Viscosímetros: Brookfield y de Caída de Bolas Textura y Reología por Dra. Mª Jesús Hernández Lucas ©

El viscosímetro Brookfield es uno de los viscosímetros rotacionales más usado en la industria. Es un aparato sencillo que permite medir la viscosidad de fluidos no newtonianos, aunque con ciertas limitaciones. Mide el momento necesario para hacer girar un elemento, el husillo (“spindle”), en un fluido. Dicho husillo se mueve por medio de un motor síncrono a través de un muelle calibrado, cuya deflexión era indicada en los primeros modelos por una aguja que se movía en un dial circular.

En la actualidad, en los modelos digitales aparece el valor del momento de torsión, el esfuerzo de cizalla y la viscosidad como un número en la pantalla digital. Los dispositivos electrónicos internos realizan los cálculos automáticamente. Los modelos más sofisticados tienen conexión con un ordenador y el software permite el almacenamiento de los datos y la representación en tiempo real de la curva de flujo, entre otras cosas.

Para una viscosidad dada, el arrastre viscoso, o resistencia al flujo (indicado por la torsión del muelle) es proporcional a la velocidad de rotación del husillo y al tamaño de éste (además de estar relacionado con su forma). Así, tenemos que:

◘ El mínimo intervalo de medida se obtiene utilizando el husillo mayor y la mayor velocidad.
◘ El máximo intervalo se obtiene con el husillo menor y la menor velocidad. Los viscosímetros Brookfield tienen una precisión garantizada dentro del ±1% de la lectura máxima para cada combinación de husillo/velocidad. Este hecho afecta igualmente a la reproducibilidad de las medidas, que se considera con un margen del ±0,2%. Así pues, las medidas serán más precisas cuando la lectura se aproxime más a ese posible valor máximo de lectura y no será recomendable trabajar por debajo del 10% de ese valor máximo (momento en que aparecerá en el viscosímetro la indicación de LOW).

Al efectuar medidas con este viscosímetro, es muy común utilizar los husillos girando en la muestra contenida en un vaso de precipitados. Si recordáis la fórmula general, en una geometría tal que el cociente entre radios ri/re tiende a cero, la expresión para la velocidad de cizalla se simplifica enormemente y quedaría (en la superficie del husillo cilíndrico y con la aproximación newtoniana.Estas medidas con Brookfield en vasos de precipitados son medidas de viscosidad aparente, no absolutas (no reproducibles en otros viscosímetros diferentes), por lo que es necesario informar del cilindro y de la velocidad utilizada.

Estos viscosímetros disponen de varios juegos de husillos con diferentes geometrías: cilíndricos, en forma de disco, en forma de T, cilindros coaxiales, etc.

Sin embargo, recordad que sólo los cilindros permiten hacer los cálculos necesarios para pasar de velocidades angulares y deformaciones del muelle (momento) a velocidades de cizalla y esfuerzos. En los demás husillos se suele trabajar con velocidades angulares y las viscosidades que se miden han sido obtenidas por calibración con líquidos de viscosidad estándar. Son útiles a efectos comparativos y se suelen utilizar para pastas de gran consistencia (tipo cremas).

Viscosímetro de caída de bola

Sólo sirve para fluidos newtonianos. Se mide el tiempo que tarda en caer una bola cuando ésta alcanza una velocidad constante dentro del fluido. Existen bolas de diferentes tamaños y de diferentes densidades que permiten medir la viscosidad en diferentes intervalos. Estos no se basan en las ideas anteriores de flujo, sino en la fuerza de rozamiento sobre la bola (ley
de Stokes).

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