“AÑO DE LA RECUPERACIÓN Y CONSOLIDACIÓN ECONOMÍA
PERUANA”
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y DE
ENERGÍA
LABORATORIO N° 2:
“VISCOSIDAD CINEMÁTICA”
ASIGNATURA: Mecánica de Fluidos I
DOCENTE: GUTIERREZ HERVIAS ESTEBAN ANTONIO
INTEGRANTES:
● Iglesias Ocas Henry
1917120114
1. OBJETIVOS
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
3. MATERIALES
4. PROCEDIMIENTO
5. DATOS
6. ANÁLISIS DE DATOS
7. RESULTADOS
8. CURVAS POR ELABORAR
9. RECOMENDACIONES
10. CONCLUSIONES
11. BIBLIOGRAFÍA
2
2
3
5
6
6
7
8
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11
11
1
1. OBJETIVOS
●
Determinar la Viscosidad Cinemática de una muestra de lubricante, y
analizar su variación con la temperatura; mediante el uso del
Viscosímetro Engler.
●
Evaluar el grado SAE del lubricante y determinar su índice de
Viscosidad.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
La Viscosidad cinemática es una medida de la resistencia interna de un fluido
a fluir bajo fuerzas gravitacionales.
Hay diferentes métodos para determinar la Viscosidad Cinemática, el método
más común es de medir el tiempo de fluidez que necesita una cantidad
definida de aceite a una temperatura determinada para fluir por un orificio
patrón. La Viscosidad se expresa entonces en función del tiempo requerido
para este proceso.
El instrumento para medir la Viscosidad se llana Viscosímetro, en el
laboratorio se usa el “Viscosímetro Engler" para probar los aceites, siendo la
3
cantidad medida y especificada como 200 𝑐𝑚 de muestra, siendo la unidad
empírica de la Viscosidad el Grado Engler (°E).
Grado SAE: Es el sistema usado para la clasificación del aceite, establecido
por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), en los Estados Unidos de
Norte América.
Los grados SAE para lubricantes en motores de combustión interna,
constituyen una clasificación sólo en términos de viscosidad. Algunos aceites
con curvas viscosidad -- temperatura planas, queden dentro de los límites de
dos grados SAE, por ello se llama aceite multigrado o de grado múltiple (para
preparar este lubricante multigrado se utiliza aceites básicos seleccionados o
se adicionan mejora de índice de viscosidad).
Índice Viscosidad (LV.):
Es un sistema para expresar las tasas de cambio de la viscosidad de un
aceite según los cambios a la temperatura.
2
Los aceites lubricantes, como otros líquidos, tienden a adelgazar o volverse
menos viscosos cuando son calentados y a engrosarse o volverse más
viscoso cuando se enfrían. Algunos aceites varían poco su viscosidad con la
temperatura y son conocidos como ACEITES DE ALTO ÍNDICE DE
VISCOSIDAD.
Tipos de Viscosimetro:
Tabla 2.1- Tipos de Viscosímetro con las cantidades respectivas de sus
muestras
3
Tipos de Viscosimetro
Volumen(𝑐𝑚 )
Engler
200
Saybolt Universal
60
Saybolt Furol
60
Redwood N°1
100
Redwood N°2
100
3. MATERIALES
●
Termómetro
●
Viscocimetro Engler: Consta de un recipiente cilíndrico de latón de 106
mm de diámetro interior y de fondo esférico, que desagua por un tubo
de 2,9 mm de diámetro y 200 mm de longitud, que se cierra mediante
un obturador.
●
Matraz de Erlenmeyer
●
Cronómetro
Figura 3.1 -Cronómetro del laboratorio de mecánica de fluidos FIME – UNAC
3
Figura 3.2 - Matraz de Erlenmeyer del laboratorio de mecánica de fluidos
FIME – UNAC
Figura 3.3 - Viscosimetro Engler del laboratorio de mecánica de fluidos FIME
– UNAC
4
Figura 3.4 - Termómetro del laboratorio de mecánica de fluidos FIME –
UNAC
4. PROCEDIMIENTO
●
Se instala de equipo convenientemente, conociendo las pautas
necesarias sobre su funcionamiento.
●
3
Se toma como muestra un volumen de aceite de 200 𝑐𝑚 , el cual se
vierte al recipiente; luego se procede a calentar la muestra a baño
maría a una temperatura deseada.
●
Se coloca el termómetro dentro del recipiente, para luego controlar el
tiempo de escurrimiento de la muestra el cual es recibido en una
probeta.
●
Tomar temperaturas de 30 a 100 °C.
●
Para cada juego de dalos se obtienen una determinada temperatura
con un respectivo tiempo de escurrimiento.
