viscosidad

VISCOSIDAD
Ley de Newton

Ing. Rubén Marcano

VISCOSIDAD
•

La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se le aplica una
fuerza externa.

•

El coeficiente de viscosidad absoluta o simplemente la viscosidad absoluta de un fluido es
una medida de su resistencia al deslizamiento o a la deformación cortante o angular.

•

Al aumentarse la temperatura,la viscosidad de todo líquido disminuye, mientras que la
viscosidad de todo gas aumenta.

El aceite de los motores por ejemplo, tiene una viscosidad y una resistencia a cortadura altas,
mientras que la gasolina tiene una viscosidad baja. Las fuerzas de fricción en un fluido en
movimiento son el resultado de la cohesión y del intercambio de la cantidad de movimiento
entre moléculas.VISCOSIDAD
Examinemos el caso de dos (2) placas paralelas (figura 1), suficientemente grandes para que
las condiciones de contorno se puedan despreciar, separadas una distancia pequeña Y,
estando el espacio entre ellas llena de fluido. Se supone que la superficie inferior es
estacionaria, mientras que la superficie superior se mueve en dirección paralela, a una
velocidad U debido a la aplicaciónde una fuerza F que se corresponde con alguna área A de la
placa móvil.
U
F
dy

Y

y

u
du

Figura Nº1

En los contornos, las partículas de fluido se adhieren a las paredes, por lo que su velocidad es
cero con respecto a la pared. Esta condición, llamada condición de no deslizamiento, ocurre
con todo fluido viscoso. Como consecuencia en la figura Nº1 la velocidad del fluido encontacto con la placa inferior tiene que ser cero mientras que la velocidad del fluido en
contacto con la superficie superior tiene que ser U. la forma de la variación de la velocidad con
la distancia entre las dos superficies se denomina perfil de velocidades.

VISCOSIDAD
Si la separación entre las placas Y, y la velocidad relativa entre ellas U no son demasiado
grandes, y si el flujo neto defluido a través del espacio entre las placas es nulo, se producirá
un perfil de velocidades lineal, como el que se muestra en la figura Nº1. El comportamiento es
como si el fluido estuviera compuesto de una serie de capas finas, cada una de las cuales se
desliza un poco en relación a la siguiente. Se ha demostrado en experimentos que una gran
cantidad de fluidos en las condiciones anteriorescumple la siguiente relación:

A⋅U
F∝
Y
Por semejanza de triángulos en la figura Nº1, U/Y se puede reemplazar por el gradiente de
velocidades du/dy. Si se introduce ahora una constante de proporcionalidad μ, el esfuerzo
cortante τ entre dos (2) capas finas de fluido cualesquiera se puede expresar como:

τ=

du
U
F
=μ =μ
dy
Y
A

Ecuación de
Newton de la
viscosidadVISCOSIDAD
La forma transpuesta de la ecuación anterior sirve para definir la constante de
proporcionalidad:

τ
μ=
du
dy

Que se denomina coeficiente de viscosidad, viscosidad absoluta, viscosidad dinámica (debido a
que esta relacionada con la fuerza), o simplemente viscosidad del fluido.
Las dimensiones de la viscosidad absoluta son fuerza por unidad de área partido por el
gradiente develocidad.
En el sistema internacional de unidades (SI), las unidades de viscosidad absoluta son las
siguientes:

N

Dimensiones de τ
m 2 = N • s = Pa • seg = Kg
Dimensiones de μ =
= −1
du
m2
s
m • seg
Dimensiones de
dy

VISCOSIDAD
En el sistema británico de unidades, las unidades de viscosidad absoluta son las siguientes:

lbf

ft 2 = lbf • s
Dimensiones de μ =
ft s
ft 2
ftUna unidad muy utilizada para la viscosidad en el sistema (CGS) es el poise (P), denominado
así en honor a Jean Louis Poiseuille.
El poise es igual a 1 gr./cm•seg ó 0.10 N*s/m2.
El centipoise (cP) es igual a 0.01 Poise y es frecuentemente una unidad mas cómoda.
Tiene otra ventaja en cuanto que la viscosidad del agua a 68.4ºF es 1cP. Por tanto, el valor de
la viscosidad en centipoise es una...