La viscosimetría

Sobre la viscosidad…

Es la propiedad distintiva de los fluidos que mide la fricción interna, cuando se fuerza el desplazamiento de una capa laminar del mismo en relación a la otra. La viscosidad es un valor estrechamente vinculado a la temperatura.

 

Las unidades estándar para medir la viscosidad dinámica son:

MPas (S.I.) o Cp (C.G.S.)

1 mPas = 1 Cp (centipoise)

1 dPas = 100 mPas

1 dPas = 1P (poise)

Los viscosímetros rotacionales

El principio de medición de los viscosímetros rotacionales: se sumerge un husillo (cilindro o disco) en la sustancia a analizar y se mide la fuerza aplicada para vencer la resistencia a la rotación o al flujo. Se conecta un muelle entre el husillo (cilindro o disco) y el eje del motor que gira a una determinada velocidad. Se mide electrónicamente el ángulo de desviación del husillo con respecto al muelle y se obtiene un valor de fuerza.

 

El valor de fuerza medido por el viscosímetro se calcula en base a la velocidad y geometría del husillo; el resultado es una lectura directa de viscosidad en mPas/cP (dPas/P).

 

Dependiendo de la viscosidad, la resistencia al movimiento de una sustancia varía proporcionalmente a la velocidad o al tamaño del husillo. El viscosímetro ha sido calibrado de forma que, considerando la velocidad y el tipo de husillo seleccionado el resultado se da en mPas o cP. Las combinaciones de los diferentes husillos y velocidades permiten unas lecturas óptimas de viscosidad dentro del amplio rango del instrumento.

Conceptos relacionados

Flujo laminar

 

Es el desplazamiento ideal entre las capas de un fluido, sin transferencia de materia entre ellas. Sirve de base para calcular la viscosidad dinámica.

Flujo turbulento

 

A partir de una determinada velocidad se produce una transferencia de masa entre las capas. Como consecuencia, la lectura de la viscosidad arroja un valor erróneamente elevado. El flujo turbulento está caracterizado por un incremento repentino y notable de la viscosidad a partir de una determinada velocidad.

Fluidos newtonianos

 

La viscosidad de dichos fluidos a una temperatura determinada permanece constante independientemente del modelo de viscosímetro, del husillo y de la velocidad que se utilice para medirla.

Fluidos no newtonianos

 

En este tipo de fluidos, si las condiciones de trabajo difieren, los valores de la viscosidad que se obtienen son diferentes.
La viscosidad aparente se define como el resultado del análisis de un fluido. Este resultado puede reproducirse en otro viscosímetro sólo si el análisis se lleva a cabo en las mismas condiciones de trabajo y siguiendo un proceso de trabajo definido. Las variables que enunciamos a continuación influyen en los resultados:

  • Modelo de viscosímetro
  • Dimensiones del recipiente de la muestra
  • Nivel de llenado
  • Temperatura de la muestra
  • Husillo utilizado
  • Velocidad de rotación
  • Protector del husillo, sí o no.
  • Duración de la prueba (fluidos con dependencia temporal)

En términos generales, cada modificación del método y del proceso de trabajo producirá inevitablemente variaciones en el resultado del análisis. Dentro de los fluidos no newtonianos existen comportamientos diferentes:

Pseudoplásticos

 

Son muestras cuya viscosidad disminuye a medida que la velocidad de cizalla aumenta. Se dice de estos fluidos que son “diluidores de la cizalla” o “shearthinning”. Los fluidos pseudoplásticos más comunes son las pinturas, la leche, la tinta y la mermelada.

Plásticos

 

En reposo pueden tener un comportamiento similar a un sólido. Para realizar una correcta evaluación, es necesario que la muestra alcance el “umbral de fluidez” (“yield value”) para provocar el flujo, que una vez iniciado, presentará alguna de las características de comportamiento definidas para los fluidos.

Dilatantes

 

La viscosidad de estos fluidos aumenta al incrementar la velocidad de cizalla. Se dice de estos fluidos que son “espesantes de la cizalla” o “shearthickening”.

 

Ejemplos: las soluciones de azúcar, almidón de maíz, arroz en agua y las mezclas de arena y agua.

Fluidos dependientes del tiempo

 

La viscosidad aparente no depende únicamente de la velocidad, sino también del tiempo transcurrido bajo dicha velocidad.

Tixotrópicos

 

Son fluidos en los que, con el tiempo y a una velocidad constante, la viscosidad disminuye.

 

Ejemplos de este tipo de fluidos son el ketchup, la miel, las pinturas antigoteo y la mayonesa.

Reopépticos

 

Son fluidos en los que, con el tiempo y a una velocidad constante, la viscosidad aumenta.

 

Ejemplos de este tipo de fluidos son los lubricantes y algunas pinturas.

Valores de viscosidad de referencia

SubstanciaViscosidad aprox. (mPas)
Aceite de motor SAE 10 65
Aceite de oliva84
Pintura (a pistola) 100
Yogurt150
Solución de azúcar 70%400
Aceite lubricante 50 – 1.000
Zumo de fruta concentrado1.500
Tintas de impresión550 – 2.200
Miel10.000
Nanocelulosa ( aditivo uso general)8.000 – 10.000
Pasta dentífrica 100.000