Practica de Viscosidad Clau

Ingeniería de Alimentos I – Práctica de Laboratorio

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

PRACTICA DE VISCOSIDAD

Guadalupe 2015

FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS – ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL


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Curso: INGENIERIA DE ALIMENTOS I

Docente: Ing. M.Sc. Guillermo A. Linares Lujan

Alumnas: Claudia, Castañeda Chamoli

Araceli, Pérez Alcántara

Deysy, Sánchez Vásquez

Ciclo: VI

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INTRODUCCIÓN

La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a ser deformado por un esfuerzo de cizallamiento. Es normalmente conocido como comportamiento de fluidez o resistencia a la caída. La viscosidad se describe como la resistencia interna de un fluido a circular o fluir y sin embargo debe ser una medida del rozamiento o fricción del fluido.

A diferencia de los sólidos, en los materiales líquidos y gaseosos las moléculas se desplazan unas respecto de otras, de modo que el fluido cambia fácilmente de forma cuando se ve sometido a esfuerzos externos. Por ejemplo, el agua adopta la forma interior de un vas debido a la fuerza de la gravedad.

Se define la viscosidad como la razón entre el esfuerzo cortante aplicado y la velocidad de deformación observada. La unidad de viscosidad es por tanto: 1 pa.s

Para ciertos líquidos, la viscosidad es constante y solo depende de la temperatura y presión. Este grupo se denominan líquidos Newtonianos. Los líquidos que no siguen esta relación proporcional son denominados fluidos no-Newtonianos.

Normalmente los fluidos complejos están formados por varias fases, siendo al menos una de ellas un fluido simple, y la otra, generalmente, una dispersión de partículas sólidas.

Una única fase formada por moléculas grandes que se mueven con mucha dificultad unas con respecto de otras también se comporta como un fluido complejo. Son ejemplos de fluidos los polímeros con moléculas lineales grandes en estado líquido, las disoluciones poliméricas en disolvente orgánico o acuoso, las mezclas de polímeros de distintos pesos moleculares, las emulsiones, las suspensiones de partículas pequeñas. La reología de estos sistemas materiales tiene una gran importancia en el procesado de los materiales.

El transporte de las materias prima normalmente se realiza utilizando un fluido soporte (aire o agua) y el mezclado de las materias primas se facilita mediante la disolución o suspensión del material finamente dividido en un fluido.

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1. OBJETIVOS:

Medir la viscosidad de distintos fluidos, utilizando un viscosímetro rotacional y

viscosímetro capilar.

Obtener el comportamiento reologico de fluidos utilizando un viscosímetro

rotacional y asi darnos cuenta que fluido será.

Aprender el manejo del viscosímetro capilar y rotacional (viscosímetro Selecta

ST DIGIT-R).

2. MATERIALES Y EQUIPOS:

Agua destilada

Aceite, Vinagre , Yogurt bebible, Mayonesa

Papel toalla

Picnómetro

Material de vidrio

Vernier

Termómetro

Equipo de Baño maria

Viscosímetro rotacional ST DIGIT-R

Viscosímetro capilar Cannon – Fenske

Juego de husillos.

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3. METODOLOGÍA :

A. Determinación de viscosidad por medio del Viscosímetro Capilar

Cannon – Fenske

Se absorbe el líquido en la boca más ancho del viscosímetro.

Con un cronómetro se determina el tiempo que tarde el líquido en

bajar el nivel desde la marca inferior del bulbo A la inferior del bulbo B.

Realizar este experimento con vinagre (solo a temperatura ambiente

de 23°C) y agua (tiene que ser a varias temperaturas de 23°C, 30°C,

35°C y 40°C) para conocer el valor de la constante del viscosímetro.

B. Determinación de viscosidad por medio del Viscosímetro ST DIGIT-R

Los equipos que se utilizan para determinar la viscosidad son los viscosímetros y reómetros, y los hay de varios tipos, y existen diversos modos de medida. Para la realización de esta práctica disponemos de un modelo de viscosímetro rotacional es ST-DIGIT R de Selecta. Este equipo puede medir valores de viscosidad entre 50 y

13,3 106 mPa-s.

