclusiones:
La diferencia de fluidos se hizo muy presente al momento de graficar los datos, con ello se pudo corroborar lo presentado en las consideraciones teóricas, y teniendo como resultado un fluido newtoniano (aceite para motor) y un fluido tixotrópico (yogurt). Observaciones !n las tablas del yogurt se tuvieron "ue tomar tres tablas de los resultados puesto "ue por problemas de temperatura los resultados salieron alterados.
Practica No. 2
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REOMETRÍA
Bibliografía:
FENÓMENOS DE TRANSPORTE, #. $yron $ird, %arren !. &tewardt, !dwin '. Lightfoot, !dición, !d. #apla
INTRODUCCIÓN A LA REOLOGIA, *a. del +armen '-ez &antiago, *a. uadalupe del +armen */ndez *ontealvo, 0avier &olorza 1eria !dición. 23'.
Practica No. 2
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