La viscosidad de un fluido es una importante propiedad en ela analisis del comportamienrto de un liquido y su y su movimiento.

La viscosidad es la resistencias de un fluido a la tension de cizalle (fuerzas paralelas pero en sentido contrario) es una medida de la propiedad de la adhesión/cohesión. La resistencia es causada por la fricción intermolecular ejercidas cuando las capas de fluidos intentan deslizarse una sobre otra.

La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a fluir. El conocimiento de la viscosidad es necesaria para propósitos de conocer la temperatura de almacenamiento, bombeo o inyección de fluidos. .

Hay dos medidas relacionadas de la viscosidad de un fluido conocidas como viscosidad dinámica o (absoluta) y cinemática.

Viscosidad Dinamica (absoluta)Es la fuerza tangencial por unidad de area requerida para mover en un plano horizontal con respecto a otro a una velocidad cuando se mantiene a una unidad de separación .

La tensión de cizalle entre las capas de un fluido no turbulento moviéndose en líneas rectas paralelas puede ser definido para un fluido Newtoniano como:

La viscosidad dinamica o absoluta puede ser expresada como

τ = μ dc/dy         (1)dondeτ = tension de cizalle μ = viscosidad dinámica Ecuación (1) es conocida como la Ley de Fricción de Newton .En el Sistema  SI la viscosidad dinámica tiene unidades de  N s/m2, Pa s or kg/m s donde 1 Pa s = 1 N s/m2 = 1 kg/m sLa viscosidad dinámica es también expresada en el sistema métrico CGS (centímetros – gramos – segundos) como  g/cm.s, dyne.s/cm2 o poise (p) donde 1 poise = dyne s/cm2 = g/cm s = 1/10 Pa spara usos practices el Poise es muy grande y es usual dividirlo por 100 para hacerlo mas pequeño llamado  centiPoise (cP) donde 1 p = 100 cPEl agua a 68.4oF (20.2oC) tiene una viscosidad absoluta de 1 - centiPoise.

Viscosidad CinemáticaEs la razon de la viscosidad absoluta o cinemática a la densidad.

ν = μ / ρ        (2)dondeν = viscosidad cinemáticaμ = viscosidad absoluta o viscosidad dinámica ρ = densidadEn el sistema SI la unidad es m2/s o comúnmente usada  Stoke (St) donde 1 St = 10-4 m2/s

Ya que el Stoke es una unidad poco practica, se utiliza dividiendola por 100 para obtener la unidad llamada Centistokes (cSt) donde 1 St = 100 cSt 1 cSt = 10-6 m2/sYa que la gravedad especifica del agua a 68.4oF (20.2oC) es casi 1, la viscosidad cinematica del agua a 68.4oF es para propositos practicos 1.0 cSt.

Viscosidad y Temperatura de ReferenciaLa viscosidad de un fluido es altamente dependiente de la temperatura y tanto para la viscosidad dinámica o Cinemática, la temperatura de referencia, para la industria del petroleo de acuerdo con la norma ISO 8217 para productos negros (fuel oil) es es 100oC, para productos destilados es 40oC. Para líquidos – la viscosidad cinemática deberá disminuir con el aumento de la

temperatura Para gases - la viscosidad cinemática deberá aumentar con el aumento de la

temperatura

Otras Unidades usadas en Viscosidad Saybolt Universal Seconds (or SUS, SSU)Saybolt Universal Seconds (or SUS) es usada para medir viscosidad. El tiempo en esta unidad es Saybolt Universal Seconds (SUS) es requerida para medir el flujo de 60 cc de un producto derivado del petróleo a traves de un orificio calibrado de un viscosímetro Saybolt Universal, bajo un cuidadoso control de temperatura y como esta descrito en la norma ASTM D 88. La viscosidad cinematica versus viscosidad dinamica o absoluta puede ser expresada como

ν = 4.63 μ / SG         (3)dondeν = viscosidad cinematica (SSU)μ = viscosidad dinamica o absoluta (cP)

Grados EnglerGrados Engler es usado en Gran Bretaña como una escala para medir viscosidad cinemática. Tal como las escalas Saybolt y Redwood, la escala Engler esta basada en comparar un flujo de la sustancia siendo analizada al flujo de otra sustancia - agua. La Viscosidad en grados Engler es la razón del tiempo de flujo de 200 centimetros cúicos de un fluido que se quiere medir  - al tiempo de flujo de 200 centímetros cúbicos de agua a la misma temperatura.

