guia sobre viscosidad de lubricantes industriales

1. PROF. ADA PEREZ MARTINEZ
1
UNIDAD: HIDROESTATICA
CLASE: PROPIEDADES DE FLUIDOS :VISCOSIDAD
ASIGNATURA: CBMF01 Mecánica De Fluidos

2. Propósitos de la Clase
Profesor: Ada Pérez M
APRENDIZAJE ESPERADOS
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
1.1.- Resuelve problemas en sistemas hidrostáticos en al ámbito industrial, a partir de las ecuaciones fundamentales.
1.1.1.- Calcula viscosidad, densidad absoluta y relativa, peso y volumen especifico, para fluidos de uso habitual en el
área industrial, según ecuaciones fundamentales, coherentes con los sistemas de unidades internacional y
anglosajón.

3. ¿Porqué estudiar el tema?
Profesor: Ada Pérez M
La viscosidad determinará la facilidad con la que el aceite
bombea a los componentes de trabajo, la facilidad con que pasa
a través del filtro y la rapidez con que se drena de nuevo al
motor. Cuanto menor sea la viscosidad, facilitará este proceso.
Es por eso que los arranques en frío son tan críticos para un
motor, debido a que el aceite es frío y tan relativamente grueso.
La viscosidad de un fluido es importante porque está
directamente relacionada con sus capacidades de carga.
Cuanto mayor sea la viscosidad de un fluido, mayores serán las
cargas que pueda soportar. La viscosidad de un fluido debe ser
adecuada para separar las partes móviles en condiciones
normales de funcionamiento es decir de la temperatura y
velocidad.

4. La Viscosidad es la resistencia que tienen las moléculas que conforman
un líquido para separarse unas de otras, es la oposición de un fluido a
deformarse , la que es debida a las fuerzas de adherencia que tienen
unas moléculas de un líquido o fluido con respecto a las otras moléculas
del mismo líquido. O sea la magnitud de la resistencia ofrecida por el
fluido es una resistencia a la deformación y estaría determinada por la
velocidad de deformación como por una propiedad del fluido
denominada viscosidad.
La viscosidad es debida al rozamiento interno existente entre las
partículas del fluido. Dicha propiedad sólo se manifiesta durante el
movimiento del fluido, siendo el origen de fuerzas que se oponen al
mismo. Cuanto mayor es su viscosidad, más difícilmente circula por las
tuberías.
¿Qué es la VISCOSIDAD?

5. En hidráulica o mecánica de
fluidos, la viscosidad dinámica
y la viscosidad cinemática son
conceptos necesarios para
relacionar las fuerzas que
generan el movimiento y la
velocidad en un líquido. De
esta manera, es importante
saber cómo los líquidos se
desplazan para entender cómo
funcionan los mecanismos
accionados por fluidos
líquidos.
En la práctica se utilizan
dos tipos de viscosidad:
a) Viscosidad Absoluta o Viscosidad Dinámica. μ
b) b) Viscosidad cinemática 
TIPOS DE VISCOSIDAD
la viscosidad absoluta
la viscosidad cinemática
la viscosidad Engler
la viscosidad Redwood, etc

6. La viscosidad dinámica, también llamada viscosidad absoluta, es la resistencia interna entre las moléculas de un
fluido en movimiento y determina las fuerzas que lo mueven y deforman. Es aquella que hace referencia a la fricción
interna entre las capas de el fluido, esta es medida en: Poise, Centipoise o Pascales-Segundos.
Se denominada también viscosidad absoluta o simplemente viscosidad, es una propiedad característica de cada
fluido y es además dependiente de la temperatura y la presión, (μ = μ(p, T).
Viscosidad dinámica, μ
Unidades de la viscosidad absoluta o dinámica
Equivalencias
1Poise= 0,1 Pa.s
1Centipoise= pois/100= 0,001 Pa.s = 1 mPa.s
RELACIÓN DE UNIDADES
ECUACION DIMENSIONAL DE VARIABLES PARA DE UNIDADES

