Viscosímetro

Un viscosímetro (también llamado viscosímetro) es un instrumento que se utiliza para medir la viscosidad de un fluido. Para líquidos con viscosidades que varían con las condiciones de flujo, se utiliza un instrumento llamado reómetro. Por lo tanto, un reómetro puede considerarse como un tipo especial de viscosímetro. Los viscosímetros solo miden bajo una condición de flujo.

En general, el fluido permanece estacionario y un objeto se mueve a través de él, o el objeto está estacionario y el fluido pasa a su lado. El arrastre causado por el movimiento relativo del fluido y una superficie es una medida de la viscosidad. Las condiciones de flujo deben tener un valor suficientemente pequeño del número de Reynolds para que haya flujo laminar.

A 20 °C, la viscosidad dinámica (viscosidad cinemática × densidad) del agua es 1,0038 mPa·s y su la viscosidad cinemática (producto del tiempo de flujo × factor) es 1,0022 mm²/s. Estos valores se utilizan para calibrar ciertos tipos de viscosímetros.

Viscosímetros estándar de laboratorio para líquidos

Los viscosímetros de Ostwald miden la viscosidad de un líquido con una densidad conocida.

Viscosímetros de tubo en U

Estos dispositivos también se conocen como viscosímetros capilares de vidrio o viscosímetros de Ostwald, llamados así por Wilhelm Ostwald. Otra versión es el viscosímetro Ubbelohde, que consta de un tubo de vidrio en forma de U sostenido verticalmente en un baño de temperatura controlada. En un brazo de la U hay una sección vertical de diámetro interior estrecho y preciso (el capilar). Arriba hay una bombilla, con ella hay otra bombilla más abajo en el otro brazo. En uso, el líquido ingresa al bulbo superior por succión, luego se le permite fluir hacia abajo a través del capilar hacia el bulbo inferior. Dos marcas (una encima y otra debajo del bulbo superior) indican un volumen conocido. El tiempo que tarda el nivel del líquido en pasar entre estas marcas es proporcional a la viscosidad cinemática. La calibración se puede realizar utilizando un fluido de propiedades conocidas. La mayoría de las unidades comerciales cuentan con un factor de conversión.

Se mide el tiempo requerido para que el líquido de prueba fluya a través de un capilar de un diámetro conocido de un cierto factor entre dos puntos marcados. Al multiplicar el tiempo empleado por el factor del viscosímetro, se obtiene la viscosidad cinemática.

Dichos viscosímetros se pueden clasificar como de flujo directo o de flujo inverso. Los viscosímetros de flujo inverso tienen el depósito por encima de las marcas y los de flujo directo tienen el depósito por debajo de las marcas. Tales clasificaciones existen para que el nivel se pueda determinar incluso cuando se miden líquidos opacos o que manchan, de lo contrario, el líquido cubrirá las marcas y hará que sea imposible medir el tiempo que el nivel pasa la marca. Esto también permite que el viscosímetro tenga más de 1 conjunto de marcas para permitir para obtener un tiempo inmediato del tiempo que se tarda en llegar a la 3.ª marca, lo que genera 2 tiempos y permite el cálculo posterior de determinabilidad para garantizar resultados precisos. El uso de dos tiempos en un viscosímetro en una sola ejecución solo es posible si la muestra que se mide tiene propiedades newtonianas. De lo contrario, el cambio en el cabezal impulsor, que a su vez cambia la velocidad de corte, producirá una viscosidad diferente para los dos bulbos.

Viscosímetros de caída de esfera

Flujo arrastrando por una esfera

Stokes' La ley es la base del viscosímetro de esfera descendente, en el que el fluido está estacionario en un tubo de vidrio vertical. Se permite que una esfera de tamaño y densidad conocidos descienda a través del líquido. Si se selecciona correctamente, alcanza la velocidad terminal, que se puede medir por el tiempo que tarda en pasar dos marcas en el tubo. La detección electrónica se puede utilizar para fluidos opacos. Conociendo la velocidad terminal, el tamaño y la densidad de la esfera y la densidad del líquido, Stokes' La ley se puede utilizar para calcular la viscosidad del fluido. Una serie de cojinetes de bolas de acero de diferentes diámetros se utilizan normalmente en el experimento clásico para mejorar la precisión del cálculo. El experimento escolar usa glicerol como fluido, y la técnica se usa industrialmente para verificar la viscosidad de los fluidos utilizados en los procesos. Incluye muchos aceites y polímeros líquidos diferentes como soluciones.

