Calculadora de la viscosidad del agua

Esta calculadora de la viscosidad del agua te ayudará a determinar la viscosidad del agua a temperatura ambiente o a cualquier temperatura, ¡incluso a temperaturas superiores a $300\ \mathrm{\degree C}$! En esta calculadora, aprenderás qué es la viscosidad absoluta del agua (comúnmente conocida como viscosidad dinámica) y cómo convertirla en viscosidad cinemática. También aprenderás a calcular la viscosidad del agua y el efecto de la temperatura en la viscosidad del agua utilizando varios métodos.

Esta calculadora de la viscosidad del agua te proporciona un gráfico de la viscosidad del agua en función de la temperatura y una tabla para que puedas consultar los efectos que la temperatura tiene sobre la viscosidad del agua y la densidad del agua. Aunque nuestros gráficos y tablas están en unidades SI, en esta calculadora también aprenderás cómo podemos expresar la viscosidad del agua en unidades imperiales. ¡Sigue leyendo para saber más!

La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido al flujo. Cuanto mayor es la viscosidad de un fluido (líquido o gas), más lentamente atraviesa una superficie. Imagina que goteas sirope de arce sobre los gofres de tu desayuno. El sirope de arce, un fluido muy viscoso, se vierte más lentamente que cuando viertes leche sobre tus cereales, ya que la viscosidad de la leche es mucho menor. También podemos expresar la viscosidad como la fricción interna de un fluido en movimiento. La atracción entre las moléculas de un fluido viscoso es mucho mayor que la de un fluido menos viscoso.

Sin embargo, cuando aplicamos calor o energía térmica adicional a nuestros fluidos, sus moléculas empiezan a moverse más deprisa. Como resultado, en los gases, las moléculas experimentan más fricción entre sí, lo que hace que fluyan más despacio y se vuelvan viscosas. En los líquidos, cuando las moléculas empiezan a moverse más deprisa, su atracción mutua se debilita. Este debilitamiento hace que las moléculas de los líquidos se muevan más libremente y, por tanto, con menor viscosidad.

En este artículo, nos centraremos más en la viscosidad de los líquidos, concretamente en la viscosidad cinemática y la viscosidad dinámica del agua. Al hablar de viscosidades, cuando mencionamos "viscosidad ", en realidad queremos decir viscosidad dinámica. La viscosidad dinámica, o la viscosidad absoluta de cualquier fluido, es proporcional al esfuerzo cortante por unidad de superficie necesario para mover una placa a velocidad constante sobre otra placa con un espesor de fluido mantenido entre estas dos placas, como en un flujo de Couette, como se muestra a continuación:

Cuanto mayor sea la fuerza o el esfuerzo necesarios para mover la placa, más viscoso será el fluido. A la hora de elegir entre las dos viscosidades, conviene tener en cuenta que la viscosidad dinámica nos habla de la fuerza necesaria para mover el fluido a una determinada velocidad. En cambio, la viscosidad cinemática nos habla de la velocidad que alcanza el fluido cuando se le aplica una determinada fuerza.

Podemos medir la viscosidad dinámica en milipascales-segundo ($\mathrm{mPa\cdot s}$) o con un equivalente más elegante llamado "centipoise" En cambio, podemos expresar la viscosidad cinemática en milímetros cuadrados por segundo ($\mathrm{mm^2/s}$), que también tiene una unidad equivalente llamada "centistokes" Para simplificar este texto, sólo utilizaremos miliPascales-segundo y milímetros cuadrados por segundo para la viscosidad dinámica y la viscosidad cinemática, respectivamente.

Sin embargo, si necesitas expresar la viscosidad del agua en unidades inglesas, siempre puedes convertir la parte de miliPascales a libra-fuerza por pie cuadrado, y los milímetros cuadrados a pulgadas cuadradas, para la viscosidad dinámica y la viscosidad cinemática respectivamente. Puedes utilizar nuestro convertidor de presión 🇺🇸 y convertidor de área 🇺🇸 para estos procedimientos, especialmente si tienes muchos valores que convertir.

El agua, al ser el líquido más estudiado, es el mejor fluido para empezar a aprender sobre la viscosidad. La viscosidad dinámica del agua a temperatura ambiente tiene un valor de alrededor de $1.0\ \mathrm{mPa\cdot s}$, y disminuye al aumentar la temperatura. Este valor es la viscosidad del agua a $20\ \mathrm{\degree C}$. A continuación se muestra una tabla de viscosidad del agua en función de la temperatura que muestra el efecto de la temperatura sobre la viscosidad dinámica y la viscosidad cinemática del agua.

