Infrome3 visco fis102l

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS 
FACULTAD DE INGENIERIA 
CURSO BASICO – I/2021 
FIS 102L 
 
INFORME NRO. 3 
“VISCOSIMETRIA” 
DOCENTE: ING. JUAN CARLOS MARTINEZ QUINTANA 
ESTUDIANTE: UNIV. DAVID YERKO CALLA CORANI 
CARRERA: INGENIERIA CIVIL 
ASIGNATURA: LABORATORIO DE FÍSICA II 
GRUPO: H 
 FECHA DE ENTREGA: viernes, 19 de marzo de 21 
LA PAZ – 2021 
1. Introducción. - 
 Objetivo General 
 
Determinar la viscosidad de un liquido, haciendo uso del equipo y material 
disponible, y aplicando la Ley de Stokes para ello 
 
2. Resumen Teórico. - 
La viscosidad es aquella propiedad de un fluido que se manifiesta durante su 
movimiento, puede aseverarse que la viscosidad es el rozamiento interno de un fluido. Debido 
a la viscosidad es necesario ejercer una fuerza para obligar a una capa líquida a deslizarse sobre 
la otra. También puede definirse la viscosidad como la dificultad que presenta un fluido para 
fluir. 
 
La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se la aplica una 
fuerza externa: El coeficiente de viscosidad absoluta, o simplemente la viscosidad absoluta de 
un fluido, es una medida de resistencia, al deslizamiento o a sufrir deformaciones internas. La 
melaza es un fluido muy viscoso en comparación con el agua. 
 Se puede predecir la viscosidad de la mayor parte de los fluidos: en algunos la viscosidad 
depende del trabajo que se haya realizado sobre ellos. La tinta de la imprenta, las papillas de la 
pulpa de madera y la salsa de tomate, son ejemplos de fluidos que tienen 
propiedades tixotrópicas de viscosidad (su viscosidad disminuye por la acción y duración de un 
esfuerzo aplicado, al cesar este la viscosidad retorna a su estado inicial). 
 
Viscosidad dinámica 
 
La unidad de viscosidad dinámica en el sistema internacional (SI) es el pascal 
segundo (Pa.s) o también newton segundo por metro cuadrado (N.s/m2), o sea kilogramo 
por metro segundo (kg/ms): Esta unidad se conoce también con el nombre de poiseuille(Pl) 
en Francia, pero debe tenerse en cuenta que no es la misma que el poise (P) descrita a 
continuación: 
 
El poise es la unidad correspondiente en el sistema CGS de unidades y tiene 
dimensiones de dina segundo por centímetro cuadrado o de gramos por centímetro 
cuadrado. El submúltiplo el centipoise (cP), 10-2 poises, es la unidad más utilizada para 
expresar la viscosidad dinámica dado que la mayoría de los fluidos poseen baja viscosidad. 
La relación entre el pascal segundo y el centipoise es: 
 
1Pa.s = 1 N.s/m2 = 1 kg/(m.s) = 103 cP 
1cP = 10-3 Pa.s 
 
Tanto lo líquidos como los gases presentan viscosidad aunque los primeros son mucho 
más viscosos que los últimos. La viscosidad absoluta o viscosidad dinámica se la representa 
generalmente con la letra griega “” y en el sistema internacional de unidades se mide en: 
)·()·()·(
2
sPasegundoPascals
m
N
 
 
En el sistema de unidades C.G.S.: 
 
 Pa·s1,01
)()()·(
2


P
PPoises
cm
D
 
 
Viscosidad cinemática 
 
 Generalmente para cálculos se emplea la viscosidad cinemática representada por 
la letra griega “” 

  
 
La Viscosidad cinemática es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad: 
en el sistema internacional (SI) la unidad de viscosidad cinemática es el metro cuadrado por 
segundo (m2/s). La unidad CGS correspondiente es el stoke (St), con dimensiones de 
centímetro cuadrado por segundo y el centistoke (cSt), 10-2 stokes, que es el submúltiplo 
más utilizado. 
 Las unidades de la viscosidad cinemática son: 
 
s
m
SGC
StStokes
s
cm
IS
2
2
 :...
)()( :..




