Viscosidad

Definición de Viscosidad

Viscosidad, propiedad de un fluido que tiende a resistirse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad; ¨Fuerzas Tangenciales¨.

Es Bueno señalar que esta propiedad depende de la temperatura, la composición y la presión del fluido.

La viscosidad es una propiedad cuya importancia radica en que determina el comportamiento, en cuanto al movimiento, que puede presentar un fluido bajo ciertas condiciones, por ejemplo de presión y temperatura. Un fluido puede ser muy viscoso y moverse con dificultad, como por ejemplo el Aceite; o puede ser poco viscoso y moverse con facilidad, como por ejemplo el agua, los cuales con frecuencia son objeto de interés en ingeniería.

Viscosidad Dinámica

La tensión de corte de un fluido se desarrolla cuando este se encuentra en movimiento y su magnitud depende de la viscosidad del fluido. Se puede definir a la tensión de corte ( ) como la fuerza requerida para deslizar una capa de área unitaria de una sustancia sobre otra capa de la misma sustancia. La magnitud de la tensión de corte es directamente proporcional al cambio de velocidad entre diferentes posiciones del fluido, en fluidos como el agua, el aceite, el alcohol o cualquier otro líquido común.

Cuando el fluido real está en contacto con una superficie frontera, el fluido tiene la misma velocidad que la frontera. El fluido que está en contacto con la superficie inferior tiene velocidad igual a cero y el que está en contacto con la superficie superior tiene velocidad igual a v. Cuando la distancia entre las dos superficies es pequeña, la rapidez de cambio de velocidad varía como una línea recta. De manera ilustrada tenemos:

Gradiente de velocidad en un fluido en movimiento.

El gradiente de velocidad se define como

y es una medida de cambio de velocidad, conocida también como rapidez de corte. Como la tensión de corte es directamente proporcional al gradiente de velocidad, podemos establecer la siguiente expresión matemática, conocida como la Ley de Newton para la viscosidad:

µ es una constante de proporcionalidad conocida como viscosidad dinámica del fluido.

Viscosidad cinemática

Como una convención, la viscosidad cinemática ( ) se define como el cociente entre la viscosidad dinámica de un fluido y su densidad. Debido a que la viscosidad dinámica y la densidad son propiedades del fluido, la viscosidad cinemática también lo es.

La expresión matemática para la viscosidad cinemática es:

µ es la viscosidad dinámica y ( ) es la densidad del fluido.

Donde:

, fuerza cortante (paralela a la velocidad).

A\,, área de

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