Medida de la Viscosidad Textura y Reología
por Dra. Mª Jesús Hernández Lucas ©
Parece obvio pensar que un viscosímetro es un aparato que mide la viscosidad, sin embargo, la viscosidad es una propiedad que no se determina directamente sino que se calcula, se estima a partir de la medida de otras magnitudes. Por eso es muy importante conocer los cálculos que realiza el aparato a partir de esas magnitudes susceptibles de ser medidas, así como las simplificaciones y aproximaciones que se han considerado, para poder entender y analizar los datos obtenidos, si se quiere llegar a conclusiones o resolver las anomalías o errores detectados. Así como también es necesario conocer las limitaciones de dichos aparatos y las desviaciones de la idealidad, que siempre afectarán a los resultados.
Aunque a veces haya dificultades insalvables, por cuestiones técnicas u otras circunstancias, hemos de ser conscientes de ellas a la hora de realizar las medidas.
Ése es, pues, nuestro principal objetivo, entender el camino que sigue la magnitud medida hasta transformarse en la viscosidad y por qué. Algo que a veces parece un misterio, ya que con los sofisticados equipos electrónicos e informáticos actuales, "aprietas una tecla, esperas y te lo dan todo hecho". Pues bien, dejemos que lo hagan, pero satisfagamos nuestra curiosidad, seamos capaces de entenderlos y controlarlos.
La caracterización de las propiedades reológicas depende del tipo específico de fluido. Así, para un fluido newtoniano, a una presión y temperatura dadas, únicamente es necesario conocer un parámetro, la viscosidad, y por tanto, una sola medida es suficiente. Sin embargo, en el caso de un fluido no newtoniano se debe obtener una curva de flujo, es decir, la dependencia funcional entre el esfuerzo de cizalla y la velocidad de cizalla (y posiblemente conocer la primera y segunda diferencia de esfuerzos normales). El estudio se complica si el fluido es tixotrópico, ya que es necesario realizar medidas a lo largo de un cierto periodo de tiempo.
Y para caracterizar la reología de un fluido viscoelástico se deben determinar, a partir de cizallas oscilatorias, el módulo de almacenamiento, G', el módulo de pérdida, G", la capacitancia, J, etc. En este sentido, se debe distinguir entre viscosímetros y reómetros, ya que mientras que los primeros aparatos nos permiten medir únicamente la viscosidad, en los segundos pueden medirse otra serie de funciones materiales como las mencionadas anteriormente.
Por lo tanto, considerando fluidos no newtonianos puramente viscosos, se debe medir la curva de flujo, en un intervalo lo más amplio posible de velocidades de cizalla. Para que exista una solución exacta de las ecuaciones del movimiento y de continuidad que describen el flujo en el instrumento de medida, que nos permita obtener los valores de η, σ y ý, se consideran casos simples de flujo donde la velocidad tiene una única componente distinta de cero, es decir, flujos viscosimétricos.
Ver también: I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI
Ése es, pues, nuestro principal objetivo, entender el camino que sigue la magnitud medida hasta transformarse en la viscosidad y por qué. Algo que a veces parece un misterio, ya que con los sofisticados equipos electrónicos e informáticos actuales, "aprietas una tecla, esperas y te lo dan todo hecho". Pues bien, dejemos que lo hagan, pero satisfagamos nuestra curiosidad, seamos capaces de entenderlos y controlarlos.
La caracterización de las propiedades reológicas depende del tipo específico de fluido. Así, para un fluido newtoniano, a una presión y temperatura dadas, únicamente es necesario conocer un parámetro, la viscosidad, y por tanto, una sola medida es suficiente. Sin embargo, en el caso de un fluido no newtoniano se debe obtener una curva de flujo, es decir, la dependencia funcional entre el esfuerzo de cizalla y la velocidad de cizalla (y posiblemente conocer la primera y segunda diferencia de esfuerzos normales). El estudio se complica si el fluido es tixotrópico, ya que es necesario realizar medidas a lo largo de un cierto periodo de tiempo.
Y para caracterizar la reología de un fluido viscoelástico se deben determinar, a partir de cizallas oscilatorias, el módulo de almacenamiento, G', el módulo de pérdida, G", la capacitancia, J, etc. En este sentido, se debe distinguir entre viscosímetros y reómetros, ya que mientras que los primeros aparatos nos permiten medir únicamente la viscosidad, en los segundos pueden medirse otra serie de funciones materiales como las mencionadas anteriormente.
Por lo tanto, considerando fluidos no newtonianos puramente viscosos, se debe medir la curva de flujo, en un intervalo lo más amplio posible de velocidades de cizalla. Para que exista una solución exacta de las ecuaciones del movimiento y de continuidad que describen el flujo en el instrumento de medida, que nos permita obtener los valores de η, σ y ý, se consideran casos simples de flujo donde la velocidad tiene una única componente distinta de cero, es decir, flujos viscosimétricos.
◘ Flujos de Poiseuille: el flujo es causado por una presión externa al fluido.
- Viscosímetros capilares
◘ Flujos de Couette: una de las paredes del sistema se mueve y produce el flujo.Como consideración general para todos ellos, y con el fin de no repetir, remarcaremos aquí que cualquiera de ellos debe llevar acoplado un sistema de regulación de la temperatura, que suele ser un baño termostático, o una celda Peltier, la cual permite una variación más rápida y con control electrónico. Es muy importante poder controlar y mantener constante la temperatura a lo largo de cada medida, ya que sabemos que ésta afecta sensiblemente a la viscosidad.
- Flujo entre dos cilindros coaxiales
- Flujo entre un cono y un plato
- Flujo entre dos platos (o discos) paralelos
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