En 1851, George Gabriel Stokes derivó una expresión para la fuerza de fricción (también llamada fuerza de arrastre) ejercida sobre objetos esféricos con números de Reynolds muy pequeños (p. ej., partículas muy pequeñas) en un fluido viscoso continuo al cambiar la masa de fluido pequeña límite de las ecuaciones de Navier-Stokes generalmente irresolubles:

${displaystyle F=6pi reta v,}$

dónde

${displaystyle F}$ es la fuerza friccional,

${displaystyle r}$ es el radio del objeto esférico,

${displaystyle eta }$ es la viscosidad del fluido,

${displaystyle v}$ es la velocidad de partículas.

Si las partículas caen en el fluido viscoso por su propio peso, entonces se alcanza una velocidad terminal, también conocida como velocidad de asentamiento, cuando esta fuerza de fricción combinada con la fuerza de flotación equilibra exactamente la fuerza gravitacional. La velocidad de asentamiento resultante (o velocidad terminal) viene dada por

${displaystyle V_{text{}={frac} {2}{2} {f} {f} {f}}} {f}}} {f}}} {f}}} {f}}}}}}$

donde:

V_s es la velocidad de ajuste de partículas (m/s), verticalmente hacia abajo si ***_p ■ ***_f, hacia arriba si ***_p. ***_f,

r es el radio de Stokes de la partícula (m),

g es la aceleración gravitacional (m/s²),

***_p es la densidad de las partículas (kg/m³),

***_f es la densidad del fluido (kg/m³),

μ es la viscosidad del líquido (dinámico) (Pa·s).

Tenga en cuenta que se asume el flujo de Stokes, por lo que el número de Reynolds debe ser pequeño.

Un factor limitante de la validez de este resultado es la rugosidad de la esfera que se utiliza.

Una modificación del viscosímetro de esfera descendente recta es un viscosímetro de bola rodante, que mide el tiempo de una bola que rueda por una pendiente mientras está sumergida en el fluido de prueba. Esto se puede mejorar aún más mediante el uso de una placa en V patentada, que aumenta el número de rotaciones a la distancia recorrida, lo que permite dispositivos más pequeños y portátiles. El movimiento rodante controlado de la bola evita turbulencias en el fluido, que de otro modo ocurrirían con una bola que cae. Este tipo de dispositivo también es adecuado para su uso a bordo de barcos.

Viscosímetro de caída de bola

En 1932, Fritz Höppler obtuvo una patente para el viscosímetro de caída de bola, que lleva su nombre: el primer viscosímetro del mundo en determinar la viscosidad dinámica. Otros viscosímetros pioneros en el mundo desarrollados por Fritz Höppler en Medingen (Alemania) son los tipos de presión de bola consistómetro y reoviscometro, consulte Kugeldruckviskosimeter< /span> = viscosímetro de presión de bola.

Viscosímetro de pistón descendente

También conocido como viscosímetro Norcross en honor a su inventor, Austin Norcross. El principio de la medición de la viscosidad en este dispositivo industrial resistente y sensible se basa en un conjunto de pistón y cilindro. El pistón es levantado periódicamente por un mecanismo de elevación de aire, arrastrando el material que se está midiendo hacia abajo a través de la holgura (brecha) entre el pistón y la pared del cilindro hacia el espacio formado debajo del pistón a medida que se eleva. Luego, el ensamblaje generalmente se sostiene durante unos segundos, luego se deja caer por gravedad, expulsando la muestra por el mismo camino por el que entró, creando un efecto de corte en el líquido medido, lo que hace que este viscosímetro sea particularmente sensible y bueno para medir ciertos líquidos tixotrópicos. El tiempo de caída es una medida de la viscosidad, con la holgura entre el pistón y el interior del cilindro formando el orificio de medición. El controlador de viscosidad mide el tiempo de caída (los segundos de tiempo de caída son la medida de la viscosidad) y muestra el valor de viscosidad resultante. El controlador puede calibrar el valor del tiempo de caída en segundos de taza (conocido como taza de salida), segundo universal Saybolt (SUS) o centipoise.

