Viscosímetros capilares: medición precisa de la viscosidad de líquidos

Un viscosímetro capilar es un instrumento para medir la viscosidad (espesor) de un líquido midiendo cuánto tarda en fluir por un tubo de diámetro pequeño, o capilar. El tiempo de flujo, o efluxo, es directamente proporcional a la viscosidad cinemática del líquido, y puede convertirse directamente a viscosidad usando un factor de conversión único para cada instrumento. La viscosidad depende generalmente de la temperatura, por lo que el viscosímetro capilar se usa usualmente en baño de agua a temperatura controlada y fijada.

La viscosidad puede pensarse como la fricción interna de un líquido, o su tendencia a resistir el flujo. Es así una propiedad importante de los fluidos. Es crítica en lubricantes, pinturas, bebidas, y en cualquier caso donde un líquido deba transferirse, removerse o manipularse.

Un viscosímetro capilar puede tener varios diseños, pero el más común es el en U u Ostwald, de los que los tipos Cannon-Fenske y Ubbelohde son típicos. Un viscosímetro capilar Cannon-Fenske es un tubo de vidrio en U con dos bulbos o cámaras de vidrio en un brazo, separados por una longitud calibrada de tubo capilar. Otro bulbo está bajo en el otro brazo, donde se carga la muestra. La muestra y el viscosímetro se suspenden en baño de agua a temperatura fija y se dejan alcanzar equilibrio térmico.

Una vez alcanzado el equilibrio, la muestra se aspira a la cámara superior y comienza la prueba. La muestra fluye de la cámara superior a la inferior a través del capilar, y se mide el tiempo de efluxo, o tiempo en recorrer la longitud del capilar. Los viscosímetros capilares vienen con factor de conversión del fabricante que permite calcular la viscosidad cinemática directamente del tiempo de efluxo.

Para líquidos de alta viscosidad, pueden usarse soluciones de estas sustancias en disolvente adecuado y medir viscosidades a varias concentraciones. Construir una gráfica de concentración porcentual vs. viscosidad permite hallar la viscosidad del líquido puro extrapolando a concentración cero de disolvente.

En el Sistema Internacional (SI), la viscosidad se mide en Pa·s (Pascal segundo). Es alto para la mayoría de líquidos, y es más común usar mPa·s (mili-Pascal·segundo), milésima parte de Pa·s. En el sistema cgs, aún usado por ASTM, la unidad es el poise, o más comúnmente centipoise (cP), centésima de poise. Ambos sistemas son métricos, así que la conversión es simple: 1 cP = 1 mPa·s.