7. La viscosidad cinemática es una medida de la resistencia interna de un fluido
a fluir bajo fuerzas gravitacionales. Se determina midiendo el tiempo en
segundos requerido para que un volumen fijo de fluido fluya por gravedad
una distancia conocida a través de un capilar dentro de un viscosímetro
calibrado a una temperatura estrechamente controlada.
La viscosidad cinemática relaciona la viscosidad dinámica con la densidad del
líquido. Teniendo el valor de la viscosidad dinámica se puede calcular la
viscosidad cinemática de un fluido con la siguiente fórmula:
Viscosidad Cinematica, 
Unidades de la viscosidad Cinemática
Equivalencias
1Poise= 0,1 Pa.s
1Centipoise= pois/100= 0,001 Pa.s = 1 mPa.s
Para el sistema CGS, es más común la unidad:
En el S.I. de Unidades:
s
m
kg/m
s)
kg/(m 2
3 



 


8. LEY DE NEWTON DE LA VISCOSIDAD
Un fluido se diferencia de un sólido por su comportamiento cuando éste se somete a una fuerza. La fuerza
aplicada es tangencial al fluido y se denomina esfuerzo cortante. Cuando a un fluido se le aplica un esfuerzo de
corte, el fluido presenta una resistencia al movimiento, lo cual genera en el fluido la tendencia a deformarse.
Posteriormente fluye y su velocidad aumenta conforme aumenta el esfuerzo .
Para muchos fluidos se ha determinado en forma experimental que la fuerza tangencial F (Newton) aplicada una
placa de área A(m2) es directamente proporcional a la velocidad v(m/s) e inversamente proporcional a la distancia
Δy (m).

9. Los líquidos se deslizan en capas o láminas, lo que significa que la velocidad del fluido es nula en la superficie de
contacto y aumenta mientras se vuelve más distante creando una tangente que se denomina fuerza tangencial.

10. Ley de Viscosidad de Newton
Profesor: Ada Pérez M
La viscosidad es la medida de la resistencia de los líquidos a fluir a una determinada temperatura. Un
líquido que fluye fácilmente tiene baja viscosidad, mientras que un líquido que no fluye fácilmente
tiene alta viscosidad. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, baja su viscosidad. Cuando
disminuye la temperatura de un líquido, se incrementa su viscosidad

11. Viscosidad del aceite hidráulico
Con las diferentes opciones de aceite para su sistema, una cosa para recordar es elegir un aceite que tenga
la viscosidad correcta. La viscosidad es una medida de la resistencia al flujo del aceite; cuanto menor es el
grado de viscosidad, más fino es el aceite y, cuanto mayor es la viscosidad, el aceite es más grueso.
Es por ello que, en condiciones climáticas tropicales suele emplearse aceites de viscosidad más alta que en
ambientes con bajas temperaturas.
Para que un equipo hidráulico trabaje al máximo rendimiento incluso bajo condiciones climáticas extremas
y/o condiciones de alta presión / temperatura, se recomienda el uso de fluidos hidráulicos de la mejor
calidad, comprobar de forma regular el estado del aceite e incorporar en el proceso un programa de
mantenimiento preventivo.

12. Dependencia de la viscosidad con la temperatura.
Si bien la viscosidad de los fluidos depende tanto de la presión como de la temperatura, la dependencia con la presión
es, por lo general, despreciable.
La viscosidad dinámica de los líquidos decrece con la temperatura y la de los gases crece.
Gases
Donde μ0 es la viscosidad dinámica a la
temperatura T0 = 273K y TS una constante
empírica con unidades de temperatura que
depende de cada gas.
Líquidos
Donde D y B son constantes empíricas
particulares para cada líquido y T la
temperatura absoluta

