viscosidad
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VISCOSIDAD:
Si se aplica un esfuerzo cortante a una porción de un fluido confinado,
el fluido se moverá, y se formará una gradiente de velocidad dentro del
fluido, con una velocidad máxima en el punto en que se aplique el
esfuerzo. La viscosidad del medio se define como la relación de la
fuerza cortante por unidad de área en un punto, al gradiente de
velocidad. La viscosidad es un medida de la fricción interna del fluido,
que tiende a oponerse a cualquier cambio dinámico del movimiento del
fluido ejerce un mayor arrastre friccional sobre las capas adyacentes y
el gradiente de velocidad disminuye.
La viscosidad también se puede definir como la propiedad de los fluidos tanto gases como líquidos la cual se define como la resistencia a fluir ofrecida por un liquido, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. La viscosidad se produce por el efecto de corte o deslizamiento resultante del movimiento de una capa de fluido con respecto a otro y es completamente distinta de la atracción molecular. Se puede considerar como causada por la fricción interna de las moléculas y se presenta tanto en gases ideales como en líquidos y gases reales. Debe observarse que la viscosidad defiere en un aspecto importante
de las propiedades expuestas anteriormente en este texto; es decir, la
viscosidad es una propiedad dinámica de desequilibrio en una escala
macroscópica. La densidad, por ejemplo, es una propiedad estática de
equilibrio. En una escala microscópica, ambas propiedades reflejan
el efecto de los movimientos y de las interacciones moleculares. La
viscosidad es una propiedad de desequilibrio, o “trasporte”, pero es
función del estado del fluido, como la temperatura, presión y volumen,
y puede emplearse para definir el estado del material
UNIDADES DE LA VISCOSIDAD
Como la viscosidad se define por el esfuerzo cortante por unidad de
área dividido por el gradiente de velocidad, deberá tener dimensiones
de fuerza-tiempo/(longitud)2 o masa/(longitud)(tiempo). Se utilizan
ambos grupos dimensionales, aunque para la mayoría de los trabajos
científicos, las viscosidades se expresan en poises, centipoises,
micropoises, etcéteras. Un poise representa una viscosidad de 1 dina-
seg/cm2 o bien, 1 g-masa/(seg)/cm), y 1,0 centipoise = 0,01 poise. Los
siguientes factores se aplican para la conversión de las unidades de
viscosidad:
1 poise = 1,000 X 102 centipoises
= 1,000 X 106 micropoises
= 6,72 X 10-2 Ib masa/(pies)(seg)
= 242 Ib masa/(pies)(seg)
= 2,09 X 10-3 Ib fuerza- seg/ pies3
VISCOSIDAD DE FLUIDOS:
El es estudio de las características de deformación y de flujo de
conoce como reología, que es el campo donde aprendemos de la
viscosidad de los fluidos. Una diferencia importante que se debe
aprender es la de fluidos newtonianos y no newtonianos. Cualquier
fluido que se comporte como la ecuación:
Donde:
: Es la tensión tangencial ejercida en un punto del fluido o sobre una superficie sólida en contacto con el mismo, tiene unidades de tensión o presión ([Pa]).
: Es la viscosidad del fluido, y para un fluido newtoniano depende sólo de la temperatura, puede medirse en [Pa·s] o [kp·s/cm2].
: Es el gradiente de velocidad perpendicular a la dirección al plano en el que estamos calculando la tensión tangencial, [s−1] .
Por el contrario el fluido que no se comporte como la ecuación se dice
que no es newtoniano, por lo general se considera sustancias
newtonianas al agua, al aire, la gasolina, el vino.
VISCOSÍMETROS CAPILARES:
Probablemente el primer experimento científico en el que se utilizó un tubo o capilar para medir el flujo fue realizado en 1839 por Hagen, seguido de cerca de un trabajo de Poiseuille. Descubrió la relación entre entre la velocidad de flujo y la caída de flujo capilar conocida como la ley Hagen-Poiseuille. Un viscosímetro capilar consta de cuatro partes: Un depósito del flujo, un capilar de dimensiones conocidas, un dispositivo de control y medida de la presión aplicada y algún dispositivo que perimta determinar la velocidad de flujo. En la figura se muestra dos recipientes conectados por un tubo largo de diámetro pequeño, conocido como tubo capilar. Conforme el fluido fluye a través del tubo con una velocidad constante, el sistema pierde algo de energía ocasionando una caida de presión que se puede medir utilizando un manómetro. La magnitud de caída de presión está relacionada con la viscosidad mediante la siguiente ecuación. Este método se utiliza siempre en cuando el líquido sea newtoniano y el flujo laminar
