Decir que un líquido es “espeso” no identifica qué propiedad se midió. Puede tratarse de viscosidad dinámica, viscosidad cinemática, viscosidad aparente a una condición de corte, esfuerzo de cedencia o incluso un ensayo empírico de consistencia. Esta referencia separa esas magnitudes y propone cómo elegir un método sin comparar números que describen experimentos distintos.
Viscosidad dinámica y viscosidad cinemática
En un fluido newtoniano sometido a corte simple, la viscosidad dinámica η relaciona el esfuerzo cortante τ con la rapidez de corte γ̇:
τ = η · γ̇
Su unidad SI es el pascal segundo (Pa·s), equivalente a kg·m−1·s−1. También es práctico usar mPa·s. El centipoise (cP) aparece en documentación heredada y numéricamente 1 cP = 1 mPa·s, pero NIST recomienda expresar resultados en unidades SI.
La viscosidad cinemática ν es la viscosidad dinámica dividida por la densidad ρ del fluido:
ν = η / ρ
Su unidad SI es m2/s; en aplicaciones es frecuente mm2/s. Un mm2/s equivale numéricamente a un centistoke (cSt), nombre no SI. La relación exige que viscosidad y densidad correspondan a la misma temperatura y a una muestra representativa.
| Magnitud | Símbolo | Unidad SI | Qué incorpora |
|---|---|---|---|
| Viscosidad dinámica | η | Pa·s | Relación entre esfuerzo y rapidez de corte para el modelo definido. |
| Viscosidad cinemática | ν | m2/s | Viscosidad dinámica normalizada por la densidad. |
| Densidad | ρ | kg/m3 | Masa por volumen; es necesaria para convertir entre η y ν. |
Para elegir y controlar el método de densidad, consulte Cómo medir densidad en procesos industriales. No use la densidad de una ficha a otra temperatura como si perteneciera al ensayo.
Comportamiento newtoniano y no newtoniano
Un fluido es newtoniano dentro de un intervalo cuando η permanece aproximadamente constante al cambiar la rapidez de corte, bajo la temperatura y condiciones definidas. En un material no newtoniano, el cociente τ/γ̇ depende de la condición de ensayo; se informa como viscosidad aparente junto con rapidez de corte, geometría, temperatura y tiempo.
| Patrón | Qué cambia | Implicación para medir |
|---|---|---|
| Newtoniano | El esfuerzo es proporcional a la rapidez de corte en el intervalo estudiado. | Un valor de viscosidad puede representar ese intervalo si se controla temperatura. |
| Adelgazamiento por corte | La viscosidad aparente disminuye al aumentar la rapidez de corte. | Un solo valor sin condición de corte no permite comparar formulaciones. |
| Espesamiento por corte | La viscosidad aparente aumenta con la rapidez de corte. | Debe medirse en el rango que represente el proceso y vigilar deslizamiento/inercia. |
| Esfuerzo de cedencia | El modelo incluye un umbral antes de un flujo sostenido. | El valor depende del modelo y protocolo; no basta una lectura a una velocidad. |
| Tixotropía | La respuesta cambia con el tiempo bajo corte y durante recuperación. | Preacondicionamiento, rampa, espera e historial deben repetirse. |
| Viscoelasticidad | Coexisten respuesta viscosa y elástica dependiente del tiempo/frecuencia. | Se requieren ensayos reométricos apropiados; “viscosidad” no resume toda la respuesta. |
Una curva ascendente y otra descendente diferentes no prueban tixotropía por sí solas: evaporación, temperatura, separación, inercia, tiempo insuficiente o daño de muestra también pueden producir histéresis. El protocolo debe controlar esas alternativas.
Qué puede significar “consistencia”
Consistencia es una palabra útil para describir la experiencia de manejo, pero ambigua como resultado técnico. Puede referirse a:
- tiempo de flujo en una copa;
- distancia recorrida por un producto bajo su propio peso;
- penetración de una sonda;
- torque a una velocidad de un viscosímetro;
- parámetro de un modelo reológico.
