Marco Teórico
Viscosidad
La fuerza por unidad de área que se requiere para el movimiento de un
fluido se define como F/A y se denota como "ԏ" (tensión o
esfuerzo de cizalla). Según Newton la tensión de cizalla o esfuerzo cortante es
proporcional al gradiente de velocidad (du/dy), o también denominado como D.Si
se duplica la fuerza, se duplica el gradiente de velocidad:
Esta fórmula se
denomina Ley de Newton, que es aplicable actualmente aún para unos fluidos
determinados (Newtonianos). La glicerina y el agua son ejemplos muy comunes que
obedecen la Ley de Newton. Para la glicerina, por ejemplo, la viscosidad vale
1000 mPa·s, en cambio para el agua la viscosidad vale 1 mPa·s, es decir, es mil
veces menos viscosa que la glicerina.
La viscosidad se
puede definir como una medida de la resistencia a la deformación del fluido,
relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad de deformación (gradiente de
velocidad).
Donde:
t : esfuerzo cortante [mPa]
m : Viscosidad [mPa·s]
D: velocidad
de deformación [s-1]
Las unidades de
viscosidad más utilizadas son los minipascales por segundo [mPa·s]; 1000 mPa·s
= 1 Pa·s. Además, el sistema cegesimal aún se sigue usando, siendo la unidad de
medida el centiPoise[cP]; 1 cp = 1 mPa·s; La viscosidad "n" denominada viscosidad cinemática, que relaciona la
viscosidad dinámica con la densidad del fluido utilizado. Las unidades más
utilizadas de esta viscosidad son los centistokes [cst]; 1 stoke = 100
centistokes = cm2/s
Siendo:
n : Viscosidad cinemática
m : Viscosidad
dinámica
r : Densidad del fluido
r : Densidad del fluido
Un viscómetro
(denominado también viscosímetro) es un instrumento empleado para medir la
viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido como la velocidad y
esfuerzo de corte.
La viscosidad
depende en gran parte de las condiciones ambientales tales como temperatura y
presión. La medida de la viscosidad ha ido más allá del campo de la
investigación e incluso del laboratorio, entrando progresivamente en el campo
del control industrial.
La viscosidad de
algún fluido no es más que la oposición de un fluido ante una obstrucción o
deformación tangencial, los fluidos que no tienen viscosidad son llamados con
frecuencia fluidos reales, la verdad es que todos los fluidos hoy en día
conocidos presentan rangos de viscosidad, aunque sean muy pequeños todos presentan
viscosidad, lo que es realmente cierto es que la viscosidad está presente en
cualquier líquido que presente movimiento.
La viscosidad
es especialmente importante en la industria alimentaria, petrolera y la
industria de los plásticos y es vital en procesos de transporte de fluidos, en
el control de calidad de alimentos y en el análisis composición de productos.
Las unidades de medida de esta magnitud en SI
son:
Viscosidad dinámica: el pascal segundo
(símbolo Pa·s)
Viscosidad cinemática: el metro cuadrado por
segundo (símbolo m2/s)
Unidades de viscosidad
En el SI (Sistema Internacional de Unidades),
la unidad física de viscosidad dinámica es el pascal-segundo (Pa·s), que
corresponde exactamente a 1 N·s/m² o 1 kg/(m·s).
La unidad CGS para la viscosidad dinámica es
el poise (1 poise (P) ≡ 1g·(s·cm)−1 ≡ 1 dina·s·cm−2 ≡ 0,1 Pa·s), cuyo nombre
homenajea al fisiólogo francés Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869). Se
suele usar más su submúltiplo el centipoise(cP). El centipoise es más usado
debido a que el agua tiene una viscosidad de 1,0020 cP a 20 °C.
1 poise =
100 centipoise = 1 g/(cm·s) = 0,1 Pa·s.1
1 centipoise = 10-3Pa·s 2
En el sistema imperial, el Reyn fue nombrado
en honor de Osborne Reynolds:
1 Reyn = 1
lb f · s · in-2 = 6,89476 × 106 cP = 6890 Pa × s
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