Reologia

Universidad Tecnológica Nacional – Facultad Regional La Plata

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA
CATEDRA DE FISICOQUIMICA
TRABAJO PRACTICO DE LABORATORIO N°3

ENSAYOS REOLOGICOS II
VISCOSIMETROS ROTOTHINNER, BROOKFIELD Y STORMER
CINETICA DE RECUPERACION DE LA VISCOSIDAD Y ENSAYOS DE CONSISTENCIA DE GELES TIXOTRÓPICOS.

Objeto de la Experiencia:
Caracterizar reológicamente un geltixotrópico mediante el uso de diferentes equipos y técnicas:

1) Determinación de viscosidades de un gel tixotrópico a altas velocidades de corte (552 rpm) mediante un viscosímetro Rotothinner, A 25 °C, evaluando la viscosidad en forma instantánea y al finalizar los 5 minutos.

2) Determinación de la cinética de recuperación del gel tixotrópico mediante el viscosímetro Brookfield, a bajasvelocidades de corte (0.5 rpm), inmediatamente después de la ruptura de la estructura en el Rotothinner.

3) Determinación de la viscosidad Stormer, “consistencia”, del gel tixotrópico a velocidades de corte intermedias.

Fundamento:
Para evaluar la tixotropía de un material debe considerarse no sólo la agitación a que está sometido sino también el tiempo en que se realiza la perturbación.
Talcomo ha podido observarse en los resultados experimentales de la parte I de la práctica de ensayos reológicos, la viscosidad disminuye al aumentar la velocidad de deformación (figura 1, línea contínua negra), y cuando la velocidad de deformación decrece la viscosidad se recupera rápidamente si el fluido es poco tixotrópico (línea negra punteada) y más lentamente si tiene mucha tixotropía (líneacontínua gris).



Esto también ha podido observarse en gráficos de esfuerzo de corte en función de la velocidad de deformación, donde las curvas resultantes tienen forma de ojal.

Utilizando diversos equipos también se puede realizar una caracterización reológica de las muestras, obteniendo puntos aislados de la curva Viscosidad vs Velocidad de Deformacióntal como se puede observar en la figura 3, con la desventaja que los puntos determinados no pueden correlacionarse en curvas continuas como las de la figura 1, debido a que no todos los equipos empleados permiten pecisar a qué valores de velocidad de corte se realizan las determinaciones de viscosidad.
Sin embargo se pueden extraer importantes conclusiones empleando dichos aparatos, aunque sepueden cometer importantes errores si se pretende comparar los valores obtenidos con los distintos equipos a diferentes velocidades de corte. E incluso el viscosímetro Stormer trabaja en “Unidades Krebs” no convertibles a Poise para fluidos no newtonianos.

Tal es el caso de la importante información que nos brinda el ensayo de cinética de recuperación (ver figura 4), que en pinturas y gelescorrectamente diseñados debe alcanzar rápidamente su valor máximo de viscosidad para que no se produzca el escurrimiento “sagging” de la pintura (altas viscosidades a los 10 - 12 min de la aplicación), ni asentamientos en el envase, pero permitiendo sin embargo, que la superficie nivele (bajas viscosidades de 0.5 a 1 minuto de la aplicación). Las velocidades de corte para el nivelado “leveling” y lapenetración asi como para el escurrimiento son inferiores a 1 seg-1.
Por otra parte la medición de la viscosidad en el Rotothinner nos da información relacionada a la facilidad de bombeo y trasvase del fluido y es el paso previo necesario para la cinética de recuperación ya que durante los 5 minutos de perturbación la estructura del gel o la pintura se destruye completamente.
La viscosidadStormer nos da idea de la consistencia de la muestra, es muy utilizado en la industria de las pinturas y es importante desde el punto de vista comercial porque la “consistencia” es lo que evalúa subjetivamente el usuario cuando agita manualmente la pintura y percibe cierta resistencia a fluir.

Cinética de Recuperación de la Viscosidad:
En un material tixotópico la pérdida de estructura por...