Viscosidad y Consistencia
La viscosidad y la
consistencia son términos que se aplican a los fluidos y que representan la resistencia que ofrecen al
flujo, o a la deformación, cuando están sometidos a un esfuerzo cortante.
consistencia son términos que se aplican a los fluidos y que representan la resistencia que ofrecen al
flujo, o a la deformación, cuando están sometidos a un esfuerzo cortante.
La viscosidad de un fluido, definida por Newton, es la resistencia que ofrece el fluido al movimiento entre dos placas
paralelas separadas por una distancia unidad, una de ellas fija y la otra móvil
que se mueve con
la unidad de velocidad. Esta resistencia se expresa como cociente entre el
esfuerzo cortante por
unidad de área (F /A) y la velocidad cortante
por unidad de espesor de la capa de fluido (V/e).
paralelas separadas por una distancia unidad, una de ellas fija y la otra móvil
que se mueve con
la unidad de velocidad. Esta resistencia se expresa como cociente entre el
esfuerzo cortante por
unidad de área (F /A) y la velocidad cortante
por unidad de espesor de la capa de fluido (V/e).
Los fluidos newtonianos
(agua, alcohol, aceite ligero de motor) se caracterizan por la relación lineal entre el esfuerzo
cortante unitario y la velocidad cortante unitaria, es decir, la representación
gráfica de FM con relación a V/e es una línea
recta.
(agua, alcohol, aceite ligero de motor) se caracterizan por la relación lineal entre el esfuerzo
cortante unitario y la velocidad cortante unitaria, es decir, la representación
gráfica de FM con relación a V/e es una línea
recta.
Otros fluidos tienen pendientes variables y no siguen la definición de Newton(fluidos no newtonianos). Estos fluidos no newtonianos se clasifican en:• Tixotrópicos. La viscosidad baja al aumentar el esfuerzo cortante (pinturas,champú).• Dilatantes. La viscosidad aumenta cuando aumenta el esfuerzo cortante(mezclas de arena y agua).
• Plásticos y pseudoplásticos. Se comportan como un sólido hasta un ciertolímite del esfuerzo cortante y después se convierten en un fluido newtonianoo no newtoniano.
Muchos
plásticos requieren la aplicación de una cierta fuerza a la placa móvil antes
de que ésta se mueva y, una vez en movimiento, la viscosidad aparente disminuye
al incrementarse la velocidad de la placa (la pendiente baja). Otros
materiales, que en reposo están coagulados, pasan al estado líquido al ser
agitados (tixotrópicos).
plásticos requieren la aplicación de una cierta fuerza a la placa móvil antes
de que ésta se mueva y, una vez en movimiento, la viscosidad aparente disminuye
al incrementarse la velocidad de la placa (la pendiente baja). Otros
materiales, que en reposo están coagulados, pasan al estado líquido al ser
agitados (tixotrópicos).
Hagen-Poiseuille
definieron la viscosidad en términos más prácticos expresando la relación entre
los esfuerzos y las velocidades cortantes para un tubo capilar de la forma
siguiente:
definieron la viscosidad en términos más prácticos expresando la relación entre
los esfuerzos y las velocidades cortantes para un tubo capilar de la forma
siguiente:
Los términos relacionados con
la viscosidad son: Viscosidad dinámica o absoluta definida por la fórmula de
Hagen-PoiseuiIe, cuya unidad en el sistema de unidades internacionales SI es el
Pa x s, o el mPa x s (1 Pa x s = 1000 mPa x s), unidad que ha sustituido en el
sistema CGS al poise (1 dina x s/cm2) y al centipoise (cp), equivalente a 0,01
poise (1 mPA x s = 1 centipoise).
la viscosidad son: Viscosidad dinámica o absoluta definida por la fórmula de
Hagen-PoiseuiIe, cuya unidad en el sistema de unidades internacionales SI es el
Pa x s, o el mPa x s (1 Pa x s = 1000 mPa x s), unidad que ha sustituido en el
sistema CGS al poise (1 dina x s/cm2) y al centipoise (cp), equivalente a 0,01
poise (1 mPA x s = 1 centipoise).
El agua a 20 0C tiene una
viscosidad de I centipoise. Algunos valores de viscosidad son los que aparecen
en la tabla
viscosidad de I centipoise. Algunos valores de viscosidad son los que aparecen
en la tabla
Viscosidad cinemática, que es el cociente entre la
viscosidad dinámica y la densidad del fluido. Su unidad en el sistema
internacional (SI) es el m2/S, y en el CGS el cm2/s, llamado stoke, y para
valores pequeños se emplea el centistoke (cs) igual a 0,01 stoke (1 m2/s =
10.000 stokes).
viscosidad dinámica y la densidad del fluido. Su unidad en el sistema
internacional (SI) es el m2/S, y en el CGS el cm2/s, llamado stoke, y para
valores pequeños se emplea el centistoke (cs) igual a 0,01 stoke (1 m2/s =
10.000 stokes).
