La viscosidad de un líquido o un gas es una propiedad física que describe su resistencia al flujo o deformación bajo la influencia de fuerzas externas, como la gravedad o la presión. Conocer la viscosidad de un líquido o un gas es fundamental en diversas áreas y aplicaciones, ya que esta propiedad influye en el comportamiento de los fluidos y permite predecir cómo se comportarán en diferentes situaciones. Algunos de los principales usos y aplicaciones del conocimiento de la viscosidad son los siguientes:
1. Ingeniería y diseño de fluidos: En la industria y la ingeniería, la viscosidad es crucial para el diseño de sistemas de transporte de fluidos, como tuberías, conductos y bombas. Una correcta comprensión de la viscosidad de los líquidos que se transportan permite calcular la resistencia al flujo, determinar la eficiencia de los sistemas y seleccionar adecuadamente las bombas y válvulas.
2. Lubricantes y aceites: La viscosidad es un factor clave en la fabricación y selección de lubricantes y aceites utilizados en motores, maquinaria y equipos industriales. La viscosidad adecuada garantiza la lubricación efectiva, minimizando el desgaste y la fricción y extendiendo la vida útil de los componentes mecánicos.
3. Industria química: En la industria química, el conocimiento de la viscosidad es vital para el diseño y optimización de procesos, así como para determinar la velocidad de reacciones químicas y el mezclado adecuado de soluciones.
4. Medicina y biología: En aplicaciones médicas y biológicas, la viscosidad es relevante para comprender la circulación sanguínea, la fluidez de fluidos corporales y la viscosidad de ciertos productos farmacéuticos.
5. Control de calidad: La medición de la viscosidad se utiliza como una herramienta de control de calidad en la fabricación de alimentos, pinturas, productos farmacéuticos y otros productos que requieren una consistencia específica.
6. Transporte y flujo de fluidos geofísicos: En geología y ciencias de la Tierra, la viscosidad es esencial para comprender el flujo de lava volcánica, la tectónica de placas y la circulación del manto terrestre.
7. Meteorología y climatología: En meteorología, la viscosidad de la atmósfera es un factor importante en el comportamiento de los vientos y la formación de patrones climáticos.
Concluyendo se tiene que el conocimiento de la viscosidad de un líquido o un gas es fundamental en una amplia variedad de campos y aplicaciones, desde la ingeniería hasta la medicina, pasando por la geología y la meteorología. Esta propiedad física nos permite entender y predecir el comportamiento de los fluidos en diferentes situaciones, lo que resulta esencial para el diseño y optimización de sistemas y procesos, así como para el funcionamiento eficiente de muchos productos y dispositivos que utilizamos en nuestra vida diaria.
Ahora bien, antes de referenciar la viscosidad de algunos líquidos y gases, vamos a mirar algunos detalles de las unidades utilizadas normalmente para medir esta propiedad.
En el SI se utiliza el Pa s (Pascal Segundo) y este se llama Poiseuille.
Es más utilizado la dina seg / cm2 que se llama Poise.
Un Pa s (Poiseuille) es igual a 10 Poises.
También debemos saber que la viscosidad de un gas o un líquido puede variar debido a diversos factores, que pueden influir en cómo las moléculas o partículas del fluido interactúan entre sí. Algunos de los factores que afectan la viscosidad son:
1. Temperatura: La viscosidad generalmente disminuye con el aumento de la temperatura en la mayoría de los líquidos. A medida que se incrementa la temperatura, las moléculas ganan energía cinética y se mueven con mayor rapidez, lo que reduce la resistencia al flujo y hace que el líquido sea menos viscoso. En los gases, el efecto es similar, ya que a temperaturas más altas las moléculas se mueven con mayor libertad y disminuye la viscosidad.
2. Tamaño y forma de las moléculas: La viscosidad también está relacionada con el tamaño y la forma de las moléculas o partículas que conforman el fluido. Si las moléculas son más grandes o tienen formas más complicadas, pueden experimentar mayores fuerzas de atracción y repulsión, lo que aumenta la viscosidad. Por ejemplo, los hidrocarburos lineales tienden a ser más viscosos que los hidrocarburos ramificados debido a sus formas más alargadas.
3. Fuerzas intermoleculares: Las fuerzas de atracción y repulsión entre las moléculas también afectan la viscosidad. Si las fuerzas intermoleculares son más intensas, las moléculas tienden a "pegarse" más entre sí, lo que aumenta la viscosidad del fluido. Los líquidos con enlaces de hidrógeno, como el agua, tienden a tener viscosidades más altas debido a estas fuerzas intermoleculares.
4. Presión: La viscosidad de algunos fluidos puede variar con cambios en la presión. En general, la viscosidad de los gases tiende a aumentar con la presión, mientras que en los líquidos, el efecto de la presión en la viscosidad es menos significativo.
