Comprenda los conceptos de viscosidad y densidad

La viscosidad y la densidad son dos propiedades fundamentales de los fluidos que desempeñan un papel crucial en diversas industrias, entre ellas la de los higienizantes. Aunque son conceptos relacionados, difieren significativamente en sus definiciones y efectos. Siga leyendo para obtener más información.

¿Qué es la viscosidad?

La viscosidad es una medida de la resistencia que ofrece un fluido al desagüe. Imaginemos un líquido que fluye lentamente por una tubería. Esta resistencia al flujo en movimiento es lo que llamamos viscosidad.

Nos dice cuánto se opone un fluido a la deformación, es decir, a cambiar de forma bajo la acción de fuerzas. Cuanto más viscoso es un fluido, más difícil es hacerlo fluir. Pensemos en la miel, que fluye lentamente, comparada con el agua, que fluye libremente.

Tipos de viscosidad

Existen dos tipos de viscosidad: la viscosidad dinámica, también conocida como viscosidad absoluta, y la viscosidad cinemática.

La viscosidad dinámica es una medida de la fuerza necesaria para mover una capa de fluido con respecto a otra capa, y suele medirse en unidades de centipoise (cP) o mPa-s.

La viscosidad cinemática, por su parte, es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad del fluido, y mide la resistencia de un fluido a fluir debido a las fuerzas gravitatorias que actúan sobre él. Se expresa en unidades como cm2/s o cSt en unidades CGS.

Fluidos newtonianos y no newtonianos

Para entender la viscosidad, es importante saber más sobre los tipos de fluidos, a saber, fluidos newtonianos y no newtonianos.

Los fluidos newtonianos son aquellos que siguen la Ley de Viscosidad de Newton y tienen propiedades bien definidas, presentando una viscosidad constante que no cambia con la aplicación de una fuerza, siendo el agua un ejemplo común, así como los detergentes para lavadora y lavavajillas, cuando se trata de productos de limpieza.

En cambio, los fluidos no newtonianos desafían esta regla y presentan viscosidades que varían en función de la fuerza aplicada. Un ejemplo de fluidos con esta característica son los suavizantes. Existen varios tipos de fluidos no newtonianos:

• Pseudoplásticos o tixotrópicos: se vuelven menos viscosos bajo agitación. Ejemplo: suavizante con Isogen TXT 200.
• Reopécticos o dilatantes: Se vuelven más viscosos bajo agitación. Ejemplo: detergente alcalino clorado con Isogen DAC 210.
• Viscoelástica: la viscosidad varía en función de la fuerza aplicada y del tiempo de aplicación. Ejemplo: alcohol gel con Noxipon PCVN o Noxipon TAG.
• Plásticos de Bingham: requieren una tensión mínima para empezar a fluir. Ejemplo: detergente con Noxipon NOVO.

¿Cómo se mide la viscosidad?

La forma más habitual de medir la viscosidad dinámica es mediante viscosímetros rotacionales. Estos viscosímetros miden el par de fuerzas o la fuerza necesaria para hacer girar una sonda en una muestra de fluido. En estos casos, podemos citar el viscosímetro Brookfield como el más común en la industria.

Para medir la viscosidad cinemática, es muy común utilizar un viscosímetro de tubo capilar u orificio, que mide el tiempo que tarda el fluido en fluir a través de un tubo. En estos casos, el más utilizado en la industria de la higienización es el Copo Ford, en el que la viscosidad se relaciona con el tiempo de vaciado de un vaso de volumen conocido que tiene un orificio calibrado en su base.

Normalmente se utiliza para fluidos newtonianos, y los protocolos de los métodos de ensayo los proporciona la norma ASTM D 1200. Si el material no es newtoniano, puede utilizarse el copo Ford según el método de ensayo ASTM D 2196.

El copo está disponible en juegos de diferentes tamaños, especificados por una norma internacional (ISO 2431). El tamaño del orificio se selecciona para cada muestra con el fin de obtener un tiempo de flujo de entre 30 y 100 segundos.

¿Qué es la densidad?

La densidad es la cantidad de masa de una sustancia por unidad de volumen. Es una medida de la “compactación” de la materia. Por ejemplo, la densidad del agua es de aproximadamente 1 g/cm³, lo que significa que cada centímetro cúbico de agua tiene una masa aproximada de 1 gramo.

Tipos de densidad

La densidad puede clasificarse como densidad absoluta, que corresponde a la masa por unidad de volumen, siendo la unidad de medida el kilogramo por metro cúbico (kg/m³), o densidad relativa, que indica la relación entre la densidad de un material y la densidad de un material de referencia, generalmente agua. Es adimensional y útil para comparar la densidad de distintas sustancias.

¿Cómo se mide la densidad?

La densidad puede medirse de varias maneras. Hoy en día existen densímetros que se pueden adquirir para realizar esta medición, un sencillo instrumento que mide la densidad de un líquido haciendo flotar un objeto calibrado.

También puede medirse con una balanza hidrostática, que mide la masa de un objeto en el aire y sumergido en un fluido, lo que permite calcular la densidad.

Para los productos sólidos, se recomienda utilizar un picnómetro, un frasco de vidrio de volumen conocido utilizado para determinar la densidad de líquidos y sólidos.

Sin embargo, una de las formas más sencillas de llegar al valor de la densidad es pesar el material que se va a analizar en un matraz aforado, haciendo la relación entre masa y volumen, según la fórmula que se indica a continuación:

Precauciones al medir la viscosidad y la densidad

Tanto la viscosidad como la densidad pueden verse afectadas por la temperatura, la presión y la presencia de otras sustancias.

Por ejemplo, el aumento de la temperatura de un fluido puede disminuir su viscosidad, facilitando su bombeo o flujo. Además, el calor hace que las moléculas se separen, lo que significa que hay menos moléculas en un volumen determinado, es decir, la densidad disminuye al aumentar la temperatura. Por eso es muy importante disponer de un patrón de temperatura para realizar las mediciones.

El control de estos parámetros en la industria de la higienización es extremadamente importante.

A través de los resultados de densidad, por ejemplo, es posible comprender mejor el grado de pureza de un producto. Si una sustancia se ha adulterado con una alternativa más barata, la medición de la densidad del material compuesto suele cambiar en relación con la sustancia pura.

Por otra parte, la medición de la viscosidad es una propiedad que puede tener distintos efectos en función de lo que se quiera analizar. Por ejemplo, en un detergente puede ayudar a determinar el tiempo de almacenamiento/estabilidad. Si no se controla correctamente, puede cambiar las características de la aplicación e incluso alterar la percepción de calidad de los consumidores, ya que un producto con baja viscosidad suele asociarse a un producto de baja calidad.

Supervisar estas propiedades e identificar desviaciones en la homologación de un proveedor o en el control de calidad de materias primas y productos acabados y semiacabados evitará muchos dolores de cabeza y costes innecesarios.

El equipo del SmartLab supervisa estos parámetros a diario y está a su disposición para responder a sus preguntas y facilitarle la rutina de su negocio. ¡Póngase en contacto con nosotros!