Viscosimetria Rotacional

Introducción:

Los viscosímetros rotacionales permiten determinar la viscosidad de un fluido haciendo rotar un cuerpo de una dada geometría llamado spindle (cilindro, disco, etc.) dentro de dicho fluido, y midiendo es esfuerzo realizado por el motor mediante un resorte de torsión conectado al eje.

La velocidad de rotación N (rpm), es controlada por el motor, está vinculada al spindle mediante el eje. El arrastre viscoso que produce el fluido sobre el spindle produce una deformación en el resorte que, al estar calibrado, permite cuantificar el esfuerzo mecánico ejercido por el motor en valores de torque M (N.m).

La expresión que se utiliza en el equipo para calcular la viscosidad es:

η=K×M/N

donde K es un factor de conversión que depende del tipo de spindle utilizado y está predeterminado por el equipo para cada spindle.

Cuando la viscosidad no cambia con la velocidad de rotación, el fluido se denomina Newtoniano. Por el contrario, cuando la viscosidad cambia, el fluido se denomina no-Newtoniano. Entre los tipos de fluidos no-Newtonianos se encuentran: aquellos en los que la viscosidad disminuye con la velocidad de rotación denominados pseudoplásticos, y aquellos en los que ésta aumenta, llamados dilatantes. También existen fluidos en los que se debe superar un cierto torque umbral para iniciar el flujo, conocidos como plásticos. Entre éstos se diferencian, los que una vez iniciado el flujo N se mantiene constante, denominados plásticos de Bingham; y aquellos en los que N disminuye, llamados plásticos de Herschel-Bulkley.

En el caso de los fluidos Newtonianos, N no cambia con el tiempo. Cuando N disminuye con el tiempo, a una velocidad de rotación constante, el fluido se denomina tixotrópico, y cuando aumenta con el tiempo reopéctico.

Este equipo es muy útil para trabajar con fluidos no-Newtonianos, ya que para medir el efecto de la velocidad de deformación y el del tiempo sobre la viscosidad, y determinar así que tipo de fluido es la muestra. Ambos efectos pueden visualizarse simultáneamente haciendo un test denominado ciclo de histéresis que consiste en medir la viscosidad a valores crecientes de N, y luego a valores decrecientes. La forma de las curvas determinará el tipo de dependencia de la viscosidad con N, de ésta forma si la curva descendente se encuentra por debajo o por encima de la curva ascendente, significará que la viscosidad disminuyó o aumentó con el tiempo, respectivamente. Si ambas curvas coinciden, la viscosidad es independiente del tiempo.

Debe tenerse en cuenta que existe un torque máximo y un torque mínimo donde el viscosímetro no puede medir. Es por ello que para cada muestra debe elegirse el spindle más adecuado, de tal manera que el torque producido esté dentro de los valores apropiados.

Objetivos:

Determinar el comportamiento de histéresis de un jugo de frutas concentrado y de un puré de tomate, empleando un viscosímetro rotacional.

Comparar los resultados obtenidos.

Materiales y métodos:

Glicerina

Puré tomate comercial

Viscosímetro rotacional

El procedimiento empleado fue el siguiente:

En primer lugar, se seleccionó en spindle adecuado y se ajustó al equipo. Luego se llenó el viscosímetro con el fluido a estudiar y se realizaron las mediciones de torque y viscosidad a distintas velocidades de rotación ascendente. Posteriormente, se realizaron dichas mediciones pero para velocidades descendentes. Por último, se graficaron los ciclos de

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