El uso industrial es popular debido a su simplicidad, repetibilidad, bajo mantenimiento y longevidad. Este tipo de medición no se ve afectado por el caudal o las vibraciones externas. El principio de funcionamiento se puede adaptar a muchas condiciones diferentes, lo que lo hace ideal para entornos de control de procesos.

Viscosímetro de pistón oscilante

A veces denominado viscosímetro electromagnético o viscosímetro EMV, fue inventado en Cambridge Viscosity (formalmente Cambridge Applied Systems) en 1986. El sensor (consulte la figura a continuación) consta de una cámara de medición y un pistón influenciado magnéticamente. Se toman medidas mediante las cuales se introduce primero una muestra en la cámara de medición controlada térmicamente donde reside el pistón. La electrónica impulsa el pistón en movimiento oscilatorio dentro de la cámara de medición con un campo magnético controlado. Se impone un esfuerzo cortante sobre el líquido (o gas) debido al recorrido del pistón, y la viscosidad se determina midiendo el tiempo de recorrido del pistón. Los parámetros de construcción para el espacio anular entre el pistón y la cámara de medición, la fuerza del campo electromagnético y la distancia de recorrido del pistón se utilizan para calcular la viscosidad de acuerdo con la Ley de Viscosidad de Newton.

La tecnología de viscosímetro de pistón oscilante se ha adaptado para pruebas de viscosidad de muestras pequeñas y micromuestras en aplicaciones de laboratorio. También se ha adaptado a mediciones de viscosidad a alta presión y alta temperatura tanto en entornos de laboratorio como de procesos. Los sensores de viscosidad se han escalado para una amplia gama de aplicaciones industriales, como viscosímetros de tamaño pequeño para usar en compresores y motores, viscosímetros de flujo continuo para procesos de recubrimiento por inmersión, viscosímetros en línea para usar en refinerías y cientos de otras aplicaciones.. Las mejoras en la sensibilidad de la electrónica moderna están estimulando un crecimiento en la popularidad del viscosímetro de pistón oscilante entre los laboratorios académicos que exploran la viscosidad del gas.

Viscosímetros vibracionales

Los viscosímetros vibratorios se remontan al instrumento Bendix de la década de 1950, que es de una clase que opera midiendo la amortiguación de un resonador electromecánico oscilante sumergido en un fluido cuya viscosidad se va a determinar. El resonador generalmente oscila en torsión o transversalmente (como una viga en voladizo o un diapasón). Cuanto mayor sea la viscosidad, mayor será la amortiguación impuesta al resonador. La amortiguación del resonador puede medirse mediante uno de varios métodos:

1. Medindo la entrada de potencia necesaria para mantener el oscilador vibrando a una amplitud constante. Cuanto mayor es la viscosidad, más potencia se necesita para mantener la amplitud de la oscilación.
2. Medindo el tiempo de decaimiento de la oscilación una vez que la excitación se apaga. Cuanto más alta sea la viscosidad, más rápido será la señal.
3. Medir la frecuencia del resonador como una función de ángulo de fase entre las ondas de excitación y respuesta. Cuanto mayor sea la viscosidad, mayor será el cambio de frecuencia para un cambio de fase dado.

El instrumento vibracional también adolece de la falta de un campo de corte definido, lo que lo hace inadecuado para medir la viscosidad de un fluido cuyo comportamiento de flujo no se conoce de antemano.

Los viscosímetros vibratorios son sistemas industriales robustos que se utilizan para medir la viscosidad en la condición del proceso. La parte activa del sensor es una varilla vibratoria. La amplitud de la vibración varía según la viscosidad del fluido en el que se sumerge la varilla. Estos medidores de viscosidad son adecuados para medir fluidos de obstrucción y fluidos de alta viscosidad, incluidos aquellos con fibras (hasta 1000 Pa·s). Actualmente, muchas industrias alrededor del mundo consideran que estos viscosímetros son el sistema más eficiente para medir las viscosidades de una amplia gama de fluidos; por el contrario, los viscosímetros rotacionales requieren más mantenimiento, no pueden medir el líquido de obstrucción y requieren calibración frecuente después de un uso intensivo. Los viscosímetros vibratorios no tienen partes móviles ni partes débiles y la parte sensible suele ser pequeña. Incluso los fluidos muy básicos o ácidos se pueden medir agregando una capa protectora, como esmalte, o cambiando el material del sensor a un material como acero inoxidable 316L. Los viscosímetros vibratorios son el instrumento en línea más utilizado para monitorear la viscosidad del fluido de proceso en tanques y tuberías.

