VISCOSIDAD E ÍNDICE DE VISCOSIDAD

2.8 VISCOSIDAD E ÍNDICE DE VISCOSIDAD

La viscosidad es probablemente la propiedad más importante de un fluido hidráulico.  Es una medida de la lentitud con la que se mueve un fluido. Una viscosidad demasiado alta da como resultado

1. Alta resistencia al flujo, lo que provoca una operación lenta.  

2. Mayor consumo de energía debido a pérdidas por fricción.  

3. Aumento de la caída de presión a través de válvulas y tuberías.  

4. Altas temperaturas causadas por la fricción.  

Por otro lado, si la viscosidad es demasiado baja, el resultado es

1. Pérdidas de fuga aumentadas en los sellos.  

2. Desgaste excesivo debido a la ruptura de la película de aceite entre las partes móviles.  

La viscosidad absoluta del aceite se puede representar matemáticamente:

[pic 1]

donde τ= símbolo griego tau = el esfuerzo cortante en el fluido en unidades de fuerza por unidad de área (lb / ft2); el esfuerzo cortante (producido por la fuerza F) provoca el deslizamiento de las capas adyacentes de aceite;  

v = velocidad de la placa móvil (pies / s);  

y = espesor de la película de aceite (pies);  

p = la viscosidad absoluta del aceite

F = fuerza aplicada a la placa superior móvil (lb),

A = área de la superficie de la placa móvil en contacto con el aceite (ft2).

comprobando las unidades para μ en el sistema inglés, tenemos

[pic 2]

Si la placa móvil tiene un área de superficie unitaria en contacto con el aceite y la velocidad de la placa superior y el espesor de la película de aceite tienen valores unitarios, la ecuación (2-15) se convierte en[pic 3][pic 4]

Por lo tanto, podemos definir la viscosidad absoluta como la fuerza requerida para mover una placa plana de área unitaria a una distancia unitaria de una placa fija con una velocidad relativa de la unidad cuando el espacio entre las placas se llena con un fluido cuya viscosidad se va a medir.  

Si se utilizan pulgadas para las dimensiones de longitud, las unidades de μ se convierten en lb*s/in2.

Una viscosidad de 1 lb*s / in2.  se llama reyn.  L

La viscosidad a menudo se expresa en el sistema métrico CGS.  En el sistema métrico CGS.  las unidades son[pic 5]

donde una dina es la fuerza que acelerará una masa de 1 g a una velocidad de 1 cm / s2. Las conversiones entre dinas y newtons y entre centímetros (cm) y metros (m) son las siguientes:

1 N = 105 dinas

1 m = 100 cm

Una viscosidad de 1 dina*s/cm2 se llama poise.  

Los cálculos en sistemas hidráulicos a menudo implican el uso de viscosidad cinemática en lugar de la viscosidad absoluta.  La viscosidad cinemática (v) es igual a la viscosidad absoluta (μ) dividida por la densidad de masa (ρ):

                                                                             [pic 6]

Sistema ingles:[pic 7]

Una viscosidad de 1 in2/s se llama newt

Sistema métrico         [pic 8]

una viscosidad de 1 cm/s2 se llama stoke.  La fórmula de conversión que cambia la viscosidad absoluta a microreyns de centipose es: [pic 9]

La fórmula de conversión que cambia la viscosidad cinemática newts de centistokes es:[pic 10]

La viscosidad de un fluido generalmente se mide con un viscosímetro Saybolt, que se muestra esquemáticamente en la figura.  Básicamente, este dispositivo consiste en una cámara interna que contiene la muestra de aceite a analizar. El tiempo (t), medido en segundos, es la viscosidad del aceite en unidades oficiales llamadas Saybolt Universal Seconds (SUS).  Existe una relación entre la viscosidad en SUS y las unidades del sistema métrico correspondientes de centistokes (cS).  Esta relación es proporcionada por las siguientes ecuaciones empíricas:

[pic 11]

donde el símbolo v representa la viscosidad en centistokes y t se mide en SUS o simplemente segundos.  

Dado que, en el sistema métrico CGS, la densidad de masa es igual a la gravedad específica (porque ρh2o = 1 g / cm3), la siguiente ecuación puede usarse para encontrar la viscosidad absoluta si se conoce la viscosidad cinemática: [pic 12]

dado que la gravedad específica de la mayoría  fluidos hidráulicos es igual a aproximadamente 0.9, Eq.  (2-21) se reduce a[pic 13]

[pic 14]

El aceite se vuelve más espeso a medida que disminuye la temperatura y se adelgaza cuando se calienta.  Por lo tanto, la viscosidad de un aceite dado debe expresarse a una temperatura especificada.  Para la mayoría de las aplicaciones hidráulicas, la viscosidad normalmente equivale a aproximadamente 150 SUS a 100 ° F.  Es una regla general que la viscosidad nunca debe caer por debajo de 50 SUS o por encima de 4000 SUS, independientemente de la temperatura.  Cuando se encuentran temperaturas extremas, el fluido debe tener un índice de viscosidad alto.  El índice de viscosidad (VI) es una medida relativa del cambio de viscosidad de un aceite con respecto al cambio de temperatura.  Un aceite con alto VI es un buen aceite para todo tipo de clima para usar con máquinas al aire libre que operan en cambios de temperatura extrema. Para un sistema hidráulico donde la temperatura es relativamente constante, el índice de viscosidad del fluido no es crítico.  

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