El gráfico anterior de viscosidad del agua en función de la temperatura es una representación visual de los datos registrados a continuación. Se han realizado experimentos a diferentes temperaturas para obtener estos datos. En la tabla de abajo, también hemos incluido la densidad del agua, ya que tiene un papel crucial en la conversión de la viscosidad dinámica en viscosidad cinemática (algo que aprendimos a hacer en el convertidor de Poise-Stokes 🇺🇸), como verás en la siguiente sección de este texto.

Para utilizar nuestra calculadora, introduce la temperatura para la que quieres conocer las viscosidades del agua. También puedes pasar el ratón (para ordenadores) o arrastrar el dedo(para teléfonos móviles) sobre el gráfico de nuestra calculadora para ver los valores de viscosidad a cualquier temperatura.

También hemos incluido en nuestra calculadora de la viscosidad del agua los valores de la densidad del agua a cualquier temperatura.

Para determinar la viscosidad del agua a cualquier temperatura, podemos utilizar la tabla o el gráfico de la viscosidad del agua en función de la temperatura que aparece en la sección Efecto de la temperatura sobre la viscosidad del agua de este texto y utilizar el método de interpolación (por ejemplo el que conocimos en la calculadora de interpolación lineal 🇺🇸) para otras temperaturas que no aparecen en la tabla. Utilizando la tabla, podemos aproximarnos a la temperatura que queremos y luego (1) trazar una línea vertical desde el eje x hasta que se cruce con la curva. Si (2) trazamos una línea horizontal desde esta intersección, podremos ver la viscosidad aproximada del agua a una temperatura determinada, como la que se muestra a continuación para $125\ \mathrm{\degree C}$:

Según el método que decidas elegir (utilizar la calculadora de viscosidad del agua con método de interpolación o trazar líneas), puedes obtener los valores de la viscosidad del agua (dinámica y cinemática).

Sin embargo, lo recomendado es elegir sólo un método cuando se comparan varios valores de viscosidad a diferentes temperaturas. De este modo, los conceptos que subyacen a los valores que obtengas serán coherentes y adecuados para las comparaciones. En cualquier caso, nosotros elegimos el primer método (el método de interpolación) porque es más preciso que trazar líneas verticales y horizontales sobre un gráfico.

Además de calcular la viscosidad dinámica del agua, también podemos necesitar determinar la viscosidad cinemática del agua a cualquier temperatura. También podemos utilizar la tabla o gráfico de viscosidad-temperatura del agua que se proporciona en este texto y seguir las mismas instrucciones dadas anteriormente. También podemos calcular la viscosidad cinemática del agua a partir de la viscosidad dinámica dividiendo la viscosidad dinámica por la densidad del agua, como se muestra a continuación:

donde

• $\nu_T$ denota la viscosidad cinemática a la temperatura $T$;
• $\eta_T$: Viscosidad dinámica a la temperatura $T$;
• $\rho_T$: Densidad del agua a la temperatura $T$.

Ten en cuenta que la temperatura también afecta a la densidad del agua y que toda interpolación lineal necesaria debe hacerse antes del cálculo. Supongamos que hemos calculado previamente que la densidad del agua a $78\ \mathrm{\degree C}$ es aproximadamente igual a $0.973\ \mathrm{g/cm^3}$. Además, utilizando el método de interpolación, hallamos que la viscosidad dinámica del agua en $78\ \mathrm{\degree C}$es aproximadamente $0.36336\ \mathrm{mPa \cdot s}$. A continuación, convertimos este valor de viscosidad dinámica en viscosidad cinemática de la siguiente manera:

Utilizando el método de conversión mostrado anteriormente, ahora podemos decir que la viscosidad cinemática del agua en $78\ \mathrm{\degree C}$ es aproximadamente $0.37344\ \mathrm{mm^2/s}$.

La viscosidad es la medida de la resistencia al flujo de un fluido. Cuanto mayor es la viscosidad de un fluido, más lentamente fluye sobre una superficie. Por ejemplo, el sirope de arce y la miel son líquidos con viscosidades elevadas, ya que fluyen lentamente. En comparación, los líquidos como el agua y el alcohol tienen viscosidades bajas, ya que fluyen muy libremente.

Podemos expresar la viscosidad dinámica en milipascales por segundo (mPa⋅s) o centipoise (cP), donde 1 mPa⋅s = 1 cP. Por otro lado, podemos expresar la viscosidad cinemática en milímetros cuadrados por segundo (mm²/s) o centistokes (cSt), donde 1 mm²/s = 1 cSt.

