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Tema: Viscosidad

CONCEPTO DE VISCOSIDAD.

EL CONCEPTO DE VISCOSIDAD NACIÓ CON NEWTON, CUANDO EN SU OBRA "PHILOSOPHIAE NATURALIS. PRINCIPIA MATEMATICA" AFIRMÓ QUE LA RESISTENCIA EJERCIDA, Y QUE SURGE A PARTIR DE UNA FALTA EN EL DESLIZAMIENTO DE UN FLUIDO, SI EL RESTO DE FACTORES SE MANTIENEN, ES PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD A LA QUE LAS PARTES DE UN FLUIDO SON SEPARADAS ENTRE SÍ.

DE ESTE MODO, SE ESTABLECE LA PROPORCIONALIDAD EXISTENTE

ENTRE EL ESFUERZO POR UNIDAD DE ÁREA (F/A) NECESARIO PARA PRODUCIR UN GRADIENTE DE VELOCIDADES EN UN FLUIDO.

La viscosidad de un fluido Newtoniano se suele representar con la letra griega μ, pero para fluidos no Newtonianos la viscosidad aparente se suele representar entonces con la letra griega η.

En la tabla 2.1, se muestra una guía aproximada del rango de viscosidades para diversos materiales a temperatura ambiente y presión atmosférica.

VARIACIÓN CON LA VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN.

Una gran cantidad de fluidos, casi todos de interés industrial, presentan desviaciones de la ley de Newton; la diferencia básica entre el comportamiento Newtoniano y el no Newtoniano es la longitud de la molécula del fluido, de forma que aquellos fluidos con moléculas de pequeño tamaño (agua, metanol, etanol, etc ...) presentan un comportamiento Newtoniano en contraposición de aquellos (disoluciones de polímeros, polímero fundidos,...) que posean moléculas de mayor tamaño.

En la tabla 2.2, se muestra el rango de velocidades de deformación utilizados en diversos procesos industriales y situaciones cotidianas. El rango aproximado de velocidades de deformación se ha calculado dividiendo la velocidad media de flujo del fluido por una longitud característica de la geometría donde está fluyendo (como el radio de una tubería o el espesor de una capa).

COMPORTAMIENTO DILATANTE (SHEAR THICKENING)

Lo presentan aquellos fluidos que ven aumentada su viscosidad al incrementar la velocidad de cizalla aplicada, causado por reorganizaciones en su microestructura. Los fluidos que siguen este comportamiento son poco numerosos, podríamos citar suspensiones de almidón en agua, y ciertas suspensiones de PVC.

COMPORTAMIENTO PSEUDOPLÁSTICO (SHEAR THINNING)

Son materiales que ven reducida su viscosidad al aumentar la velocidad de deformación. Muchos materiales muestran estetipo de comportamiento en mayor o menor grado y es el comportamiento más común. Así por ejemplo, numerosas sustancias que se encuentran en emulsiones, suspensiones, o dispersiones son ejemplos de este tipo de fluidos. Quizá, por ser el comportamiento más común, y encontrarse en gran cantidad de sustancias de aplicación industrial ha sido ampliamente estudiado. Disoluciones de polímeros y polímeros fundidos muestran este tipo de comportamiento.

INSTRUMENTOS PARA LA MEDICIÓN DE VISCOSIDAD

Existen dos instrumentos para la medición de la viscosidad los cuales son:

Viscosímetro

Viscosímetro rotatorio.

VISCOSIMETRO: 

Un viscómetro (denominado también viscosímetro) es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido. Fue Isaac Newton el primero en sugerir una fórmula para medir la viscosidad de los fluidos, postuló que dicha fuerza correspondía al producto del área superficial del líquido por el gradiente de velocidad, además de producto de una coeficiente de viscosidad. En 1884 Poiseuille mejoró la técnica estudiando el movimiento de líquidos en tuberías.

Viscosímetros de Rotación: 

Los viscosímetros de rotación emplean la idea de que la fuerza requerida para rotar un objeto inmerso en un fluido puede indicar la viscosidad del fluido. Algunos de ellos son:

El más común de los viscosímetros de rotación son los del tipo Brookfield que determina la fuerza requerida para rotar un disco o lentejuela en un fluido a una velocidad conocida.

El viscosímetro de 'Cup and Bob' que funcionan determinando el torque requerido para lograr una cierta rotación. Hay dos geometrías clásicas en este tipo de viscosímetro de rotación, conocidos como sistemas: "Couette" o "Searle".

El viscosímetro Stormer. Es un dispositivo rotatorio empleado para determinar la viscosidad de las pinturas, es muy usado en las industrias de elaboración de pintura. Consiste en una especie de rotor con paletas tipo paddle que se sumerge en un líquido y se pone a girar a 200 revoluciones por minuto, se mide la carga del motor para hacer esta operación la viscosidad se encuentra en unas tablas ASTM D 562, que determinan la viscosidad en unidades Krebs. El método se aplica a pinturas tanto de cepillo como de rollo.

Referencias

Universidad Alfonso Reyes:

http://www.uar.edu.mx/ensayo/277-aparatos-de-medici%C3%B3n-de-viscosidad-y-de-densidad.html

http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/3623/1/tema2RUA.pdf