13. Dependencia de la viscosidad con la temperatura.
Si bien la viscosidad de los fluidos depende tanto de la presión como de la temperatura, la dependencia con la presión
es, por lo general, despreciable.
La viscosidad dinámica de los líquidos decrece con la temperatura y la de los gases crece.
Gases
Donde μ0 es la viscosidad dinámica a la
temperatura T0 = 273K y TS una constante
empírica con unidades de temperatura que
depende de cada gas.
Líquidos
Donde D y B son constantes empíricas
particulares para cada líquido y T la
temperatura absoluta

14. Dependencia de la viscosidad con la presión.
La dependencia de la viscosidad con la presión se hace manifiesta solo a altas presiones. Para la mayoría
de los líquidos la viscosidad aumenta con la presión en forma exponencial por lo que se utiliza la siguiente
relación para representar esta dependencia
Donde μ0 es la viscosidad a la
presión p, μ0 la viscosidad a la
presión p0 = 1 bar y la
temperatura T y

15. Los fluidos se de acuerdo a su viscosidad y a
su esfuerzo cortante se clasifican en:
Newtonianos No Newtonianos
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad
puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos
newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de
describir. La curva que muestra la relación entre el
esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es
lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el
agua. se rige por la ley de Newton del esfuerzo
cortante:
Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad
varía con la temperatura y la tensión cortante que se le
aplica. Como resultado, un fluido no newtoniano no
tiene un valor de viscosidad definido y constante. Como
la viscosidad no es suficiente para definir a estos tipos
de fluidos, es necesario clasificarlos de acuerdo a sus
propiedades reo lógicas que se dan en este
hipervínculo:
Tipos de fluidos No Newtonianos

16. La viscosidad cinemática se mide observando el
tiempo que tarda el aceite en viajar a través del
orificio de un capilar bajo la fuerza de la
gravedad (Figura 1). El orificio del tubo del
viscosímetro cinemático produce una resistencia
fija al flujo. Se encuentran disponibles capilares
de diferentes diámetros para soportar fluidos de
distintas viscosidades.
El tiempo necesario para que el fluido fluya a
través del tubo capilar se puede convertir a una
viscosidad cinemática utilizando una constante
de calibración simple provista para cada tubo. El
procedimiento dominante para realizar
mediciones de viscosidad cinemática es ASTM
D445, a menudo modificado en el laboratorio de
análisis de lubricante usado para ahorrar tiempo
y hacer que la medición de la prueba sea más
eficiente.
Medición de la viscosidad cinemática
Figura 1. Viscosímetro capilar en U

17. La viscosidad dinámica se mide como la resistencia al flujo cuando una
fuerza externa y controlada (bomba, aire a presión, etc.) fuerza el aceite
a través de un capilar (ASTM D4624), o cuando un cuerpo es forzado a
moverse a través del fluido por una fuerza externa y controlada, como un
husillo accionado por un motor. En cualquier caso, se mide la resistencia
al flujo (o cizallamiento) en función de la fuerza de entrada, que refleja la
resistencia interna de la muestra a la fuerza aplicada, o su viscosidad
dinámica.
Hay varios tipos de viscosímetros absolutos. El viscosímetro rotativo
Brookfield, representado en la Figura 2, es el más común. La medición de
la viscosidad absoluta se ha utilizado para aplicaciones de investigación,
control de calidad y análisis de grasas en el campo de la lubricación de
maquinaria.
Medición de la viscosidad dinámica (viscosidad absoluta)
Figura 2. Viscosímetro rotativo ASTM D2983