Viscosímetro de cuarzo

El viscosímetro de cuarzo es un tipo especial de viscosímetro vibratorio. Aquí, un cristal de cuarzo oscilante se sumerge en un fluido y la influencia específica en el comportamiento oscilante define la viscosidad. El principio de la viscosimetría de cuarzo se basa en la idea de W. P. Mason. El concepto básico es la aplicación de un cristal piezoeléctrico para la determinación de la viscosidad. El campo eléctrico de alta frecuencia que se aplica al oscilador provoca un movimiento del sensor y da como resultado la cizalladura del fluido. El movimiento del sensor es luego influenciado por las fuerzas externas (el esfuerzo cortante) del fluido, lo que afecta la respuesta eléctrica del sensor. El procedimiento de calibración como condición previa a la determinación de la viscosidad por medio de un cristal de cuarzo se remonta a B. Bode, quien facilitó el análisis detallado del comportamiento de transmisión eléctrica y mecánica del sistema oscilante. Sobre la base de esta calibración, se desarrolló el viscosímetro de cuarzo que permite la determinación continua de la viscosidad en líquidos en reposo y en movimiento.

Microbalanza de cristal de cuarzo

La microbalanza de cristal de cuarzo funciona como un viscosímetro vibracional por las propiedades piezoeléctricas inherentes al cuarzo para realizar mediciones de espectros de conductancia de líquidos y películas delgadas expuestas a la superficie del cristal. A partir de estos espectros, los cambios de frecuencia y la ampliación de los picos de las frecuencias resonantes y armónicas del cristal de cuarzo se rastrean y utilizan para determinar los cambios de masa, así como la viscosidad, el módulo de corte y otras propiedades viscoelásticas del líquido o la película delgada.. Una de las ventajas de utilizar la microbalanza de cristal de cuarzo para medir la viscosidad es la pequeña cantidad de muestra necesaria para obtener una medición precisa. Sin embargo, debido a la dependencia de las propiedades viscoelásticas de las técnicas de preparación de muestras y el espesor de la película o del líquido a granel, puede haber errores de hasta un 10 % en las mediciones de viscosidad entre muestras.

Una técnica interesante para medir la viscosidad de un líquido utilizando una microbalanza de cristal de cuarzo que mejora la consistencia de las mediciones utiliza un método de gota. En lugar de crear una película delgada o sumergir el cristal de cuarzo en un líquido, se deja caer una sola gota del líquido de interés sobre la superficie del cristal. La viscosidad se extrae del cambio en los datos de frecuencia usando la siguiente ecuación

${displaystyle Delta f=-f_{0}{3/2}{sqrt {fnMicroc} ¿Por qué? mu ¿Qué?$

Donde ${displaystyle f_{0}$ es la frecuencia resonante, ${displaystyle rho _{l}$es la densidad del fluido, ${displaystyle mu _{Q}$es el módulo de cuarzo, y ${displaystyle rho _{Q}$es la densidad del cuarzo. Una extensión de esta técnica corrige el cambio en la frecuencia resonante por el tamaño de la gota depositada en el cristal de cuarzo.

Viscosímetros rotacionales

Los viscosímetros rotacionales utilizan la idea de que el par requerido para convertir un objeto en un fluido es una función de la viscosidad de ese fluido. Miden el par necesario para hacer girar un disco o una lenteja en un fluido a una velocidad conocida.

"Copa y bob" los viscosímetros funcionan definiendo el volumen exacto de una muestra que se cortará dentro de una celda de prueba; se mide y grafica el par requerido para lograr una determinada velocidad de rotación. Hay dos geometrías clásicas en "copa y bob" viscosímetros, conocidos como "Couette" o "Searle" sistemas, que se distinguen por si la copa o la lenteja giran. La copa giratoria se prefiere en algunos casos porque reduce la aparición de vórtices de Taylor a velocidades de cizallamiento muy altas, pero la lenteja giratoria se usa más comúnmente, ya que el diseño del instrumento también puede ser más flexible para otras geometrías.

