BIODIESEL: MEDINDO A VISCOSIDADE POLO MÉTODO DE STOKES

O martes 11 tamén lle dedicamos parte da tarde á medida da viscosidade do biodiesel obtido nalgunha proba.

Como na número 14 tiñamos preto dun cuarto de litro de biodiesel, empregámolo para encher unha probeta de 250 mL e probar a determinar a viscosidade polo método de Stokes, xa que pensamos que ao ter maior percorrido de caída sairía mellor que a anterior feita na tubo de ensaio.

Por outra banda os rapaces empregaron por primeira vez un viscosímetro Cannon-Fenske nestas determinacións. Fixémolo co biodieselda proba 1, que parece que tiña boa pinta (lembremos que foi a única que non se fixo sobre aceite usado senón comercial). 

Os resultados foron os seguintes.

VISCOSIDADE POLO MÉTODO STOKES (PROBA Nº 14)

Empregouse unha probeta de 4,00 cm de diámetro externo e 3,60 cm de diámetro interno. As liñas de medida volumétrica están separadas 0,185 cm.

A esfera que se fixo descender foi unha gota de auga desprendida dun pipeta de 1mL. Procurouse depositar preto da superficie libre do biodiesel e sobre o eixe do cilindro. 

A determinación do diámetro da gota fíxose por dúas vías. A primeira, directa: na pipeta comprobouse que a adición de 4 gotas facía descender o volume uns 0,16 mL, o cal indica que cada gota ten uns 0,04 mL de volume. A segunda: por inspección visual nun fotograma conxelado no momento da caída, o cal indicou un diámetro de 0,64 cm, é dicir un volume de 0,137 mL, valor 

creemos que demasiado elevado.

Para determinar a velocidade de caída da gota parouse o video en varios instantes e capturáronse fotogramas como o seguinte

Obténdose a seguinte táboa de datos:

r(cm)	0	0,55	1,29	2,22	3,33	4,25	5,92	7,4	10,17	11,28	12,76	15,35	16,65	18,31
t (s)	0	0,29	0,41	0,57	0,73	1,07	1,39	1,65	2,23	2,41	2,75	3,23	3,57	3,84

A grafica obtida é esta

Pódese comprobar como os 5 primeiros datos sáense un pouco da linealidade. Nese tramo aínda non de acadou a velocidade terminal constante de caída. O axuste non é excesivamente bo...pero mellora cando collemos a partir do 6º punto, xa que ese é o tramo de caída de velocidade constante.

Esta gráfica dános unha pendente (é dicir, velocidade de caída) de 5,02 cm/s.

Substituíndo na ecuación e Stokes corrixida

Tomando densidade da auga 1 g/mL e do biodiesel 0,87 g/mL. Para o diámetro da gota parécenos máis fiable o marcado pola pipeta: 0,04 mL de volume, 0,21cm de radio, 0,42 cm de diámetro.

Sustituíndo na ecuación obtemos un valor de 0,19 P. Dividindo pola densidade temos a viscosidade cinemática 0,22 St, é dicir 22 cSt.

Este é un valor de novo excesivo para o admitido nas normas internacionais (para estas temperaturas ambiente sobre 8 ou 9 cSt).

Está claro que algo está saíndo mal na determinación.

Fixemos unha 3ª proba co biodiesel desta proba Nº 14 pero engadindo gotas máis pequena cunha pipeta Pasteur: 35 gotas equivalían a 1 mL o cal daba arredor de 0,028 mL para cada gota, é dicir un diámetro de 0,38 cm, que coincidíu bastante ben coa imaxe da fotografía

e cos fotogramas do vídeo

A secuencia completa da gravación en vídeo podédela ver aqui

Pero aínda así o tamaño é similar ao anterior e o resultado e o resultado da velocidade capturando fotogramas sitúase arredor de 4 cm/s. Xa visualmente se intuía que a gota caída un pouco máis lento. 

De todos os xeitos estes datos acaban dando un resultado de 23,4cSt, que segue sendo altísimo.

Unha análise máis detallada indícanos que a clave está en elixir ben a bola de caída. Se esta fose lenta, seguramente os resultados estarían próximos aos reais. Pero a diferencia de densidades entre auga e biodiesel é o suficientemente grande como para que a gota de auga caia máis rápido do debido e o fluxo ao seu arredor non sexa laminar (lembramos que a fórmula de Stokes é valida para números de Reynolds inferiores a 5, o cal é un fluxo moi laminar). Se conseguíramos unha esferaz maciza de densidade sobre 0'9 g/mL sería fantástico...pero non é o caso.