En general, un viscosímetro somete a rotación un disco o un cilindro (denominado husillo) sumergido en el fluido cuya viscosidad se quiere determinar. El husillo giratorio se acopla con un muelle al eje de un rotor que gira a velocidad conocida y se mide la fuerza de torsión generada. El control electrónico del equipo realiza los cálculos pertinentes para dar los valores de viscosidad para la velocidad de deformación establecida. Para aumentar el rango de medición por encima de los límites del dispositivo, se dispone de un juego de husillos donde la superficie de contacto con la muestra varía.

El equipo disponible tiene un juego de husillos (R2, R3, R4, R5, R6 y R7) 19 velocidades (0.3, 0.5, 0.6, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 20, 30, 50, 60, 100, 200 rpm)

Mediciones recomendadas: 20 a 200 rpm

% fondo de escala 30 a 90% mPa.s ó cP

5


4. RESULTADOS Y DISCUSIONES:

Viscosímetro capilar

MUESTRA t1 t2 Densidad T°Vinagre 4’24” 6’27” 1,007,545 23°

Agua 4’09” 5’27” 100,553 23°Agua 3’38” 5’27” 30°Agua 3’17” 4’25” 35°Agua 3’03” 7’05” 40°

ρ=

¿masa ( picnometro+muestra)−masa (picnometro vacio )

volumen del picnometro

Vinagre:

ρ=149.6892−48.9387100

=1,007545g

cm3

Agua:

ρ=148,9940−48,9387100

=1,00553

6


Viscosímetro rotativo:

Aceite

7

0 10 20 30 40 50 600

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Aceite 25°C

Aceite 25°C Linear (Aceite 25°C)

Veloc idad de cizalla (S-1)

Esfu

erzo

de

cort

e (P

a)


Yogurt bebible

8

-1.0000 -0.5000 0.0000 0.5000 1.0000 1.5000

-1.2000

-1.0000

-0.8000

-0.6000

-0.4000

-0.2000

0.0000

0.2000

0.4000

0.6000

f(x) = 0.315483416143452 x − 0.150013322650238R² = 0.276305832241992

YOGURT "25ºC"YOGURT "25ºC" Linear (YOGURT "25ºC")

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

8.0000

10.0000

12.0000

14.0000

16.0000

18.00000.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

"ECUACION DE CASSON"

ECUACION DE CASSONLinear (ECUACION DE CASSON)

Axis Title

Axis

Titl

e


Mayonesa

Mayonesa a 25°C

9

0 1 2 3 4 5 6 70

10203040506070

Mayonesa 25 C

Mayonesa 25 C


Es

fue

rzo

de

co

rte

(P

a)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

1

2

3

4

5

6

7

8

9

f(x) = 1.26797655861426 x + 4.8424777661803R² = 0.98082152148435

Ecuacion de Casson

Ecuacion de Casson Linear (Ecuacion de Casson)


-1.5 -1 -0.5 0 0.5 10

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

f(x) = 0.599244579302737 x + 1.16228401100322R² = 0.984045089378077

Mayonesa 25°C

Mayonesa 25 C Linear (Mayonesa 25 C)

10


Mayonesa a 30.9

11

0.00000 1.00000 2.00000 3.00000 4.00000 5.00000 6.00000 7.00000 8.000000.0000

10.0000

20.0000

30.0000

40.0000

50.0000

60.0000

70.0000

f(x) = 4.86388523391978 x + 25.8454066101729R² = 0.933796335808857

MAYONESA 30,9°C

MAYONESA 30,9°C Linear (MAYONESA 30,9°C)


Esfu

erzo

de

cort

e (P

a)

0.00000 0.50000 1.00000 1.50000 2.00000 2.50000 3.000000.0000

1.0000

2.0000

3.0000

4.0000

5.0000

6.0000

7.0000

8.0000

9.0000

f(x) = 1.18286989386027 x + 4.54213880738877R² = 0.991704024172252

Ecuacion de Casson

Ecuacion de Casson Linear (Ecuacion de Casson) Linear (Ecuacion de Casson)


