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Profesora:
Marianela Fernández
LABORATORIO DE
OPERACIONES UNITARIAS I
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BÁSICA
PRÁCTICA 2
VISCOSIDAD
Determinar la relación de la viscosidad con la
temperatura.
Comparar los valores de viscosidad
experimentales con los obtenidos mediante las
ecuaciones teóricas (Andrade, Eyring, Orrick y
Erbar, Morris, Makhija y Stairs y Van Velzen,
Cardozo y Langenkamp`s) y el nomograma.
Objetivos Específicos
Tipos de Fluidos
Fluidos cuya µ es
independiente del
tiempo
F. Newtoniano
F. No Newtoniano
Plásticos de Bingham
Pseudo-plásticos
Dilatantes
Fluidos cuya µ es
dependiente del
tiempo
Reospécticos
Toxitrópicos
Tipos de Fluidos
Newtonianos
Su viscosidad no varia con la deformación, ni con
el tiempo.
La viscosidad aparente es constante.
La viscosidad solo depende de la temperatura.
Entre ellos tenemos: Agua, aceite, gasolina,
Kerosene, benceno, glicerina.
No Newtonianos
Su viscosidad aparente varia con la deformación.
Viscosidad
Es la propiedad que presenta un
fluido de resistir la rapidez con la que
tiene lugar la deformación cuando las
fuerzas cortantes actúan sobre él.
Ésta depende de la temperatura,
composición y presión.
Viscosidad
dy
ydV
y
xaayx
)(
Donde:
yx: Esfuerzo de corte aplicado sobre el líquido.
d/dy: Velocidad de deformación.
μa: Viscosidad aparente (Kg./m*s).
Ley de Newton:
Viscosidad de Líquidos
No es posible estimar teóricamente las viscosidades para líquidos con exactitud.
Las viscosidades de líquidos son afectadas drásticamente por la temperatura. Esta
dependencia de la temperatura se representa bien mediante la ecuación
empírica (Andrade):
En los líquidos un aumento de la temperatura disminuye la viscosidad.
TBAe
Modelo de Eyring
TTebeV
hN 8.3
~
~
Este modelo se basa en el estudio de la relación de las fuerzas intermoleculares con la viscosidad. En un líquido las moléculas
están en constante movimiento; cuando el líquido está en reposo el movimiento se reduce a vibración, debido a que cada molécula
queda rodeada por las más próximas. Esta teoría permite estimar la viscosidad de los líquidos a partir de otras propiedades físicas como: Volumen molar del líquido y calor de vaporización
del líquido:
Donde:μ: viscosidad en Kg/m*s.NA: número de Avogadro (6.022x1023 moléculas/mol)h: constante de Planck (6.624x10-34 J*s/moléculas)V: volumen molar (m3/mol)Tb: temperatura de ebullición normal (K)T: temperatura del sistema (K)
PMV ~
Donde:
PM: Peso molecular
ρ: Densidad
Para fluidos newtonianos
Método de Orrick y Erbar
T
BA
MLn
*1
Este método emplea una técnica de estimación de las constantes A y B basada en la contribución de
los grupos de enlace
Donde:μ: viscosidad del líquido en cP1: densidad del líquido @ 20 ºC (g/cm3)M: peso molecularT: temperatura (K)
Reid R., Prausnitz J.y Sherwood T. “The properties of Gases and liquids”
Método de Morris
1
1*
*
rTJLog
Este es otro método que emplea una técnica contribución de los
grupos de enlace para determinar la viscosidad de los líquidos
Donde: η*: es el parámetro para cada clase de compuesto (constante empírica)Tr : es la temperatura reducida Tr= T/Tc
J: es una función de la estructura
Reid R., Prausnitz J.y Sherwood T. “The properties of Gases and liquids”
Donde:bi: Contribución de los gruposni: Número de veces que aparece el grupo en la molécula.
2/1*0577.0 ii nbJ
Método de Makhija y Stairs
´
´´
TT
BALog L
Para un número específico de líquidos Makhija y Stairs han tabulado los parámetros de A´, B´ y T´ para su uso en la ecuación:
Reid R., Prausnitz J.y Sherwood T. “The properties of Gases and liquids”
Donde,µ= Viscosidad del líquido (cP)T= Temperatura, K
A´, B´ y T´ para 10líquidos polares comunesestán tabuladas:
Modelo de Van Velzen, Cardozo y Langenkamp‛s
0
11log
TTB
Donde:μ: viscosidad en cP.T: temperatura del sistema (K)
Van Velzen y Col. en un estudio sobre los efectos de la estructura sobre la viscosidades de los líquidos
modificaron la ecuación de Andrade obteniendo la siguiente expresión en función de las constantes B y To.
Modelo de Van Velzen, Cardozo y Langenkamp‛s
Estas constantes B y To también pueden calcularse partiendo de la longitud equivalente de la cadena N*
i
iNNN *
Donde:N: número de átomos de carbono presentes en la molécula∆N: representa la contribución estructural
N*≤2032 *** 02076,03547,1439,3786,28 NNNTo
59,238164,8 * NTo N*>20
i
io BBB
32 *** 00377,03173,1885,6679,24 NNNBo
*740,1359,530 NBo
N*≤20
N*>20
Procedimiento Experimental
Baño térmico
Termómetro
Cilindro Rotacional
Viscosímetro Covette
Termocupla
Líquidos Newtonianos
Hoja de Toma de Datos
Experiencia 1. Determinación de la Viscosidad para la Glicerina
Temperatura (ºC) Viscosidad (Poise)
Temperatura (ºC) Viscosidad (Poise)
Experiencia 2. Determinación de la Viscosidad para la Trietanolamina
Seguridad
• Usar obligatoriamente lentes deseguridad y bata.