Examen Teoria de Mecanica de Fluidos 1era unidad

En un fluido no newtoniano adelgazante, la viscosidad disminuye conforme aumenta la tasa de corte.

En 1911, cuando la SAE liberó su primer versión del estándar J300, la grados SAE fueron establecidos midiendo el flujo de aceite (tiempo en segundos). Pero posteriormente se actualizó el estándar para usar unidades de uso cientifico de la viscosidad (cSt).

La viscosidad es una propiedad importante en un aceite de motor. Si el aceite tiene una viscosidad muy alta, el aceite no resistirá las fuerzas de corte que se generan entre las partes móviles. Si el aceite es muy ligero la bomba tendrá problemas circulando el aceite y no podrá entrar en las partes móviles.

La viscosidad es una propiedad importante en un aceite de motor. Si el aceite tiene viscosidad baja, la bomba de aceite no podra mantener una presion suficiente para hacerlo circular y el aceite no resistira las fuerzas que se generan entre las parte moviles. Si el aceite tiene una viscosidad alta, la bomba de aceite tendra problemas circulando el aceite y este sera muy espeso para entrar en las aberturas pequelas entre las partes moviles.

En un fluido newtoniano adelgazante, la viscosidad aumenta conforme aumenta la tasa de corte.

A inicio de los 70´s se dio un cambio mayor en las especificaciones del estándar J300 añadiendo una especificación de alto desempeño, midiendo la viscosidad dinámica del aceite a 150 oC. Esa prueba es la HTHS (High temperature, high shear, o alta temperatura, alto cortante). Con esto se cubrieron condiciones de desempeño más demandantes, dando inicio a motores de alto rendimiento.

Muchos productos de la degradación térmica y oxidativa del aceite son insolubles, por lo que se mantienen suspendidas en el aceite formando una emulsión.

Si en un reporte de laboratorio nos dan el valor de la viscosidad dinámica así como la gravedad específica del fluido, podemos calcular el valor de la viscosidad cinemática

La prueba de bombeo del estándar J300 enfría el aceite a temperaturas muy bajas (entre - 15 oC y - 40 oC) por un período de tiempo largo, con el fin de que las ceras en el aceite se cristalicen. Esto puede provocar que se produzca un gel que impida que el aceite fluya hacia la bomba de aceite durante arranque del motor.

Una suspensión coloidal está compuesta de partículas sólidas suspendidas en forma estable en un fluido receptor.

Los aceites sintéticos se pueden describir como aceites monogrados a los cuales se les añaden potenciadores de viscosidad que incrementen el IV.

Cuando debido a la presencia de agua se genera desgaste en los componentes de las máquinas, se pueden presentar ampollas.

Uno de los últimos cambios al estándar J300 se dio debido a problemas detectados por un clima frio inusual. Se encontró que las bombas de aceite podian fallar no sólo por temperaturas extramadamente bajas, sino también por la velocidad a la cual baja la temperatura. Para detectar este problema, se realizó una prueba con un dispositivo llamado "Cold Cranking Simulator", la cual simula las condiciones a las que arrancaría un motor en frío, donde el motor de combustión debe arrancar impulsado por la batería y el motor auxiliar (la marcha). Está es la prueba de arranque del estándar J300.

La cavitación vaporosa aumenta la tasa de desgaste de componentes en las máquinas, como por ejemplo los rodamientos.

Cuando se publicó la primera versión del estandar J300, se midió la viscosidad absoluta del aceite de motor, midiendo el flujo de aceite a 210 oF (100 oC)

En el caso del frasco de mayonesa, se introduce un cuchillo y se hace rotar. Conforme se aumenta la velocidad de del cuchillo, es más fácil agitar la mayonesa. Esto es debido a que la mayonesa es un fluido no newtoniano espesante.

En el ámbito de la industria, es de uso común dos unidades obsoletas de viscosidad. La viscosidad dinámica (también llamada absoluta) se mide en centipoises (cP) expresan la viscosidad cuando el fluido es sometido a fuerzas de corte. La viscosidad cinemática se mide en centistokes, que expresan mejora la viscosidad cuando es medido el flujo de un fluido bajo la acción de la fuerza de gravedad.

