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TEMA 5. Técnicas reométricas.
5.1. Introducción.
5.2. Viscosímetros capilares
5.3. Viscosímetros de cuerpo móvil.
5.4. Viscosímetros rotacionales.
5.5. Viscosimetría extensional.

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5.1. INTRODUCCIÓN.

Para estudiar las propiedades de flujo de un fluido dado debe seleccionarse un
viscosímetro adecuado; en el mercado existe una gran diversidad de aparatos que pueden
adecuarse a nuestrasnecesidades, y en casos muy raros es necesario diseñar y construir uno.
La mayoría de los viscosímetros que hay en el mercado dan un único valor de viscosidad
(trabajan a una única velocidad de cizalla) lo cual es útil si el fluido es newtoniano pero puede
dar lugar a sacar conclusiones erróneas si es un fluido no newtoniano. Por ejemplo en la
figura 5.1. se muestra un caso hipotético de la viscosidadque se podría observar al tomar una
única medida; si se midiera la velocidad de cizalla en X se afirmaría que A es más viscoso
que B, en Y se diría que A y B son igual de viscosos y en Z se diría que B es más viscoso que
Z.

Figura 5.1. Viscosidad frente a velocidad de cizalla para dos fluidos con diferente comportamiento.
(Fuente: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons,2001).

En este punto podríamos tener la duda de ¿En qué condiciones tengo que medir la
viscosidad? Si se trata de un fluido no newtoniano siempre deberíamos intentar medir la
viscosidad a un velocidad de cizalla lo más parecida a las condiciones a las que se va a
someter el fluido. Al margen de lo dicho, lo más aconsejable es siempre intentar obtener la
curva de flujo cuando estemos estudiando unfluido no newtoniano, lo cual presenta el
inconveniente de que los instrumentos necesarios son más caros.

Los instrumentos más ampliamente usados en la medida de viscosidades se pueden
dividir en tres tipos: capilares, rotacionales y de cuerpo móvil. La elección del tipo de
viscosímetro es una función de las necesidades y del dinero disponible.

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5.2. VISCOSÍMETROS CAPILARES.

El viscosímetrocapilar es quizá el instrumento para la determinación de viscosidad
más empleado, y también el más antiguo. En este tipo de viscosímetros un fluido es obligado
a pasar a través de un tubo observándose una distribución de velocidades en el tubo de tipo
parabólico, de forma que la porción del fluido que está en contacto con la paredes del capilar
tiene una velocidad nula y la porción del fluido quese encuentra en el centro del tubo tiene
una velocidad máxima (figura 5.2).

Figura 5.2. Flujo de Poiseuille en el interior de un tubo.

En este tipo de viscosímetros la viscosidad se mide a partir del flujo medio y la
presión aplicada. La ecuación básica es la ecuación de Hagen-Poiseuille (ecuación 5.1),
donde η es la viscosidad del fluido, ΔP es la caída de presión a lo largo del capilar, r esel
radio del capilar, L la longitud del capilar y V el volumen de fluido que ha circulado en un
tiempo t:
Π r 4 ΔP t
η=
8VL

(5.1)

La velocidad de cizalla producida en la pared del viscosímetro va desde Qπ 4r 3 en el
centro del tubo hasta 0 en las paredes del mismo; de la misma forma, el esfuerzo de cizalla
varía desde 0 en el centro del capilar hasta rΔP 2 L en la pared del mismo.

Para undeterminado viscosímetro, donde se produce en todos los experimentos una
caída de presión semejante, la ecuación 5.1 se convierte en:
η = K t (5.2)
o en :
2

ν=

η
= C t (5.3)
ρ

donde K y C son constantes características del viscosímetro y ν es la viscosidad
cinemática del fluido.

Los viscosímetros capilares son útiles para la medida de viscosidades de un gran
número de fluidos, desde disolucionesde polímeros hasta polímeros fundidos, concretamente
las normas ASTM D3835 y D5099 describen procedimientos experimentales para el uso de
reómetros capilares en la medida de propiedades reológicas de polímeros. Los perfiles de
velocidades de cizalla producidos en el capilar dependen en gran medida del viscosímetro
empleado.

5.2.1. Viscosímetros capilares de vidrio.

Este tipo de viscosímetro es...