Viscosity of Non-Newtonian Fluid Using Brookfield Rotational Viscometer
Summary
TLDREl script de un video educativo muestra el proceso para determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano utilizando un viscosímetro rotativo Brookfield. Se describe que la viscosidad es la resistencia interna al flujo del fluido y se establece como objetivo medir la viscosidad en función de las tasas de cizallamiento a presión atmosférica y temperatura ambiente. Se detalla el equipo necesario, incluyendo el viscosímetro, el husillo, el recipiente de muestra y la solución de polímero. Se explica el funcionamiento del viscosímetro, que mide la deformación de una spirra calibrada debido a la resistencia del fluido al husillo. Se destaca la importancia de la selección adecuada del husillo y la realización de mediciones en diferentes velocidades rotativas para obtener múltiples lecturas. Se enfatiza la necesidad de asegurar que el husillo esté completamente sumergido en la solución y de que las lecturas del viscosímetro estén estabilizadas antes de registrar los datos. Finalmente, se menciona la importancia de trazar el gráfico de la tensión de cizallamiento en relación con la viscosidad para identificar el tipo de fluido y se indica el procedimiento para limpiar el equipo después de la medición.
Takeaways
- 🧪 **Objetivo del laboratorio**: Determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano a presión atmosférica y temperatura ambiente en función de las tasas de cizallado utilizando un viscosímetro rotativo Brookfield.
- 📐 **Principio de operación**: El viscosímetro medirá la resistencia interna al flujo del fluido al hacer girar un eje a través de un resorte calibrado, midiendo la deformación del resorte con un transductor rotativo.
- 🔩 **Selección del eje**: Se debe elegir un eje que resulte en mediciones entre el 10% y el 100% en la escala de torque del instrumento. Se utilizará el eje número 18 para este experimento.
- 📦 **Contenedores y equipos**: Se requiere un viscosímetro, un eje, un recipiente de muestra, una protectora y una solución de polímero en un recipiente de 600 ml.
- 💧 **Preparación de la muestra**: Llenar el recipiente de muestra hasta aproximadamente el 25% con la solución de polímero, asegurándose de que el eje esté completamente sumergido una vez colocado.
- ⚙️ **Configuración del viscosímetro**: Iniciar el viscosímetro, reemplazar el eje y ajustar las RPM para las mediciones, asegurándose de que el porcentaje de torque esté dentro del rango adecuado.
- 📈 **Mediciones**: Tomar al menos cinco lecturas a diferentes RPM, midiendo la tasa de cizallado y la viscosidad para trazar su relación en un gráfico.
- 🔁 **Cambio de velocidad**: Utilizar las flechas arriba y abajo para ajustar las RPM y obtener nuevas mediciones.
- 📊 **Visualización de datos**: El viscosímetro muestra la viscosidad, la temperatura del fluido, el porcentaje de torque y las RPM. Utilizar el botón de visualización seleccionada para mostrar el estrés de cizallado y la tasa de cizallado.
- ⚠️ **Precaución con la tasa de cizallado**: Si el porcentaje de torque no está entre el 10% y el 100%, ajustar la velocidad para volver a entrar en el rango adecuado.
- ✋ **Estabilización de la lectura**: Asegurarse de que la lectura en el viscosímetro se haya estabilizado antes de tomar mediciones para garantizar la precisión.
- 🧼 **Limpieza final**: Después de tomar las mediciones, apagar el dispositivo, desmontar los componentes y limpiarlos cuidadosamente.
Q & A
¿Qué es la viscosidad y cómo se define?
-La viscosidad es la resistencia interna al flujo del fluido. Se define como la resistencia interna a la que se somete un fluido cuando se le aplica un campo de velocidad.
¿Cuál es el objetivo del laboratorio 2?
-El objetivo del laboratorio 2 es determinar la viscosidad de un fluido no newtoniano a presión atmosférica y a temperatura ambiente en función de las tasas de cizallamiento, utilizando el viscosímetro rotativo Brookfield.
¿Qué equipos son necesarios para realizar el laboratorio?
-Los equipos necesarios incluyen un viscosímetro, un eje, un contenedor de muestra, una patilla de protección, una solución de polímero en un cazo de 600 ml.
¿Cómo funciona el viscosímetro rotativo?
-El viscosímetro rotativo funciona impulsando un eje a través de una primavera calibrada. La resistencia viscousa del fluido contra el eje se mide por la deformación de la primavera, la cual es medida con un transductor rotativo.
¿Cómo se determina el rango de viscosidad del viscosímetro?
-El rango de viscosidad del viscosímetro en Copo o mil Pascal segundos se determina por la velocidad rotativa del eje, el tamaño y la forma del eje, el contenedor en el que el eje está rotando y la fuerza de torque a escala completa de la primavera calibrada.
¿Qué son las dos reglas generales para la selección del eje en el proceso de ensayo y error?
-La primera regla es que el rango de viscosidad es inversamente proporcional al tamaño del eje. La segunda regla es que el rango de viscosidad también es inversamente proporcional a la velocidad rotativa.
