Guía Completa sobre Fluidos: Propiedades, Tipos y Medición de la Viscosidad

Fluidos: Fundamentos, Propiedades y Medición de Viscosidad

El trabajo con fluidos es mucho más fácil y económico que la producción con sólidos. Por tanto, en las plantas químicas se intenta trabajar con fluidos. Los fluidos pueden ser líquidos o gases. La mecánica de fluidos es la parte de la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos en reposo o movimiento.

Densidad de los Fluidos

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa.

Medición Indirecta de la Densidad

De forma indirecta se miden la masa y el volumen por separado y se calcula la densidad. La masa se mide con una balanza, mientras que el volumen puede calcularse de muchas formas.

Medición Directa de la Densidad

• Densímetro: Permite la medida directa de la densidad de un líquido. Están basados en el principio de Arquímedes.
• Picnómetro: Permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases.

Viscosidad de los Fluidos

Grados SAE y ISO: Automoción y aceites industriales.

Tipos de Fluidos Según su Viscosidad

• Fluido Newtoniano: Su viscosidad es función exclusivamente de la condición del fluido y su temperatura. Ej: agua, aceite, alcohol.
• Fluido No Newtoniano: Su viscosidad depende de la condición del fluido y del gradiente de velocidad. Los fluidos no newtonianos pueden ser independientes o dependientes del tiempo.

Fluidos No Newtonianos Independientes del Tiempo

• Fluidos Pseudoplásticos: Al aplicar un esfuerzo cortante, la viscosidad es elevada. Ej: arcilla y gelatina.
• Fluidos Dilatantes: Al aplicar un esfuerzo cortante, indica una viscosidad baja. Ej: disolución de almidón y maicena.
• Fluidos de Bingham: Al aplicar un esfuerzo cortante elevado, la pendiente de la curva es lineal, lo que indica una viscosidad constante. Ej: la pasta de dientes y el asfalto.

Fluidos No Newtonianos Dependientes del Tiempo

Los fluidos dependientes del tiempo son difíciles de analizar, ya que no dependen solo del tiempo, sino de la temperatura y del gradiente de velocidad:

• Fluidos Tixotrópicos: La viscosidad va disminuyendo al aplicar la fuerza, y a continuación, vuelve a aumentar al cesar dicha fuerza. Ej: tintas de impresión o aceites de petróleo.
• Fluidos Reopéticos: La viscosidad se incrementa con el tiempo y con la velocidad de deformación aplicada. Al aplicar la fuerza se produce la formación de enlaces, lo que conlleva un aumento de viscosidad. Si cesa la fuerza, se produce la destrucción de los enlaces, disminuyendo así la viscosidad. Ej: lubricantes.

Viscosímetros: Medición de la Viscosidad

• Viscosímetro Rotatorio: La fuerza requerida para rotar un objeto inmerso en un fluido puede indicar la viscosidad del fluido. Algunos de ellos son: Brookfield, Cup and bob y Stormer.
• Viscosímetro de Vidrio: Es el que más se ha utilizado en la medición de viscosidades absolutas y relativas en fluidos newtonianos. Se basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones. Ej: viscosímetro Ostwald y Canon-Fenske.
• Viscosímetro de Orificio o de Copa: Utilizados fundamentalmente para medir la densidad relativa en función del tiempo que tarda la muestra en fluir a través del orificio hasta un recipiente de recogida. Ej: la copa Ford y el viscosímetro Engler.

Otros viscosímetros importantes, aunque menos utilizados, son: el de tambor giratorio, el de caída de bola y el de vibración.