Scegliamo il viscosimetro?!
Primo passaggio fondamentale per la scelta del viscosimetro è capire la caratteristiche del fluido da analizzare, se è newtoniano o non newtoniano, la struttura chimica dello stesso, la temperatura di analisi e le caratteristiche intrinseche del fluido.
Le domande solite che bisogna porsi sono:
- Non conosco la viscosità del mio fluido, qualè lo strumento adatto?
1) Cos’è la viscosità? E quali parametri la influenzano?
2) Che cos’è un viscosimetro?
3) Quanti e quali sono i viscosimetri in commercio? Qualè quello adatto alla mia applicazione?
Proviamo a capirne insieme un po’ di più
1) La viscosità misura la resistenza allo scorrimento di un fluido su un piano inclinato, la forza di attrito fra le molecole è l’indice di viscosità di un fluido. La viscosità dinamica, calcolabile con un viscosimetro rotazionale, viene misurata in centiPoise o milliPascal.
I parametri principali che influenzano il calcolo della viscosità di un fluido sono:
- Struttura chimica
Natura chimico/fisica del fluido - Temperatura
Forti variazioni, specialmente a bassa temperatura - Pressione
La viscosità generalmente aumenta con la pressione - Gradiente di velocità
La velocità ha una forte influenza nella viscosità dei fluidi non newtoniani - Tempo
Nei fluidi tissotropici la viscosità dipende dalla storia reologica precedente, cioè dal tempo trascorso in condizioni di sollecitazione prima della misura
2) Il viscosimetro è uno strumento di misura, che tramite l’attrito, o la caduta di un liquido, ci permette di calcolare la viscosità.
3) I principali viscosimetri in commercio sono:
Tazze a efflusso (Tazze FORD, Tazze ISO, Tazze DIN):
La tazza efflusso ( con un valore noto) ha un foro nel quale passa il liquido da analizzare, misurando il tempo che il liquido impiega a fuoriuscire dalla tazza e tramite una proporzione matematica si ottiene il valore di viscosità. Solitamente la tazza è composta da un cilindro vuoto con un ugello incorporato. Le tazze sono in alluminio anodizzato mentre gli ugelli sono in acciaio inox.
Viscosimetri a caduta di sfera:
Il viscosimetro a caduta di sfera si avvale di un principio di misurazione effettuato da una speciale sfera calibrata, da scegliere a seconda del range di viscosità. La misurazione avviene cronometrando lo scorrimento e il movimento della sfera nel tubo cilindrico, attraverso un liquido campione. La viscosità del campione si ottiene dalla relazione tempo impiegato su una distanza definita del tragitto effettuato dalla sfera. La misurazione può essere doppia ruotando il tubo. I risultati del test sono dati come viscosità dinamica nelle unità assolute standardizzate di mPa · s.
Viscosimetro a Capillare:
I viscosimetri a capillari utilizzano la tecnica di misurare il tempo che impiega il campione a percorrere il capillare di lunghezza e di diametro noti. Il tempo di percorrenza del capillare è direttamente proporzionale alla viscosità del fluido. Esistono vari tipi di viscosimetri capillare in base al range di viscosità che ci si attende dal campione.
Viscosimetri rotazionali:
Il viscosimetro rotazionale è costituito da un elemento rotante di forma definita (girante) immersa all’interno di un fluido, quando l’elemento rotante viene posto in movimento esercita una coppia di forza, dall’intensità di tale coppia si può risalire con precisione alla viscosità del fluido.
Quando si deve effettuare la misura della Viscosità in laboratorio, non è sempre facile capire il tipo di viscosimetro da utilizzare, considerando le varie proposte che il mercato offre. Molti sono i rivenditori di viscosimetri, ma quale fa al caso mio? Dobbiamo innanzitutto capire la classificazione reologica dei fluidi e la legge del fluido Ideale (Newtoniano)
| LEGGE fondamentale fluido ideale (newtoniano) |
| τ = η ⋅ D dove: τ = sforzo di taglio η = viscosità D = gradiente di velocità |
Classificazione reologica dei fluidi:
| NEWTONIANI | NON NEWTONIANI |
| Fluidi in cui lo sforzo di taglio è proporzionale al gradiente di velocità oppure la viscosità è costante al variare del gradiente di velocità. | Fluidi in cui lo sforzo di taglio è funzione non lineare del gradiente di velocità oppure la viscosità è variabile al variare del gradiente di velocità. |
 τ =η γ |
 τ = f γ |
Approfondiamo..