Para medir la viscosidad de un fluido no newtoniano, es necesario medir la viscosidad dinámica o medir la viscosidad cinemática junto con el índice de viscosidad.

En el caso del frasco de miel, cuando éste es volteado sobre uno de sus costados, la miel fluye antes que la mayonesa. Esto es debido a que en este caso estamos viendo la viscosidad dinámica de la miel, la cual es menor que la viscosidad dinámica de la mayonesa.

En 1952, el estándar J300 fue actualizado nuevamente para añadir los grados de aceite W "de invierno". Esto se hizo ya que por ejemplo, dos aceites "de verano" del mismo grado, no se comportaban igual en clima frio.

Cuando medimos la viscosidad aplicando una fuerza de corte, las unidades de viscosidad resultantes son el centistoke.

El Cst describe el movimiento de las diferentes capas de un fluido cuando es sometido a una fuerza de corte

Suponga lo siguiente tenemos dos aceites con IV de 100 y 120, Ambos se miden a 50°C y tienen la misma viscosidad. Si se calientan a 70°C ¿el aceite con IV de 100 tendra menor viscosidad?

En los fluidos no newtonianos espesantes la viscosidad aumenta al disminuir el gradiente de velocidad.

A inicios de los años 70's se dio un cambio en el estandar J300 para añadir la prueba de alto desempeño (HTHS = High Temperature, High Shear? midiendo la viscosidad cinematica a 150°c

Si tenemos viscosidad dinamica y gravedad especifica podemos calcular la viscosidad cinematica

El dispositivo llamado Cold Cranking Simulatod (CCS) simula las condiciones de arranque de un motor en frio

Uno de los problemas que presentaron los aceites sinteticos era la oxidacion de los potenciadores de viscosidad durante la operacion normal del motor. Conforme estos se oxidaban, se formaban emulsiones dentro del motor y su habilidad para mantener la viscosidad a mayores temperaturas se veia degradada.

Los aceites sinteticos son aceites multigrados con potenciadores de viscosidad

El agua en un aceite causa mecanismos de desgaste como cavitacion vaporosa y fragilizacion por hidrogeno.

El Indice de viscosidad mide que tanto cambia la viscosidad de los aceites al cambiar la temperatura. Un aceite con mayor IV cambia menos la viscosidad que un aceite con menor IV al cambiar la temperatura.

Dos lugares que estan al nivel del mar siempre tienen la misma presion atmosferica

La prueba de bombeo enfria el aceite a temperaturas muy bajas (entre -15°C y -50°C) por un periodo de tiempo largo, con el fin de que las ceras en el aceite se cristalizen

La viscosidad debe ser reportada a una temperatura definida. Tipicamente, la viscosidad se reporta a 40°C o 100°C o ambas si se requiere indicar el indice de viscosidad absoluta.

El aceite y el agua no se mezclan pero bajo ciertas circunstancias se combinan para formar emulsiones

El hollin es encontrado comunmente en los motores diesel. El aditivo dispersante que se usa en los aceites diesel esta diseñado para evitar que las particulas de hollín se aglomeren y crezcan

Un aceite monogrado 50 y un multigrado 20W-50 deben cumplir las especificaciones de la prueba de viscosidad cinematica a 100°C

Un stoke es el equivalente a 100 mm2/seg

Debido a que hay muchas posibilidades de que se formen fluidos no newtonianos el verdadero parametro de interes debe ser la viscosidad absoluta

En el ejemplo del frasco con miel, la viscosidad que se esta midiendo es la viscosidad cinematica ya que al agitar en cuchillo, esta involucrada la tasa de corte ( tambien llamado gradiente de velocidad)

En terminos generales, un fluido no newtoniano esta compuesto de un solido suspendido en un fluido receptor. Para que esto ocurra, hay dos categorias basicas las suspensiones y las emulsiones coloidales.