En el modelo de ley de potencia, por ejemplo, puede escribirse τ = K·γ̇n. K es el índice de consistencia y n el índice de comportamiento. K no es una viscosidad universal: sus unidades dependen de n y sus valores dependen del modelo y rango ajustados. Reportar “consistencia = 800” sin método, unidad, geometría, temperatura y condición de corte no permite reproducir nada.
Un ensayo empírico puede ser excelente para control de calidad si se correlaciona con el desempeño del producto y se ejecuta de forma constante. Lo incorrecto es renombrar automáticamente su tiempo, distancia o torque como Pa·s.
Cómo seleccionar el método de medición
| Método | Resultado típico | Adecuado cuando | Precaución principal |
|---|---|---|---|
| Capilar de vidrio | Viscosidad cinemática a partir de tiempo y constante del capilar. | El líquido es compatible, homogéneo y principalmente newtoniano en las condiciones del método. | Temperatura, burbujas, limpieza, selección de capilar y tiempo dentro del rango. |
| Cuerpo que cae | Viscosidad dinámica derivada de velocidad terminal y parámetros del sistema. | La muestra y el rango cumplen el modelo y el método validado. | Densidad, pared, régimen de flujo, transparencia y ausencia de partículas/burbujas. |
| Viscosímetro rotacional | Viscosidad aparente o respuesta a velocidades definidas. | Se controlan geometría, inmersión, velocidad, tiempo y temperatura. | Una “rpm” no equivale siempre a una rapidez de corte conocida; vigilar torque y geometría. |
| Reómetro de esfuerzo o rapidez controlada | Curva de flujo, cedencia, dependencia temporal o propiedades oscilatorias. | La pregunta requiere caracterizar comportamiento no newtoniano o viscoelástico. | Selección de geometría, hueco, deslizamiento, borde, evaporación e historial de muestra. |
| Copa de flujo/orificio | Tiempo de eflujo bajo un procedimiento específico. | Se necesita un control comparativo rápido dentro del rango validado. | No convertir a viscosidad fuera de una correlación y alcance documentados. |
| Ensayo de consistencia/penetración | Distancia, profundidad, fuerza o tiempo empírico. | La respuesta se relaciona con uso, textura o proceso y existe método reproducible. | No comparar equipos, geometrías o tiempos distintos como si midieran la misma magnitud. |
Preguntas de selección
- ¿Se necesita una propiedad fundamental, una curva o un índice comparativo de control?
- ¿El material es newtoniano en el intervalo de corte del proceso?
- ¿Contiene partículas, burbujas, fibras, gotas o una estructura que la geometría pueda alterar?
- ¿Qué temperaturas experimenta durante bombeo, mezcla, llenado, aplicación o uso?
- ¿Interesan arranque, flujo estable, recuperación o respuesta oscilatoria?
- ¿El método tiene rango, precisión e incertidumbre adecuados para la decisión?
La norma debe corresponder al producto. ISO 3104:2023, por ejemplo, se dirige a productos petrolíferos y determina viscosidad cinemática con capilares; no es una autorización para aplicar el mismo montaje a cualquier suspensión o alimento. ISO 2555:2018 trata viscosidad aparente de resinas líquidas, emulsiones o dispersiones con un tipo específico de viscosímetro rotacional. El título y el alcance importan tanto como el número de la norma.
Protocolo mínimo para que un valor sea comparable
- Identificar muestra. Producto, lote, punto y momento de muestreo, condición de transporte y homogeneización permitida.
- Definir la pregunta. Liberación de lote, diseño de bombeo, atomización, estabilidad o comparación de formulación.
- Seleccionar método y rango. Norma/procedimiento, instrumento, geometría, accesorio y límites de torque/tiempo.
- Controlar temperatura. Medir la muestra en equilibrio y registrar tanto valor como tolerancia/estabilidad del baño o placa.
- Preparar sin cambiarla. Evitar burbujas, evaporación o sedimentación; documentar mezcla, reposo y preacondicionamiento.