5. Composición química: La composición química del fluido puede tener un impacto en su viscosidad. Por ejemplo, agregar solutos o aditivos a un líquido puede cambiar su viscosidad.
6. Estado de agregación: La viscosidad también varía según el estado de agregación del fluido. Por ejemplo, algunos líquidos pueden solidificar o volverse más viscosos a bajas temperaturas, mientras que otros pueden volverse menos viscosos.
7. Estructura cristalina en sólidos: En algunos sólidos, como los cristales líquidos, la viscosidad puede cambiar dependiendo de la orientación de las moléculas.
8. Fuerzas externas: En algunos casos, la aplicación de fuerzas externas, como campos magnéticos o eléctricos, puede afectar la viscosidad de ciertos líquidos.
La viscosidad es una propiedad compleja y se puede estudiar y comprender a través de la teoría cinética molecular y la mecánica de fluidos. Tal como se indicó antes, su conocimiento es esencial para diversas aplicaciones industriales y científicas, como el diseño de procesos, la selección de lubricantes y el análisis de fenómenos naturales y geofísicos.
En la siguiente tabla se va a utilizar el Poise, que tal como ya se dijo es el más utilizado normalmente.
Las viscosidades se estarán citando a una temperatura de 20°C, excepto por la sangre y el plasma sanguíneo, los cuales son tomados a temperatura corporal (37°C) y el vapor de agua que es tomado a temperatura de ebullición (100°C).
En la tabla se puede ver que algunos fluidos tienen dos medidas diferentes de viscosidad. Lo anterior se debe a que se toma el dato con dos unidades diferentes (por ejemplo el aire) o que se toma de dos fuentes diferentes. En el último caso, esto se puede presentar teniendo en cuenta que algunos fluidos (tales como la gasolina) difieren dependiendo, por ejemplo, de su origen.
Como se ha indicado ya, la viscosidad presenta variaciones dependiendo de la presión y la temperatura del fluido. Por tal motivo, se han diseñado algunos nomogramas que permiten determinar las viscosidades de diferentes fluidos para diferentes temperaturas.
Para determinar la velocidad se debe ubicar un punto teniendo en cuenta las coordenadas de la tabla correspondiente al nomograma. Luego se traza una línea desde la temperatura a la que se referencian las coordenadas se traza una línea recta desde esta temperatura hasta el eje de la viscosidad, pasando por la coordenada.
Ahora bien... se puede utilizar un Nomograma de Viscosidades, para así determinar la viscosidad absoluta de un gas en función de la temperatura y la presión del ambiente. También se puede utilizar este para hallar la viscosidad relativa de un gas, comparada con la del aire.
El nomograma es el siguiente:
El nomograma complemento de la anterior tabla es:
Fuente: Ing. Mahuli González. Tablas y gráficos. Propiedades de los fluídos. Consultado el 7/17/2023 en: https://marcanord.files.wordpress.com/2012/11/guia-propiedades-de-los-fluidos-industrial.pdf
[1] Viscosidad de Líquidos y Gases. HyperPhysics - Mecánica. M. Olmo R. Nave. Consultado el 13 de febrero de 2019 en http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/viscosity.html
[2] Viscosidad. Consultado en http://didactica.fisica.uson.mx/tablas/viscosidad.htm
[3] Tabla de viscosidad dinámica (a la presión de 1 bar). Consultado el 15 de febrero de 2019 en www.vaxasoftware.com
[3] Gustafson, Daniel R., Physics: Health and the Human Body, Wadsworth, 1980.
Las viscosidades se estarán citando a una temperatura de 20°C, excepto por la sangre y el plasma sanguíneo, los cuales son tomados a temperatura corporal (37°C) y el vapor de agua que es tomado a temperatura de ebullición (100°C).
Fluido
|
Viscosidad
|
Unidad de medida
|
Temperatura (°C)
|
Ref.
