La viscosidad y la consistencia son términos que se aplican a los fluidos y que representan la resistencia que ofrecen al flujo, o a la deformación, cuando están sometidos a un esfuerzo cortante. En el presente trabajo nombraremos y explicaremos el principio físico y de funcionamiento además que aremos mención de los elementos primarios de cada instrumento que se usa en las industrias para medir la viscosidad de igual manera los instrumentos que sirven para medir la consistencia. Es tos datos son muy utilizados en la industria papelera, alimentaria, de pinturas, barnices, industrias de aceites de alta viscosidad, etc. Esto es medido cuando un fluido f luido se opone a ser deformado tangencialmente se puede observar fácilmente su grado de viscosidad. En el caso de los líquidos, la viscosidad es el rozamiento que se da entre las capas adyacentes que los conforman. Todos los fluidos que se conocen poseen un grado menor o mayor de viscosidad. Un fluido sin viscosidad es considerado como fluido ideal. Es necesario aclarar que la viscosidad en los fluidos sólo se presenta cuando éstos están en movimiento y que mientras mayor sea su grado de viscosidad menor será su nivel de salpicadura. Para medir el nivel de viscosidad de un fluido existen instrumentos especializados, llamados viscosímetros.
3.1. OBJETIVO GENERAL
Explicar las técnicas técnicas o métodos métodos de mediada mediada de la viscosidad y la consistencia.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir el principio principio de funcionamiento de la viscosidad y la consistencia.
Describir los instrumentos de medición de la viscosidad.
Describir los instrumentos de medición de la consistencia. consistencia.
Explicar el principio principio físico de cada instrumento de medición para la viscosidad.
Explicar el principio principio físico de cada instrumento de medición para la Consistencia.
4.1. VISCOSIDAD Esta propiedad es una de las más importantes en el estudio de los fluidos y se pone de manifiesto cuando los fluidos están en movimiento. La viscosidad de un fluido se define como su resistencia al corte. Se puede decir que es equivalente a la fricción entre dos sólidos en movimiento. Cuando deslizamos un sólido sobre otro, es preciso aplicar una fuerza igual en dirección y magnitud a la fuerza de rozamiento pero de sentido opuesto:
Donde: (): Coeficiente de rozamiento (
): Fuerza normal, para que el sólido se mueva con velocidad constante
( ) en dirección, sentido y magnitud. La viscosidad es la resistencia en forma de fricción interna al movimiento que genera un esfuerzo de corte entre las capas adyacentes del fluido. De hecho esta propiedad es la utilizada para distinguir el comportamiento entre los fluidos y los sólidos. En el caso de un fluido, consideremos un par de placas de vidrio una estacionaria y otra en movimiento (Figura 1), lo suficientemente grandes como para despreciar un posible efecto de borde, y separadas una distancia pequeña (l). Entre estas placas introducimos un fluido. Aplicamos un esfuerzo de corte, que sería una fuerza horizontal o fuerza de corte (F C) aplicada por unidad de área (A).
Ԧ
FIGURA 1: POSICIÓN DE LAS CAPAS DEL FLUIDO ANTES DE LA APLICACIÓN DEL ESFUERZO DE CORTE
Donde:
= = …………… …….… .………. . FC: Fuerza horizontal aplicada al fluido A: Área de fluido en contacto con las placas
La capa de fluido en contacto con la placa en movimiento se desplazará con su misma velocidad (v max) una determinada distancia, y la capa de fluido en contacto con la placa estacionaria permanecerá en reposo. Así, podemos observar (Figura 2) que la porción de fluido A-B-C-D fluirá en un i nstante de tiempo a una nueva posición A-E-F-B.
FIGURA 2: POSICIÓN DE LAS CAPAS DEL FLUIDO DESPUÉS DE LA APLICACIÓN DEL ESFUERZO DE CORTE
Al haber desplazado la porción de fluido ocurrirá una deformación de corte la cual se define como la relación entre la distancia recorrida por el fluido en la capa móvil respecto a su posición inicial y la distancia entre ambas capas (l). Por tanto la deformación de corte por unidad de tiempo se expresara de la siguiente manera:
ó = ∆ ……………………… ….. ∆ ∆ ó = …………..……………. ∆
Donde:
x: distancia recorrida por el fluido en la capa móvil respecto a su posición inicial
vmax: Velocidad de la capa de fluido en contacto con la placa superior l: Distancia entre ambas capas En términos de energía, la energía cinética asociada al flujo del f luido puede ser transformada en energía interna por fuerzas viscosas. Cuanto mayor sea la viscosidad, más grande será la fuerza externa que es preciso aplicar para conservar el flujo con velocidad constante.
