Viscosimetros

Reología de líquidos y semisólidos.
Zaragoza, 24.2.2006
• Reología • Reometría - Tipos de viscosímetros
Roberto Steinbrüggen Instrumentos Físicos Ibérica, S.L. Tel: 93 446 36 59 Fax: 93 446 36 60

08041 Barcelona

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¿Qué es la Reología?
ØLa Reología estudia el fluir de los líquidos y la deformación de los sólidos sometidos a esfuerzos. La Reología intenta relacionar los esfuerzos con:Ø Deformaciones Ø Velocidades de deformación Ø Tiempo Esfuerzo Ø Temperatura Ø Presión
Deformación
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Introducción
Ø Definiciones de Reología : • Rheos: procedente del griego, significa fluir. • Heráclito : panta rei (todo fluye con el tiempo necesario). Ø “Ciencia del flujo” Ø “Ciencia que estudia la respuesta interna de los materiales a las fuerzas externas que se aplican.” Ø “Ciencia queestudia el flujo y deformación de la materia y describe la interrelación entre fuerza, tiempo y deformación.”

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Historia 1
Ø 1678, Robert Hooke desarrolló la “teoría de la elasticidad”: la deformación es proporcional a la tensión. El sólido recupera su forma original reversiblemente. Ø 1687, Newton definía el líquido viscoso (luego llamado newtoniano), enunciando que la resistencia que seproduce como consecuencia de la falta de deslizamiento entre las partes de un líquido, es proporcional a la velocidad con la cual dichas partes se separan las unas de las otras. Es decir, la energía suministrada al sistema se disipa en forma de calor, no recuperando ni siquiera parcialmente su forma original. Al duplicar la tensión se duplica el gradiente de velocidad ( • ) γ Nace el términoViscosidad (η ), Fricción interna Ø 1835, Weber realizando experimentos con fibras de seda comprendió la existencia de un comportamiento intermedio que no podía ser descrito ni por la ley de Hooke, ni por las definiciones de Newton.

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Historia 2
Ø 1867, Maxwell propuso un modelo matemático capaz de describir el comportamiento de fluidos con propiedades elásticas. Ø Se utiliza el término de“viscoelasticidad” para describir los comportamientos entre los extremos de Hooke y Newton. Ø Clasificación de comportamiento reológico: un material determinado se comportará como un líquido o un sólido dependiendo del tiempo de duración de los procesos de deformación. (Número de Débora)

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Deformacion / Flujo
Ø Los sólidos se deforman bajo el efecto de un esfuerzo tangencial. Los líquidos fluyen.Esfuerzo = fuerza / superficie τ=σ=F/A

σ, esfuerzo de cizalla (tensión de cizalla ) N/m2 = Pascal (Pa)

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Como se define la viscosidad ?
La viscosidad se puede determinar indirectamente mediante:

Shear Stress

τ =

F A

Shear Rate

γ =

•

dv dy

η = η =

τ τ γ γ
•

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Condiciones de contorno
Ø Ø Ø Ø Ø Ø Flujo laminar Corriente estacionaria Adherencia a lasparedes Homogeneidad Ausencia de variaciones físicas o químicas No se presenta elasticidad

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La viscosidad depende de:
ØS : Constitución Físico-Química de la sustancia a medir ØT : Temperatura ØP : Presión ØGP: Gradiente de velocidad Øt : tiempo ØV : Campo eléctrico Ø : Campo magnético

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Aplicaciones de la reometría
ØFormulación de producto ØCalidad / Control de Proceso ØIngeniería /Aplicaciones de Procesos • diseño de tuberías, pipeline (o toberas) • mezclado de líquidos, pastas y fundidos • procesos Roller (coating , no-coating) ØPercepción del consumidor

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Ejemplos de aplicaciones reológicas
Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Predicción de la estabilidad a largo termino de suspensiones / dispersiones Descolgado / nivelado de pinturas, coatings y tintas Procesabilidad de polímerosTiempo de inyección de polímeros térmicamente inestables Grado de dispersión en suspensiones y compuestos Optimización de parámetros calor y cizalla para procesado de polímeros Diseño de bombas / tuberías para líquidos no-newtonianos Control de propiedades de textura Diseño de boquillas para polímeros Grado de caída de un adhesivo Control de flujo durante impresión por serigrafía

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