|
Aceite de castor
|
0,985
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Aceite de oliva
|
0,081
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Aceite para motores
|
0,11
|
N s / m2
(Pa s)
|
0
|
[1]
|
Aceite para motores
|
0,03
|
N s / m2
(Pa s)
|
20
|
[1]
|
Acetona
|
3,2 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Acetona
|
3,06 x 10-4
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Ácido sulfúrico
|
0,0242
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Agua
|
0,32 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
90
|
[1]
|
Agua
|
10 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Agua
|
1,003 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
20
|
[3]
|
Agua
|
8,91 x 10-4
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Aire
|
1,8 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
20
|
[1]
|
Aire
|
0,18 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Aire
|
17,4 x 10-6
|
N s / m2
(Pa s)
|
0
|
[3]
|
Alcohol (etílico)
|
12 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Argón
|
22,9 x 10-6
|
N s / m2
(Pa s)
|
27
|
[3]
|
Benceno
|
6,04 x 10-4
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Brea / pez / piche
|
2,3 x 108
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
CO2
|
1,5 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
20
|
[1]
|
Crema de cacahuete / maní
|
250000
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Etanol (alcohol etílico)
|
1,074 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Etilenglicol
|
0,0161
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Gasolina
|
2,9 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
20
|
[1]
|
Gasolina
|
6 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Glicerina
|
1,5
|
N s / m2
(Pa s)
|
20
|
[1] [3]
|
Glicerina
|
14,9
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Helio
|
0,19 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Helio
|
19,9 x 10-6
|
N s / m2
(Pa s)
|
27
|
[3]
|
Hidrógeno
|
8,4 x 10-6
|
N s / m2
(Pa s)
|
0
|
[3]
|
Jarabe de maíz
|
1,3806
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Ketchup
|
50000-100000
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Melaza
|
5000-10000
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Mercurio
|
16 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Mercurio
|
1,526 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Metano
|
0,20 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Metano
|
11,2 x 10-6
|
N s / m2
(Pa s)
|
27
|
[3]
|
Metanol
|
5,44 x 10-4
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Miel
|
2000-10000
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Nitrobenceno
|
1,863 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Nitrógeno
|
0,18 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Nitrógeno
|
18 x 10-6
|
N s / m2
(Pa s)
|
27
|
[3]
|
Nitrógeno líquido
|
1,58 x 10-4
|
N s / m2
(Pa s)
|
-196
|
[3]
|
Oxígeno
|
0,20 x 10-3
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Petróleo (ligero)
|
1,1
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Petróleo (pesado)
|
6,6
|
Poise
|
20
|
[2]
|
Plasma sanguíneo
|
15 x 10-3
|
Poise
|
37
|
[2]
|
Propanol
|
1,945 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Sangre
|
4,0 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
37
|
[1]
|
Sangre completa
|
40 x 10-3
|
Poise
|
37
|
[2]
|
Sangre humana
|
3 x 10-3 -
4 x 10-3
|
N s / m2
(Pa s)
|
37
|
[3]
|
Sirope de chocolate
|
10000-25000
|
N s / m2
(Pa s)
|
25
|
[3]
|
Vapor de agua (libre)
|
0,13 x 10-3
|
Poise
|
100
|
[2]
|
Xenón
|
21,2 x 10-6
|
N s / m2
(Pa s)
|
0
|
[3]
|
En la tabla se puede ver que algunos fluidos tienen dos medidas diferentes de viscosidad. Lo anterior se debe a que se toma el dato con dos unidades diferentes (por ejemplo el aire) o que se toma de dos fuentes diferentes. En el último caso, esto se puede presentar teniendo en cuenta que algunos fluidos (tales como la gasolina) difieren dependiendo, por ejemplo, de su origen.
Como se ha indicado ya, la viscosidad presenta variaciones dependiendo de la presión y la temperatura del fluido. Por tal motivo, se han diseñado algunos nomogramas que permiten determinar las viscosidades de diferentes fluidos para diferentes temperaturas.
Para determinar la velocidad se debe ubicar un punto teniendo en cuenta las coordenadas de la tabla correspondiente al nomograma. Luego se traza una línea desde la temperatura a la que se referencian las coordenadas se traza una línea recta desde esta temperatura hasta el eje de la viscosidad, pasando por la coordenada.
Ahora bien... se puede utilizar un Nomograma de Viscosidades, para así determinar la viscosidad absoluta de un gas en función de la temperatura y la presión del ambiente. También se puede utilizar este para hallar la viscosidad relativa de un gas, comparada con la del aire.
Del nomograma se obtienen las viscosidades en poises, y para convertirlas a Pascal-segundo, se debe dividir por 10.
Para ingresar al nomograma, se requieren las siguientes coordenadas:
El nomograma es el siguiente:
Si requieres viscosidades de los líquidos, debes utilizar la siguiente tabla, en combinación con el nomograma que sigue después:
Fuente: Ing. Mahuli González. Tablas y gráficos. Propiedades de los fluídos. Consultado el 7/17/2023 en: https://marcanord.files.wordpress.com/2012/11/guia-propiedades-de-los-fluidos-industrial.pdf
[1] Viscosidad de Líquidos y Gases. HyperPhysics - Mecánica. M. Olmo R. Nave. Consultado el 13 de febrero de 2019 en http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/viscosity.html
[2] Viscosidad. Consultado en http://didactica.fisica.uson.mx/tablas/viscosidad.htm
[3] Tabla de viscosidad dinámica (a la presión de 1 bar). Consultado el 15 de febrero de 2019 en www.vaxasoftware.com
[3] Gustafson, Daniel R., Physics: Health and the Human Body, Wadsworth, 1980.
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