"Cono y placa" Los viscosímetros usan un cono de ángulo estrecho muy cerca de una placa plana. Con este sistema, la velocidad de corte entre las geometrías es constante a cualquier velocidad de rotación dada. La viscosidad se puede calcular fácilmente a partir del esfuerzo cortante (a partir del par) y la velocidad de corte (a partir de la velocidad angular).

Si una prueba con cualquier geometría se ejecuta a través de una tabla de varias velocidades de corte o tensiones, los datos se pueden usar para trazar una curva de flujo, es decir, un gráfico de viscosidad frente a velocidad de corte. Si la prueba anterior se lleva a cabo con la suficiente lentitud para que el valor medido (esfuerzo cortante si se está controlando la velocidad, o por el contrario) alcance un valor constante en cada paso, se dice que los datos están en "equilibrio". y el gráfico es entonces una "curva de flujo de equilibrio". Esto es preferible a las mediciones de no equilibrio, ya que los datos generalmente se pueden replicar en muchos otros instrumentos o con otras geometrías.

Cálculo de la velocidad de corte y los factores de forma del esfuerzo cortante

Los reómetros y viscosímetros trabajan con torque y velocidad angular. Dado que la viscosidad normalmente se considera en términos de esfuerzo cortante y velocidades de corte, se necesita un método para convertir de "números de instrumentos" a "números de reología". Cada sistema de medición utilizado en un instrumento tiene sus "factores de forma" para convertir el par en esfuerzo cortante y para convertir la velocidad angular en velocidad de corte.

Llamamos al factor de forma del esfuerzo cortante C₁ y al factor de velocidad de corte C₂.

estrés de jersey = torque C₁.

tasa de cobertura = C₂ × velocidad angular.

Para algunos sistemas de medición como placas paralelas, el usuario puede establecer la brecha entre los sistemas de medición. En este caso la ecuación utilizada es

tasa de cobertura = C₂ × velocidad angular / brecha.

viscosidad = estrés de oveja / tasa de desgaste.

Las siguientes secciones muestran cómo se calculan los factores de forma para cada sistema de medición.

Cono y placa

${displaystyle {begin{aligned}C_{1} {frac {3} {3}}r^{3},\C_{2} limit={frac {1}{theta }end{aligned}}} {}} {}}}} {f}}} {f}}}}}}} {f}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {f} {f}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$

dónde

r es el radio del cono,

Silencio es el ángulo del cono en radians.

Placas paralelas

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donde r es el radio de la placa.

Nota: El esfuerzo cortante varía a lo largo del radio para una placa paralela. La fórmula anterior se refiere a la posición de 3/4 de radio si la muestra de prueba es newtoniana.

Cilindros coaxiales

${displaystyle {begin{aligned}C_{1} {frac {1}}r_{text{a}}}} {2}H,\C_{2} Consiguió={frac} {2r}{2}{2}} {2} {text{o} {2} {f} {f}}} {2}left(r_{text{o}}} {2}-r_} {text{i}}}}}}}}}end{aligned}}}}}}}}}}}}} {f}} {f}}} {f}}}}} {f}}} {f}}}}}}}} {f}}} {f}}}}}} {f}}}} {f}}}}}} {f}}}}}}}}}}} {f}}}}} {f}}}}}}}}}}}}} {f}}}} {f}}}}}}f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$

donde:

r_a =r_i + r_o)/2 es el radio promedio,

r_i es el radio interior,

r_o es el radio exterior,

H es la altura del cilindro.

Nota: C₁ toma el esfuerzo cortante como el que ocurre en un radio promedio r_a.

Viscosímetro de esfera giratoria electromagnética (viscosímetro EMS)

Principio de medición del viscosímetro de espina dorsal electromagnéticamente

El viscosímetro EMS mide la viscosidad de los líquidos mediante la observación de la rotación de una esfera impulsada por la interacción electromagnética: dos imanes unidos a un rotor crean un campo magnético giratorio. La muestra ③ a medir está en un pequeño tubo de ensayo ②. Dentro del tubo hay una esfera de aluminio ④. El tubo se encuentra en una cámara de temperatura controlada ① y se ajusta de tal manera que la esfera se encuentra en el centro de los dos imanes.