¿Qué eje se usará para el experimento y por qué?
-Se usará el eje número 18, porque tiene un diámetro adecuado para medir la viscosidad del fluido en cuestión, asegurando que las mediciones se realicen entre el 10% y el 100% de la escala de torque del instrumento.
¿Cómo se debe llenar el contenedor de muestra antes de insertar el eje?
-El contenedor de muestra debe llenarse con aproximadamente el 20 al 25% de la solución de polímero, asegurándose de que el fluido sea lo suficientemente viscoso para cubrir completamente el eje una vez que esté dentro del contenedor y para evitar que se derrame.
¿Cómo se asegura que el eje esté completamente sumergido en la solución de polímero antes de continuar?
-Se debe insertar lentamente el eje en el contenedor de muestra y asegurarse de que esté bien sumergido antes de adjuntarlo al viscosímetro, asegurándose de que no haya aire entre el eje y la solución.
¿Qué parámetros se pueden medir en el viscosímetro una vez que se ha insertado el eje y se ha llenado el contenedor de muestra?
-Se pueden medir la viscosidad, la temperatura del fluido, el porcentaje de torque y las revoluciones por minuto (RPM).
¿Cómo se toman las mediciones en diferentes RPM para trazar la relación entre el estrés de cizallamiento y la viscosidad?
-Se toman mediciones a diferentes velocidades utilizando las flechas arriba y abajo del teclado para ajustar las RPM. Se registran los valores de tasa de cizallamiento y viscosidad para cada lectura.
¿Qué ocurre si el porcentaje de torque no está entre el 10% y el 100%?
-Si el porcentaje de torque no está dentro de este rango, se debe ajustar la velocidad del motor para que el torque se ajuste nuevamente dentro del intervalo adecuado.
¿Cómo se asegura la precisión de las mediciones?
-Se debe asegurar que la lectura en el viscosímetro se haya estabilizado antes de tomar cada medición. Además, se debe limpiar cuidadosamente el equipo una vez finalizadas las mediciones.
Outlines
🧪 Configuración y Uso del Viscosímetro Brookfield
Este párrafo describe el proceso de configuración y uso de un viscosímetro Brookfield para medir la viscosidad de un fluido no newtoniano. Se menciona que la viscosidad es la resistencia interna al flujo del fluido y el objetivo es determinar la viscosidad en función de las tasas de cizallamiento a presión atmosférica y temperatura ambiente. Se detalla la lista de equipos necesarios, como el viscosímetro, el eje, el contenedor de muestra, entre otros. Se explica el principio de funcionamiento del viscosímetro, que involucra el uso de un resorte calibrado y un transductor rotativo para medir la deformación del resorte debido a la resistencia del fluido. Se destaca la importancia de seleccionar el eje adecuado para obtener mediciones precisas y se proporciona una guía para hacerlo. Finalmente, se ofrecen instrucciones paso a paso para encender el equipo, llenar el contenedor de muestra con la solución de polímero, sumergir el eje en la solución y ajustar la velocidad de rotación para tomar mediciones.
📈 Toma de Mediciones y Análisis de Datos
Este párrafo se enfoca en la toma de mediciones y el análisis de datos para determinar la viscosidad y otras propiedades del fluido no newtoniano. Se indica cómo se debe ajustar la velocidad de rotación (RPM) para diferentes mediciones y se describe cómo se debe leer la viscosidad, el estrés de cizallamiento y la tasa de cizallamiento en el viscosímetro. Se menciona que es necesario tomar al menos cinco lecturas a diferentes RPM para trazar la relación entre el estrés de cizallamiento y la viscosidad en un gráfico. Además, se sugiere que se verifique que la lectura en el viscosímetro esté estabilizada antes de tomar cada medición para asegurar la precisión. Se aclara que al finalizar las mediciones, se debe apagar el equipo, desmontar y limpiar cuidadosamente el eje y el contenedor de muestra.
Mindmap
Keywords
💡Viscosidad
💡Viscosímetro de Brookfield
💡Fluido no newtoniano
💡Cálculo de tasas de cizallamiento
💡Eje o spindle
💡Contenedor de muestra
💡Resorte calibrado
💡Tasa de rotación
💡Tensión de cizallamiento
💡Tasa de cizallamiento
💡Graficación de datos
💡Limpieza del equipo
Highlights
Lab 2 focuses on measuring the viscosity of a non-Newtonian fluid using a Brookfield rotational viscometer.
Fluid viscosity is defined as the internal resistance to fluid flow.
The objective is to determine the viscosity at atmospheric pressure and room temperature as a function of shear rates.
The Brookfield viscometer operates by driving a spindle through a calibrated spring, measuring the viscous drag with spring deflection.
Spring deflection is measured using a rotary transducer, with the measurement range in centipoise or milliPascal-seconds.
The selection of the spindle for the viscometer is a trial and error process, aiming for measurements between 10 and 100% on the torque scale.
Two general rules for spindle selection: viscosity range is inversely proportional to the size of the spindle and the rotational speed.
