Dinámica de la Capa Límite

El flujo de capa límite puede ser laminar o turbulento. Esta transición se da por los siguientes factores: rugosidad de la superficie, gradiente de presión, transferencia de calor y perturbaciones de corriente libre.

Flujo Laminar

Las moléculas están en agitación molecular permanente y penetran las capas adyacentes. Cerca de la placa, la velocidad es cero por efecto de la viscosidad, que provoca la adherencia del fluido. La molécula que pasa de una capa más rápida a una más lenta suministra una cantidad de movimiento mayor a la que tienen las moléculas de esta última, y viceversa. Consecuencia: La capa más veloz pierde cantidad de movimiento y la más lenta gana.

Flujo Turbulento

En esta zona hay intercambios de partículas de fluido que se desplazan caóticamente; estas poseen gradientes de velocidad importantes que provocan remolinos. Esta capa se extiende indefinidamente y es la que interesa en el análisis estructural.

Instrumentación para la Medición de Viscosidad

Viscosímetro Saybolt

Este equipo consiste en un recipiente destinado a contener el fluido cuya viscosidad se quiere determinar, el cual dispone en su parte inferior de un orificio de diámetro normalizado. Este recipiente se halla dentro de otro que sirve de baño termostático para determinar viscosidades a diferentes temperaturas. Antes de comenzar, debe ser limpiado con un solvente adecuado y secado con una corriente de aire (orificio libre de obstáculos). Se deben realizar tres mediciones a distintas temperaturas. Para cada temperatura de trabajo, se determinará la densidad del fluido empleado para obtener viscosidades absolutas. La unidad de medida es el tiempo que tardan 60 ml de fluido en pasar por el orificio a una temperatura dada.

Viscosímetro Engler

El principio de funcionamiento es igual al Saybolt. Las diferencias residen en las formas de los orificios normalizados y en que el viscosímetro Engler requiere un sistema de calentamiento externo. La temperatura de trabajo suele ser de 20 a 80 °C. Se precisan de 200 a 250 cm³ de producto para la determinación de la viscosidad.

Clasificación y Normativa de Lubricantes

Viscosidad SAE

La viscosidad de un lubricante se representa con el grado SAE. Técnicamente, es la resistencia al movimiento que ofrece el fluido lubricante. Una adecuada viscosidad permite mantener una película de aceite suficiente para separar las superficies y evitar el rozamiento.

• Aceites monogrado: Utilizados cuando la temperatura de funcionamiento varía poco.
• Aceites multigrado: Menos sensibles a la temperatura, responden a una graduación de invierno (W) y verano. El primer número (seguido de W) representa la viscosidad en frío; el segundo número representa la viscosidad en caliente (ej. 5W40).

Sistema ISO

Desarrollado en 1975 para establecer un lenguaje común entre usuarios, proveedores y fabricantes. El sistema ISO establece 18 grados de viscosidad, comprendidos entre 2 y 1500 cSt. Cada grado se designa por el número entero más cercano a su viscosidad cinemática media expresada en centistokes a 40 °C.

Índice de Viscosidad (IV)

Representa la tendencia de un lubricante a cambiar su viscosidad con la temperatura. Un alto IV significa que el aceite tiene menor tendencia a variar su viscosidad ante cambios térmicos.

Conceptos de Presión e Hidrostática

• Presión absoluta: Presión de un fluido medida respecto al vacío perfecto o absoluto.
• Presión manométrica (o relativa): Diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica. Se aplica cuando la presión es mayor a la atmosférica.
• Manómetro: Instrumento para medir presión. Un barómetro mide la presión atmosférica y consta de un tubo en U cerrado en un extremo, lleno de mercurio.
• Teorema Fundamental de la Hidrostática: La diferencia de presión entre dos puntos de una masa fluida en equilibrio, sometida a la gravedad, es igual al producto del peso específico del fluido por la distancia vertical entre ambos.

Definiciones de Viscosidad

Viscosidad Dinámica

También llamada viscosidad absoluta, es la resistencia interna entre las moléculas de un fluido en movimiento. Es la oposición a los esfuerzos cortantes, manifestándose como una relación entre dichos esfuerzos (fuerzas que deforman las láminas líquidas) y el gradiente de velocidad.

Viscosidad Cinemática

Es una expresión que relaciona directamente la viscosidad dinámica con la densidad del fluido. Describe el movimiento del fluido sin considerar las fuerzas que lo producen.