Tipos de mediciones de viscosidad de fluidos: métodos como viscosímetro de capilar, rotación, bolas que caen, tazas y rotura, cono y placa, y vibración explicados.
6 Tipos de Mediciones de Viscosidad de Fluidos
La viscosidad es una propiedad fundamental de los fluidos que describe su resistencia al flujo. Es especialmente importante en ramas de la ingeniería como la térmica, donde el comportamiento de los fluidos puede afectar el rendimiento de sistemas de refrigeración, calefacción y transferencia de calor. A continuación, se describen seis métodos comunes para medir la viscosidad de los fluidos.
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1. Viscosímetro de Capilar
Este método mide la viscosidad de un fluido haciendo pasar una cantidad conocida a través de un tubo capilar estrecho. La fórmula de Hagen-Poiseuille, \(\eta = \frac{\pi r^4 \Delta P}{8 \ell Q}\), se utiliza para calcular la viscosidad, donde \(\eta\) es la viscosidad, \(r\) es el radio del tubo, \(\Delta P\) es la diferencia de presión, \(\ell\) es la longitud del tubo y \(Q\) es el flujo volumétrico.
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2. Viscosímetro de Rotación
En este método, un cilindro o esferoide gira en el fluido y se mide la resistencia al movimiento. El par de torsión necesario para girar el objeto a una velocidad constante es proporcional a la viscosidad del fluido. Se utiliza la relación \(\eta = \frac{T}{\omega r}\), donde \(\eta\) es la viscosidad, \(T\) es el par, \(\omega\) es la velocidad angular y \(r\) es el radio.
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3. Viscosímetro de Bolas que Caen
Este método mide la velocidad de caída de una esfera a través de un fluido. La viscosidad se calcula utilizando la ley de Stokes: \( \eta = \frac{2(\rho_s – \rho_f)gr^2}{9v}\), donde \(\eta\) es la viscosidad, \(\rho_s\) y \(\rho_f\) son las densidades de la esfera y el fluido respectivamente, \(g\) es la aceleración debida a la gravedad, \(r\) es el radio de la esfera y \(v\) es la velocidad terminal de la esfera.
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4. Viscosímetro de Tazas y Rotura
Mucho más sencillo, este método implica llenar una taza con el fluido y medir el tiempo que tarda en vaciarse a través de un pequeño orificio en la base. La viscosidad cinemática es proporcional al tiempo de flujo y puede correlacionarse con la viscosidad absoluta.
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5. Viscosímetro de Cono y Placa
Este método utiliza un cono poco profundo y una placa que se mueven uno respecto al otro. La resistencia al movimiento del cono se utiliza para calcular la viscosidad con la ecuación: \(\eta = \frac{2T}{3\pi R^3 \omega}\), donde \(T\) es el par de torsión, \(R\) es el radio del cono, \(\omega\) es la velocidad angular.
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6. Viscosímetro de Vibración
Este método mide la amortiguación de un vibrador introducido en el fluido. La resistencia viscosa afecta la frecuencia de resonancia y la viscosidad se determina a partir de estos cambios. Son valiosos en aplicaciones donde se necesitan medidas precisas y rápidas.
Cada uno de estos métodos tiene sus propias ventajas y desventajas, y se eligen según las características del fluido y las condiciones del experimento. Conocer y entender estos métodos es crucial para ingenieros y científicos trabajando en aplicaciones térmicas y de flujo de fluidos.
