Muchos, si no la mayoría, de los fluidos exhiben un comportamiento no newtoniano. Se dice que un fluido no es newtoniano cuando su viscosidad medida depende de la velocidad de corte con la que se realiza la medición.

La viscosidad se define como la relación entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte cuando un fluido se somete a un corte uniforme, que se muestra esquemáticamente en la figura 1:

Cuando la fuerza de arrastre (esfuerzo cortante) es proporcional a la velocidad de la placa inferior (velocidad de corte), el fluido se llama newtoniano. Su viscosidad es proporcional a la relación entre la fuerza de arrastre y la velocidad. Por lo tanto, la viscosidad no depende de qué tan rápido se corte; el esfuerzo cortante simplemente aumentará para mantener el ritmo de la velocidad de corte. Cuanto mayor sea la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de corte, mayor será la viscosidad (las dos líneas rectas en la Fig. 2 a continuación):

Un tipo de comportamiento no newtoniano que es común a muchos fluidos es que la viscosidad medida disminuye a medida que aumenta la velocidad de corte del viscosímetro. Esto se llama comportamiento de adelgazamiento por corte. La proporción de un líquido de reducción de cizalladura de la tensión de cizalla a la tasa de cizalla comienza alta, pero se reduce a medida que aumenta la tasa de cizalla. En la Fig. 2 anterior, la curva de esfuerzo cortante del líquido de adelgazamiento por corte frente a la curva de velocidad de corte comienza paralela a la del fluido de alta viscosidad y termina paralela a la del fluido de baja viscosidad. El fluido se adelgaza más rápido que se corta.

La mayoría de los fluidos exhiben una relación no lineal entre el esfuerzo cortante y la velocidad de corte. Eso significa que la viscosidad medida depende del tipo de viscosímetro utilizado para la medición. El SRV tiene una velocidad de corte mucho más alta que la mayoría de los viscosímetros rotativos, capilares y de copa de eflujo. Por lo tanto, el SRV a menudo mostrará una viscosidad sustancialmente diferente a la de un instrumento rotativo de laboratorio.

Los siguientes párrafos describen las mediciones de un fluido adelgazante típico y las implicaciones para las mediciones en línea con el Rheonics SRV.

Las soluciones detergentes concentradas, como champús, líquidos para lavar platos y suavizantes de telas, suelen mostrar un comportamiento de dilución por cizallamiento. Cuando se utiliza un viscosímetro rotacional, como un Brookfield DV, para medir su viscosidad, la viscosidad indicada disminuye a medida que aumenta la velocidad de rotación del husillo. La siguiente chart, Fig. 3, ilustra este comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento:

Aunque la velocidad de corte no está bien definida para la mayoría de los viscosímetros, se puede demostrar que la velocidad de corte de los viscosímetros vibratorios, como el Rheonics SRV es más de cien veces mayor que el de un viscosímetro rotacional típico de Brookfield, Fann u otro. Eso significa que el SRV opera en la cola de alto corte de la curva de velocidad de corte. La viscosidad que indica es significativamente menor que la de la mayoría de los otros procesos de medición de viscosidad sin vibración.

Cuando se mide con un Rheonics Viscosímetro SRV, el suavizante da una viscosidad indicada de 9.7 cPs. El valor mucho más bajo se debe al mismo fenómeno observado en la Fig. 1, la disminución de la viscosidad a medida que aumenta la velocidad del husillo. El material se adelgaza por cizallamiento y la velocidad de cizallamiento del SRV es aproximadamente dos órdenes de magnitud mayor que la que se puede lograr con los viscosímetros rotacionales típicos. Por lo tanto, es imposible obtener una coincidencia numérica entre el SRV y los viscosímetros rotacionales, excepto para fluidos estrictamente newtonianos, es decir, independientes de la velocidad de corte.

¿Qué significa esto para las aplicaciones en las que el fluido es altamente dependiente del cizallamiento? Eso depende en gran medida de para qué se utilizará el SRV.

Un uso típico de un viscosímetro en línea es monitorear la viscosidad de un producto para verificar que su viscosidad permanezca constante. Luego, el operador puede ajustar los parámetros del proceso para mantener la viscosidad dentro de un rango específico. En ese caso, puede ser posible derivar una fórmula de conversión que permita Rheonics Las lecturas de SRV se correlacionarán con mediciones de laboratorio con condiciones de corte definidas.

Alternativamente, el Rheonics SRV se puede utilizar como sensor en un circuito de control para ajustar automáticamente uno o más parámetros del proceso con el fin de mantener la viscosidad del producto dentro de límites específicos. Una aplicación típica es en máquinas de impresión flexográfica o de huecograbado, en las que el Rheonics SRV se utiliza para mantener constante la viscosidad de la tinta de impresión.

En cualquier caso, cuando se están monitoreando o controlando fluidos altamente no newtonianos, como productos que contienen jabón y surfactante, el SRV debe operarse en un fluido que fluye más allá del sensor. No dará lecturas reproducibles si simplemente se sumerge en un vaso de precipitados del producto. Cuando se usa en una línea que contiene un producto que fluye, dará una respuesta clara y reproducible a cualquier cambio en la viscosidad del producto.

NOTA: El régimen de flujo (consistencia) es importante para obtener un monitoreo confiable y precisooring en fluidos de proceso no newtonianos. Haga fluir el fluido a través del sensor y garantice un régimen de flujo constante al tener una velocidad y sección transversal del fluido similares durante todas las mediciones.

Al evaluar el Rheonics SRV para una medición en línea particular, es esencial operar el SRV en condiciones reales del proceso. El SRV debe colocarse en una línea de proceso en la que fluye el producto y se debe registrar la viscosidad y la temperatura durante la operación de la línea de proceso.

Es absolutamente esencial que el SRV NO sea evaluado en base a mediciones estáticas. Poner el SRV en un vaso de precipitados de fluido estacionario generalmente no dará mediciones que estén de acuerdo con las mediciones tomadas en la línea de proceso real con tasas de flujo típicas de la operación de ese proceso.

Para aplicaciones en las que no está claro si el Rheonics SRV proporcionará mediciones útiles, comuníquese con Rheonics para organizar una prueba de uno de los sensores SRV en su aplicación.