La viscosidad es un parámetro importante en la dinámica de fluidos, tan importante que los científicos que trabajan en el campo definen dos tipos diferentes, cada uno con sus propias unidades. Una unidad común para medir la viscosidad dinámica es el equilibrio (P), que es igual a 1 gramo por centímetro-segundo. Una unidad correspondiente para la viscosidad cinemática es el stoke (St), que equivale a 1 centímetro2 por segundo. Ambas unidades son grandes y, a efectos prácticos, es más común utilizar centipoise (cP) y centistoke (cSt), que equivalen a una centésima parte de la unidad completa correspondiente. Una manera fácil de convertir de viscosidad cinemática a dinámica es multiplicar el valor en centistokes por la gravedad específica del líquido para obtener el valor correspondiente en centipoise.
Dos tipos de viscosidad
La definición de viscosidad dinámica, o absoluta, es la fuerza tangencial por unidad de área que se necesita para mover una plano horizontal de un fluido con respecto a otro plano a una velocidad unitaria mientras se mantiene una distancia unitaria entre los aviones. En otras palabras, es una medida de la resistencia interna del fluido al flujo. Cualquiera que haya intentado mover un cuchillo a través de la melaza sabe que tiene una viscosidad dinámica más alta que el agua.
La viscosidad cinemática se define como la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad. Dos fluidos con la misma viscosidad dinámica pueden tener valores muy diferentes de viscosidad cinemática, dependiendo de sus densidades.
Medición de la viscosidad
Para medir la viscosidad dinámica, se debe aplicar algún tipo de fuerza externa conocida. Una forma común de medir esta cantidad es hacer girar una sonda en el líquido y medir la cantidad de torque, o fuerza de rotación, necesaria para mover la sonda a una cierta velocidad. Dado que la viscosidad cinemática no depende del movimiento o de una fuerza externa que no sea la fuerza de la gravedad, una forma común de medirla es permitir que el fluido fluya a través de un tubo capilar calibrado.
Al medir la viscosidad dinámica y cinemática, es importante tener en cuenta la temperatura, porque la viscosidad varía con la temperatura.
La gravedad específica facilita la conversión
La gravedad específica de un fluido, gas o sólido es su densidad dividida por la densidad del agua. Dado que el agua tiene una densidad de 1 g / cm3 (1g / ml), la gravedad específica es un valor adimensional esencialmente igual a la densidad. Este atajo facilita el seguimiento de las unidades al convertir de viscosidad dinámica a cinemática y viceversa. Para cualquier fluido, la viscosidad cinemática en centistokes X gravedad específica = la viscosidad dinámica en centipoise. Si realiza el mismo cálculo utilizando densidad en lugar de gravedad específica, debe convertir la viscosidad en centistokes a stokes, multiplique por la densidad del fluido en g / ml, y convierta el resultado en equilibrio de nuevo a centipoise.
Algunos ejemplos
En el caso del agua, la conversión entre centistokes y centipoise es fácil porque el agua tiene un peso específico de 1. La viscosidad cinemática del agua a 70 grados Fahrenheit (21 grados Celsius) es de 1 centistoke y la viscosidad dinámica es de 1 centipoise.
A 68 grados Fahrenheit (20 grados Celsius), la miel tiene una densidad de 1,42 g / ml (gravedad específica 1,42). Su viscosidad dinámica es 10,000 cP, por lo que su viscosidad cinemática es 10,000 cp /1.42 = 7,042 cSt.