En este artículo te explicamos de forma fácil qué es la viscosidad y el desarrollo que ha tenido en el tiempo el instrumento con la cual se mide esta propiedad de la materia.

Una de las tantas propiedades que tiene la materia en su estado líquido, es la viscosidad. Para medir esta magnitud debemos utilizar como sabemos, un viscosímetro (o también llamado “viscómetro”), instrumento ampliamente utilizado en la industria para una gran variedad de aplicaciones, entre ellas, para medir la viscosidad en aceites, lubricantes,  grasas, pulpas, soluciones químicas, etc. Sin embargo ¿Qué es la viscosidad?, ¿Desde cuándo se comenzó a estudiar? ¿Qué tipo de viscosímetros existen?

Significado de viscosidad

La viscosidad, dicho en términos sencillos, es la resistencia que ofrecen los líquidos a la fluidez y a la deformación, resistencia que es provocada por la colisión y atracción entre sí de las partículas que componen el líquido en cuestión. En consecuencia, habrá mayor o menor viscosidad según la resistencia que hagan las moléculas o las partículas que conforman el líquido al momento de separarse o deformarse. Decimos entonces que mientras más resistencia posee un líquido para fluir y deformarse, más viscoso es. Por otra parte como sabemos, la temperatura influye directamente sobre la materia y los fluidos, provocando a altas temperaturas dilatación (separación de las moléculas) o contracción si es la temperatura es baja (cohesión de las moléculas). Por esta razón, siempre que midamos la viscosidad de un fluido, debemos tener en cuenta la temperatura ambiental a la que está sometido el fluido al momento de hacer la medición.

Los viscosímetros a través de la historia

El estudio teórico de la viscosidad como propiedad de la materia en su estado líquido se remonta al siglo XVII, cuando Isaac Newton creó el concepto de “Fluido ideal”, según lo cual, el fluido perfecto de un líquido ocurre cuando la resistencia a fluir es nula o inexistente. Sin embargo, sabemos que todo líquido está compuesto por partículas que en mayor o menor medida se atraen entre sí, ya que si tal atracción no existiera, no se trataría de un líquido. De esto podemos concluir que todo líquido tiene algún grado de resistencia a fluir y deformarse, es decir, el fluido ideal en estricto rigor, no existe. Sin embargo el planteamiento de Newton inició el campo de estudio de esta materia, y su postulado es conocido como “La ley de la viscosidad de Newton”, además aquellos líquidos que poseen una viscosidad constante se denominan “fluidos newtonianos”

Sin embargo el trabajo práctico con viscosímetros no se iniciaría sino hasta 1828, cuando Jean Marie Poiseuille, físico francés, desarrolló el viscosímetro de tubo capilar, el cual se valía simplemente de un tubo cilíndrico fino y un par de manómetros. El método consistía en medir la cantidad de tiempo que demoraban los caudales de diferentes fluidos para pasar por el tubo, para ello aplicaba a cada fluido la misma presión (medida con los manómetros), la diferencia del tiempo tomado por uno y otro fluido indicaba distintos niveles de viscosidad. Estos estudios se transformarían en lo que se conoce como “Ley de Poiseuille” la cual señala que el caudal de volumen está dado por la diferencia de presión dividida por la resistencia viscosa. Actualmente la unidad de medida que se utiliza para las mediciones es el “poise”, en homenaje a este físico.

En el año 1885, el químico inglés George M. Saybolt desarrolló un tipo de viscosímetro que por su elevada precisión se aplica hasta el día de hoy, especialmente en la industria dedicada a la elaboración de lubricantes. El Viscosímetro de Saybolt, nombre con el que se le conoce, mide el tiempo que tarda un fluido en escurrir de un recipiente a otro a través de un orificio calibrado.

Más tarde,  Maurice Couette, también físico francés,  confeccionó en 1890 los primeros viscosímetros de tambor rotatorio (o reómetros) que aplicaban el concepto de viscosidad dinámica en su funcionamiento, donde un tambor se hacía girar mientras otro tambor en su interior permanecía quieto, y entre ambos, el fluido cuya viscosidad se quería medir. La porción del fluido que estaba adosado al tambor quieto tenía una viscosidad igual a 0 ya que estaba inmóvil, mientras que la porción adosada al tambor que giraba tenía velocidad lineal. De este modo, para poder hacer girar el tambor, se debía ejercer cierto torque para superar la resistencia del fluido y producir movimiento, ese torque ejercido daba la medida de tensión de corte, es decir, la viscosidad.

En 1918 aparecería el viscosímetro de Otswald, el cual basa su funcionamiento en medir el tiempo que demora un fluido en recorrer la distancia entre dos marcas de un tubo capilar de vidrio especialmente diseñado. Para ello se mide el tiempo que tarda un fluido cualquiera en comparación al que tarda un fluido con viscosidad conocida como el agua (es decir actúa como patrón).

En 1933 Fritz Höppler crea lo que hoy se conoce como viscosímetro de bola que cae o llamado también como “Viscosímetro de Höppler”. Utiliza el principio de la velocidad terminal donde una bola esférica cae a través de un fluido dentro de un tubo, midiendo el tiempo que la bola tarda en recorrer una distancia conocida, tiempo con el que se logra calcular la viscosidad del fluido. Para tomar el tiempo de descenso, es necesario que tanto el tubo como el fluido sean transparentes. Existe una variante de este invento, y corresponde al viscosímetro de rodamiento, donde el desplazamiento de la bola no es vertical, sino horizontal a través de un cilindro inclinado.

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Viscosímetro moderno

Actualmente los viscosímetros más utilizados  son los viscosímetros rotacionales digitales, los que cuentan con sensores piezoeléctricos que miden la resistencia que ofrece el fluido a la rotación. Son controlados a través de un microprocesador, lo que elimina por completo los errores de interpretación, destacando además por su exactitud y precisión en las medidas que realizan ya que integran el control de la temperatura en el fluido analizado. No obstante es importante apuntar que actualmente se continúan utilizando varios de los viscosímetros que hemos revisado.

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