Viscosidad no newtoniana: Cómo medirla correctamente en laboratorio

Guía práctica para analizar fluidos complejos como pintura, sangre y suspensiones industriales

En el análisis de materiales en laboratorio, la viscosidad es uno de los parámetros más comunes y esenciales. Pero cuando se trata de sustancias como pinturas, suspensiones, cosméticos, polímeros o sangre, la medición se vuelve más compleja: estos materiales no siguen un comportamiento lineal. Son lo que se conoce como fluidos no newtonianos.

¿Qué es un fluido no newtoniano?

Un fluido newtoniano (como el agua o el etanol) tiene una viscosidad constante, sin importar la velocidad de cizalladura aplicada. En cambio, un fluido no newtoniano cambia su viscosidad dependiendo de cómo se lo agita, mezcla, bombea o comprime.

Tipos de comportamiento no newtoniano más comunes:

¿Por qué es importante medir la viscosidad no newtoniana?

En la industria, muchas aplicaciones dependen del comportamiento bajo cizalla:

• Una pintura debe fluir bien con la brocha, pero no gotear.
• La sangre artificial debe imitar fielmente el comportamiento fisiológico para pruebas médicas.
• Un slurry cerámico o una suspensión farmacéutica debe mantenerse estable en reposo, pero fluir al ser inyectado o procesado.

Si solo se mide la viscosidad en un punto, sin considerar cómo cambia con la velocidad o el tiempo, se pueden tomar malas decisiones de formulación o control de calidad.

Instrumentos para medir viscosidad no newtoniana

1. Reómetro rotacional

Es el instrumento más versátil para analizar materiales no newtonianos. Permite:

• Medir la viscosidad en función de la tasa de cizalladura
• Evaluar tixotropía, plasticidad y viscoelasticidad
• Realizar ensayos de barrido en velocidad, barrido de tiempo y ensayos oscilatorios

Ideal para laboratorios de investigación, cosmética avanzada, polímeros, adhesivos y alimentos complejos.

2. Viscosímetro rotacional (Brookfield)

Es una alternativa más accesible. Aunque no permite análisis avanzados, puede:

• Medir viscosidad a diferentes velocidades
• Detectar comportamiento pseudoplástico básico
• Aplicar controles de calidad rutinarios en productos semiviscosos

Apto para laboratorios de producción o control de calidad de pinturas, shampoos, salsas, cremas, etc.

Procedimiento para medir correctamente la viscosidad no newtoniana

Paso 1: Preparación de la muestra

• Homogeneiza sin introducir aire.
• Asegura la temperatura deseada (ej: 25 °C o 37 °C).
• Elimina burbujas si el material es sensible a la agitación.

Paso 2: Selección del instrumento y geometría

• Usa geometrías de cono y placa o cilindro coaxial según la muestra.
• Para geles o pastas: cono truncado o placas paralelas.
• Para líquidos complejos: cilindros con bobinas especiales.

Paso 3: Definir protocolo de medición

• Barrido de cizalla: aplica velocidades crecientes y decrecientes.
• Curvas flujo-viscosidad: observa si hay dependencia de velocidad.
• Ensayos tixotrópicos: evalúa recuperación después de agitación.
• Repetibilidad: realiza varias repeticiones para evaluar estabilidad.

Paso 4: Interpretación de resultados

• Identifica el tipo de fluido según la forma de la curva.
• Determina si es necesario ajustar espesantes, estabilizantes o formulación.
• Define rangos de viscosidad aceptables para control de calidad.

Ejemplos de materiales no newtonianos y cómo se analizan

Pintura arquitectónica

• Tipo: pseudoplástica y tixotrópica
• Objetivo: fluidez al rodar, pero sin goteo
• Prueba: curva de flujo con rampa de velocidad, recuperación después del cizallamiento

Sangre humana o artificial

• Tipo: pseudoplástico y viscoelástico
• Objetivo: replicar condiciones fisiológicas
• Prueba: barrido de frecuencia en reómetro, curva de viscosidad vs. cizalla

Suspensión farmacéutica

• Tipo: plástico de Bingham o tixotrópico
• Objetivo: estabilidad en reposo, pero fluidez al agitar
• Prueba: curva de flujo y ensayo de recuperación tras agitación

Consejos clave para el análisis de viscosidad no newtoniana

• Siempre controla la temperatura, idealmente con una unidad termostatada.
• Define condiciones de cizalla similares al uso real del producto (ej. bombeo, aplicación, inyección).
• No compares viscosidades entre materiales sin considerar la velocidad aplicada.
• Usa protocolos reproducibles y bien documentados para control de calidad.

Medir la viscosidad no newtoniana requiere más que un valor puntual: implica entender cómo responde un material al movimiento, al tiempo y al entorno. Con los equipos adecuados y protocolos bien definidos, puedes caracterizar de forma precisa fluidos complejos como pinturas, suspensiones y biológicos.

Dominar este análisis no solo mejora el control de calidad, sino que optimiza el diseño de productos y procesos industriales, asegurando comportamiento predecible y funcional.