 
1m2/s = 106 cSt 
1cSt = 10-6 m2/s 
 
 
Ley de Stokes 
 
Cuando un fluido ideal de viscosidad nula circula alrededor de una esfera o 
cuando una esfera se mueve a través de un fluido en reposo. Las líneas de 
corriente forman una figura perfectamente simétrica alrededor de ella. 
 
La presión en cualquier punto de la semiesfera que enfrenta a la corriente 
es exactamente la misma que en el punto correspondiente a la cara opuesta. 
 
P1 = P2 
 Por lo tanto es nula la fuerza resultante sobre la esfera. Sin embargo, 
si el fluido es real y tiene viscosidad, existirá un arrastre sobre la esfera. Un cuerpo 
de forma cualquiera también experimentará este arrastre debido a la viscosidad 
(en nuestro estudio se considera una esfera para facilitar el análisis). 
 
 Stokes determinó una expresión para la fuerza que se origina debido a la 
viscosidad a partir de las leyes de circulación de un fluido viscoso. 
 La fuerza viene dada por: 
)1.....(····6 vrF  
Donde: 
  = Viscosidad absoluta o dinámica 
 r = Radio de la esfera 
 v = Velocidad de la esfera 
 
Viscosímetro de Stokes 
 
Una aplicación de al ecuación de Stokes que se lleva a cabo en el 
movimiento de una esfera de densidad e que cae por efecto gravitatorio dentro 
de un líquido en reposo (aceite) de densidad l y de viscosidad  . 
 
 Cuando la esfera caer en el interior del fluido viscoso alcanza un 
registro de velocidad uniforme, es decir, una velocidad límite “v” para la cual la 
fuerza es restauradora debido a la viscosidad más el empuje hidrostático se 
equilibra con el peso de la esfera. 
 
esfera)la de (Volumen ·
2
4
)4.....(··
)3.....(··
)2.....(
3rV
VgW
VgE
WEF
e
ee
eL







 
Reemplazando (1), (3) y (4) en (2) obtendremos: 
 
)5.....(
·9
)(··2
········6
2
v
egr
VgVgvr
L
eeeL





 
 
Como la velocidad con la que se mueve la esfera es uniforme, se la puede determinar 
midiendo la altura y el tiempo empleado. 
 
)6.....(
t
h
v  
 
En la realidad el análisis no es tan sencillo, pues las fórmulas anteriores sólo son válidas 
si el líquido no está encerrado en un recipiente; además en el movimiento de la esfera se 
omiten las turbulencias que se reflejan en las paredes y en el fondo del recipiente perturbando 
al movimiento. 
Para tomar en cuanta dichos efectos se realizan las siguientes correcciones: 
 
E F 
W 
Corrección según Landenburg (C1), el movimiento se realiza según el eje de un tubo de radio 
“R”. 
)7.....(
1,21
1
1
R
r
C

 
Donde: 
 R = Radio del tubo 
 r = Radio de la esfera 
 
Corrección según Altrichter y Lustin (C2), para un recorrido finito “h”. 
 
)8.....(
'
3,31
1
2
h
r
C

 
Donde: 
 h’ = Altura de la columna líquida. 
Entonces: 
)9.....(
·9
)(····2 221
v
grCC Le   
 
3. Cálculos.- 
 
3.1 Datos.- 
2Diametro de los perdigones d mm 
5Diámetro del tubo de vidrio D cm 
3
7.2C
g
Densidades de los perdigones
cm
  
3
0.759L
g
Densidad del aceite
cm
  
1.20Altura de la columna de aceite H m 
Alturas de descenso versus tiempo de descenso. 
 
