Viscosidad

Se habla de viscosidad para hacer referencia a la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Se trata de una propiedad caracterizada por la resistencia a fluir que se genera por el rozamiento entre las moléculas.

Dado que todos los fluidos conocidos presentan algún nivel de viscosidad, el hipotético fluido sin viscosidad (es decir, con viscosidad nula) se conoce como fluido ideal.

La viscosidad se advierte con el rozamiento existente entre las capas adyacentes de un fluido. Al arrastrar la superficie de un fluido, las capas inferiores se mueven más lentamente que la superficie ya que son afectadas por la resistencia tangencial. La viscosidad, por lo tanto, se manifiesta en los fluidos en movimiento (donde las fuerzas tangenciales entran en acción)

Cuando la viscosidad es muy grande, el rozamiento entre las capas adyacentes es pronunciado y el movimiento, por lo tanto, resulta débil.

La viscosidad de los fluidos se mide a través del coeficiente de viscosidad, un parámetro que depende de la temperatura; en los líquidos cuando la temperatura aumenta la viscosidad disminuye, y en los gases la viscosidad aumenta.


 La unidad física de viscosidad dinámica es el pascal-segundo, de acuerdo al Sistema Internacional de Unidades.

Por último, la viscosidad cinemática, es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad. Su unidad física en el sistema cegesimal de unidades es el stoke, mientras que en el Sistema Internacional es el metro cuadrado / segundo.

Influencia de la Presión y Temperatura sobre la Viscosidad.

Cuando se carece de datos experimentales y no se dispone de tiempo para obtenerlos, la viscosidad puede estimarse por métodos empíricos, utilizando otros datos de la substancia en cuestión. A cotinuacion se presentan dos correlaciones que permiten efectuar dicha estimación, y que a su vez proporcionan información sobre la variación de la viscosidad de los fluidos ordinarios con la temperatura y la presión. Estas correlaciones se basan en el análisis de un gran número de datos experimentales de diferentes fluidos, mediante la aplicación del principio de los estados correspondientes.

La Figura es una representación gráfica de la viscosidad reducida: 

 que es la viscosidad a una determinada temperatura y presión, dividida por la viscosidad correspondiente al punto crítico. En la figura se ha representado la viscosidad reducida frente a la temperatura:

y la presión reducidas.

Se observa que la viscosidad de un gas tiende hacia un valor límite definido (el límite de baja densidad en la fig.), cuando la presión tiende hacia cero a una

determinada temperatura; para la mayor parte de los gases este límite se alcanza ya prácticamente a la presión de 1 atm. 

La viscosidad de un gas a baja densidad aumenta con la temperatura, mientras que la de un liquido disminuye al aumentar ésta. 

Generalmente no se dispone de valores experimentales de ,u,, pero pueden estimarse

Generalmente no se dispone de valores experimentales de

 pero puede estimarse en una de las siguientes formas:

1)si se conoce el valor de la viscosidad para una cierta temperatura y presión reducidas, a ser posible en las condiciones más próximas a las que se desean, puede calcularse

mediante la expresion:

2)si sólo se conocen los valores críticos de p-V-T, entonces:                                                                                                   puede estimarse a partir de las ecuaciones:

                               y                

donde:

  expresado en micropoises,

  en atmósferas

 en grados K 

 en centimetros cuadrados por gramo-mol.

Grafica de Viscosidad Dinamica contra Temperatura

Grafica de Viscosidad Cinematica contra Temperatura

Reología

Se denomina reología al estudio de la deformación y el fluir de la materia.

Una definición más moderna expresa que la reología es la parte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y la deformacion en los materiales que son capaces de fluir. La reología es una parte de la mecanica de medios continuos. Una de las metas más importantes en reología es encontrar ecuaciones constitutivas para modelar el comportamiento de los materiales. Dichas ecuaciones son en general de caracter tensorial.

Las propiedades mecánicas estudiadas por la reología se pueden medir mediante reómetro, aparatos que permiten someter al material a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir los esfuerzos o viceversa. Algunas de la propiedades reológicas más importantes son:

§  Viscosidad aparente (relación entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)

§  Coeficientes de esfuerzos normales

§  Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)

§  Módulo de almacenamiento y módulo de perdidas (comportamiento viscoelástico lineal)

§  Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal