Informe Reo
Páginas: 5 (1187 palabras)
Publicado: 9 de junio de 2015
LABORATORIO DE REOLOGIA
Práctica numero 1: Viscosímetro de caída de bola
Vanegas, Nathalie 1., Múnera, Jorge 2., Gutiérrez, Cristian 3
Escuela de ingeniería de materiales
Universidad del valle, Cali, Colombia
Octubre 10 de 2011
RESUMEN.
La practica consistio en medir la viscosidad de tres fluidos newtonianos diferentes, para esto se utilizo el metodo de caida de bola, el cual consistio enmedir el tiempo en el que una esfera de determinado material necesita para recorrer una distancia entre dos puntos de referencia dentro de la proveta, los resultados que se obtienen se determinan como viscosidad dinamica de la medida.
1. INTRODUCCION
Para determinar la velocidad límite en un reómetro de caída de bola se debe partir de las fuerzas ejercidas sobre la esfera establecidas por elprincipio de Arquímedes y la ley de Stokes. Tal como se observa en la figura 1 sobre la esfera se ejercen 3 fuerzas las cuales ocasionan el movimiento de esta
Figura 1. Fuerzas sobre la esfera
ma =mg – E – Fr (1)
El peso está determinado por la siguiente ecuación:
(2)
El empuje está determinado por el principio de Arquímedes con la siguiente ecuación:
(3)
La fuerza de rozamiento, esproporcional a la velocidad y es determinada por la ley de Stokes con la siguiente ecuación:
(4)
Donde:
m = masa de la esfera
g = aceleración de la gravedad
ρE = densidad de la esfera
ρF = densidad del fluido
R = radio de la esfera
η = viscosidad del fluido
v = velocidad de la esfera
La velocidad limite es alcanzada cuando la aceración es cero, lo cual se obtiene cuando la resultante delas fuerzas que actúan sobre la esfera es cero.
(5)
(6)
Despejando v de la ecuación 6 obtengo la ecuación para determinar la velocidad limite (vL)
(7)
La ecuación del movimiento de la esfera está determinada por la siguiente ecuación:
(8)
Donde la aceleración está determinada por el diferencial , F es la diferencia entre el peso y el empuje (F = mg – E) y k = 6πRη.
Para poder teneruna ecuación de la velocidad de la esfera en función del tiempo se integra la ecuación 8:
(9)
De esta manera se obtiene la ecuación que relaciona la velocidad de la esfera con el tiempo, además se puede observar que con esta ecuación a un tiempo teóricamente infinito se alcanzaría la velocidad limita lo cual en una gráfica de v vs t se observaría con una asíntota horizontal cuando v = vL
Y paradeterminar la viscosidad teórica del aceite y la glicerina partimos de la ecuación 7, tomando como velocidad límite (vL) los valores de la velocidad final:
(10)
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL, OBSERVACIONES Y RESULTADOS
Al iniciar la práctica se debieron hacer los respectivos pesajes del picnómetro (con un volumen de 25cm3) y de éste con cada una de las sustancias, para así determinar lamasa de las muestras. Dichos datos permitieron conocer las densidades de la miel y la glicerina. Se toma la densidad del agua igual a 1gr/ml.
Datos
Glicerina
Miel
Masa picnómetro (gr)
17,230
16,270
Masa sistema (gr)
48,923
53,666
Masa sustancia (gr)
31,693
37,396
Densidad de la sustancia (gr/cm3)
1,267
1,496
Tabla 1. Datos de las sustancias a estudiar.
Los resultados obtenidos de las densidadeseran los esperados, pues así se habían encontrado en la teoría antes de realizar la práctica. Esto indico que se habían tomado datos correctos y se prosiguió con el ensayo.
Simultáneamente se tomaron los datos de diámetro y peso de las esferas que iban a usarse en el experimento. También se determinaron las densidades de las cuatro esferas, teniendo en cuenta que el volumen de las esferas esigual a 4/3 π r3.
Datos
Radio (cm)
Masa (gr)
Densidad (gr/cm3)
Vidrio 1
0,700
3,560
2,477
Vidrio 2
0,635
2,750
2,564
Metal 1
0,315
1,046
7,989
Metal 2
0,673
9,991
7,825
Tabla 2. Datos de las esferas utilizadas en la práctica.
Se prosiguió con la práctica llenando tres probetas con un poco más de 100cm3 de cada una de las muestras. Esto permitiría que la esfera estuviera sumergida en el fluido...
