LA VISCOCIDAD Y SU CALCULO

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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 - PowerPoint PPT Presentation

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  • LA VISCOCIDAD Y SU CALCULOINGENIERIA MECANICAING. RAFAEL RAMIREZ

  • VISCOSIDADSE 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 = dv/dh=viscosidad absoluta =Despejamos F e integramos la ecuacin y nos resulta: = (F/A)/(Vc /h)

  • VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINAMICAF= Fuerza de cizalladura (lbf)A= rea de la pelcula lubricante sometida a cizalladura, cm2 (pulg2)Vc= velocidad lineal del elemento, cm/s (plug2)h=Espesor de la pelcula lubricante, cm (pulg2)

  • SISTEMA METRICO(cm, gr, seg)=dina * S/cm2Es una unidad conocida como POISE.1Poise= 1 dina * S/cm2Una unidad mas pequea es el CENTIPOISE (Cps) se emplea con mayor frecuencia.1 Centipoise =1,019*10-8 Kgf * s/cm2

  • SISTEMA INGLES (Pulg,lbf,seg)=Lbf * S/pul2Esta unidad se conoce con el nombre de REYN en honor a sir Reynolds.1 Reyn= 1 (lbs * S/pulg2)Conversiones1Poise = 14,5*10-61Reyn = 6.895,031 Centipoises

  • VISCOSIDAD CINEMATICAEs igual a la viscosidad absoluta del fluido, dividida por su densidad y su unidad por el cual se representa es el STOKE.= viscosisdad absoluta ()/Densidad ()Para los lubricantes derivados del petrleo, se considera la densidad aproximadamente igual al peso especfico. (PE).

  • VISCOSIDAD CINEMATICA

  • VISCOSIDAD CINEMATICA1(Stoke)= 1(poise)/PE(gr/cm3)

    1(Centistoke) = 1(Centipoise)/ (gr/cm3)Las variables deben estar a la misma temperatura.La densidad de un aceite derivado del petrleo, a cualquier temperatura T, en C o en F.

  • VISCOSIDAD CINEMATICAUnidades mtricas:TC = 0,91gr/cm3-0.00063(T-15.6) gr/cm3

    Unidades inglesas:TF =0,91gr/cm3-0,00035(T-60) gr/cm3

  • LIQUIDOS NEWTONEANOSEl 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 presin en particular e independientemente de la velocidad de deslizamiento.

  • LIQUIDOS NEWTONIANOS

  • LIQUIDOS NO NEWTONIANOSCuando a un aceite o a una grasa lubricante se le adicionan ciertos materiales espesantes, como los polmetros, la viscosidad de estos se ve afectada y depende de la velocidad de deslizamiento a la cual sea medida..

  • MEDICION DE LA VISCOCIDAD CON CAPILARESEl flujo de un volumen de fluido, a travs de un capilar, es funcin de la diferencia de presin en los extremos del tubo, del permetro del tubo, de la longitud del tubo y de la viscosidad absoluta del fluido.

  • Se determina: V=p/8L

    Donde V es el volumen (cm3/s)P es la cada de presin entre los extremos del tubo, dinas/cm 2 (lbf/pulg 2)L es la longitud del tubo, cm (pulg) es la viscosidad absoluta del fluido, Poises (Reyns)

  • 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 travs de un capilar.

    En este caso : =r 4pt/8VL

    donde, r es el radio del tubo, cm (pulg)t es el tiempo de flujo, s.Esta relacin es valida nicamente cuando el fluido se comporta bajo condiciones de flujo laminar.

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

    c=Xt-(Y/t), cSt

    Donde: c: Viscosidad cinemtica corregida X,Y: Constantes que se determinan midiendo el tiempo de flujo de los lquidos de viscosidades conocidas, pero diferentes, en el mismo tubo capilar

  • X=(2t2-v1t1)/(t2-t2) Y=(t2t1) (2t1-v1t2)/(t2-t2)

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

  • VISCOSIMETROSSon instrumentos desarrollados para medir la viscosidad de los lquidos a una temperatura y presin especificas. Permiten determinar:

    El tiempo de un volumen dado de un liquido que fluye por gravedad o a baja presin, a travs de un tubo corto o de un capilar.La cada de presin entre los extremos de un capilar.

  • El tiempo que se demora en caer o en recorrer el tubo (o capilar),una bola estndar o un cilindro.El tiempo invertido por una burbuja de aire en recorrer, a travs del liquido, la distancia desde el fondo hasta la superficie del liquido.

    El momento de torsin para mover un disco, un cilindro o esptula a una velocidad fija.La velocidad de rotacin de un cilindro o un disco accionado en el liquido por un momento de torsin constante conocido

  • TABLA DE VISCOSIMETROS

  • Unidades de la viscosidad

    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) UniversalSegundos Redwood No.2 (S.R. No.2) AdmiraltyGrados Engler (oE)

  • TABLAS PARA LA CONVERSION DE LA VISCOSIDAD

    Los grficos y las formulas de viscosidad permiten pasar rpidamente 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

  • Ejemplo: Convertir 90 cSt medidos a50oC 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.

    Solucin: 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 dems escalas y se lee: 420 S.S.U., 365S:R No., 12 oE, 44S.S.F.,y 37 S.R No.2

  • RELACION VISCOVIDAD-TEMPERATURALos aceites lubricantes sufren un cambio pronunciado al variar la temperatura.

    La magnitud del cambio depende de la composicin( tipo de hidrocarburo) del aceite mineral y el mtodo de refinacin empleado.

    Log.Log (+ C) = k m Log TEcuacin de Ubbelohde-Walter

  • VISCOELASTICIDAD (anelasticidad)Es el tipo de comportamiento que presentan ciertos materiales que exhiben tanto propiedades viscosas como propiedades elsticas cuando se deforman.Es la apariencia fsica de estiramiento que presenta un aceite o una grasa cuando han sido espesados con un polmetro y se deslizan en forma continua y a elevada velocidad, o cuando la velocidad de deslizamiento cambia rpidamente.Estas caractersticas se pueden apreciar fcilmente cuando un fluido sale de una tubera, por que en este se estira inicialmente, y luego se contrae axialmente y el dimetro 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 VISCOELASTICIDADDisco giratorio: Cuando un disco gira sobre otro fijo y entre los dos se interpone un liquido, este trata de separarlos empujndolos 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 VISCOELASTICIDADDisminuye ligeramente el espesor de la pelcula lubricante, debido a la perdida de viscosidad.

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

    Modifica la fraccin fluida y la distribucin de esfuerzos en los cojines elastrohidrodinamicos.

  • El comportamiento del fluido en las tuberas depende del numero de Reinol, el cual relaciona las propiedades del fluido y las caractersticas fsicas de la tubera, definiendo el tipo de fluido, definindolo de la siguiente manera:

  • PERDIDAS DE POTENCIA POR FRICCIONSe calculan a partir de la ecuacin de D`Arcy:

  • En donde R es el numero de Reynol

    K: La rugosidad promedio de las irregularidades de la superficie interior de la tubera, en pies

    dd: el dimetro interno de la tubera

    L: la longitud de la tubera

    v: velocidad del liquido, pies/segundo

    g: la aceleracin de la gravedad, 32 ft/s^2