Come si misura la viscosità di un fluido?
Aspetti Tecnici e Scelta del Viscosimetro
Quando si deve effettuare la misura della Viscosità in laboratorio, non è sempre facile capire il tipo di viscosimetro da utilizzare per effettuare una misura corretta, considerando le varie proposte che il mercato offre su questi strumenti.
Di seguito vi aiuteremo, in modo semplice e immediato, a capire alcuni principi di base teorici sulla viscosità per fare scelte consapevoli sulla tecnologia da utilizzare.
I FLUDI REALI
- Affinché un fluido scorra è necessario fornirgli energia ininterrottamente.
- La resistenza di un fluido alla variazione irreversibile di posizione dei suoi elementi di volume si chiama VISCOSITA’
| LEGGE fondamentale fluido ideale (newtoniano) |
| τ = η ⋅ D dove: τ = sforzo di taglio η = viscosità D = gradiente di velocità |
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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 |
CLASSIFICAZIONE DEI FLUIDI NON NEWTONIANI
| N. | Tipo | Descrizione |
| 1 | Newtoniano | Come si vede nel grafico, non varia la viscosità al variare del gradiente di velocità |
| 2 | Pseudoplastico | Diminusce la Viscosità al crescere del gradiente di velocità (es.: polimeri) |
| 3 | Plastico | Presenta una soglia di scorrimento che è lo sforzo necessario per mettere in moto il campione (es.: soluzioni concentrate e colloidi) |
| 4 | Bingham | Inizia a scorrere solo dopo che la forza ha superato un certo valore limite di scorrimento o “yeld stress”. Superato tale valore la curva reologica può seguire quella dei fluidi newtoniani, o dilatanti o pseodoplastici (es.: fanghi). |
| 5 | Dilatante | Aumenta la viscosità al crescere del gradiente di velocità. Il processo è chiamato inspessimento a taglio |
FLUIDI TIXOTROPICI
- Fluidi che presentano caratteristiche reologiche tempo-dipendenti
- La viscosità diminuisce in funzione del tempo di applicazione della sollecitazione (flusso, forza di taglio)
- Si ha il 100 % del recupero della struttura originale dopo un certo tempo dal termine della sollecitazione
- Al contrario i fluidi REOPESSICI hanno una viscosità che aumenta in funzione del tempo di applicazione della sollecitazione
PARAMETRI CHE INFLUENZANO LA VISCOSITA’
- 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 tixotropici la viscosità dipende dalla storia reologica precedente, cioè dal tempo trascorso in condizioni di sollecitazione prima della misura
ESEMPI DI VISCOSITÀ IN CP (CeintiPoise)
TIPI DI VISCOSIMETRO
| Strumenti | Grandezza misurata | Vantaggi |
| TAZZA FORD | Tempo | Costo basso |
| VISCOSIMETRO A CADUTA DI SFERA | Tempo | Precisione |
| VISCOSIMETRO A CAPILLARE | Tempo | Precisione |
| VISCOSIMETRI A PRESSIONE | Forza, distanza | Alte viscosità |
| VISCOSIMETRI ROTAZIONALI | Sforzo, Deformazione | Flessibilità |
VISCOSIMETRI ROTAZIONALI PIU’ DIFFUSI
| CILINDRI COASSIALI | PIASTRA-CONO | PIATTI PARALLELI |
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SCHEMA DI UN VISCOSIMETRO ROTAZIONALE FUNGILAB
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
| Schema meccanico Viscosimetro rotazionale |
Funzionamento |
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1. Parti meccaniche accoppiate direttamente al motore con costante w di velocità di rotazione
2. Il cedimento angolare dj della molla a spirale è proporzionale alla coppia dell’asse della girante 3. Componenti date dalla molla a spirale alla stessa w velocità di rotazione del motore , ma con lo sfasamento dovuto alla resistenza del fluido proporzionale alla viscosità. La coppia risultante dipende quindi da : |
VISCOSIMETRI ROTAZIONALI FUNGILAB e BROOKFIELD
Tutti i Viscosimetri rotazionali Fungilab sono disponibili in 3 VERSIONI :
| Modelli L BASSA VISCOSITA’ |
Modelli R MEDIA VISCOSITA’ |
Modelli H ALTA VISCOSITA’ |
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I Viscosimetri rotazionali possono essere dotati di accessori per la misura di basse o alte viscosità e per la misura della viscosità assoluta, come segue:
| Sistema LCP per Basse Viscosità |
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Speciale sistema per misure di basse viscosità da 1 a 20.000 cP | |
| Sistema elicoidale Heldal per Alte Viscosità |
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Sistema elicoidale per la misura di alte viscosità. Il sistema motorizzato muove la speciale girante in verticale e consente misure senza creare cavità che falserebbero la misura | |
| Adattatore piccole quantità APM Con camicia di termostatazione |
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Adattatore di piccole quantità di fluido per misure di precisione e di viscosità assoluta, con e senza la camicia per la termostatazione del campione, per determinare sforzo di taglio in D/cm2 e il Gradiente di velocità in 1/s | |
| Adattatore piccole quantità APM/B senza camicia di termostatazione |
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Adattatore di piccole quantità di fluido per misure di precisione e di viscosità assoluta, con e senza la camicia per la termostatazione del campione, per determinare sforzo di taglio in D/cm2 e il Gradiente di velocità in 1/s | |
Per informazioni aggiuntive vai alla pagina sui viscosimetri FUNGILAB
Autore : Guido Gedda – Geass S.r.l.