Si la viscosidad se expresa en función del tiempo
que un volumen determinado del fluido emplea para pasar a través de un orificio
o de un tubo capilar (viscosímetro figura 7.37a) se utilizan las siguientes unidades:
que un volumen determinado del fluido emplea para pasar a través de un orificio
o de un tubo capilar (viscosímetro figura 7.37a) se utilizan las siguientes unidades:
• Escala Saybolt (Estados Unidos) = Tiempo, en
segundos, que tardan 60 ml del fluido en pasar a través del orifico calibrado
de un viscosímetro universal Saybolt a una temperatura determinada.
segundos, que tardan 60 ml del fluido en pasar a través del orifico calibrado
de un viscosímetro universal Saybolt a una temperatura determinada.
• Redwood (Gran Bretaña) = Tiempo, en segundos, que
tardan 50 ml de aceite en pasar a travésdel orifico calibrado de un viscosímetro universal
Redwood a una temperatura determinada.
tardan 50 ml de aceite en pasar a travésdel orifico calibrado de un viscosímetro universal
Redwood a una temperatura determinada.
• Engler (Europa) = Relación entre el tiempo, en
segundos, que tardan 200 ml del fluido y 200 ml de agua en pasar a la misma temperatura por un
viscosímetro Engler normalizado. Expresado en grados Engler.
segundos, que tardan 200 ml del fluido y 200 ml de agua en pasar a la misma temperatura por un
viscosímetro Engler normalizado. Expresado en grados Engler.
Existe una relación entre la viscosidad cinemática
(v) y las unidades anteriores, dada por la fórmula:
(v) y las unidades anteriores, dada por la fórmula:
La
consistencia es el grado de deformación que presentan los fluidos cuando se les
somete a un esfuerzo cortante. El término representa, esencialmente, la
viscosidad de suspensiones de partículas insolubles en un líquido y es una
característica de fluidez del mismo.
consistencia es el grado de deformación que presentan los fluidos cuando se les
somete a un esfuerzo cortante. El término representa, esencialmente, la
viscosidad de suspensiones de partículas insolubles en un líquido y es una
característica de fluidez del mismo.
El
término consistencia se aplica, en la industria, en la fabricación de pinturas,
de papel, en el envase de productos alimenticios, etc.
término consistencia se aplica, en la industria, en la fabricación de pinturas,
de papel, en el envase de productos alimenticios, etc.
Las
unidades de consistencia son totalmente distintas de las de viscosidad y se
expresan en unidades arbitrarias. Por ejemplo, en la industria papelera, la
consistencia designa la proporción entre el peso de materia seca o fibra de
pulpa seca y el peso total de los sólidos más el agua que los transporta. Así:
unidades de consistencia son totalmente distintas de las de viscosidad y se
expresan en unidades arbitrarias. Por ejemplo, en la industria papelera, la
consistencia designa la proporción entre el peso de materia seca o fibra de
pulpa seca y el peso total de los sólidos más el agua que los transporta. Así:
La consistencia podrá detectarse, de
acuerdo con la definición dada, presionando sobre la pulpa de papel con una
cuchilla especialmente diseñada para eliminar el rozamiento y la fuerza de
impacto.
acuerdo con la definición dada, presionando sobre la pulpa de papel con una
cuchilla especialmente diseñada para eliminar el rozamiento y la fuerza de
impacto.
Viscosímetros
En
la industria, se emplean los siguientes sistemas para la medida de viscosidad.
la industria, se emplean los siguientes sistemas para la medida de viscosidad.
Viscosímetros
discontinuos que se basan en:
discontinuos que se basan en:
a)
Medir el tiempo que emplea un volumen dado del fluido para descargar a través
de un orificio (figúra
7.37a). El orificio puede sustituirse por un tubo capilar.
Medir el tiempo que emplea un volumen dado del fluido para descargar a través
de un orificio (figúra
7.37a). El orificio puede sustituirse por un tubo capilar.
b)
Tiempo de caída de una bola metálica o de ascensión de una burbuja de aire en
el seno del fluido
contenido en un tubo o bien de caída de un pistón en un cilindro (figura
7.37b).
Tiempo de caída de una bola metálica o de ascensión de una burbuja de aire en
el seno del fluido
contenido en un tubo o bien de caída de un pistón en un cilindro (figura
7.37b).
c)
Par de resistencia de un elemento estacionario en una taza rotativa que gira a
velocidad constante.