12

-2.0000 -1.5000 -1.0000 -0.5000 0.0000 0.5000 1.0000 1.50000.0000

0.2000

0.4000

0.6000

0.8000

1.0000

1.2000

1.4000

1.6000

1.8000

f(x) = 0.635589317488524 x + 1.09018382881088R² = 0.986832305210715

MAYONESA 30.9°C

MAYONESA 30.9°C Linear (MAYONESA 30.9°C)


Mayonesa a 35.1°C

13

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.00000.0000

1.0000

2.0000

3.0000

4.0000

5.0000

6.0000

7.0000

8.0000

9.0000f(x) = 1.94011966068676 x + 2.2627622887878R² = 0.549497698700047

MAYONESA 35.1°C


0.0000 2.0000 4.0000 6.0000 8.0000 10.0000 12.0000 14.00000.0000

10.0000

20.0000

30.0000

40.0000

50.0000

60.0000

70.0000f(x) = 4.37426052416157 x + 16.3885298655041R² = 0.67885847143194

MAYONESA 35.1°C



Esfu

erzo

de

cort

e (P

a)


5. CONCLUSIONES:

14

-2.0000 -1.5000 -1.0000 -0.5000 0.0000 0.5000 1.0000 1.50000.00000

0.20000

0.40000

0.60000

0.80000

1.00000

1.20000

1.40000

1.60000

1.80000f(x) = 0.736205969045968 x + 0.955735613226949R² = 0.916861637716441

MAYONESA 35.1°C

MAYONESA 35.1°C Linear (MAYONESA 35.1°C) Linear (MAYONESA 35.1°C)


6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

15


7. APENDICES

Tabla 1 : Valores del aceite

Tabla 2: Valores del yogurt bebible

N(S-1) Viscosidad (Pa.s)

Par de torcion (J)

Esfuerzo de corte (Pa)

Veloc de cizalla (S-1)

Raiz del ezfuerzo

Raiz de vel cizalla

Log (T-To) Log Vel cizalla

0.005 2.4051 3.2290E-05 0.3866 0.1607 0.6217 0.4009 #¡NUM! -0.7939

0.008 1.5781 3.5310E-05 0.4227 0.2679 0.6502 0.5176 #¡NUM! -0.5721

0.010 1.3982 3.7544E-05 0.4495 0.3215 0.6704 0.5670 #¡NUM! -0.4929

0.017 1.0739 4.8059E-05 0.5754 0.5358 0.7585 0.7320 -1.0547 -0.2710

0.025 0.9374 6.2927E-05 0.7534 0.8036 0.8680 0.8965 -0.5749 -0.0949

0.042 0.8078 9.0379E-05 1.0820 1.3394 1.0402 1.1573 -0.2256 0.1269

0.050 0.7326 9.8359E-05 1.1775 1.6073 1.0851 1.2678 -0.1609 0.2061

0.067 0.6051 1.0832E-04 1.2968 2.1430 1.1388 1.4639 -0.0917 0.3310

0.083 0.5264 1.1778E-04 1.4101 2.6788 1.1875 1.6367 -0.0348 0.4279

0.100 0.4672 1.2545E-04 1.5018 3.2145 1.2255 1.7929 0.0063 0.5071

0.167 0.3590 1.6067E-04 1.9236 5.3576 1.3869 2.3146 0.1573 0.7290

0.200 0.2942 1.5799E-04 1.8914 6.4291 1.3753 2.5356 0.1474 0.8081

0.333 0.2304 2.0621E-04 2.4688 10.7151 1.5712 3.2734 0.2970 1.0300

0.500 0.1968 2.6421E-04 3.1631 16.0727 1.7785 4.0091 0.4275 1.2061

Tabla 3: Valores de la mayonesa a 25°C

16

Rpm N(S-1) Viscosidad (Pa.s)

Par de torcion (J)