 
3.2 Determinación de la velocidad de descenso.- 
Realizando un Ajuste Lineal con: 
h(cm) t(seg)
y1 100 12,14
y2 90 11,07
y3 80 9,86
y4 70 8,66
y5 60 7,92
y6 50 6,19
 
 
h vt ….(9) -> y b x  donde ; ; 0h y t x v b a    
 
2 255.84; 450; 4390; 543.18; 35500x y xy x y         
 
: 0.99961 1Coeficiente de correlacion r   
Con b: 
 
2
4390 8.082 8.082
543.18
cmv
s
xy
b
y
   

 
 
3.3 Cálculo de la viscosidad, sin correctivos.- 
Utilizando la ecuación: 
  2
9
2
E L g r
v
    
 
2Diametro de los perdigones d mm 
37.2 gC cmDensidades de los perdigones   
30.759L
gDensidad del aceite
cm
  
 
   
 
3 2
22 9.785 100
9 9
8.082
2 2
7.2 0.759 (0.1 )
1.733
POISE
E L
g cm
cm s
cm
cm g
s cm
g r
100
v
    


     
 
( / ) 173.294S correctivo cp  
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14
Al
tu
ra
(c
m
)
Tiempo(s)
AJUSTE LINEAL
 
 
3.4 Cálculo de la viscosidad, con correctivos 
 Utilizando la ecuación: 
  21 2
9
2
E L
REAL
g rCC
v
    
5Diámetro del tubo de vidrio D cm ; 1.20Altura de la columna de aceiteH m 
PARA C1 Y C2: 1
1
1 2.1
C
r
R


1
0.9597
0,1
1 2.1
5
 

 
1
1
1 3.3
C
r
H


1
0.9982
0,1
1 3.3
120
 

 entonces en la ecuación: 
 
 
 
3 2
( / )
20.9597 0.9982 9.785 100
9
8.082
2
7.2 0.759 (0.1 )
1.660
POISE
C CORRECTIVO
g cm
cm s
cm
cm g
s cm





 
  100 
 
( / ) 166.011C correctivo cp  
 
 
 
3.5 Cálculo de la viscosidad, con correctivos 
Utilizando la expresión: % REALd
 


 
/ /
/
173.294 166.011
% 0.042
173.294
S correctivo C correctivo
S correctivo
d
 

 
   100 
 
 % 4.203%d  
 
 
3.6 Régimen 
Calculando el numero de Reynolds: 
30.759 8.082 5
17.698
1.733
L
e
g cm
cmv D cm sR
g
s cm


    

 
17.698 2000e flujo pertenece al REGIMEN LAMINARR   
 
4. Cuestionario. - 
 ¿Por qué la viscosidad de algunas substancias disminuye con el 
incremento de la temperatura? 
- Sabiendo que una propiedad como la densidad cambia con la temperatura y 
la viscosidad también depende de esta, la viscosidad disminuye porque la 
sustancia adquiere tendencia a fluir y obtiene un bajo coeficiente. 
 ¿El tiempo de vaciado de un recipiente lleno de agua es el mismo que el 
del mismo recipiente, pero lleno de otro liquido mas viscoso que el 
agua? Explique: 
- Debido a la resistencia que oponen los líquidos a su fluidez y deformación, un 
liquido con mayor viscosidad que otro tarda mas tiempo en desplazarse por el 
mismo recipiente. La viscosidad es una propiedad física característica de todos 
los fluidos, la cual emerge de las colisiones entre las partículas del fluido que se 
mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia a su movimiento 
según la Teoría cinética. 
 ¿Qué viscosidad tendría un fluido ideal? 
Un fluido ideal, que no tiene oposición o resistencia a fluir tiene viscosidad 
nula 
 ¿Que numero de Reynolds, tiene un chorro de agua salido del grifo? 
 -Dependiendo cuando el grifo esta abierto por completo, el agua adquiere 
mayor velocidad, este fluido tiene características caóticas al mezclarse y combinarse con 
la corriente de agua, por lo tanto el agua de grifo es un Flujo Turbulento, para ello 
Re>2000 
 ¿Qué es el diámetro equivalente de un conducto de sección transversal 
no circular? 
También llamado Diámetro Hidráulico, para los casos donde el conducto 
(tubo, canal,etc.) Utilizando éste término se puede estudiar el 
comportamiento del flujo de la misma forma como si fuera una tubería de 
sección circular.