Viscosimetro

Mecánica de fluidos

Lorena Figueroa Escamilla

La viscosidad es la propiedad mas importante de los fluidos, y por tanto esta requiere la mayor consideración en el estudio del flujo de fluidos. Esta es la resistencia que ejercen los fluidos al ser deformado cuando este se aplica un mínimo de esfuerzo cortante. La viscosidad de un fluido depende de su temperatura. Es por eso que en loslíquidos a mayor temperatura la viscosidad disminuye mientras que en los gases sucede todo lo contrario.

Viscosímetro

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 nuestras necesidades, y en casos muy raros es necesario diseñar y construir uno.
La mayoría de losviscosímetros 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 viscosidad que se podría observar al tomar una única medida; si se midiera la velocidad de cizallaen 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.

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 asometer el fluido. Al margen de lo dicho, lo más aconsejable es siempre intentar obtener la curva de flujo cuando estemos estudiando un fluido 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 eleccióndel tipo de viscosímetro es una función de las necesidades y del dinero disponible.

1. VISCOSÍMETROS CAPILARES.

El viscosímetro capilar 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 tipoparabólico, 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 que se encuentra en el centro del tubo tiene una velocidad máxima.
En este tipo de viscosímetros la viscosidad se mide a partir del flujo medio y la presión aplicada.

* Viscosímetros capilares de vidrio.

Este tipo de viscosímetro es muy utilizado para lamedida de viscosidades de fluidos newtonianos. La fuerza impulsora es normalmente la presión hidrostática del líquido del que se va a medir la viscosidad, aunque en algunos casos (en fluidos muy viscosos o cuando se pretenden usar en fluidos no newtonianos) se suele aplicar una presión externa; en el caso de no aplicar una presión externa, se consiguen esfuerzos de cizalla bastante bajos, del ordende 1-15 Pa.

El diseño básico de este tipo de viscosímetros es el correspondiente al viscosímetro de
Ostwald (figura 5.3.a); en este viscosímetro el líquido es succionado hasta que llega a la
marca superior del depósito que se encuentra a mayor altura, a continuación se deja fluir hasta
que pasa por la marca inferior y se mide el tiempo que ha transcurrido.

Con el paso del tiempo se hanido introduciendo modificaciones en el diseño del viscosímetro de Ostwald; una de estas modificaciones es el viscosímetro de Cannon-Fenske (figura 5.3.b), el cual es aconsejable para uso general. Por otra parte, el viscosímetro de
Ubbelohde (figura 5.3.c) se suele emplear para realizar medidas a distintas concentraciones.

* Viscosímetros de orificio o viscosímetros de copa.

Son...