La viscosidad del agua es de 1.0016 mPa⋅s a 20 °C. Esto corresponde a su viscosidad dinámica. La viscosidad del agua varía en función de su temperatura, y cuanto más alta es la temperatura, menos viscosa es el agua. Por ejemplo, la viscosidad del agua a, 80 °C es de 0.354 mPa-s.

Sí, la viscosidad del agua cambia con la temperatura. El agua tiende a tener mayor viscosidad a temperaturas más bajas y menor viscosidad a temperaturas más altas. Piensa en meter agua en un congelador. Las moléculas de agua a menor temperatura empiezan a perder su energía, se atraen más entre sí y fluyen con bastante lentitud hasta que el agua se convierte en hielo.

Puedes determinar la viscosidad del agua a una temperatura determinada utilizando la tabla de viscosidad del agua en función de la temperatura o por el método de interpolación utilizando la tabla de viscosidad del agua en función de la temperatura. Utilizando la tabla, simplemente

1. Encuentra la temperatura que necesitas en el eje X;
2. Dibuja una línea vertical desde el eje X hacia arriba hasta que llegue a la gráfica de la viscosidad del agua;
3. En la intersección, traza una línea horizontal que vaya hacia el eje Y para encontrar la viscosidad que buscas.

Sí, los gases también tienen viscosidad. Sin embargo, a diferencia de los líquidos, la temperatura afecta a la viscosidad de los gases de modo que a temperaturas más altas, la viscosidad de los gases también aumenta. En otras palabras, a medida que hace más calor, los gases como el aire se sienten un poco estancados que cuando hace más frío.

Basta con multiplicar la viscosidad cinemática del líquido a una temperatura determinada por su densidad a esa misma temperatura. Por ejemplo, la viscosidad cinemática y la densidad del agua a 78 °C son de unos 0.37344 mm² por segundo y 0.973 gramos por cm³, respectivamente. Multiplicándolos, obtenemos 0.37344 mm²/s × 0.973 g/cm³= 0.36336 mPa-s, que es la viscosidad dinámica del agua a 78 °C.

Pon el agua a una temperatura muy baja para aumentar su viscosidad. A temperaturas más bajas, las moléculas de agua tienden a perder energía, lo que hace que se amontonen unas sobre otras. Este apelotonamiento hace que las moléculas de agua experimenten más fricción entre sí, haciendo que fluyan más despacio o se vuelvan viscosas.

Aproximadamente 1mm² por segundo. A 20 °C, la viscosidad cinemática del agua es de aproximadamente 1 mm² por segundo y aumenta a temperaturas más bajas. A 10 °C, la viscosidad cinemática del agua es de unos 1.3 mm² por segundo, mientras que a 30 °C es de unos 0.8 mm² por segundo. Aumentar la temperatura disminuye la viscosidad del agua.

El agua tiene una viscosidad baja, ya que puede fluir fácilmente. En cambio, los fluidos que tardan en fluir, como la miel y el glicerol, tienen viscosidades altas. También hay que tener en cuenta que la temperatura también afecta a la viscosidad de los fluidos. La miel fría fluirá aún más lentamente que la miel a temperatura ambiente. En cambio, la miel caliente fluirá más rápido de lo normal. Lo mismo ocurre con el agua.

Añadir sustancias que espesan el agua, como el azúcar, aumenta la viscosidad del agua. Cuanto más azúcar se añade, más viscosa se vuelve el agua y más espesa. Añadir calor a la mezcla ayudará a mezclar más azúcar con el agua. Cuando la mezcla se enfríe a temperatura ambiente, será más viscosa que cuando aún está caliente.

Sí, añadir sal al agua aumenta la viscosidad del agua. Dado que al añadir sal al agua se obtiene una solución más espesa y densa, también aumenta su viscosidad. Aunque puede que no se perciba fácilmente al comparar el agua salada con el agua dulce, sí se notará en concentraciones de sal más elevadas.

Puedes utilizar un viscosímetro. Hay muchos tipos de viscosímetros, pero uno de los más sencillos y fáciles de utilizar es el viscosímetro de Ostwald.

Un viscosímetro de Ostwald es un tubo de vidrio en forma de U con bulbos designados y dos marcas por donde debe pasar el líquido que se está probando. Durante la observación, el tiempo que tarde el líquido en atravesar las dos marcas representará la viscosidad cinemática del líquido. Este procedimiento debe realizarse a una temperatura conocida.