Cómo convertir Centistokes a SSU

La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a fluir y es causada por la resistencia interna al movimiento. Un líquido de baja viscosidad, como el agua, fluye fácilmente en comparación con uno de alta viscosidad, como la miel. En general, la viscosidad de un líquido disminuye a medida que aumenta la temperatura. La miel, por ejemplo, es muy viscosa si está fría y rezuma del frasco si intenta verterla. Sin embargo, calentar la miel y se volverá fácil de verter.

Si imagina capas de hojas de papel parecidas a fluidas apiladas en un haz, la fuerza por unidad de área, aplicada a lo largo de cada hoja (llame a esto el X-dirección), mover una capa más allá de otra es la Esfuerzo cortante (F/A). El cambio de la velocidad del fluido con una distancia perpendicular a la fuerza aplicada (llame a esto el y-direction) es el gradiente de velocidad (Δ_v_ / Δ_y_) o tasa de corte.

Viscosidad dinámica, también conocido como viscosidad absoluta o simplemente viscosidad (o η), es la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de corte y tiene unidades en el sistema SI de pascal-segundos (Pa-s):

η = (F/A) / (Δ_v_ / Δ_y_)

En términos de CGS, la viscosidad tiene unidades de equilibrio (P), donde 1 g-cm^-1-s^-1 = 1 P = 0,1 Pa-s. Sin embargo, el equilibrio es inconvenientemente grande para la mayoría de los fluidos, por lo que el centipoise (cP) se usa con más frecuencia.

La viscosidad dinámica a menudo se mide con un viscosímetro rotacional, que utiliza una sonda giratoria sumergida en una muestra de líquido. Dependiendo de la naturaleza de la prueba, la sonda puede ser un cilindro, una esfera, un disco o alguna otra forma. La viscosidad está determinada por la fuerza necesaria para girar la sonda a la velocidad elegida. Debido a que la viscosidad varía con la temperatura, cualquier descripción significativa de la viscosidad también debe incluir la temperatura.

A Fluido newtoniano, como el agua, tiene una viscosidad constante a pesar de la cantidad de esfuerzo cortante. Los fluidos no newtonianos tienen viscosidades que varían con la magnitud del esfuerzo cortante.

La pintura, la salsa de tomate y la mayonesa son fluidos no newtonianos que se adelgazan por tensión, lo que significa que sus viscosidades disminuyen con la agitación. Por el contrario, una mezcla de maicena y agua, a veces llamada oobleck y se usa para algunas recetas de limo, muestra un engrosamiento por estrés: puede empujar lentamente la mano hacia el oobleck, pero se vuelve rígido si se golpea rápidamente.

A diferencia de la viscosidad dinámica, viscosidad cinemática mide la resistencia al flujo solo bajo la influencia de la gravedad y se utiliza principalmente para fluidos newtonianos. Viscosidad cinemática υ es la relación de viscosidad dinámica η y la densidad de masa ρ del líquido:

υ = η/ρ

La viscosidad cinemática tiene unidades CGS de cm.²/ s, llamado stokes (St), que lleva el nombre del matemático irlandés Sir George Gabriel Stokes, que trabajó mucho en mecánica de fluidos. Debido al rango de valores para la mayoría de los fluidos, la viscosidad cinemática se expresa más convenientemente en centistokes (cSt), donde 1 cSt = 0.01 St.

En los Estados Unidos, la viscosidad cinemática a menudo se describe como viscosidad Saybolt, expresada como Saybolt Universal Seconds (SUS) o Saybolt Seconds Universal (SSU). La viscosidad Saybolt, también llamada viscosidad SSU, se mide con un viscosímetro Saybolt, que calienta el líquido a la temperatura deseada y lo vierte a través de un orificio calibrado.

Las temperaturas de prueba estándar son 77, 100, 122 y 210 grados Fahrenheit (25.0, 37.8, 50.0 y 98.9 grados Celsius). El tiempo en segundos para que 60 mL de líquido fluyan a través del orificio es el SSU.

En su documento ASTM D2161-19, la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales ha definido cómo convertir entre viscosidad cinemática υ en centistokes y SSU t en segundos. El método se deriva empíricamente y, en consecuencia, es algo complejo. En forma simplificada, la conversión de SSU a cSt utiliza las siguientes ecuaciones para diferentes rangos de viscosidad de SSU:

υ = 0.226_t_ - 195 /t (32 < t < 100)

υ = 0.220_t_ - 135 /t (t> 100)

La conversión de la viscosidad cinemática a SSU requiere la relación inversa, que se puede obtener usando la solución de la ecuación cuadrática:

t = [-b + SQRT (b² - 4ac)] / [2a]

Donde: b = -υ en centistokes (cSt)

a = 0,226 yc = -195 (1 ≥ υ ≥ 20.63)

a = 0,220 yc = -135 (20,63> υ > 52)

Si la viscosidad cinemática υ = 30 centistokes:

1. Determine los términos a, byc: a = 0.226, b = -30 y c = -195.
2. Calcular b² = 900.00.
3. Calcula 4ac = 4 × 0,226 × -195 = -176,28.
4. Calcula 2a = 2 × 0,226 = 0,452.
5. Calcular SQRT (b² -4ac) = √1076,28 = 32,81.
6. Calcular la viscosidad SSU t = [-b + SQRT (b² -4ac)] / [2a] = 138,9 segundos.