El campo magnético giratorio induce corrientes de Foucault en la esfera. La interacción de Lorentz resultante entre el campo magnético y estas corrientes de Foucault genera un par que hace girar la esfera. La velocidad de rotación de la esfera depende de la velocidad de rotación del campo magnético, la magnitud del campo magnético y la viscosidad de la muestra alrededor de la esfera. El movimiento de la esfera es monitoreado por una cámara de video ⑤ ubicada debajo de la celda. El torque aplicado a la esfera es proporcional a la diferencia en la velocidad angular del campo magnético Ω_B y el de la esfera Ω_S. Por lo tanto, existe una relación lineal entre (Ω_B − Ω_S) /Ω_S y la viscosidad del líquido.

Este nuevo principio de medición fue desarrollado por Sakai et al. en la Universidad de Tokio. El viscosímetro EMS se distingue de otros viscosímetros rotacionales por tres características principales:

• Todas las partes del viscometer que entran en contacto directo con la muestra son desechables y baratas.
• Las mediciones se realizan en un recipiente de muestra sellado.
• El viscosómetro EMS sólo requiere cantidades de muestra muy pequeñas (0,3 mL).

Viscosímetro Stabinger

Al modificar el viscosímetro rotacional tipo Couette clásico, es posible combinar la precisión de la determinación de la viscosidad cinemática con un amplio rango de medición.

El cilindro exterior del viscosímetro Stabinger es un tubo lleno de muestra que gira a velocidad constante en una carcasa de cobre con temperatura controlada. El cilindro interno hueco, con forma de rotor cónico, está centrado dentro de la muestra por efectos de lubricación hidrodinámica y fuerzas centrífugas. De esta forma, se evita por completo toda la fricción de los cojinetes, un factor inevitable en la mayoría de los dispositivos rotativos. Las fuerzas de corte del fluido giratorio impulsan el rotor, mientras que un imán dentro del rotor forma un freno de corrientes parásitas con la carcasa de cobre circundante. Se establece una velocidad de rotor de equilibrio entre las fuerzas impulsora y retardadora, que es una medida inequívoca de la viscosidad dinámica. La medición de la velocidad y el par se implementa sin contacto directo mediante un sensor de efecto Hall que cuenta la frecuencia del campo magnético giratorio. Esto permite una resolución de par de alta precisión de 50 pN·m y un amplio rango de medición de 0,2 a 30 000 mPa·s con un solo sistema de medición. Una medición de densidad incorporada basada en el principio del tubo en U oscilante permite la determinación de la viscosidad cinemática a partir de la viscosidad dinámica medida empleando la relación

${displaystyle nu ={frac {eta } {rho }}$

donde:

. es la viscosidad cinemática (mm²/s),

. es la viscosidad dinámica (mPa·s),

*** es la densidad (g/cm³).

Viscosímetro de burbuja

Los viscosímetros de burbuja se utilizan para determinar rápidamente la viscosidad cinemática de líquidos conocidos, como resinas y barnices. El tiempo requerido para que suba una burbuja de aire es directamente proporcional a la viscosidad del líquido, por lo que cuanto más rápido sube la burbuja, menor es la viscosidad. El método de comparación alfabética utiliza 4 conjuntos de tubos de referencia con letras, A5 a Z10, de viscosidad conocida para cubrir un rango de viscosidad de 0,005 a 1000 stokes. El método de tiempo directo utiliza un solo tubo de tiempo de 3 líneas para determinar los 'segundos de burbuja', que luego se pueden convertir en stokes.

Este método es considerablemente preciso, pero las medidas pueden variar debido a variaciones en la flotabilidad debido al cambio de forma de la burbuja en el tubo. Sin embargo, esto no causa ningún tipo de error de cálculo grave.