3 0.050 0.05408 7.26042E-06 0.086921131 1.607269435

4 0.067 0.05264 9.4228E-06 0.112808884 2.143025913

5 0.083 0.05232 1.17069E-05 0.140153895 2.678782391

6 0.100 0.05184 1.39194E-05 0.166641695 3.21453887

10 0.167 0.05040 2.25546E-05 0.270021265 5.357564783

12 0.200 0.05088 2.73232E-05 0.327111475 6.42907774

20 0.333 0.05072 4.53955E-05 0.543471372 10.71512957

30 0.500 0.05024 6.74489E-05 0.807492164 16.07269435

50 0.833 0.04976 0.000111341 1.332962118 26.78782391

60 1.000 0.04976 0.000133609 1.599554542 32.1453887

100 1.667 0.04928 0.000220534 2.640207925 53.57564783


N(S-1)

Viscosidad (Pa.s)

Par de torcion (J)

Esfuerzo de corte

(Pa)


Raiz del ezfuerzo

Raiz de vel cizalla

Log (T-To) Log Vel cizalla

0.005

613.00 6.96021E-05

22.99521298

0.037512582

4.795332416

0.193681652

#¡NUM! -1.42582303

80.00

8412.20 7.80043E-

0525.7711440

70.06252097

15.07652874

30.25004193

80.36573834

8-

1.203974289

0.010

346.10 7.85947E-05

25.9662095 0.075025165

5.095705005

0.273907219

0.400780238

-1.12479304

30.01

7220.90 8.36057E-

0527.6217648 0.12504194

15.25564123

60.35361269

90.62033998

5-

0.902944293

0.025

155.70 8.83935E-05

29.20354536

0.187562912

5.404030474

0.43308534 0.759950166

-0.72685303

40.03

3121.80 9.21972E-

0530.4602168

70.25008388

25.51907753

80.50008387

50.84574345

6-

0.601914297

0.042

100.70 9.52818E-05

31.47930869

0.312604853

5.610642449

0.55911077 0.904688634

-0.50500428

40.05

086.20 9.78744E-

0532.3358459

90.37512582

35.68646164 0.61247516

20.94870825

1-

0.425823038

0.067

67.90 0.000102795

33.96139122

0.500167765

5.827640279

0.707225399

1.021668205

-0.30088430

20.08

356.40 0.00010673

135.2618274

10.62520970

65.93816700

80.79070203

41.07232421

6-

0.203974289

0.100

48.50 0.000110137

36.38720488

0.750251647

6.032180773

0.86617068 1.11184696 -0.12479304

30.16

732.50 0.00012300

540.6386308

81.25041941

26.37484359

61.11822154 1.23524618

10.09705570

7

0.200

28.20 0.000128077

42.31419289

1.500503294

6.50493604 1.224950323

1.275642689

0.176236953

0.333

19.10 0.000144579

47.76602153

2.500838823

6.91129666 1.581404067

1.38589598 0.398085703

0.500

14.00 0.000158961

52.51761529

3.751258235

7.246903842

1.936816521

1.463412298

0.574176962

0.833

9.80 0.000185454

61.27055117

6.252097058

7.827550777

2.500419376

1.577730079

0.796025711

17


Tabla 4: Mayonesa a 30.9

N(S-1) Viscosidad (Pa.s)

Par de torcion (J)


Velocidad de cizalla (S-1)

Raiz del ezfuerzo

Raiz de vel cizalla

Log (T-To)