Classificazione dei fluidi NON Newtoniani:
Il 1°esempio è di tipo Newtoniano, come possiamo vedere grazie al grafico, la viscosità non varia con il variare del gradiente di velocità.
Il 2° esempio è di tipo Pseudoplastico, il grafico ci indica che la viscosità diminuisce al crescere del gradiente di velocità.
Il 3°esempio è di tipo Plastico, presenta una soglia di scorrimento, cioè lo sforzo necessario per mettere in moto il campione
Il 4° esempio è di tipo Bingham, dal grafico si evidenzia che la viscosità inizia a scorrere solo dopo che la forza ha superato un certo valore limite di scorrimento o “yield stress”. Superato questo valore la curva reologica può seguire quella dei fluidi newtoniani, o dilatanti o pseodoplastici.
Il 5° ed ultimo esempio è di tipo Dilatante, nel grafico si nota che la viscosità aumenta all’aumentare del gradiente di velocità.
Nel grafico sottostante abbiamo diversi esempi di viscosità in cP (CentiPoise), in funzione dei fluidi
Il più utilizzato è senza ombra di dubbio il Viscosimetro Rotazionale, flessibile, con ottimo rapporto/qualità prezzo, adatto per una vasta gamma di settori ed applicazioni. Qualè allora il principio di funzionamento?
Il viscosimetro rotazionale, ha un albero motore al quale viene fissata la girante che verrà immersa nel fluido in misurazione. La girante, a seconda del fluido nel quale è immersa produrrà uno sforzo che viene misurato attraverso un sensore ottico di scostamento tra l’albero motore e l’albero della girante, secondo lo schema sotto riportato.
| Funzionamento | |
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1. Parti meccaniche accoppiate direttamente al motore con velocità di velocità di rotazione ω
2. Il cedimento angolare dφ della molla a spirale è proporzionale alla coppia dell’asse della girante 3. Componenti date dalla molla a spirale alla stessa velocità ω di rotazione del motore, ma con lo sfasamento dovuto alla resistenza del fluido proporzionale alla viscosità. La coppia risultante dipende quindi da: |
Scelta del viscosimetro rotazionale in base alle viscosità:
I viscosimetri rotazionali sono suddivisi in tre modelli, ma quelli più utilizzati sono senza ombra di dubbio i modelli “L” ed “R”. Il modello “H” è per applicazioni davvero speciali e non è normalmente utilizzato. Tutti i viscosimetri hanno le giranti normate secondo il metodo Brookfield, che ne definisce i parametri costruttivi, per ottenere misure “identiche” tra viscosimetri anche di diversi costruttori.
| Modelli L BASSA VISCOSITA’ |
Modelli R MEDIA VISCOSITA’ |
Modelli H ALTA VISCOSITA’ |
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ACCESSORI DEI VISCOSIMETRI ROTAZIONALI :
| Sistema LCP per Basse Viscosità |  |
Speciale sistema da usare in combinazione con un viscosimetro rotazionale Fungilab per misure di basse viscosità da 1 a 64.000 cP Il sistema LCP ha una camicia intorno al sistema di misura che, in abbinamento ad un bagno termostatico con pompa di ricircolo, permette la termostatazione del campione |
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| Sistema elicoidale Heldal per Alte Viscosità |  |
Sistema elicoidale per la misura di alte viscosità da abbinare ad un viscosimetro rotazionale. Il sistema motorizzato permette alla speciale girante di muoversi in verticale(in alto e in basso alternativamente) e consente misure senza creare cavità che falserebbero il risultato di misura della viscosità | |
| Adattatore piccole quantità APM Con camicia di termostatazione |  |
Adattatore per piccole quantità di fluido per misure di precisione e di viscosità assoluta. E’ da bbinare ad un viscosimetro rotazionale ed è disponibile in due modelli con e senza camicia di termostatazione del campione | |
| Adattatore piccole quantità APM/B senza camicia di termostatazione |  |
Adattatore per piccole quantità di fluido per misure di precisione e di viscosità assoluta, senza la camicia per la termostatazione del campione, per determinare sforzo di taglio in D/cm2 e il Gradiente di velocità in 1/s | |
Se hai ancora qualche dubbio contattaci, spiegaci la tua esigenza o applicazione e scegliamo insieme il prodotto più adatto a te!
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