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190. DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD
La viscosidad es una propiedad de los líquidos
íntimamente vinculada con la resistencia al flujo.
Se define como la fuerza requerida para mover en
forma continua una superficie plana sobre otra, bajo
condiciones específicas constantes, cuando el
espacio entre ambas está ocupado por un líquido.
La viscosidad se puede expresar en términos de
viscosidad absoluta,
, que se define como la fuerza
por unidad de área necesaria para mantener una
unidad de gradiente de velocidad. Las unidades
básicas son el
poise
y
centipoise
(siendo 1
poise
=
100
centipoise
).
En lugar de expresar los resultados en términos
de viscosidad absoluta, muchos métodos de
determinación permiten medir la viscosidad
relativa, es decir la viscosidad de un líquido
comparada con la de otro líquido de viscosidad
conocida. Como las viscosidades relativas que se
obtienen con los diferentes aparatos no son las
mismas, se ha adoptado expresar la viscosidad
como viscosidad cinemática, que es la relación
entre la viscosidad absoluta, expresada en
poise
, y
la densidad del líquido a la misma temperatura, es
decir, viscosidad cinemática (stoke) = viscosidad
dinámica (poise)/densidad (g/ml). Las unidades de
viscosidad cinemática son el
stoke
y
centistoke
(siendo 1
stoke
= 100
centistoke
).
Mediación de la viscosidad
- Para la medición
de la viscosidad pueden emplearse dos tipos de
aparatos:
Viscosímetro de tubo capilar: determina el
tiempo requerido para que un volumen dado de un
líquido escurra, a través de un capilar. Este se
denomina viscosímetro de Ostwald o de Ubbelohde.
Viscosímetro rotatorio: mide las fuerzas de
cizallamiento (fuerza tangencial por unidad de
superficie) en el seno de un líquido situado entre
dos cilindros coaxiales de radios R
a
y R
B
En la monografía correspondiente se indicará el
tipo de aparato empleado para la medición de la
viscosidad.
, uno de
los cuales se mueve por un motor, mientras que el
otro se desliza debido a la rotación del primero.
Este se denomina viscosímetro de Brookfield, de
rotovisco o de Stormer.
Calibración de los viscosímetros de tipo
capilar
- Determinar la constante del viscosímetro,
k
, para cada viscosímetro, empleando el líquido
calibrador especificado por el fabricante.
Viscosímetro de Ostwald
- Llenar el tubo con la
cantidad exacta de líquido especificada por el
fabricante (ajustado a 20,0 ± 0,1 °C). Ajustar el
menisco de la columna de líquido en el tubo capilar
al nivel de la línea graduada superior con la ayuda
de presión o succión. Abrir el tubo de llenado y el
tubo capilar para que el líquido escurra contra la
presión atmosférica. [NOTA: una falla al abrir
cualquiera de estos tubos producirá valores
erróneos].
Registrar el tiempo necesario, en
segundos, mediante un cronómetro para que el
líquido escurra de la marca superior a la marca
inferior en el tubo capilar.
Viscosímetro de Ubbelohde
- Colocar una
cantidad de líquido en el tubo de llenado (ajustado a
20,0 ± 0,1°C) y transferirlo al tubo capilar mediante
succión suave evitando la formación de burbujas en
el líquido, manteniendo el tubo de aire cerrado.
Ajustar el menisco de la columna de líquido en el
tubo capilar al nivel de la línea graduada superior.
Abrir el tubo de aire y el tubo capilar para permitir
que el líquido escurra contra la presión atmosférica.
[NOTA: una falla al abrir el tubo de aire antes que
el tubo capilar producirá valores erróneos].
Registrar el tiempo necesario, en segundos,
mediante un cronómetro para que el líquido escurra
de la marca superior a la marca inferior en el tubo
capilar.
Cálculos
-
Calcular la constante del
viscosímetro,
k
, mediante la fórmula siguiente:
dt
k
en la cual
es la viscosidad, en centipoise, del
líquido de viscosidad conocida,
d
es la densidad
relativa del líquido empleado a 20°C (ver
160
.
Determinación de la densidad relativa
) y
t
es el
tiempo, en segundos, para que el líquido escurra de
la marca superior a la marca inferior.
[NOTA: cuando un viscosímetro se repara, debe
calibrarse nuevamente.
Aún las reparaciones
menores
causan,
frecuentemente,
cambios
significativos en el valor de su constante,
k
].
Determinación de la viscosidad mediante el
Viscosímetro de Tubo Capilar
-
La
determinación de la viscosidad se efectúa a una
temperatura de 20,0 ± 0,1°C, a menos que se
especifique de otro modo en la monografía
correspondiente.
El ensayo no es válido si dos lecturas
consecutivas difieren más de 1 %. La media de tres
lecturas, como mínimo, da el tiempo de vertido del
líquido desconocido.
Se calcula la viscosidad absoluta,
, en
centipoise, mediante la fórmula siguiente: