Los dos métodos para medir e informar la viscosidad, cinemático y absoluto (también llamado dinámico), a menudo causan confusión en las mentes de quienes no los usan regularmente. En esta columna, explicaré las diferencias entre ellos y brindaré algunos consejos sobre cómo aplicarlos a los lubricantes.
viscosidad absoluta
La viscosidad absoluta se define como la resistencia de un fluido al corte o la capacidad del fluido para resistir la deformación cuando se aplica una fuerza. Dicho de manera más simple, cuanto más espeso es el fluido, más energía se necesita para hacerlo fluir. Estrictamente hablando, la viscosidad cinemática se define como la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad.
La densidad es una propiedad derivada de la masa y, dado que, a efectos prácticos, la masa y el peso son directamente proporcionales en cualquier lugar de la superficie de la Tierra, la viscosidad cinemática a menudo se interpreta como la resistencia de un fluido a fluir bajo la influencia de la gravedad.
Me gusta pensar en la viscosidad cinemática como un caso especial de viscosidad absoluta. Las fuerzas de corte introducidas por la gravedad son en realidad muy pequeñas en comparación con las fuerzas de corte introducidas por la interacción mecánica de los componentes de la máquina.
Ilustremos esta diferencia con un ejemplo. Supongamos que tienes un tarro de miel y un tarro de agua sobre tu escritorio. Los tarros están fijados a la mesa para que no puedan moverse. Si pones una cuchara en cada frasco y empiezas a revolver, estás introduciendo cizalla en el líquido.
Tenga en cuenta que estas fuerzas no son causadas por la gravedad, por lo que lo que está haciendo es una prueba de viscosidad absoluta. Evidentemente el fluido con mayor resistencia a la agitación es la miel, por lo que podemos concluir que la viscosidad absoluta de la miel es mayor que la viscosidad absoluta del agua. Ahora toma esos frascos, quítalos de la mesa y sírvelos a un lado.
Todo el fluido saldrá del tanque, en este caso la fuerza que provoca el flujo se introduce por gravedad. Así que simplemente hicimos una prueba de viscosidad cinemática y también demostró que la miel tiene una viscosidad cinemática mayor que el agua porque tiene más resistencia a fluir fuera del frasco.
La viscosidad de un fluido, ya sea cinemática o absoluta, cambia según la temperatura medida. Por lo tanto, se debe informar la temperatura a la que se mide la viscosidad.
viscosidad cinemática
Como definición estricta del estado de movimiento, si se conoce la densidad del fluido, la viscosidad absoluta y la viscosidad cinemática se pueden convertir directamente. Esta relación se puede expresar como:
Viscosidad absoluta=viscosidad cinemática x densidad
Se deben utilizar unidades SI apropiadas para utilizar esta fórmula correctamente.
Hasta ahora hemos demostrado que tanto las pruebas de viscosidad absoluta como cinemática demuestran que la miel es más viscosa que el agua. Veamos otro ejemplo.
Utilizando dos frascos idénticos fijados a la mesa, llena uno con miel y el otro con mayonesa. Ahora realice una prueba de viscosidad absoluta agitando el fluido. Las pruebas mostrarán que la miel es un líquido más viscoso.
Dale la vuelta al frasco y haz una prueba de viscosidad cinemática, que mostrará que la mayonesa ahora es un líquido más viscoso (la miel se acabará más rápido que la mayonesa). En primer lugar, ¿cuál es la explicación de los diferentes resultados y, en segundo lugar, cuáles son las implicaciones, al menos en lo que respecta a los lubricantes para máquinas?
diferencia
Para explicar los diferentes resultados, necesitamos comprender las propiedades newtonianas del fluido. Si relaciona la viscosidad de un fluido con la cantidad de fuerza cortante que experimenta, algunos fluidos exhiben una viscosidad que es independiente de la cantidad de fuerza cortante aplicada.
Se llaman fluidos newtonianos, de los cuales la miel es un buen ejemplo. La distribución de la viscosidad de algunos fluidos cambia con la cantidad de cizallamiento experimentado. Estos se denominan fluidos no newtonianos, siendo la mayonesa un ejemplo.
Los fluidos no newtonianos exhiben viscosidades altas cuando la velocidad de corte es baja (prueba de viscosidad cinemática). Al igual que con la prueba de viscosidad absoluta, la viscosidad de los fluidos no newtonianos disminuye cuando el fluido se corta con más fuerza.
por qué es importante
¿Qué significa esto para los lubricantes?
1. La mayoría de los lubricantes (ver excepciones a continuación) exhiben propiedades casi newtonianas. Entonces, ya sea que midamos la viscosidad cinemática o la viscosidad absoluta y la tendencia, no hay mucha diferencia.
2. Los aceites que exhiben más propiedades no newtonianas son:
Lubricantes mejorados (aceites con aditivos que mejoran el índice de viscosidad)
Aceite degradado
Emulsiones de aceite, incluida la contaminación moderada de sólidos y/o líquidos y el arrastre de aire, todos los cuales pueden producir emulsiones.
3. Dado que las fuerzas de corte introducidas mecánicamente, en lugar de la gravedad, afectan el flujo de fluido lubricante en una máquina, se puede argumentar que la prueba de viscosidad absoluta es un mejor método para determinar la viscosidad. Sin embargo, también es justo suponer que cualquier factor que afecte los cambios en la viscosidad absoluta también puede afectar los cambios en la viscosidad cinemática.
Siempre que midamos y establezcamos tendencias en un método de medición (con una reproducibilidad adecuada), deberíamos poder obtener buenos patrones en los datos. Aunque estamos realizando mediciones de viscosidad cinemática e intuitivamente sabemos que son incorrectas en lo que respecta a la máquina, siguen siendo populares. Así que quédate con un método. En broma: es mejor equivocarse todo el tiempo que acertar algunas veces.
4. La viscosidad cinemática es el método común para medir e informar la viscosidad en el análisis de lubricantes usados, al menos en lo que respecta a la mayoría de los laboratorios comerciales. Como se mencionó en el párrafo anterior, puede que no sea el mejor enfoque, pero se ha convertido en el enfoque dominante debido a su historia y facilidad de uso.
5. La mayoría de los laboratorios comerciales utilizarán un viscosímetro automatizado para medir la viscosidad cinemática. La mayoría de los instrumentos de laboratorio de campo medirán la viscosidad absoluta, pero la reportarán como viscosidad cinemática utilizando suposiciones de densidad del fluido y realizando cálculos apropiados.
Por lo general, esto no es un problema para obtener resultados de tendencia, pero es importante asegurarse de que las mediciones de viscosidad se realicen siempre a la misma temperatura. Puede ser temperatura ambiente, pero asegúrese siempre de que el aceite haya tenido tiempo de alcanzar la temperatura ambiente en un ambiente con clima controlado antes de realizar la prueba.
Y no intente comparar demasiado los resultados de su laboratorio petrolero comercial con los resultados de su laboratorio de campo; serán diferentes, pero eso es porque miden cosas diferentes. Debería haber alguna correlación, pero no serán exactamente equivalentes.
La viscosidad suele considerarse la propiedad más importante de un lubricante. Por eso, también es importante poder medirlo y comprenderlo. Espero que esto proporcione una comprensión más clara del tema.
