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La viscosidad (del latín viscum, gui, glu) puede definirse como el conjunto de fenómenos de resistencia al movimiento de un fluido para un flujo con o sin turbulencia. La viscosidad reduce la libertad de flujo del fluido y disipa su energía.

Viscosímetros de laboratorio y viscosímetros de proceso

Medir la viscosidad con viscosímetros de laboratorio:

En el laboratorio, se puede utilizar una serie de dispositivos de medición, desde los más sencillos hasta los más sofisticados, para medir la viscosidad dinámica o la viscosidad cinemática, o incluso el comportamiento reológico de los fluidos. Sin embargo, las mediciones de laboratorio no permiten un control óptimo de un proceso industrial debido al tiempo necesario para recoger la muestra, transportarla al laboratorio y el tiempo necesario para la propia medición.

Medir la viscosidad con viscosímetros de proceso:

Los viscosímetros de proceso son instrumentos de medición instalados directamente en los procesos industriales. En la literatura técnica se denominan “viscosímetros en línea” cuando se instalan directamente en la tubería principal o en una derivación.

Los viscosímetros de proceso deben cumplir requisitos específicos:

• instalarse directamente en tuberías, tanques o reactores
• ser resistente a las condiciones del proceso y del entorno industrial (temperatura, presión, corrosión, incrustación, lluvia, humedad, salinidad, etc.)
• cumplir con la normativa vigente (equipos que operan en zonas explosivas, equipos que operan bajo presión, etc.)
• funcionar automáticamente
• proporcionar una medición instantánea y continua
• requerer un mantenimiento mínimo
• ser repetible

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Para el cálculo de la viscosidad a la temperatura de referencia

Los procesadores de viscosidad desarrollados permiten calcular la viscosidad a la temperatura de referencia; a través de las mediciones simultáneas de viscosidad y temperatura en el proceso:

ηTemperatura de referencia = f(ηTemperatura del proceso, Τproceso )

Este cálculo, denominado compensación de temperatura, es posible cuando se dispone de datos sobre la influencia de la temperatura; en un producto de referencia con un comportamiento cercano al del producto medido. Estos datos pueden adoptar la forma de una tabla, una curva o una ecuación.

La exactitud de la extrapolación de la viscosidad compensada por la temperatura depende naturalmente de la exactitud de los datos de la diferencia de comportamiento entre el producto de referencia y el producto real y de la diferencia entre las temperaturas de proceso y de referencia. En el caso de los productos petrolíferos, cuyo comportamiento puede describirse mediante las relaciones matemáticas de la norma ASTM D 341-93, la compensación de temperatura da muy buenos resultados.

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Medición de la viscosidad de la cinemática de los fluidos

Si los líquidos newtonianos se analizan con viscosímetros capilares, la viscosidad se expresa en unidades de viscosidad cinemática. Se utiliza la gravedad como fuerza que impulsa el líquido a través del capilar. La densidad de la muestra es un parámetro adicional.

La viscosidad cinemática y la viscosidad dinámica están relacionadas por la siguiente fórmula:

ν=η/ρ (m²/s) con   

ν = viscosidad cinemática en m²/s,   

η = viscosidad dinámica en Pa.s 

y 

ρ = densidad en kg/m3

La viscosidad cinemática se expresaba anteriormente en “stokes” [St] o “centistokes” [cSt].

1 cSt = 1 mm²/s = 10-6 m²/s donde 1St = 100 cSt

Para un líquido con una densidad cercana a 1000kg/m3 (densidad = 1), se puede hacer la siguiente aproximación: 1cSt = 1cP (ver viscosidad dinámica).

Nota: Los valores “segundos de copa Ford”, “grados Engler”, “segundos Saybolt o Redwood” son sólo valores de viscosidad relativa que, para los líquidos no newtonianos, no pueden convertirse en valores de viscosidad absoluta η o ν.

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Control continuo de la viscosidad dinámica, factor de calidad óptima del producto final

Viscosidad (del latín viscum) s.: Estado de ser viscoso. FÍSICA Propiedad de cualquier fluido de resistir las fuerzas que tienden a mover las partículas que lo constituyen unas respecto a otras.  Fuente: © Hachette Livre, 1997

Isaac Newton fue el primero en establecer la ley fundamental de la viscometría que describe el comportamiento del flujo de un líquido ideal.

τ = η.D donde τ = tensión tangencial (N/m²) y D o g = gradiente de velocidad (n-1)

La solución de esta ecuación para la viscosidad dinámica es: η = τ/D en Pa.s

Nota: en el sistema SI, la unidad es el Pascal.segundo (Pa.s) o el miliPascal.segundo (mPa.s). En el entorno industrial encontramos otras unidades, siendo las más utilizadas el centipoise (cP) y el poise (P):

Curva de viscosidad frente a la temperatura

• 1 Pa.s = 1000 mPa.s
• 1 mPa.s = 1 cP
• 1 P = 100 cP

Valores típicos de viscosidad a 20 °C (mPa.s) :

• Acetona: 0,32
• Agua: 1
• Mercurio: 1,5
• Zumo de pomelo: 2~5
• Sangre (a 37°C): 4~15
• Crema de café: 10
• Aceite de oliva: 10²
• Miel: 10⁴
• Alquitrán: 10⁶
• Betún: 10⁸

La viscosidad de los líquidos disminuye al aumentar la temperatura.

En la industria, la viscosidad tiene una gran importancia práctica, ya que determina el flujo de los fluidos en las tuberías y a lo largo de las paredes. Permite medir directa o indirectamente ciertas características del producto (textura, tamaño del polímero, etc.). Condiciona el correcto funcionamiento de los procesos (combustión, impresión, recubrimiento, etc.).

Durante los procesos de fabricación industrial, los viscosímetros de vibración certificados como antideflagrantes (ATEX) y/o sanitarios 3A ofrecen todas las garantías de un excelente control continuo de la viscosidad dinámica, factor de calidad óptima del producto final.

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