For this experiment, spindle number 18 is used.
The viscometer is turned on with an on-off switch, and the keypad directions are followed for setup.
The sample container should be filled to around 25% with the polymer solution to ensure full coverage of the spindle without overflow.
The spindle is carefully placed into the sample container and attached to the viscometer.
The viscometer displays viscosity, fluid temperature, percent torque, and RPMs.
RPMs are adjusted for different measurements, starting at 12 RPMs with a torque percentage of 41%.
The shear rate and viscosity are recorded at each RPM for plotting their relationship on a graph.
At least five readings are taken at different RPMs to establish the fluid's behavior.
If the torque percentage falls outside the 10 to 100% range, the speed is adjusted to maintain an appropriate range.
Readings must be stabilized on the viscometer before recording to ensure accuracy.
The relationship between shear stress and viscosity is determined by plotting the collected data points.
After taking readings, the viscometer is turned off, disassembled, and thoroughly cleaned.
Transcripts
welcome to lab two viscosity of non-
nutonian fluid using the Brookfield
rotational viscometer as we know fluid
viscosity is defined as the internal
resistance to fluid flow the objective
of lab 2 is to ter is to determine the
viscosity of a non- neonian fluid at
atmospheric pressure and room
temperature as a function of sheer rates
using the Brookfield program viscometer
the equipment required is this
viscometer the
spindle the sample
container the guard
leg um the polymer
solution in a
600ml beaker
the principle of operation of this
viscometer is to drive a spindle through
a calibrated spring the viscous drag of
the fluid against the spindle is
measured by the spring deflection spring
deflection is measured with with a
rotary transducer the measurement range
of the viscometer in Copo or mil Pascal
seconds is determined by the rotational
speed of the spindle the size and shape
of the spindle the container the spindle
is rotating in and the full scale torque
of the calibrated spring selecting a
spindle is a trial and a process an
appropriate selection will result in
measurements made between 10 and 100% on
the instrument torque scale these two
general rules will help in the trial and
error process first viscosity range is
inversely proportional to the size of
the spindle and second viscosity range
is invers is also inversely proportional
to the rotational
speed so for the purposes of this
experiment we're going to use spindle
number 18 it has an 18 on its stem so
the first thing that we're going to do
is turn on the varder with an onoff
switch on the back of it and we're going
to follow the directions on this keypad
so it tells us to remove the spindle we
don't have a spindle attached and then
it says press any key so I'm going to go
ahead and press a
key so now it's telling us to replace
the spindle but before we can do that we
need to fill our sample container with
20 around 25% full with our polymer
solution using this it's going to take
about three um squeezes to get to
25% be careful cuz this fluid is very
viscous and it will make a mess
we want to make sure that the container
is only around 25% full so that we have
enough fluid to completely cover the
spindle once it's in the
container and so it also doesn't
overflow when we put the spindle in the
container so now that our sample
container is around 25% full we're going
to go ahead and attach it there's a
little Groove which you want to match up
with the inside of this container so
we're going to place it
below push it up until the grooves match
together and then lock it in place so
now our sample container won't go
anywhere then we're going to take our
spindle and slowly place it in the
sample container we're going to
attach our spindle to the
viscometer tightening in a clockwise
motion okay make sure that your spindle
is fully submerged in the polymer
solution before continuing now since
we've replaced the spindle we're going
to go ahead ahead and keep following the
directions now press any
key there's four different things that
you can see from this you can see the
viscosity what it'll measure once it's
turned off
you can see the temperature of the fluid
you can see the the percent torque and
you can see the RPMs right now it's off
we're going to be adjusting the RPMs to
take our measurements so to do that we
use the up and down
arrows our first measurement will be
taken at 12
RPMs so we set speed
and turn the motor
off our percent torque says that it's at
41% which is in between our range of 10%
and
100% And it's also telling us that at
this RPM the viscosity of our fluid is
around 104
ctio we can also use the select display
key to display the sheer stress
and if you press it again it also
displays the sheare rate so at 12 RPMs
our sheare rate is
15.8 and our shared stress is
16.6 okay so now we need to take at
least five more readings with different
RPMs and to be sure to measure the shear
rate and the viscosity for each of these
readings in order to be able to PL to
plot their relationship on a graph to
change the speed we'll use the up and
down down
arrows so now we'll set it at 30 RPMs
and set the new
speed we'll take our readings from there
as well up to 60
RPMs and set the
speed record those
readings when I turn it to 100 RPM if
you can see the screen it's giving me
there's an air on the torque which means
that our torque percentage is not
between 10 and 100% anymore and what we
need to do in order to to correct this
is so lower our speed so we fall between
the ranges once again so we're going to
change the speed back down to
50 and set it so we have an appropriate
torque
range so before before recording each of
your measurements be sure that the
reading on the viscometer has stabilized
to ensure accuracy and also when you're
plotting your sheer stress versus
viscosity we need to get these points
and find this relationship to determine
what kind of fluid we actually have
here when we're finished taking our
readings then we're going to turn off
the disc discover
water undo everything and then clean it
thoroughly
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