Log Vel cizalla

0.005 585.6000 6.6491E-05 21.9674 0.03751 4.6869 0.19368 0.1259 -1.4258

0.008 360.0000 6.8126E-05 22.5075 0.06252 4.7442 0.25004 0.2734 -1.2040

0.010 300.5000 6.8240E-05 22.5451 0.07503 4.7482 0.27391 0.2820 -1.1248

0.017 190.8000 7.2214E-05 23.8580 0.12504 4.8845 0.35361 0.5088 -0.9029

0.025 134.6000 7.6415E-05 25.2460 0.18756 5.0245 0.43309 0.6642 -0.7269

0.033 105.2000 7.9632E-05 26.3088 0.25008 5.1292 0.50008 0.7542 -0.6019

0.042 87.1000 8.2414E-05 27.2279 0.31260 5.2180 0.55911 0.8193 -0.5050

0.050 74.8000 8.4930E-05 28.0594 0.37513 5.2971 0.61248 0.8709 -0.4258

0.067 59.1000 8.9472E-05 29.5599 0.50017 5.4369 0.70723 0.9508 -0.3009

0.083 49.4000 9.3484E-05 30.8854 0.62521 5.5575 0.79070 1.0109 -0.2040

0.100 42.7000 9.6966E-05 32.0357 0.75025 5.6600 0.86617 1.0571 -0.1248

0.167 28.7000 1.0862E-04 35.8870 1.25042 5.9906 1.11822 1.1834 0.0971

0.200 24.8000 1.1263E-04 37.2125 1.50050 6.1002 1.22495 1.2196 0.1762

0.333 16.9000 1.2793E-04 42.2642 2.50084 6.5011 1.58140 1.3351 0.3981

0.500 12.5000 1.4193E-04 46.8907 3.75126 6.8477 1.93682 1.4193 0.5742

0.833 8.7000 1.6464E-04 54.3932 6.25210 7.3752 2.50042 1.5284 0.7960

1.000 7.9000 1.7940E-04 59.2699 7.50252 7.6987 2.73907 1.5870 0.8752

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Tabla 5: Valores de la mayonesa a 35.1

N(S-1) Viscosidad (mPa.s)

Viscosidad

(Pa.s)

Par de torcion (J)

Esfuerzo de corte

(Pa)


Raiz del

ezfuerzo

Raiz de vel

cizalla

Log (T-To)

Log Vel cizalla

0.005 498000 498.00 5.6545E-05 18.6813 0.0375 4.3222 0.1937 0.09770 -1.4258

0.008 301.8 0.30 5.7112E-08 0.0189 0.0625 0.1374 0.2500 #¡NUM! -1.2040

0.010 250.3 0.25 5.6840E-08 0.0188 0.0750 0.1370 0.2739 #¡NUM! -1.1248

0.017 159.3 0.16 6.0292E-08 0.0199 0.1250 0.1411 0.3536 #¡NUM! -0.9029

0.025 112.2 0.11 6.3698E-08 0.0210 0.1876 0.1451 0.4331 #¡NUM! -0.7269

0.033 87700 87.70 6.6385E-05 21.9324 0.2501 4.6832 0.5001 0.65354 -0.6019

0.042 72700 72.70 6.8788E-05 22.7264 0.3126 4.7672 0.5591 0.72406 -0.5050

0.050 62600 62.60 7.1078E-05 23.4829 0.3751 4.8459 0.6125 0.78203 -0.4258

0.067 49700 49.70 7.5241E-05 24.8583 0.5002 4.9858 0.7072 0.87095 -0.3009

0.083 41600 41.60 7.8723E-05 26.0087 0.6252 5.0999 0.7907 0.93347 -0.2040

0.100 36000 36.00 8.1751E-05 27.0091 0.7503 5.1970 0.8662 0.98137 -0.1248

0.167 24400 24.40 9.2349E-05 30.5102 1.2504 5.5236 1.1182 1.11665 0.0971

0.200 21200 21.20 9.6285E-05 31.8107 1.5005 5.6401 1.2250 1.15781 0.1762

0.333 14500 14.50 1.0976E-04 36.2622 2.5008 6.0218 1.5814 1.27492 0.3981

0.500 10800 10.80 1.2263E-04 40.5136 3.7513 6.3650 1.9368 1.36332 0.5742

0.833 7600 7.60 1.4382E-04 47.5159 6.2521 6.8932 2.5004 1.47838 0.7960

1.000 6800 6.80 1.5442E-04 51.0171 7.5025 7.1426 2.7391 1.52619 0.8752

1.667 4900 4.90 1.8545E-04 61.2706 12.5042 7.8276 3.5361 1.64189 1.0971

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Fig. 1: Esperando para tomar el tiempo Fig. 2: Tomando la temperatura del agua.del vinagre y el agua en el viscosímetrocapilar

Fig. 3: usando el baño maria para Fig.4: El profesor explicándonos en clase temperaturas de 30,35 y 40. El uso del viscosímetro rotacional.

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Practica de Viscosidad Clau

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