reómetros
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UNIVERSIDAD DE CUENCA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
REOMETRO DEFINICION FUNCIONAMIENTO
AUTOR: Raulobro 17/06/2011
El presente documento contiene la definicin de remetro, principio de funcionamiento general de estos equipos, distintos tipos de remetros y sus caractersticas principales. Descripcin del remetro de Brookfield.
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REOMETROS
DEFINICION
Son aparatos que se utilizan para medir la reolgia de los materiales. Ya que los mismos
permiten someter al material a diferentes tipos de deformaciones controladas y medir
los esfuerzos o viceversa. Algunas de las propiedades reolgicas ms importantes son:
Viscosidad aparente (relacin entre esfuerzo de corte y velocidad de corte)
Coeficientes de esfuerzos normales
Viscosidad compleja (respuesta ante esfuerzos de corte oscilatorio)
Mdulo de almacenamiento y mdulo de perdidas (comportamiento
viscoelstico lineal)
Funciones complejas de viscoelasticidad no lineal
Los estudios tericos en reologa en ocasiones emplean modelos microscpicos para
explicar el comportamiento de un material. Por ejemplo en el estudio de polmeros,
stos se pueden representar como cadenas de esferas conectadas mediante enlaces
rgidos o elsticos.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO GENERAL
Un remetro mide y analiza los cambios en la estructura reolgicas de un material - la forma
de flujo de los fluidos. Esto se logra mediante la variacin de las tasas de corte en incrementos
de micro (0,1 rpm). Este instrumento puede analizar de lmite elstico del material y el
comportamiento del flujo de medicin la respuesta al estrs en comparacin con la tensin
durante las pruebas de velocidad constante y los cambios de viscosidad como una funcin de
cambio de velocidad de corte, respectivamente. grafico 1
Grafico 1
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TIPOS REOMETROS
Los remetros pueden ser divididos en instrumentos de control de calidad y en instrumentos para investigacin y desarrollo. Tambin existe otro tipo de clasificacin de estos la cual se les clasifica en dos tipos claramente diferentes de remetros. Remetros que controlan la aplicacin de esfuerzo cortante o tensin de corte se llaman: rotacin o remetros de corte , mientras que remetros en los que se aplican estrs extensional o deformacin extensional se llaman remetros extensional
Los instrumentos para control de calidad son aquellos que no poseen una geometra de corte controlada, lo cual significa que la velocidad de corte no est definida Esto significa que la viscosidad medida no es la viscosidad absoluta la cual es una propiedad intrnseca del material independiente del tipo de instrumento utilizado para la medicin.
Los instrumentos para investigacin y desarrollo poseen una geometra de corte controlada lo cual significa que la velocidad de corte puede ser controlada y variada para obtener datos de viscosidad a diferentes velocidades de corte. Alguna de las geometras comunes en este tipo de remetros se puede ver en la figura 2.
El cono y plato es uno de los diseos ms populares pues este aplica una velocidad de corte uniforme a toda la muestra, caso muy diferente al de geometra de platos paralelos que presenta una variacin de velocidad de corte en la direccin radial. Ambas geometras pueden sufrir efectos de borde que distorsionan las mediciones de viscosidad. Sin embargo es importante destacar que esta distorsin es mucho ms importante en el caso de la geometra cono y plato. El diseo de cono y plato se limita a valores bajos y medios de velocidad de corte (0.1 - 1000 1/ s.), mientras que el diseo de platos paralelos puede alcanzar velocidades de corte mayores. (20.000 - 30.000 1/ s)
Cilindros concntricos tambin conocida como de copa y aguja. Si la distancia entre los dos cilindros concntricos es pequea (r1/r2 >0.95) la velocidad de corte ser uniforme a travs de toda la muestra. En este tipo de viscosmetros los efectos de fuerzas centrfugas son menos importantes que en el cas o de la geometra de cono y plato. Al ser menor la exposicin al aire, tambin puede controlarse la evaporacin del solvente. El rango de velocidad de corte cubierto por este tipo de equipos es muy amplio (0.01 -100.000 1/s.)