- Verificar el equipo. Limpieza, nivelación, cero, patrones/aceites de referencia apropiados e historial metrológico.
- Ejecutar la secuencia. Registrar tiempos, velocidades o rampas, repeticiones y cualquier valor fuera de rango.
- Reportar completo. Resultado, unidad, temperatura, método, geometría, condición de corte/tiempo e incertidumbre cuando corresponda.
| Reporte | Evaluación |
|---|---|
| “Viscosidad: 1 200” | No informa unidad, temperatura, método ni condición de corte. |
| “Viscosidad aparente: 1,20 Pa·s a 25,0 °C; geometría X definida en el procedimiento; rapidez de corte 10 s−1; lectura a los 60 s tras preacondicionamiento indicado” | Permite interpretar la magnitud y repetir la condición; faltaría añadir identificación, incertidumbre y trazabilidad según el uso. |
Ejemplo propio: convertir sin perder la temperatura
Una muestra newtoniana hipotética presenta viscosidad dinámica η = 0,240 Pa·s y densidad ρ = 800 kg/m3, ambas determinadas a 25,0 °C. La viscosidad cinemática es:
ν = 0,240 / 800 = 0,000300 m2/s = 300 mm2/s
En unidades heredadas, 300 mm2/s coincide numéricamente con 300 cSt. El resultado solo es válido para los datos y temperatura del ejemplo. Si se usara una densidad medida a 15 °C con una viscosidad a 25 °C, la división sería matemáticamente posible pero metrológicamente incoherente.
Ejemplo de selección, no de resultado
Si el objetivo fuera comprobar un aceite newtoniano transparente contra una especificación cinemática, un capilar controlado en temperatura y un método aplicable serían candidatos. Si se tratara de una pintura que adelgaza al aplicarse, un solo tiempo de copa podría servir como control interno correlacionado, pero no describiría toda la curva; un viscosímetro rotacional o reómetro permitiría estudiar condiciones de corte relevantes. Para una pasta que no fluye hasta superar un umbral, debe definirse un método/modelo de cedencia en lugar de asignar “viscosidad infinita”.
Errores frecuentes de interpretación
- Comparar valores tomados a temperaturas distintas.
- Convertir cP a cSt sin usar densidad.
- Presentar rpm como rapidez de corte sin una geometría que establezca la relación.
- Informar viscosidad aparente sin tiempo, historial o condición de corte.
- Usar un capilar para una muestra con comportamiento no newtoniano sin reconocer dependencia del método.
- Confundir consistencia empírica con una propiedad SI.
- Promediar una muestra que cambió por sedimentación, evaporación o calentamiento durante el ensayo.
El resultado más útil no es el que tiene más cifras, sino el que responde a una pregunta del proceso y puede repetirse bajo condiciones declaradas. Explore más procedimientos en el hub de Metrología.
Fuentes técnicas consultadas
- IUPAC Gold Book: viscosidad cinemática. La 5.ª edición define ν como viscosidad dinámica dividida por densidad.
- NIST Guide to the SI, sección 8.8. Establece Pa·s para viscosidad dinámica y m2/s para cinemática.
- ISO 3104:2023: viscosidad cinemática de productos petrolíferos por capilar. La ficha oficial delimita productos, rango y dependencia del comportamiento de muestra.
- ISO 2555:2018: viscosidad aparente con viscosímetro rotacional de cilindro único. ISO la revisó y confirmó en 2023.
- ASTM D2196-20(2026): propiedades reológicas de materiales no newtonianos por viscosímetro rotacional. La ficha activa distingue viscosidad aparente, adelgazamiento por corte y tixotropía.
Las fichas públicas ayudan a seleccionar una norma, pero no sustituyen su texto completo ni el procedimiento específico del laboratorio.
1 Comentarios
La información de la viscosidad y la consistencia está muy completa en esta página, y ahora conozco los viscosímetros y cómo se mide la consistencia de un fluido.
ResponderBorrarP.D. Primer comentario :D
Nombre: Rosbelt Esaú De la Garza Valles.
ID: 00000245353