¿Qué es la viscosidad? ¿Por qué es importante para la caracterización de fluidos?
11 de febrero de 2023
¿Te has preguntado alguna vez por qué se necesita más fuerza para remover miel o aceite que agua o incluso leche? ¿Por qué algunos materiales fluyen con más facilidad que otros? O mejor aún, ¿por qué es importante este atributo en el mundo de las pruebas y el control de calidad?
Evidentemente, el atributo del que estamos hablando aquí no es otro que la Viscosidad. Pues bien, empecemos por entender qué es la viscosidad y cómo influye en la calidad de un producto.
En pocas palabras, la resistencia interna de un fluido al flujo se denomina viscosidad. Cuando hay movimiento relativo entre capas de fluido, la viscosidad puede definirse y medirse.
La viscosidad es la medida de la resistencia al movimiento de una sustancia bajo una fuerza aplicada, según la definición.
Viscosidad = esfuerzo cortante/velocidad de cizallamiento
El resultado suele expresarse en centipoise (cP), que equivale a 1 mPa s (milipascal segundo).
El esfuerzo cortante es la fuerza por unidad de superficie necesaria para desplazar una capa de fluido con respecto a otra.
La velocidad de cizallamiento es la medida del cambio de velocidad al que se mueven las capas intermedias entre sí.
En términos sencillos, la viscosidad puede denominarse el espesor de un fluido. ¿Por qué el agua fluye más rápido que la miel o el aceite? Básicamente por la diferencia de viscosidades. El agua tiene una viscosidad baja, mientras que la miel y el aceite tienen viscosidades más altas.
Los fluidos pueden responder de forma diferente a los cambios en la velocidad de cizallamiento. Aquí es donde entran en juego los conceptos newtoniano y no newtoniano. A una temperatura y una tensión de cizallamiento determinadas, la viscosidad de un fluido newtoniano se mantendría constante independientemente de los cambios en la velocidad de cizallamiento. Sin embargo, esto sólo es cierto para algunos fluidos.
Mientras que el agua y la miel, que son fluidos newtonianos, se comportan de esta manera, la mayoría de los fluidos fluctúan en función de la velocidad de cizallamiento -estos otros fluidos se denominan fluidos no newtonianos-. Ejemplos de estos fluidos son la pasta de dientes, las cremas cosméticas, la mermelada, la mayonesa, etc.
A nivel molecular, la interacción entre las moléculas de un fluido es la causa de la viscosidad. En otras palabras, también puede denominarse fricción entre las moléculas del fluido. Al igual que la fricción en los sólidos en movimiento, la viscosidad determina la energía necesaria para hacer fluir un fluido.
¿Por qué son necesarias las pruebas de viscosidad?
La viscosidad es una propiedad que se mide ampliamente y es fundamental, sobre todo cuando se trata de pruebas de calidad en una amplia gama de industrias. Por ejemplo, si la pasta de dientes está muy líquida, será difícil utilizarla. Por el contrario, si es demasiado espesa, será difícil dispensarla del tubo. Las mediciones de la viscosidad pueden ayudarle a mantener la calidad y la consistencia de sus productos.
En AMETEK Brookfield, seguimos esta sencilla regla:
Medición cuidadosa = Producto consistente
Si se utilizan los métodos de ensayo y medición correctos, el resultado será sin duda un producto homogéneo y de buena calidad.
Veamos ejemplos de cómo las aplicaciones de la viscosidad se abren camino en algunas industrias.
Sin embargo, no son los únicos.
Industria alimentaria: Cuando se trata de la eficiencia de la producción, la rentabilidad o la calidad, las mediciones de la viscosidad desempeñan un papel crucial. La viscosidad de un producto, por ejemplo, una salsa mayonesa o un ketchup, determinará la velocidad a la que fluye por una tubería, el tiempo que tarda en cuajar o secarse, o incluso la facilidad con la que puede dispensarse en un envase. De hecho, la viscosidad del alimento tiene que estar en consonancia con el proceso de producción para garantizar un flujo optimizado del producto y un envasado adecuado.
Adhesivos: Para obtener la viscosidad adecuada de un adhesivo, tenga en cuenta la fluidez requerida del producto. Por ejemplo, un adhesivo de baja viscosidad fluirá más rápido que uno de alta viscosidad. Por lo tanto, si desea que su adhesivo fluya fácilmente y se extienda, o si desea que el adhesivo sea más espeso y permanezca donde se aplica, la viscosidad debe controlarse adecuadamente.
