trabajo solis

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS REGION: POZA RICA-TUXPAN CARRRERA: INGENERÍA QUÍMICA EXPERIENCIA EDUCATIVA: FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTUN MATRICULA: ZS12005356 GRUPO: IQ 3-IV TRABAJO: REPORTE DE PRÁCTICA DE VISCOSIDAD, INVESTIGACIÓN DE MODELOS REOLOGICOS Y PROBLEMARÍO. CATEDRÁTICO: SOLÍS PÉREZ EDUARDO ALUMNO: HERNÁNDEZ CASTRO RUBÉN OMAR FECHA DE ENTREGA: LUNES 23/MARZO/2015

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

REGION: POZA RICA-TUXPAN

CARRRERA: INGENERÍA QUÍMICA

EXPERIENCIA EDUCATIVA:

FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTUN

MATRICULA: ZS12005356

GRUPO: IQ 3-IV

TRABAJO:

REPORTE DE PRÁCTICA DE VISCOSIDAD, INVESTIGACIÓN DE MODELOS REOLOGICOS Y PROBLEMARÍO.

CATEDRÁTICO: SOLÍS PÉREZ EDUARDO

ALUMNO: HERNÁNDEZ CASTRO RUBÉN OMAR

FECHA DE ENTREGA:

LUNES 23/MARZO/2015

OBJETIVO:

Determinar la viscosidad de las sustancias aceite comestible, coca cola y el jugo

de mango experimentalmente. Usando el equipo Viscosímetro Saybolt Universal.

INTRODUCCIÓN:

Gases y líquidos poseen una propiedad conocida como viscosidad, que se define

como la resistencia que una parte del fluido ofrece al desplazamiento de la otra.

Puede pensarse que es causada por la fricción interna de las moléculas y está

presente tanto en los gases ideales como en los reales y líquidos.

Con respecto a la viscosidad, un fluido (gas ó líquido) puede diferenciarse de un

sólido por su comportamiento cuando se somete a un esfuerzo (Fuerza por unidad

de área) o fuerza aplicada. Un sólido elástico se deforma en una magnitud

proporcional al esfuerzo aplicado. Sin embargo, cuando un fluido se somete a un

esfuerzo, la deformación continúa, esto es, el flujo aumenta al incrementarse el

esfuerzo. Un fluido exhibe resistencia a este esfuerzo. La viscosidad es la

propiedad de un fluido que da lugar a fuerzas que se oponen al movimiento

relativo de capas adyacentes en el fluido.

Para gases a baja densidad, la viscosidad aumenta con un incremento en la

temperatura, mientras que para los líquidos suele disminuir con un incremento en

la temperatura. En gases, la cantidad de movimiento es transportada por las

moléculas en vuelo libre entre colisiones, pero en los líquidos el transporte se lleva

a cabo predominantemente en virtud de las fuerzas intermoleculares que

experimentan pares de moléculas en medida aleatoriamente entorno a sus

vecinas.

MATERIAL:

Viscosímetro saybolt universal

Probeta de 250 mL

Vaso de precipitado de 100 mL

Tapón e hilo

Densímetro de 0.7-1.0 y 1.0-

1.2

Papel higiénico

Copa para saybolt universal

SUSTANCIAS:

Coca cola

Aceite comestible

Jugo de mango

PROCEDIMIENTO:

1.- se limpia todo el material a utilizar, se vierte la sustancia problema en la

probeta de 250 mL y posteriormente se introduce el densímetro tomándose lectura

de la densidad relativa.

2.- se coloca un tapón amarrado de un hilo en la parte inferior del tubo capilar y

debajo de ello se coloca la copa para saybolt universal.

3.- se vierte un poco de la sustancia problema en el tubo capilar del viscosímetro

saybolt universal hasta que este llegue al tope de su límite.

4.- al momento de retirar el tapón tirando del hilo, se le da iniciar al cronometro y

este se detiene hasta que la sustancia problema allá llegado a la línea de

aforacion de la copa.

5.- los datos obtenidos del experimento se utilizan para calcular la viscosidad

utilizando los segundos y el peso específico de la sustancia problema. En el

apéndice B-6 del libro “Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías”.

CRANE, Ed. Mc Graw Hill.

EVIDENCIA FOTOGRÁFICA:

CÁLCULOS:

Sustancia Peso específico Viscosímetro (s) Viscosidad absoluta (centipoises)

Aceite comestible 0.920 34.75 s

Jugo de mango 1.032 10.75 s

Coca cola 1.040 10.66 s

La ecuación de la densidad relativa:

𝝆𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂 =𝝆𝒍𝒊𝒒𝒖𝒊𝒅𝒐

𝝆𝒂𝒈𝒖𝒂

La ecuación del peso específico:

𝒑𝒆𝒔𝒐𝒆𝒔𝒑𝒆𝒄í𝒇𝒊𝒄𝒐 =𝝆𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍

𝝆𝒓𝒆𝒇𝒆𝒓𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂

La densidad del material es igual a la densidad del líquido. Y la densidad de

referencia es la densidad del agua a la temperatura que se lleva el experimento.

