5 formas de medir la viscosidad
29 de noviembre de 2018
Las propiedades viscosas de un líquido o un sólido amorfo están determinadas principalmente por las fuerzas entre partículas dentro de la solución, incluyendo la fricción y la atracción entre las moléculas en la macroestructura. Estas fuerzas de Van der Waals son facetas críticas de la resistencia de una muestra a la deformación, o al flujo, que definen la viscosidad del material.
La viscosidad de cizallamiento se expresa bajo dos formas distintas:
- Viscosidad dinámica; que es una medida de la tensión de cizallamiento por unidad de superficie necesaria antes de que una muestra comience a deformarse. Esta característica se expresa normalmente en milipascales-segundo (mPa-s).
- Viscosidad cinemática; que se refiere al flujo resistivo de un fluido bajo la influencia de la gravedad. Esta propiedad depende de la densidad y se mide en metros cuadrados por segundo (m2/s).
Esta entrada del blog explorará cinco de las técnicas de medición fundamentales para obtener la viscosidad dinámica y la viscosidad cinemática de las muestras fluidas.
Viscosímetros capilares
La medición de la viscosidad a través de un tubo capilar es uno de los métodos más antiguos para determinar la viscosidad cinemática de una muestra, que requiere un conocimiento previo de la densidad y el volumen de la muestra de interés. Este fluido se hace pasar por un tubo vertical en forma de U de dimensiones conocidas y de diámetro muy pequeño. El tiempo que tarda la muestra en recorrer el capilar se correlaciona con su viscosidad cinemática.
Reometría rotacional
Un viscosímetro rotacional aplica niveles relativamente débiles de torsión a una muestra líquida para fomentar la deformación mecánica. Se mide la cantidad de par necesaria para provocar la rotación a través de un plano horizontal en la muestra y es relativa a la viscosidad de la misma. El uso de un reómetro rotacional permite a los analistas trazar una curva de flujo completa de las características de flujo del material en respuesta a niveles variables de fuerza de cizallamiento y determinar parámetros más avanzados del material. Los viscosímetros alternativos sólo permiten la medición de un solo punto y proporcionan únicamente medidas de viscosidad de cizallamiento.
Viscosidad vibratoria
La viscosidad también puede medirse aplicando vibraciones oscilantes a la muestra y monitorizando los efectos de amortiguación del fluido. Estos pueden evaluarse controlando la potencia de entrada, el tiempo de decaimiento de las oscilaciones o los cambios en la frecuencia de resonancia.
Reómetros microfluídicos
La reometría microfluídica es un método innovador para determinar la viscosidad dinámica de los fluidos en pequeños volúmenes de muestra forzando una muestra líquida a través de un canal microfluídico en un flujo laminar. En Formulaction, Fluidicam Rheo utiliza este principio para hacer fluir el fluido lado a lado con un material de referencia. La viscosidad dinámica se mide comparando los caudales diferenciales, la viscosidad del material de referencia y la posición de la interfaz entre los dos fluidos dentro del canal de microfluidos.
Reología sin contacto
La microrreología pasiva es una medición más compleja de las características reológicas de una muestra. Mide propiedades similares a las de la reometría rotacional, pero se adapta a estructuras más complicadas y frágiles, como geles, pastas débiles y materiales viscoelásticos que podrían romperse bajo un cizallamiento extremadamente bajo. A diferencia de los reómetros rotacionales tradicionales, la reología sin contacto permite una evaluación cuantitativa de las propiedades reológicas de una muestra en reposo sin tensión mecánica. Esto se consigue con el Rheolaser MASTER, que se basa en la espectroscopia de ondas difusas multipunto (MS-DWS). Este método óptico adquiere el desplazamiento cuadrático medio (nm2) de las partículas dentro del medio. El desplazamiento cuadrático medio puede utilizarse para evaluar la elasticidad y la viscosidad de una muestra a lo largo del tiempo.
Mediciones de viscosidad con Formulaction
Formulaction ha presentado una gama de tecnologías innovadoras de medición de la viscosidad para campos industriales y comerciales que manejan formulaciones y dispersiones complejas. Suministramos una cartera de instrumentos novedosos para analizar las propiedades reológicas a granel y la viscosidad dinámica de productos líquidos, sólidos y amorfos en respuesta a las fuerzas de cizallamiento o a la desestabilización en el tiempo.
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