2 VISCOSIDAD

MECANICA DE FLUIDOS I

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO E.P. ING. CIVIL

Docente: Ing. Nancy Zevallos Quispe Viscosidad

Propiedades de los Fluidos

Viscosidad: Es una medida de la

resistencia de los líquidos a fluir.

Los líquidos que tienen fuerzas intermoleculares fuertes tienen viscosidades altas.

La viscosidad disminuye al aumentar la temperatura (las moléculas adquieren energía y se mueven más fácilmente)

Ing. Nancy Zevallos Quispe

Viscosidad

- Resistencia interna al flujo. - Medida de la adherencia interna en

el fluido causada por las fuerzas de cohesión entre moléculas.

- No existe un fluido con viscosidad igual a cero.

- En todo flujo de fluido interviene el efecto viscoso en algún grado.


Viscosidad

Conforme un fluido se mueve, dentro de él se desarrolla un esfuerzo cortante cuya magnitud depende de la viscosidad del fluido. ESFUERZO CORTANTE. Fuerza que se requiere para que una unidad de área de una sustancia se deslice sobre otra.


Viscosidad dinámica

- La velocidad en la superficie estacionaria (inferior) es igual a cero y en parte donde se aplica fuerza F es igual a V.

- Si la distancia entre las dos superficies es pequeña entonces el gradiente de velocidades con posición “y” es lineal Ing. Nancy Zevallos Quispe


- El gradiente de velocidad es una medida del cambio de velocidad, y se define como

- Si el esfuerzo cortante en el fluido es directamente proporcional al gradiente de velocidad entonces: Ley de Newton de la Viscosidad.

- A la constante de proporcionalidad se le denomina viscosidad dinámica del fluido.


Viscosidad

En la práctica se utilizan dos tipos de viscosidad: • Viscosidad dinámica o absoluta • Viscosidad cinemática ν




Viscosidad cinemática


Es la razón de la viscosidad dinámica y la densidad del fluido. Unidades:

Fluido Newtonianos y no Newtonianos


De acuerdo a la relación entre el esfuerzo cortante y la distribución de velocidades, los fluidos se pueden clasificar en ideales, newtonianos y no newtonianos. Los fluidos newtonianos se comportan según la ley lineal de esfuerzos, mientras que los no newtonianos siguen otra relación. Los fluidos ideales carecen de viscosidad.


Fluido Newtonianos: cualquier fluido que se comporte de acuerdo con la ecuación: La viscosidad dinámica solo es función de la condición del fluido, en particular de su temperatura. La magnitud del gradiente de velocidad no tiene ningún efecto sobre la magnitud A los fluidos mas comunes como el agua, aceite, gasolina, alcohol, keroseno, benceno, glicerina y la mayoría de los productos derivados del petróleo, se les clasifica como newtonianos.


Fluido no Newtonianos: cualquier fluido que se no comporte de acuerdo con la ecuación: Se clasifican en independientes del tiempo o dependientes del tiempo. Como su nombre lo dice, los fluidos independientes tienen una viscosidad que no varia con el tiempo, a cualquier esfuerzo cortante dado. (seudoplásticos, fluidos dilatantes, fluidos de Bingham). Sin embargo, la viscosidad de los fluidos dependientes del tiempo cambia si varia éste. (fluidos electrorreológicos, fluidos magnetorreológicos)


Fluido Newtonianos y no Newtonianos


VISCOSIDAD Y TEMPERATURA

Por lo general, es muy difícil hacer que el aceite para motores escurra si esta frio, lo que indica que tiene viscosidad elevada. Conforme aumenta la temperatura del aceite, su viscosidad disminuye en forma notable. Todos los fluidos muestran este comportamiento en cierto grado.




VISCOSIDAD DINAMICA VS TEMPERATURA




Los gases se comportan distinto de los líquidos, ya que su viscosidad se incrementa conforme la temperatura crece. Asimismo, por lo general, su cambio es menor que el de los líquidos.


VISCOSIMETRO


VISCOSIMETRO DE TAMBOR ROTATORIO ASTM D 5293

En el fluido se establece un gradiente de velocidad La viscosidad del fluido ocasiona en el un esfuerzo cortante que ejerce un torque de arrastre sobre el tambor rotatorio. El medidor detecta el arrastre e indica la viscosidad directamente en la pantalla analógica.


VISCOSIMETRO DE TUBO CAPILAR


VISCOSIMETRO DE TUBO CAPILAR

Conforme el fluido pasa por el tubo a velocidad constante, el sistema pierde alguna energía, lo que ocasiona una caída de presión que se mide por medio de manómetros. La magnitud de la caída de presión se relaciona con la viscosidad del fluido en la ecuación siguiente


MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES

La ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds.


MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES Conforme una esfera cae en un fluido solamente bajo la influencia de la gravedad, acelerara hasta que su peso (P) quede equilibrada con la fuerza de flotación o empuje (E) y fuerza resistente al movimiento (FR)

Σ F= 0

= mg

FR + E - P = 0

La velocidad (v) que alcanza en ese tiempo se denomina velocidad limite


MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES Stokes encontró que el empuje E

E=6 π resfera v

Donde r = radio de la esfera = coef de viscosidad dinámica v = velocidad de la esfera

FR + E - P = 0

Σ F= 0

(4/3) πr3 ρlíquido. g + 6πresfera v - (4/3)πr3 ρesfera. g = 0


MEDIDA DE LA VISCOSIDAD POR EL MÉTODO DE STOKES

(4/3) πr3 ρlíquido. g + 6πresfera v - (4/3)πr3 ρesfera. g = 0

= (2/9) . g. (ρesfera – ρlíquido) (resfera 2 / v )


EJERCICIO

Calcular la viscosidad cinemática de un aceite con peso especifico =940 kg/cm3 y viscosidad dinámica = 0.0049.

Actividad de aprendizaje En su cuaderno: • De los fluidos No newtonianos: definir los

tres tipos de fluidos independientes del tiempo.

• De los fluidos No newtonianos: definir los dos tipos de fluidos dependientes del tiempo.

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