COEFICIENTE DE VISCOSIDAD El coeficiente de viscosidad ( ) es el término que cuantifica la viscosidad. Es definido como la relación entre el esfuerzo de corte y la deformación de corte por unidad de tiempo.
………………………….. =
Reemplazando (1) y (3) en (4):
= ……………………..………………..
Finalmente:
∗ ……………….……………….. = ∗ Como la distancia (l) es muy pequeña y la velocidad (
)
también, podemos aproximar la ecuación anterior a:
Y en el límite tendremos:
= ∗ ∗ ∆ ……… ……… ……… ……… . = ∗ … ………… ……….. ……..…… .
Donde:
: Esfuerzo de cizalla, el cual es proporcional a la rapidez de deformación angular para el flujo unidimensional de un fluido, mediante la constante de viscosidad ( ), la cual es característica de cada fluido. Este resultado se conoce como “ Ley de Viscosidad de Newton”.
Cuando el valor de es cero, se dice que el fluido es “no viscoso”. Si, además, el fluido es incompresible, se dice que es un “fluido ideal”.
4.1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS Mediante la “Ley de Viscosidad de Newton”, los fluidos se pueden clasificar en “fluidos newtonianos” y “fluidos no -newtonianos”:
a) FLUIDOS NEWTONIANOS Los fluidos que cumplen la expresión (8) se denominan Newtonianos. Para los fluidos Newtonianos la viscosidad permanece constante a pesar de los cambios en el esfuerzo cortante. Esto no implica que la viscosidad no varíe sino que la viscosidad depende de otros parámetros como la temperatura, la presión y la composición del fluido, es decir, en ellos la relación
es una relación lineal y, por tanto, es constante.
LEY DE HAGEN-POISEUILLE Hagen y Poiseuille definieron la viscosidad en términos más prácticos expresando la relación entre los esfuerzos y las velocidades cortantes para un tubo capilar. Esta ley se ha encontrado razonablemente de acuerdo, con experimentos para líquidos uniformes (llamados fluidos Newtonianos) en casos donde no hay apreciables turbulencias. Consideremos ahora un fluido viscoso que circula en régimen laminar por una tubería de radio interior R, y de longitud L, bajo la acción de una fuerza debida a la diferencia de presión existente en los extremos del tubo (Figura 3).
FIGURA 3: FLUIDO VISCOSO QUE CIRCULA POR UNA TUBERÍA
Se sabe que la fórmula de la presión es:
Entonces:
= ∗ = ( −) ∗ ………………….………
Reemplazando F en (8) y teniendo en cuenta que el área A de la capa es ahora el área lateral de un cilindro de longitud L y radio r:
( −) ∗ = − ∗ ………………………..…….
El signo negativo se debe a que v disminuye al aumentar r. Integrando esta ecuación, obtenemos el perfil de velocidades en función de la distancia radial, al eje del tubo. Se ha de tener en cuenta que la velocidad en las paredes del tubo r=R es nula.
− )∫
( ∫ − =
) − …………………………. = (− Que es la ecuación de una parábola.
FIGURA 4: PERFILES DE VELOCIDAD
El flujo tiene por tanto un perfil de velocidades parabólico, siendo la velocidad máxima en el centro del tubo. El volumen de fluido que atraviesa cualquier sección normal del tubo en la unidad de tiempo se denomina gasto (caudal).
=A
= ∗ …… ……… .…… .…… ……… ..
