Mecánica de Fluidos: Viscosidad

4.- VISCOSIDAD.

4.1. INTRODUCCIÓN.

La viscosidad es una propiedad de los fluidos y distintiva de cada uno de ellos, pero antes de comenzar a estudiarla debemos preguntarnos si en verdad sabemos lo qué es un fluido o qué características o comportamientos son los que lo hacen diferente a las demás sustancias. Se define a un fluido como una sustancia incapaz de resistir fuerzas o esfuerzosde corte sin moverse o desplazarse, mientras que un sólido sí puede hacerlo. Nosotros podemos distinguir el estado fluido y el estado sólido si analizamos y hacemos comparaciones entre sus comportamientos; por ejemplo, un sólido se deforma cuando se le aplica un esfuerzo de corte, pero ésta deformación no es continua, en tanto que el elemento fluido continuará su deformación mientras dure laaplicación de la fuerza; debido a esto, un fluido se define también como una sustancia que no puede soportar un esfuerzo de corte cuando está en reposo, ya que en ausencia de éste esfuerzo de corte, no habrá tal deformación.
Los fluidos pueden clasificarse de manera general de acuerdo con la relación entre el esfuerzo de corte aplicado y la razón de deformación. Tratándose de fluidos reales, unadeformación de corte está acompañada por un esfuerzo cortante.
Aunque todos los fluidos reales resisten a una fuerza que tiende a hacer que una capa se mueva sobre la otra, la resistencia ocurre sólo cuando tiene lugar el movimiento cortante. Si el fluido se detiene, las partículas no se salen de la posición que habían alcanzado. No hay tendencia de regresar a su posición original, como en el caso delos sólidos.
Todos los fluidos están compuestos de moléculas en constante movimiento y se clasifican generalmente en líquidos y gases, pero debido a que los primeros no pueden someterse a compresión, son llamados fluidos incompresibles, mientras que los gases son llamados fluidos compresibles. Un líquido está sometido a fuerzas intermoleculares que lo mantienen unido de tal manera que su volumenestá definido, pero su forma no, debido a lo cuál, un líquido adopta la forma del recipiente donde es colocado; esto también es característico en los gases, pues un gas ocupará por completo el volumen del recipiente que lo contenga, pero a diferencia de un líquido, éste si puede ser comprimido, pues consta de partículas en movimiento que chocan unas con otras y tratan de dispersarse, a lo que sele atribuye el hecho de que un gas no tenga volumen y ni forma definidos.
Tanto los líquidos como los gases presentan viscosidad, aunque los líquidos son mucho más viscosos que los gases. La viscosidad de un fluido depende directamente de la temperatura, pues en los líquidos a mayor temperatura, la viscosidad disminuye, mientras que en el caso de los gases sucede todo lo contrario; esto debido aque como la viscosidad depende de las fuerzas de cohesión y la rapidez de la transferencia de cantidad de movimiento entre moléculas, al incrementarse la temperatura de un líquido, la cohesión disminuye y por lo tanto, también lo hace la viscosidad. Como la viscosidad es una medida de la resistencia que presenta un líquido a fluir o a desplazarse, el estudio de ésta nos ayudará a comprender porqué líquidos como el agua o el petróleo fluyen con mayor facilidad que el almíbar o el aceite. Ésta propiedad de los fluidos se asemeja a la fricción en el movimiento de los cuerpos sólidos y también tiene valores numéricos, los cuales se encuentran registrados en tablas y son característicos de cada fluido; sólo que en los líquidos ésta fricción es ocasionada por las fuerzas cohesivas de cortoalcance, y en los gases, por las colisiones entre las moléculas. El arrastre viscoso de líquidos y gases depende de la velocidad y puede ser directamente proporcional a ella en algunos casos, aunque la relación varía dependiendo de las condiciones.
La magnitud de la viscosidad o del coeficiente de ésta es muy grande para los líquidos que presentan mayor resistencia a fluir y lo hacen con mayor...