Práctica numero 1: Viscosímetro de caída de bola
Vanegas, Nathalie 1., Múnera, Jorge 2., Gutiérrez, Cristian 3
Escuela de ingeniería de materiales
Universidad del valle, Cali, Colombia
Octubre 10 de 2011
RESUMEN.
La practica consistio en medir la viscosidad de tres fluidos newtonianos diferentes, para esto se utilizo el metodo de caida de bola, el cual consistio enmedir el tiempo en el que una esfera de determinado material necesita para recorrer una distancia entre dos puntos de referencia dentro de la proveta, los resultados que se obtienen se determinan como viscosidad dinamica de la medida.
1. INTRODUCCION
Para determinar la velocidad límite en un reómetro de caída de bola se debe partir de las fuerzas ejercidas sobre la esfera establecidas por elprincipio de Arquímedes y la ley de Stokes. Tal como se observa en la figura 1 sobre la esfera se ejercen 3 fuerzas las cuales ocasionan el movimiento de esta
Figura 1. Fuerzas sobre la esfera
ma =mg – E – Fr (1)
El peso está determinado por la siguiente ecuación:
(2)
El empuje está determinado por el principio de Arquímedes con la siguiente ecuación:
(3)
La fuerza de rozamiento, esproporcional a la velocidad y es determinada por la ley de Stokes con la siguiente ecuación:
(4)
Donde:
m = masa de la esfera
g = aceleración de la gravedad
ρE = densidad de la esfera
ρF = densidad del fluido
R = radio de la esfera
η = viscosidad del fluido
v = velocidad de la esfera
La velocidad limite es alcanzada cuando la aceración es cero, lo cual se obtiene cuando la resultante delas fuerzas que actúan sobre la esfera es cero.
(5)
(6)
Despejando v de la ecuación 6 obtengo la ecuación para determinar la velocidad limite (vL)
(7)
La ecuación del movimiento de la esfera está determinada por la siguiente ecuación:
(8)
Donde la aceleración está determinada por el diferencial , F es la diferencia entre el peso y el empuje (F = mg – E) y k = 6πRη.
Para poder teneruna ecuación de la velocidad de la esfera en función del tiempo se integra la ecuación 8:
(9)
De esta manera se obtiene la ecuación que relaciona la velocidad de la esfera con el tiempo, además se puede observar que con esta ecuación a un tiempo teóricamente infinito se alcanzaría la velocidad limita lo cual en una gráfica de v vs t se observaría con una asíntota horizontal cuando v = vL
Y paradeterminar la viscosidad teórica del aceite y la glicerina partimos de la ecuación 7, tomando como velocidad límite (vL) los valores de la velocidad final:
(10)
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL, OBSERVACIONES Y RESULTADOS
Al iniciar la práctica se debieron hacer los respectivos pesajes del picnómetro (con un volumen de 25cm3) y de éste con cada una de las sustancias, para así determinar lamasa de las muestras. Dichos datos permitieron conocer las densidades de la miel y la glicerina. Se toma la densidad del agua igual a 1gr/ml.
Datos
Glicerina
Miel
Masa picnómetro (gr)
17,230
16,270
Masa sistema (gr)
48,923
53,666
Masa sustancia (gr)
31,693
37,396
Densidad de la sustancia (gr/cm3)
1,267
1,496
Tabla 1. Datos de las sustancias a estudiar.
Los resultados obtenidos de las densidadeseran los esperados, pues así se habían encontrado en la teoría antes de realizar la práctica. Esto indico que se habían tomado datos correctos y se prosiguió con el ensayo.
Simultáneamente se tomaron los datos de diámetro y peso de las esferas que iban a usarse en el experimento. También se determinaron las densidades de las cuatro esferas, teniendo en cuenta que el volumen de las esferas esigual a 4/3 π r3.
Datos
Radio (cm)
Masa (gr)
Densidad (gr/cm3)
Vidrio 1
0,700
3,560
2,477
Vidrio 2
0,635
2,750
2,564
Metal 1
0,315
1,046
7,989
Metal 2
0,673
9,991
7,825
Tabla 2. Datos de las esferas utilizadas en la práctica.
Se prosiguió con la práctica llenando tres probetas con un poco más de 100cm3 de cada una de las muestras. Esto permitiría que la esfera estuviera sumergida en el fluido...
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