Viscosidad

INCERTIDUMBRE EN LA CALIBRACIÓN DE VISCOSÍMETROS
BROOKFIELD
Trujillo S., Schmid W., Lazos R., Galván M. del C.
Centro Nacional de Metrología, Laboratorio de Viscosidad
Apdo. Postal 1-100 centro, C.P. 76000. Querétaro, Qro.
Tel: (4) 211-05-00, Fax (4) 211-05-68
strujill@cenam.mx, mgalvan@cenam.mx
Resumen: Utilizando materiales de referencia certificados de viscosidad conocida, se determinala constante
(factor F) para una combinación husillo/velocidad seleccionada del viscosímetro Brookfield. La estimación de la
incertidumbre en la determinación del factor F (durante la calibración del viscosímetro), se desarrolla siguiendo
el método propuesto por la Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). Se presentan las
fuentes de incertidumbre que intervienen en lacalibración, usando como herramienta para la organización de
las fuentes de incertidumbre el llamado diagrama de árbol. Se expone la cuantificación y reducción de las
fuentes para llevar a cabo la combinación de las mismas. Se discuten los resultados.

INTRODUCCIÓN
Los viscosímetros Brookfield son utilizados
frecuentemente para realizar mediciones de
viscosidad de una variedad de materiales concomportamiento Newtoniano y no-Newtoniano.
Debido a la importancia de tales mediciones en
muchos campos de la industria, existe la necesidad
de incluir las mediciones con viscosímetros Brookfield
en los sistemas de aseguramiento de calidad. Esto
requiere que las mediciones sean trazables a
patrones nacionales, lo cual necesariamente
involucra la calibración de instrumentos y ladeclaración de su incertidumbre.
Es una práctica común entre la mayoría de los
usuarios de viscosímetros Brookfield efectuar la
verificación del viscosímetro, sin hacer la
determinación del valor del factor F para cada
combinación husillo/velocidad, que es propiamente
lo que se hace en la calibración.
Un grupo menor de usuarios que realiza la
calibración calculando el valor de los factores F seenfrenta con el problema de estimar la incertidumbre
de medición teniendo un modelo matemático que no
incluye explícitamente la temperatura y por lo tanto
no representa su influencia en la viscosidad.
La intención de este trabajo es presentar un método
práctico para la calibración de viscosímetros
Brookfield y para la estimación de la incertidumbre
del factor F.
La estimación de incertidumbrese basa en el método
propuesto por la Guide to the Expression of
Uncertainty in Measurement (GUM) [1] [2].
CALIBRACIÓN
Los viscosímetros Brookfield determinan la
viscosidad de fluidos midiendo la fuerza necesaria

para hacer girar un elemento inmerso (husillo) en el
fluido de prueba. El husillo gira por la acción de un
motor síncrono a través de un resorte calibrado. La
deformación delresorte se observa en un indicador
analógico, siendo la deformación proporcional a la
viscosidad del fluido. La calibración de los
viscosímetros Brookfield incluye la determinación del
factor F, definido por la ecuación (1)
η
F= R
(1)
LR
donde LR es la lectura de viscosidad dinámica en el
viscosímetro cuando se usa un líquido de referencia
a una velocidad, husillo y tamaño de muestradeterminados.
El factor F es una constante para cada combinación
husillo/velocidad del viscosímetro que se utiliza. Para
una combinación
husillo/velocidad 1/50, la
calibración de un viscosímetro Brookfield modelo RV,
se llevó a cabo utilizando el líquido de referencia 71010 con un valor de viscosidad dinámica certificado
por el CENAM de 111,141 mPa·s.
La magnitud de influencia más importanteen esta
calibración es la temperatura T, que tiene una
relación directa con la viscosidad del líquido de
referencia. Un aumento de temperatura resulta en
una disminución de la viscosidad y viceversa. Este
cambio de la viscosidad ∆ηR está dado por la
siguiente relación:

∆η R

= − η R ⋅ U R ⋅ ∆T

(2)

donde ∆T es la diferencia que pudiera existir entre la
temperatura durante la...