18. Como definición aproximada de la viscosidad cinemática se puede establecer como el tiempo en segundos
que tarda en pasar a través de un tubo capilar una determinada cantidad de aceite, considerando el aceite a
una temperatura de 40ºC ó bien, a 100ºC. La unidad que se emplea es el centistoke (cSt).
La viscosidad, por tanto, es una propiedad que depende en gran medida de la temperatura que tenga el
fluido en cada momento y es clasificada por la "Sociedad de Ingenieros del Automóvil" (SAE, Society of
Automotive Engineers) mediante una combinación alfanumérica (p. ej., 5W-40) estableciéndose así una
escala de medida para los aceites de motor reconocida internacionalmente.
Resumiendo por tanto, la viscosidad cinemática mide el tiempo que tarda una cantidad determinada de
aceite en fluir a través de un orificio a una temperatura estándar. Cuanto más tarde, mayor es la viscosidad
de ese aceite, y por consiguiente mayor será su código SAE.
La viscosidad SAE mantiene las siguientes correspondencias con la viscosidad cinemática, de acuerdo a la
siguiente tabla:

19. Ejemplo: 1.- Se tiene un liquido de viscosidad de 0,05 poise y una densidad relativa de 0,85 , determine:
a) Viscosidad en MKS
b) Viscosidad cinemática en Stokes
c) Viscosidad Cinemática en MKS
Desarrollo:

20. Ejemplo 2: Cual será el peso de un fluido con una viscosidad dinámica de 0,8 poises ocupando un volumen de 800 cc ,
sabiendo que su viscosidad cinemática es de 0,8 stoke. (Res:7,84N)

21. Ejemplo 3: Hallar la viscosidad cinemática de un liquido cuya viscosidad absoluta es de 15,14 poises y su densidad
relativa 0,964 dando el resultado en m2/seg

22. Problemas Resueltos
Ejemplo 1: Una placa situada a 0,5 [mm] de una placa fija se mueve a 0,25 [m/s] y requiere una fuerza por unidad
de área de 2 [N/m²] para mantener esta velocidad. Determinar la viscosidad fluida de la sustancia entre las dos
placas paralelas en el sistema internacional y en unidades CGS.

23. Problemas Resueltos
Profeso rAda Perez M
Ejemplo 2: Un eje de 15 [cm] de diámetro gira a 1800 [rpm] en un buje estacionario de
0,30 [m] de longitud y 15,05 [cm] de diámetro interior. El espacio uniforme entre el eje y
el buje está ocupado por un aceite de viscosidad 1,755 . 10-3 [kp s/m²]. Determinar la
potencia necesaria para vencer la resistencia viscosa en el buje. Nota: Potencia = fuerza ×
velocidad.

24. Problemas Resueltos
Profeso rAda Perez M

25. PROBLEMA N°1: Se aplica una fuerza de 400 N a una placa de 300 cm2 de área, bajo la cual existe un fluido que se
mueve con una velocidad de 2,8 m/s. El fluido esta entre una placa móvil y otra fija, separadas una distancia de 1
cm de distancia. Si el fluido tiene una densidad relativa de 0,8 , Determinar:
a)Viscosidad Absoluta
b)Viscosidad Cinemática

26. PROBLEMA N°2: Una placa situada a 0.5 mm de una placa fija se mueve a 0.25 m/s y requiere una fuerza por
unidad de área de 2 Pa para mantener esta velocidad. Determine la viscosidad de la sustancia entre las dos placas.
3.-Un bloque cúbico de 0,20 [m] de arista y de 250 [N] de peso se deja resbalar sobre un plano inclinado de 20o
respecto de la horizontal, sobre el cual existe una película de aceite de 0,0022 [kg/m s]de viscosidad y 0,025 [mm]
de espesor. Determinar la velocidad a la que descenderá el bloque , considerando la hipótesis de distribución lineal
de velocidades. ( R: 24,29 m/s)

27. Fuentes del Contenido
 Mott, Robert L. – Mecánica de Fluidos – 6ta. Edición, Editorial Prentice Hall – Año 2006.
 Troncoso, Elizabeth – Flujo de Fluidos: Clase N°1 – Universidad Tecnológica Metropolitana – Año 2013.
Profesor: Ada Pérez M