Por lo tanto la ecuación queda de la siguiente forma:

𝒑𝒆𝒔𝒐𝒆𝒔𝒑𝒆𝒄í𝒇𝒊𝒄𝒂 =𝝆𝒎𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂𝒍

𝝆𝒓𝒆𝒇𝒆𝒓𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂=

𝝆𝒍𝒊𝒒𝒖𝒊𝒅𝒐

𝝆𝒂𝒈𝒖𝒂= 𝝆𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂

𝒑𝒆𝒔𝒐𝒆𝒔𝒑𝒆𝒄𝒊𝒇𝒊𝒄𝒐 = 𝝆𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒂

OBSERVACIONES:

Al realizar la práctica la primera sustancia problema fue el aceite, la cual dio una

lectura de 0.920 en el densímetro. Y en el viscosímetro tardo 34.75 segundos en

pasar por el tubo capilar hasta llenar la copa en la línea de aforacion.

La práctica con el jugo de mango y la coca cola, las densidades relativas fueron

1.032 y 1.040 respectivamente. Y el tiempo que tardaron las sustancias en pasar

por el tubo capilar fueron de 10.75 segundos para el jugo de mango y 10.66

segundos la coca cola. Por lo que se puede concluir que mientras las sustancias

tengan mayor densidad relativa el tiempo que tardara en pasar por el tubo capilar

será menor.

Por lo tanto mientras menor densidad relativa tenga la sustancia, el tiempo que

tardara en pasar por el tubo capilar del viscosímetro saybolt universal será mayor

al igual que su viscosidad.

MODELOS REOLOGICOS APLICADOS EN

INGENIERÍA QUÍMICA

Reología es la rama de la física de medios continuos que se dedica al

estudio de la deformación y el fluir de la materia

Los modelos reológicos de un alimento procesado permiten simular la

respuesta del material a un esfuerzo o deformación aplicada, al igual que

predecir el comportamiento del material de acuerdo a su composición y su

forma de preparación. Su aplicación se puede llevar a cabo cuando se

tienen datos experimentales expresados en unidades fundamentales.

La viscosidad es una propiedad de los líquidos que describe la magnitud de

la resistencia por fuerzas de corte en el líquido.

LEY DE LA POTENCIA DE OSTWALD:

Esta ecuación relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad de deformación

según la expresión:

𝜎 = 𝑘 (𝑑𝑥

𝑑𝑉)

𝑛

Siendo “k” el índice de consistencia, “n” el índice de comportamiento al flujo y

sigma la viscosidad.

Para valores de n < 1 comportamiento de fluidos pseudoplásticos.

Por ejemplo: Zumos de naranja, derivados de tomate, zumo de frambuesa entre

otros muchos productos.

Para valores n > 1, comportamiento de fluidos dilatantes.

Por ejemplo: Mieles de eucalipto, suspensiones de almidón y crema de

cacahuates.

ECUACIÓN DE BINGHAM

Este es un modelo para describir el comportamiento plástico, en él aparece un

umbral de fluencia que debe de superarse para que el alimento empiece a fluir. La

expresión de Bingham es la siguiente:

𝜎 = 𝜎0 + 𝑛𝑑𝑥

𝑑𝑉

(Donde σ0 es el umbral de fluencia y η es la viscosidad plástica.)

Este modelo se ha aplicado en el estudio del comportamiento de suero de puré de

albaricoque, zumos naturales de manzana, geles de pectina entre otros.

ECUACIÓN DE HERSCHEL-BULKLE

Resultado de la combinación de aspectos teóricos y prácticos de los modelos Plástico de Bingham y Ley de Potencia. La siguiente ecuación describe el comportamiento de un fluido regido por este modelo:

𝝈 = 𝝈𝟎 + 𝑲𝑯 (𝒅𝒙

𝒅𝑽)

𝒏

Este modelo puede considerarse como una generalización de la ley de la potencia

de Ostwald en la que se incluye:

Un nuevo parámetro que es el umbral de fluencia (σ0)

KH, es el índice de consistencia y n, es el índice de comportamiento al flujo.

Esta ecuación se ha utilizado en el estudio reológico de zumos de naranja, purés

de alborique, clara de huevo, zumo de kiwi, entre otros. Los parámetros reologicos

de bastantes alimentos semilíquidos se ajustan a esta ecuación de Herschel-

Bulkle.

MODELO DE CASSON

Este modelo se utiliza mucho para calcular los valores del umbral de

fluencia.

(𝜎)0.5 = 𝐾𝑂𝐶 + 𝐾𝐶 (𝑑𝑥

𝑑𝑉)

0.5

KOC ha sido tomado como umbral de fluencia en numerosos trabajos.

Este modelo se ha utilizado en el estudio del comportamiento de

chocolate fundido, clara de huevo y derivados de tomate.

MODELO DE ROBERTSON–STIFF

Un modelo hibrido de los modelos Ley de Potencia y Plástico de Bingham para representar lechadas de cemento y lodos. La ecuación que lo caracteriza es:

𝜏 = 𝐾(�̇�0 + �̇�)𝑛

El parámetro 𝜏 es considerado como una corrección a la tasa de corte, de modo que representa la tasa de corte requerida por un fluido seudo-plástico puro para producir el esfuerzo de cedencia del modelo de Bingham. Los parámetros (�̇�0 + �̇�)𝑛 se definen igual que en Ley de Potencia. Los modelos ya mencionados dependen de ciertos parámetros para ser calculados. Esto dependerán de los valores dados los valores de corte y flujo.