5
5. DATOS
Tabla 5.1 - Datos del laboratorio del experimento viscosidad Cinemática
Prueba
T. aceite (°C)
T. agua (°C)
Tiempo (s)
1
87
97
134.86
2
77
82
172,29
3
60
72
243,58
4
54
62
341,86
5
45,5
54
502,87
6. ANÁLISIS DE DATOS
1- Determinamos los grados de Engler(°E) aplicando la fórmula:
°𝐸 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 (200𝑐𝑚3)
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (200𝑐𝑚3) 𝑎 20°𝐶
El valor del denominador se puede tomar como un valor aproximado de 48,5
s.
2- Calculamos la Viscosidad Cinemática mediante la fórmula empírica de
UBBELOHDE:
2
𝑉( 𝑐𝑚 ) = 0. 0731°𝐸 − 0.0631
𝑠
°𝐸
3- Determinamos la viscosidad cinemática utilizando la ecuación general
experimental:
2
𝑉( 𝑐𝑚 ) = 𝐴 𝑥 𝑡 −
𝑠
𝐵
𝑡
En un viscosímetro Engler (A=0,0022 y B=1,35)
4. Comparamos los resultados obtenidos en la ecuación (5.2) y lo igualamos
a la ecuación (3) para determinar los SEGUNDOS SAYBOLT UNIVERSAL
(SSU)
6
5. Usando la tabla ASTM D341 - 39 determinamos el grado SAE; para ello
graficamos una gráfica de viscosidad vs. temperatura y SSU vs. temperatura
usando los datos obtenidos.
6. La determinación del Índice de Viscosidad se hará en forma analítica o
gráfica; tomando como referencia temperaturas a 38 y 100 °C.
7. RESULTADOS
Tabla 7.1 - Resultados obtenidos de la experiencia
T(°C)
Tiempo (s)
°𝐸
𝑉( 𝑐𝑚 )
2
SSU
𝑠
87
134.86
2.78
0.181
89.16
77
172.29
3.55
0.242
115.32
60
243,58
5.02
0.355
165.08
54
341.86
7.05
0.506
232.64
45,5
502.87
10.37
0.752
343.60
Índice de Viscosidad:
-38°C
-100°C
100°C
— ------ X
45.5°C — ------ 343.60
87°C
— ------ 89.16
— ------ 232.64
77°C
— ------ 115.32
38°C
54°C
— ------Y
Extrapolando:
Y=441.51 (SSU)
X=55.15 (SSU)
7
8. CURVAS POR ELABORAR
Gráfico 8.1 -Curva de Viscosidad vs Temperatura
Gráfico 8.2 -Curva de SSU vs Temperatura
8
Gráfico 8.3 -Uso del gráfico ASTM 0341-39 (Abaco A) para determinar el
grado SAE
Nota:La línea amarilla es el experimental
9
Gráfico 8.4 - Uso de Tabla-A3 para determinar el índice de viscosidad
10
9. RECOMENDACIONES
●
Al momento de tomar la temperatura se debe mover el aceite para
uniformizar la temperatura.
●
Asegurarse que el termómetro no toque la base del Viscosímetro
Engler pues podría tomar una medida incorrecta.
●
3
Medir bien la muestra de 200 𝑐𝑚 , considerar un poco más de fluido
que puede quedar en las paredes del Viscosímetro y en el matraz.
●
Intentar que el fluido no caiga desde muy alto porque genera burbujas
y nos dificulta medir el volumen.
10.
CONCLUSIONES
●
●
●
11.
Por lo que se puede observar en el gráfico 8.3 el fluido cae ligeramente por
encima del SAE 20 ( Límite de SAE 20)
Al ser un fluido SAE 20 se puede usar como un lubricante de viscosidad
adecuada para motores.
Como se puede observar en el gráfico 8.4 el Índice de Viscosidad se acerca
a IV=60.
BIBLIOGRAFÍA
●
PAKelo. Engine Oil Viscosity Explained: SAE J300 Chart. [en línea].
Disponible en:
https://pakelo.com/en/magazine/oil-tech-academy/oil-trends/engine-oilviscosity-explained-sae-j300-chart
●
MUNSON, B. R., YOUNG, D. F. y OKIISHI, T. H. Fundamentals of Fluid
Mechanics. 8.ª ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2019.
●
HEYWOOD, J. B. Engineering Fundamentals of the Internal
Combustion Engine. 2.ª ed. Cambridge: MIT Press, 2018.
●
Spoot, Proyecto del Ingeniero Mecánico (Capitulo Lubricantes).
●
Guia de Laboratorio
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