Viscosímetro de hendidura rectangular

El diseño básico de un viscosímetro/reómetro de hendidura rectangular consta de un canal de hendidura rectangular con un área transversal uniforme. Se bombea un líquido de prueba a un caudal constante a través de este canal. Múltiples sensores de presión montados al ras a distancias lineales a lo largo de la dirección del flujo miden la caída de presión como se muestra en la figura:

Principio de medición: El viscosímetro/reómetro de hendidura se basa en el principio fundamental de que un líquido viscoso se resiste al flujo y exhibe una presión decreciente a lo largo de la hendidura. La disminución o caída de la presión (∆P) se correlaciona con el esfuerzo cortante en el límite de la pared. La velocidad de corte aparente está directamente relacionada con la velocidad de flujo y la dimensión de la rendija. La velocidad de corte aparente, el esfuerzo cortante y la viscosidad aparente se calculan:

${displaystyle {begin{aligned}{dot} {gamma} {fnK}\fnMicroc {fnK} {fnMicroc}}\\sigma > {fnMicroc}{2(w+h)}{frac} {fnMicroc}} {fnMicroc} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {f} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans}} {f}f}fnfnMicros}} {f}f}f}f}f}f}f}f}fnfn\fnfnfnfnfnfnf}fnfnfnfnfnfnfnfnfnfnfnfnfnfnfnfn\fnfn\\fnfnfnfnfnfnfn\fnfn\fnfn\\fn\\fnMin {fnK}} {fnMicrosoft}$

dónde

${fnMicrosoft {fnfnMicrosoft {fnMicrosoft {fnMicrosoft {\fnMicrosoft {\fnMicrosoft {\\\\\\\fnMicrosoft\\\fnMicrosoft\\\\\\\\\\\\\fn\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ }$ es la tasa aparente (s⁻¹),

σ es el estrés del tirón (Pa),

._a es la viscosidad aparente (Pa·s),

▪P es la diferencia de presión entre el sensor de presión principal y el último sensor de presión (Pa),

Q es la tasa de flujo (ml/s),

w es el ancho del canal de flujo (mm),

h es la profundidad del canal de flujo (mm),

l es la distancia entre el sensor de presión principal y el último sensor de presión (mm).

Para determinar la viscosidad de un líquido, la muestra de líquido se bombea a través del canal de hendidura a un caudal constante y se mide la caída de presión. Siguiendo estas ecuaciones, la viscosidad aparente se calcula para la velocidad de corte aparente. Para un líquido newtoniano, la viscosidad aparente es la misma que la viscosidad real, y la medición de velocidad de cizallamiento simple es suficiente. Para líquidos no newtonianos, la viscosidad aparente no es la viscosidad real. Para obtener la viscosidad real, las viscosidades aparentes se miden a múltiples velocidades de cizallamiento aparentes. Luego, las viscosidades reales η a varias velocidades de corte se calculan utilizando el factor de corrección de Weissenberg–Rabinowitsch–Mooney:

${displaystyle {frac}{eta} {fnMicroc {2} {fnK}}}left(2+{frac {mathrm {d} ln {{dot {gamma {fnMicrosoft Sans Serif}} {fnn}}derecho). }$

La viscosidad real calculada es la misma que los valores del cono y la placa a la misma velocidad de corte.

También se puede utilizar una versión modificada del viscosímetro/reómetro de ranura rectangular para determinar la viscosidad extensional aparente.

Viscosímetro de Krebs

El viscosímetro de Krebs utiliza un gráfico digital y un pequeño husillo de brazo lateral para medir la viscosidad de un fluido. Se utiliza principalmente en la industria de la pintura.

Varios tipos de viscosímetros

Otros tipos de viscosímetros usan bolas u otros objetos. Los viscosímetros que pueden caracterizar fluidos no newtonianos suelen denominarse reómetros o plastómetros.

En el I.C.I "Oscar" viscosímetro, una lata sellada de fluido se hizo oscilar torsionalmente, y mediante técnicas de medición inteligentes fue posible medir tanto la viscosidad como la elasticidad en la muestra.

El viscosímetro de embudo Marsh mide la viscosidad desde el momento (tiempo de salida) que tarda un volumen conocido de líquido en fluir desde la base de un cono a través de un tubo corto. Esto es similar en principio a las copas de flujo (copas de salida) como las copas de Ford, Zahn y Shell que usan diferentes formas para el cono y varios tamaños de boquilla. Las mediciones se pueden realizar según ISO 2431, ASTM D1200 - 10 o DIN 53411.

El reómetro de hoja flexible mejora la precisión de las mediciones para los líquidos de menor viscosidad utilizando los cambios sutiles en el campo de flujo debido a la flexibilidad de la hoja móvil o estacionaria (a veces llamado voladizo de ala o de sujeción de un solo lado).