Fluidos Newtonianos Fluidos para los cuales la tension de deformación esta linealmente relacionada a la velocidad de cizalle son sesignados como Fluidos Newtonianos.Materiales Newtonianos son referidos como verdaderos líquidos ya que su viscosidad no es afectada por la tensión de cizalle tales como la agitación o bombeo a temperatura constante. Afortunadamente fluidos communes tanto liquidos como gases son Newtonianos. Agua y aceite son ejemplos de liquidos Newtonianos.

Fluidos Tixotropicos (Seudoplasticos)Fluidos  Thixotropic Fluids reducen su viscosidad cuando se aumenta la agitación o presión a temperature constante. Ketchup y mayonesa son ejemplos de materiales tixotrópicos

Dilatant Fluids Fluidos Dilatantes aumentan la viscosidad con la agitación, ejemplo la crema al agitar se transforma en crema.

Ejemplo – Conversión entre Viscosidad Cinética y Absoluta para el aire. Viscosidad Cinemática de aire 1bar (105 Pa, N/m2) y 40oC es 16.97 cSt (16.97 10-6 m2/s).La densidad del aire estimada con la Ley de los Gases Ideales ρ  = p / R T

donde eρ = densdad (kg/m3)p = presión absoluta (Pa, N/m2)R = constante de los gases t (J/kg K)T = temperatura absoluta (K)ρ = (105 N/m2) / ((287 J/kg/K) (273 oC + 33 0C)    = 1.113 kg/m3

Absolute viscosity can be expressed as

μ = (1.113 kg/m3) (16.97 10-6 m2/s)    = 1.88 10-5 (kg/m s, Ns/m2, P)

Viscosidad y Gravedad Específica de algunos Líquidos comunes.

centiStokes(cSt)

Saybolt SecondUniversal

(SSU, SUS)Typical liquid

1 31 Water (20oC)

4.3 40Milk

SAE 20 Crankcase OilSAE 75 Gear Oil

15.7 80 No. 4 fuel oil

20.6 100 Cream

43.2 200 Vegetable oil

110 500SAE 30 Crankcase Oil

SAE 85 Gear Oil

220 1000Tomato Juice

SAE 50 Crankcase OilSAE 90 Gear Oil

440 2000 SAE 140 Gear Oil

1100 5000Glycerine (20oC)

SAE 250 Gear Oil

2200 10,000 Honey

6250 28,000 Mayonnaise

19,000 86,000 Sour cream

Viscosidad Cinemática puede ser convertida de SSU a Centistokes como

νCentistokes = 0.226 νSSU - 195 / νSSU

donde νSSU < 100νCentistokes = 0.220 νSSU - 135 / νSSU

dondeνSSU > 100

Tópicos Relacionados El número de Reynolds es un parametro adimensional definedo por la razón de

Presión dinámica (ρ u2) y Tension de cizalle (μ u / L)Y se expresa como

Re = (ρ u2) / (μ u / L)    = ρ u L / μ    = u L / ν            (1)dondeRe = Numero de Reynolds Number (adimensinal)ρ = densidad (kg/m3, lbm/ft3  )u = velocity (m/s, ft/s)μ = viscosiada dinámica Ns/m2, lbm/s ft)L = characteristic length (m, ft)

ν = viscosidad cinemática (m2/s, ft2/s)

Reynolds Number para un tubo o ducto. Para un tubo o ducto la longitud característica para un tubo o ducto es el diametro hidráulico, el Numero de Reynolds para un tubo o ducto puede ser expresado como  Re = ρ u dh / μ    = u dh / ν          (2)dondedh =diametro hidráulico (m, ft)

Numero de Reynolds para un tubo o ducto puede ser expresado como Re = 7745.8 u dh / ν           (2a)dondeRe = Reynolds Number (adimensiona)u = velociad (ft/s)dh =  diámetro hidraúlico  (in)ν =  viscosdad cinemtica (cSt) (1 cSt = 10-6 m2/s )El Numero de Reynolds puede ser usado para determiner si el flujo es laminar, transiente o turbulento. En consecuencia el flujo es:

laminar cuando Re < 2300 transiente cuando 2300 < Re < 4000 turbulento cuando Re > 4000

Ejemplo de calculo de Número de ReynoldsUn fluido Newtoniano con una viscosidad dinámica de.38 Ns/m2 y una gravedad específica de 0.91 fluye a través de un tubo de 25 mm de diámetro con una velocitdad de 2.6 m/s.La densidad se puede calcular usando la gravedad específica comoρ = 0.91 (1000 kg/m3)    = 910 kg/m3

El numero de Reynolds puede entonces ser calculado usando ecuación (1) como

Re = (910 kg/m3) (2.6 m/s) (25 mm) (10-3 m/mm) / (0.38 Ns/m2)    = 156 (kg m / s2)/N    = 156 ~ Laminar flow(1 N = 1 kg m / s2)