¿Qué es un Viscosímetro Cinemático?
Un viscosímetro cinemático es un dispositivo de medición utilizado para determinar la viscosidad cinemática de un fluido.
La viscosidad cinemática, también conocida como “índice de viscosidad cinemática”, es un valor numérico que refleja la resistencia de un fluido a fluir. Aunque el término “viscosidad” se utiliza a menudo para describir la consistencia de un fluido, es importante señalar que en este contexto, “viscosidad” y “viscosidad cinemática” tienen definiciones diferentes.
La viscosidad en sí misma es una medida cuantitativa de la resistencia interna de un fluido al flujo, relacionada con la fricción entre sus partículas. Por otro lado, la viscosidad cinemática se refiere a la resistencia interna del propio fluido en movimiento. Se calcula dividiendo la viscosidad por la densidad del fluido en el mismo estado. Tanto la viscosidad como la viscosidad cinemática se miden utilizando viscosímetros.
Aplicaciones de los Viscosímetros Cinemáticos
Dado que la viscosidad cinemática es un parámetro importante que determina la facilidad de manipulación y las propiedades de una sustancia, los viscosímetros cinemáticos son útiles en la inspección y el desarrollo de productos fluidos. Por ejemplo, en la industria alimentaria, las diferencias de viscosidad afectan a la potabilidad del agua potable, y los productos alimenticios cremosos también varían en términos de facilidad de manipulación y disolución en la boca.
Fuera de la industria alimentaria, los viscosímetros cinemáticos se utilizan en el control de calidad, la inspección y el desarrollo de productos petroquímicos como fármacos, pinturas y aceites industriales.
Principio de los Viscosímetros Cinemáticos
La viscosidad cinemática también se mide con un viscosímetro. Existen diferentes métodos de medición de la viscosidad: viscosímetro capilar, viscosímetro de bola descendente, viscosímetro rotacional de doble cilindro concéntrico, viscosímetro rotacional de un cilindro, viscosímetro rotacional de placa plana y viscosímetro oscilante.
Todos estos principios de medición evalúan la viscosidad cinemática a partir de los cambios producidos al deformar el fluido, como al hacerlo girar, pasarlo por un tubo pequeño, sumergir una bola en él o hacerlo vibrar.
Tipos de Viscosímetros Cinemáticos
Existen cuatro viscosímetros típicos. Aparte de los viscosímetros capilares, lo que mide el instrumento es la viscosidad. La viscosidad cinemática debe determinarse dividiendo la viscosidad por la densidad.
1. Viscosímetro Capilar
Los viscosímetros capilares miden la viscosidad cinemática de un fluido de muestra haciéndolo pasar a través de un pequeño tubo y determinando su viscosidad cinemática a partir del tiempo que tarda en fluir. La viscosidad cinemática es la viscosidad dividida por la densidad, mientras que el viscosímetro capilar puede determinar directamente la viscosidad cinemática. Los viscosímetros capilares se utilizan desde hace mucho tiempo y son poco costosos.
2. Viscosímetro de Caída de Bola
El viscosímetro de caída de bola mide la viscosidad dejando caer una bola en un fluido histórico y midiendo el tiempo que tarda la bola en caer. Con los fluidos newtonianos se puede medir una amplia gama de viscosidades. Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad no varía cuando cambia la velocidad de cizallamiento.
3. Viscosímetro Rotacional
Los viscosímetros rotacionales determinan la viscosidad midiendo el par generado en una superficie cilíndrica cuando se coloca un rotor cilíndrico en un fluido de muestra y se hace girar a una velocidad constante. Según el tipo de rotor, existen distintos tipos, como el de doble cilindro coaxial, el de un solo cilindro y el de placa cónica. El tipo de placa cónica también puede utilizarse para investigar las propiedades de fluidos no newtonianos variando la velocidad de rotación.
4. Vibroviscosímetro
Los vibroviscosímetros miden la resistencia viscosa de una pieza vibrante inmersa en una muestra cuando ésta se somete a una determinada frecuencia. La ventaja del vibroviscosímetro es que puede medir incluso con el fluido fluyendo.
Más Información sobre Viscosímetros Cinemáticos
1. Unidades de Viscosidad Cinemática
La unidad SI para la viscosidad cinemática es m2/s. En el pasado se utilizaba St (Stokes) = cm2/s: 1 m2/s = 1 cSt (centistokes). La unidad de viscosidad es Pa-s en unidades SI y P (Poise) cP (centipoise) en las antiguas unidades.
2. Diferencia con la Viscosidad
Aunque los términos viscosidad cinemática y viscosidad son similares, la relación entre ambos varía mucho en función de la densidad. En otras palabras, al comparar la viscosidad cinemática y la viscosidad en distintos fluidos, hay que tener en cuenta que la relación entre ambas es en gran medida inversa.
Por ejemplo, al comparar el agua y el aire seco, la viscosidad cinemática del aire seco es aproximadamente 15 veces la del agua, pero la viscosidad del aire seco es sólo aproximadamente 1/55 de la del agua. Como la densidad del agua es aproximadamente 800 veces mayor que la del aire seco, la relación entre viscosidad cinemática y viscosidad varía considerablemente.
Obsérvese que en el caso de los aceites poco viscosos, como el aceite para engranajes, tanto la viscosidad cinemática como la viscosidad son abrumadoramente superiores a las del agua.