Qué es viscosidad
La viscosidad se define como una medida de la resistencia de una sustancia o elemento a fluir.
Surge cuando existe un movimiento relativo entre las capas del fluido. Los fluidos, en su mayoría, ofrecen algún tiempo de resistencia al movimiento.
De forma más precisa, la viscosidad en física mide la resistencia que presentan los líquidos al flujo que surge debido a la fricción interna entre las capas de fluido cuando se deslizan entre sí.
La viscosidad de un fluido puede ser considerada también como una medida del espesor que posee este.
Este término deriva del latín “viscosus” que quiere decir cualidad de denso y pegajoso.
Características de la viscosidad
- Los fluidos con alta viscosidad suelen moverse lentamente.
- El calor es un elemento capaz de reducir la viscosidad de un liquido, haciendo que este pueda moverse de una manera mucho más rápida.
- Mientras más grandes sean las moléculas de un líquido, mayor resistencia pondrán a su desplazamiento.
- Las sustancias con alta viscosidad por lo general son pegajosas, como es el caso de la miel.
- Aparte de los líquidos, los gases también poseen estas características debido a que estos también son fluidos.
- Entre los factores que influyen en esta característica de los fluidos se encuentran: temperatura, presión, naturaleza del fluido, gradiente de velocidad, etc.
- Está determinada por las propiedades estructurales de las moléculas.
- Es una medida de cómo los componentes viajan entre sí.
- Está determinada por la atracción entre las moléculas.
Medición de la viscosidad
La viscosidad se mide en Pascales (P). El instrumento empleado para su medición es el viscosímetro. En un laboratorio, la forma elemental de medir la viscosidad de un fluido es permitir que una esfera, como una bola de metal, caiga a través de un fluido y cronometrar la caída de la bola de metal. Cuanto más lento cae la esfera, mayor es la viscosidad.
Se mide en términos de una relación entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad en un fluido donde se llega a un resultado utilizando la siguiente fórmula de viscosidad:
Donde:
: diferencia de densidad entre el fluido y la esfera ensayada.
- A: radio de la esfera.
- g: aceleración de la gravedad.
- v: es la velocidad de la esfera.
Existen instrumentos que permiten medir de una manera más precisa esta característica de los fluidos.
- Viscosímetros de tubo en U: se puede obtener la viscosidad dinámica midiendo cuánto tarda el fluido en moverse entre dos puntos de un capilar de radio conocido.
- Viscosímetros de esfera descendente: se mide el tiempo que tarda la esfera que cae, cuya densidad y radio se conocen, en moverse entre dos marcas.
- Viscosímetros de pistón descendente: funcionan con principios similares a los viscosímetros de esfera descendente, excepto que miden la resistencia a un pistón que se mueve a través de un fluido.
- Viscosímetros de burbuja: miden el tiempo que tardan las burbujas en subir a través de un líquido.
- Reómetros: son más útiles para fluidos no newtonianos, es decir, fluidos cuya viscosidad no está descrita por un solo valor.
Tipos de viscosidad
Existen dos tipos que suelen ser confundidos como una sola. En realidad, tienen diferencias significativas entre ellas.
Viscosidad dinámica
Es la forma de medir la resistencia de un fluido mediante la aplicación de una fuerza externa. Se expresa como la relación entre el esfuerzo cortante y la deformación cortante. Su unidad es pascal segundo (Pa.s) o . Por su parte, 1 Poise equivale a 0,1 Pa.s (1 P = 0,1 Pa.s).
Viscosidad cinemática
Es la forma de medir el flujo resistivo de un fluido bajo el peso de la gravedad. Se expresa como la relación entre la viscosidad dinámica del fluido y su densidad. Su unidad es un metro cuadrado por segundo o .
Aplicaciones de la viscosidad
Esta propiedad se emplea en campos tan diversos como:
- Industria alimentaria: en el campo de la alimentación debe controlarse y medirse en la producción para que cada lote sea consistente día a día.
- Ingeniería mecánica: los fluidos son utilizados en la realización de mantenimiento y funcionamiento en una gran cantidad de máquinas para una lubricación adecuada.
- Ingeniería petrolera: es una de las principales características presentes en los hidrocarburos para su producción refinación, transporte y petroquímica.
Ejemplos de viscosidad
- Viscosidad del agua: es cercana a 1 centipoise (cP) a temperatura ambiente. Es decir, la viscosidad del agua tiene un valor de 0,01 poises.
- Viscosidad del aceite: esto depende del tipo de aceite. Algunos son:
- Soja y Girasol: 920 Kg/m3 o 9200 Poise.
- Ricino: 914 Kg/m3 o 9140 Poise.
- Viscosidad de la sangre:
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- Viscosidad de la miel: 10.000 cP o 100 Poise.