Los instrumentos con temporizador de gel de AMETEK Brookfield, a saber, el reómetro DVNext con función de temporizador de gel y el instrumento DV2T con temporizador de gel, están especialmente diseñados para medir el tiempo de curado de adhesivos, polímeros, etc.
Pinturas y revestimientos: La viscosidad de una pintura no es más que su espesor, que desempeña un papel importante a la hora de determinar la facilidad con la que se puede aplicar utilizando una brocha, un pulverizador o un rodillo. En otras palabras, si se aplica una pintura muy viscosa con un pulverizador, el resultado puede no ser el deseado, o incluso resistirse a la aplicación.
El viscosímetro KU-3 y el viscosímetro FAST de AMETEK Brookfield tienen diseños resistentes y se utilizan ampliamente para mediciones de viscosidad en pinturas, tintas y revestimientos. Visite la tienda para obtener más información
Lubricantes y productos petrolíferos: Las mediciones de viscosidad no sólo proyectan la eficacia del aceite lubricante y los productos derivados del petróleo, sino que también determinan los elementos de diseño de las tuberías.
Los viscosímetros de la gama DV de AMETEK Brookfield incorporan funciones avanzadas y son instrumentos de medición de la viscosidad muy populares para el control de calidad de lubricantes y productos derivados del petróleo.
En pocas palabras, recopilar datos sobre la viscosidad de un material proporciona a los fabricantes una ventaja a la hora de predecir cómo se comportará el material en el mundo real. Además, conocer la viscosidad de un material afecta a los procesos de producción y transporte.
¿Cómo probar/medir la viscosidad?
La viscosidad puede medirse utilizando distintos métodos en función de los materiales que deban someterse a ensayo.
Para entenderlo mejor, sería útil conocer los tipos de viscosidad.
Viscosidad cinemática
La viscosidad cinemática es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del líquido. Es una medida de la resistencia de un fluido al flujo cortante bajo el peso de la gravedad o, en otras palabras, es una medida de la resistencia de un fluido a fluir cuando no actúan fuerzas externas excepto la gravedad.
Se utiliza principalmente para describir fluidos newtonianos. Centistokes (cSt) es la unidad de medida de viscosidad cinemática más común. Los centistokes equivalen a 1 milímetro cuadrado por segundo (mm²/s).
Viscosidad dinámica
La viscosidad dinámica es la medida de la resistencia de un fluido al cizallamiento cuando se aplica una fuerza externa. Resulta útil para describir el comportamiento de los fluidos sometidos a esfuerzos. Se utiliza principalmente para describir fluidos no newtonianos observando cómo cambia la viscosidad al variar la velocidad de cizallamiento.
Uso de viscosímetros para comprobar la viscosidad
Existen muchos tipos de viscosímetros, al igual que métodos para medir la viscosidad de los materiales. Hace mucho tiempo, cuando surgió la necesidad de comprobar la viscosidad, los primeros métodos utilizados fueron los tubos capilares. Poco a poco, los tiempos cambiaron y, con el desarrollo de las tecnologías, se incorporaron diferentes técnicas e instrumentos avanzados.
Las mediciones de la viscosidad suelen distinguirse en viscosidad cinemática o dinámica. Mientras que la viscosidad relativa dará un valor general, los instrumentos que pueden medir la viscosidad dinámica o la viscosidad absoluta se han ido perfeccionando con el tiempo y se ha demostrado que proporcionan mediciones más fiables y precisas. Esto se debe a que la viscosidad absoluta se da en lugar de valores que comparan los fluidos entre sí.
Los viscosímetros Brookfield de AMETEK son estándares mundiales de probada eficacia cuando se trata de mediciones de viscosidad. Con la necesidad de un mejor control de calidad y una mayor capacidad de procesamiento en constante demanda, hemos ido añadiendo y mejorando nuestra gama de viscosímetros de alto rendimiento. Diseñados con la última innovación y la mejor tecnología de su clase, se ha demostrado que proporcionan mediciones precisas de la viscosidad dinámica o absoluta, en función de sus necesidades.
La viscosidad puede parecer compleja, pero el instrumento adecuado le ayudará a comprobar fácilmente esta característica. Si desea obtener más información sobre cómo nuestros viscosímetros pueden añadir valor a su negocio o qué instrumento se adapta mejor a sus necesidades, póngase en contacto con nosotros.