Remetro Capilar en este tipo de remetros el fluido es forzado a pasar a Uno de los problemas ms frecuente de este tipo de remetros es que la fuerza de cizalla
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aplicada no es uniforme y la medicin de la viscosidad debe ser corregida por varios factores como aquellos relacionados con el efecto de entrada y salida del capilar, deslizamiento en las paredes y una reologa no Newtoniana. Los remetros capilares permiten alcanzar velocidades de corte extremadamente altas (100.000 - 2.000.000 1/s)
En la siguiente tabla se presenta el nombre comercial de rotmetro, el tipo al que pertenece y su velocidad de corte. Tabla 1
REOMETRO DE BROOKFIELD
Debido a que el remetro de Brookfield es uno de los ms verstiles y usados, a continuacin
encontraremos su principio de funcionamiento, y un ejemplo de las especificaciones de una de
sus variedades utilizadas.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El Cono Wells-Brookfield remetro es un medidor de torque preciso que se conduce a
velocidades de rotacin discreto. El sistema de medicin del par, que consiste en un
calibrado de berilio-cobre primavera de conectar el mecanismo de accionamiento de un
cono giratorio, los sentidos de la resistencia a la rotacin causada por la presencia de
lquido de la muestra entre el cono y una placa plana fija.
La resistencia a la rotacin del cono produce un par que es proporcional a la tensin de
corte en el fluido. Esta lectura se convierte fcilmente en unidades centipoise absoluta
(mPa s) de las cartas rango calculado previamente. Por otra parte, la viscosidad puede
ser calculada a partir de las constantes geomtricas conocidas del cono, la velocidad de
rotacin y el par de estrs.
La posicin correcta con relacin de cono y la placa se obtiene mediante un
procedimiento mecnico simple sin la necesidad de indicadores externos o instrumentos
complementarios.
La placa estacionaria forma el fondo de una copa de muestra que se puede quitar, llenos
de 0,5 ml a 2,0 ml de lquido de la muestra (en funcin de los conos en uso), y volver a
montar sin perturbar la calibracin. La copa de muestras blindadas de accesorios de
tubos para la conexin a un bao a temperatura constante circulacin.
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El sistema tiene una precisin de 1,0% de la escala completa. Reproducibilidad es de
0,2%. Rango de temperatura es de 0 C a 100 C.
Brookfield analiza lquidos y semislidos. Las medidas de viscosidad se relacionan con
la calidad del producto y la eficiencia. Cualquier parmetro que est involucrado con la
caracterizacin de flujo, en la investigacin o el desarrollo, control de calidad o de
transferencia de fluidos, en un momento u otro se involucra con algn tipo de medida de
la viscosidad.
El equipo es capaz de entregarnos los siguientes datos:
Viscosidad (cP o mPa s)
Temperatura ( C o F)
Velocidad de Deformacin
La tensin de cizallamiento
% Del par
Por lo general el rotmetro Brookfield utiliza velocidades bajas entre 20 y 100 rpm,
tambin requiere muestras grandes de 600 cm3 en algunos modelos o en modelos mas
antiguos; en modelos nuevos la cantidad de muestra a disminuido de manera
exponencial.
EJEMPLO DE ESPECIFICACIONES DE UN REOMETRO DE BROOKFIELD
Especificaciones
Velocidades:
0.3, 0.5, 0.6, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 10, 12, 20, 30, 50, 60, 100 rpm
Peso: 7,7 kg
Caja de volumen 0,05 m3
Entorno de trabajo: 0 C a 100 C
Precisin:
1,0% fondo de escala en uso
Reproducibilidad: 0,2% de la escala completa
BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Reolog%C3%ADa
www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/.../r13924.DOC
http://www.exova.ca/index.php?option=com_content&view=article&id=1447&I
temid=&lang=en
http://www.can-am.net/suppliers/brookfield/dv_e_m98.pdf
http://www.brookfieldengineering.com/products/viscometers/laboratory-wb-
coneplate.asp