El par se mide por el desplazamiento angular de un resorte calibrado unido al
elemento fijo
(figura 7.37c).
Par de resistencia de un elemento estacionario en una taza rotativa que gira a
velocidad constante.
El par se mide por el desplazamiento angular de un resorte calibrado unido al
elemento fijo
(figura 7.37c).
Entre
los viscosímetros continuos que permiten el control de la viscosidad se
encuentran los siguientes:
los viscosímetros continuos que permiten el control de la viscosidad se
encuentran los siguientes:
1.
Caída de presión producida por un tubo capilar al paso del fluido que se bombea
a caudal constante (figura 7.38a). Dos tomas, situadas antes y después del tubo
capilar, se conectan a un transmisor de presión diferencial neumático o
electrónico o digital.
Caída de presión producida por un tubo capilar al paso del fluido que se bombea
a caudal constante (figura 7.38a). Dos tomas, situadas antes y después del tubo
capilar, se conectan a un transmisor de presión diferencial neumático o
electrónico o digital.
2.
Rotámetro con flotador sensible a la viscosidad (figura 7.38b). Se mantiene un
caudal constante del fluido, con lo que la posición del flotador depende de la
viscosidad. Al rotámetro se le puede acoplar un transmisor neumático,
electrónico o digital.
Rotámetro con flotador sensible a la viscosidad (figura 7.38b). Se mantiene un
caudal constante del fluido, con lo que la posición del flotador depende de la
viscosidad. Al rotámetro se le puede acoplar un transmisor neumático,
electrónico o digital.
3.
Rotacionales. Miden el par de torsión necesario para hacer girar un elemento en
el fluido. El fluido está contenido entre dos cilindros, uno fijo (radio Ra) y
otro giratorio (radio R) de longitud L, de modo que es dividido en múltiples
capas con velocidad angular diferente, desde 0 a w. El movimiento relativo de
las capas indica la Tasa cortante (Shear rate t) y la Tensión cortante (Shear
stress r).
Rotacionales. Miden el par de torsión necesario para hacer girar un elemento en
el fluido. El fluido está contenido entre dos cilindros, uno fijo (radio Ra) y
otro giratorio (radio R) de longitud L, de modo que es dividido en múltiples
capas con velocidad angular diferente, desde 0 a w. El movimiento relativo de
las capas indica la Tasa cortante (Shear rate t) y la Tensión cortante (Shear
stress r).
La
velocidad de giro es seleccionada (w), el par de rotación resistente (M) se
mide y verifica:
velocidad de giro es seleccionada (w), el par de rotación resistente (M) se
mide y verifica:
En
la norma DIN ISO 3219:1993 se indica la forma de determinar la viscosidad
utilizando un viscosímetro rotacional. La velocidad de rotación es de 25 a 600
rpm. El campo de medida es de 10 a 150.000 mPas. El par de torsión abarca de
0,05 a 30 mNm.
la norma DIN ISO 3219:1993 se indica la forma de determinar la viscosidad
utilizando un viscosímetro rotacional. La velocidad de rotación es de 25 a 600
rpm. El campo de medida es de 10 a 150.000 mPas. El par de torsión abarca de
0,05 a 30 mNm.
4.
Vibraciones. La frecuencia de resonancia de una horquilla o de un cilindro en
el seno del fluido indica la densidad, mientras que la amplitud de la vibración
es inversamente proporcional a la viscosidad. El sistema electrónico asociado
mantiene la vibración en la frecuencia de resonancia. La temperatura del fluido
abarca desde -40 0C a +150 0C.
Vibraciones. La frecuencia de resonancia de una horquilla o de un cilindro en
el seno del fluido indica la densidad, mientras que la amplitud de la vibración
es inversamente proporcional a la viscosidad. El sistema electrónico asociado
mantiene la vibración en la frecuencia de resonancia. La temperatura del fluido
abarca desde -40 0C a +150 0C.
Medidores de consistencia
La
consistencia se define como el porcentaje de peso de material seco fibroso en
cualquier combinación de agua y pulpa. Se calcula con la fórmula:
consistencia se define como el porcentaje de peso de material seco fibroso en
cualquier combinación de agua y pulpa. Se calcula con la fórmula:
La
consistencia se mide en la industria de las formas siguientes:
consistencia se mide en la industria de las formas siguientes:
Medida
de la distancia que recorre el fluido sobre una regla graduada y en un tiempo
determinado. En la figura 7.41a puede verse este sistema.
de la distancia que recorre el fluido sobre una regla graduada y en un tiempo
determinado. En la figura 7.41a puede verse este sistema.
Medidor
de consistencia de disco rotativo o de paletas rotativas (figura 7.41b) que
mide el par de torsión necesario para hacer girar, a velocidad constante, un
disco o un cono con perfiles caracterizados dentro del fluido. Margen: 1,5% al
18%. Repetibilidad: ± 0,01% Cs.
de consistencia de disco rotativo o de paletas rotativas (figura 7.41b) que
mide el par de torsión necesario para hacer girar, a velocidad constante, un
disco o un cono con perfiles caracterizados dentro del fluido. Margen: 1,5% al
18%. Repetibilidad: ± 0,01% Cs.
En
el medidor de paleta (figura 7.41c), una paleta de forma especial situada en el
seno del fluido mide el esfuerzo cortante, no siendo influida por las fuerzas
de impacto ni por las de rozamiento gracias a su forma geométrico. Un
transmisor electrónico o digital envía la señal correspondiente al valor de la
consistencia. Margen: 0,7% al 16%. Exactitud: ± 1%.
el medidor de paleta (figura 7.41c), una paleta de forma especial situada en el
seno del fluido mide el esfuerzo cortante, no siendo influida por las fuerzas
de impacto ni por las de rozamiento gracias a su forma geométrico. Un
transmisor electrónico o digital envía la señal correspondiente al valor de la
consistencia. Margen: 0,7% al 16%. Exactitud: ± 1%.
El
medidor electroóptico (figura 7.41d) se basa en la captación de la luz
reflejada de una mezcla de pulpa de papel y agua.
medidor electroóptico (figura 7.41d) se basa en la captación de la luz
reflejada de una mezcla de pulpa de papel y agua.
Dos
detectores, Dl y D2, captan esta luz reflejada a través de fibra óptica y de
dos filtros FI y FR, de tal modo que, en uno de ellos, el agua del fluido
absorbe la luz mientras que en el otro no interviene prácticamente.
detectores, Dl y D2, captan esta luz reflejada a través de fibra óptica y de
dos filtros FI y FR, de tal modo que, en uno de ellos, el agua del fluido
absorbe la luz mientras que en el otro no interviene prácticamente.
Así,
el cociente de las dos señales es una función de la cantidad de agua existente
entre las partículas del producto, es decir, de la consistencia de la pulpa.
el cociente de las dos señales es una función de la cantidad de agua existente
entre las partículas del producto, es decir, de la consistencia de la pulpa.
El
margen de medida es de 0,2% al 6%.
margen de medida es de 0,2% al 6%.
El
medidor de consistencia por microondas (figura 7.41e) se basa en las
propiedades dieléctricas del producto, fundamentalmente agua y materia sólida,
con diferentes constantes dieléctricas.
medidor de consistencia por microondas (figura 7.41e) se basa en las
propiedades dieléctricas del producto, fundamentalmente agua y materia sólida,
con diferentes constantes dieléctricas.
Existe
una relación lineal entre el tiempo de propagación de las microondas, es decir,
la velocidad y la consistencia.
una relación lineal entre el tiempo de propagación de las microondas, es decir,
la velocidad y la consistencia.
Como
las microondas avanzan menos en el agua que en las fibras, el tiempo que
emplean las microondas en atravesar la masa es función de la consistencia de la
masa. El intervalo de medida es del 0% al 16%. La exactitud es del ± 0,02%.
las microondas avanzan menos en el agua que en las fibras, el tiempo que
emplean las microondas en atravesar la masa es función de la consistencia de la
masa. El intervalo de medida es del 0% al 16%. La exactitud es del ± 0,02%.
El
medidor de consistencia por radiación (figura 7.41f) dispone de una fuente de
rayos gamma, cuya radiación es atenuada al atravesar la pasta. Esta atenuación
es proporcional a los cambios en la consistencia a igualdad de distancias entre
la fuente y el producto. La exactitud es del ± 0,01% y la repetibilidad es del
± 0,0001%.
medidor de consistencia por radiación (figura 7.41f) dispone de una fuente de
rayos gamma, cuya radiación es atenuada al atravesar la pasta. Esta atenuación
es proporcional a los cambios en la consistencia a igualdad de distancias entre
la fuente y el producto. La exactitud es del ± 0,01% y la repetibilidad es del
± 0,0001%.
La información de la viscosidad y la consistencia está muy completa en esta página, y ahora conozco los viscosímetros y cómo se mide la consistencia de un fluido.
P.D. Primer comentario 😀
Nombre: Rosbelt Esaú De la Garza Valles.
ID: 00000245353