Se sabe que: Reemplazar (12) en (13):
) − ∗ = (− Integrando:
( ) − = ∫ − ∗ ……………………………13 = En la que: ΔP = presión diferencial a través del líquido en el tubo capilar
R = radio interior del tubo Q = caudal del fluido L = longitud del tubo
b) FLUIDOS NO NEWTONIANOS Para los fluidos no newtonianos, la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de cizalla no es constante, por lo tanto la viscosidad ( ) no es constante. Estos fluidos no newtonianos se clasifican en:
TIXOTRÓPICOS: La viscosidad baja al aumentar el esfuerzo cortante (pinturas, champú). DILATANTES: La viscosidad aumenta cuando aumenta el esfuerzo cortante (mezclas de arena y agua). PLÁSTICOS Y PSEUDOPLÁSTICOS: Se comportan como un sólido hasta un cierto límite del esfuerzo cortante y después se convierten en un fluido newtoniano o no newtoniano. Muchos plásticos requieren la aplicación de una cierta fuerza a la placa móvil antes de que ésta se mueva y, una vez en movimiento, la viscosidad aparente disminuye al incrementarse la velocidad de la placa (la pendiente baja). Otros materiales, que en reposo están coagulados, pasan al estado líquido al ser agitados (tixotrópicos).
FIGURA 4: TIPOS DE FLUIDOS
4.1.1. VISCOSIDAD DINÁMICA O ABSOLUTA () Definida por la fórmula de Hagen-Poiseuile, cuya unidad en el sistema de unidades internacionales SI es el Pa × s, o el mPa × s (1 Pa × s = 1000 mPa × s), unidad que ha sustituido en el sistema CGS al poise (1 dina × s/cm2) y al centipoise (cp), equivalente a 0,01 poise (1 mPA × s = 1 centipoise).
4.1.2. VISCOSIDAD CINEMÁTICA (v) Que es el cociente entre la viscosidad dinámica y la densidad del fluido.
= Su unidad en el sistema internacional (SI) es el m2/S, y en el CGS el cm2/s, llamado stoke, y para valores pequeños se emplea el centistoke (cs) igual a 0,01 stoke (1 m2/s = 10.000 stokes).
4.1.3. RELACIÓN DE VISCOSIDAD Y TEMPERATURA En un líquido, la viscosidad disminuye cuando aumenta la temperatura, pero en un gas, la viscosidad aumenta cuando aumenta la temperatura. La resistencia de un fluido al corte depende de dos factores importantes: Las fuerzas de cohesión entre las moléculas La rapidez de transferencia de cantidad de movimiento molecular Las moléculas de un líquido presentan fuerzas de cohesión de mayor magnitud que las que presenta un gas. Dicha cohesión parece ser la causa más predominante de la viscosidad en líquidos. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, aumenta la energía cinética de sus moléculas y, por tanto, las fuerzas de cohesión disminuyen en magnitud. Esto hace que disminuya la viscosidad. En un gas, la magnitud de las fuerzas cohesivas entre las moléculas es muy pequeña, por lo que la causa predominante de la viscosidad es la transferencia de la cantidad de movimiento molecular. Expliquemos qué es esto. Como vemos, en un gas, la actividad molecular da lugar a esfuerzos de cizalla cuyas magnitudes son más importantes que las fuerzas cohesivas y, como la actividad molecular aumenta cuando se eleva la temperatura, al aumentar ésta se producirán mayores esfuerzos de cizalla aumentando, en consecuencia, la viscosidad del gas.
4.2. VISCOSÍMETROS Es un instrumento empleado para medir la viscosidad y algunos otros parámetros de flujo de un fluido.
4.2.1. VISCOSÍMETRO DE CUERPO MÓVIL 4.2.1.1. VISCOSÍMETRO CAÍDA DE BOLA. Tiempo de caída de una bola metálica. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Consiste en un recipiente que contiene un fluido viscoso. Se introduce una pequeña esfera, la cual parte del reposo y rápidamente alcanza la velocidad límite. El principio que satisface es la 2da ley de newton. (viscosimetro caida libre , 2013)
Variables que intervienen: ρs : densidad de la esfera sólida ρL : densidad del líquido
D : diámetro de la esfera L : longitud que cae la esfera en un tiempo t G : gravedad vo : velocidad límite de la esfera (vo=L/t) (Durante el ensayo verificar que se recorren distintos tramos L a velocidad constante
FIGURA 5: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL VISCOSÍMETRO CAÍDA DE BOLAS
Fuerzas que intervienen: - P: peso de la esfera
+E: empuje hidrostático +Fµ: fuerzas viscosas Cuando se alcanza velocidad límite: - P + E + Fµ = m.az = 0 P = [ (1/6).π .D3 ]. ρs .g E = [ (1/6). π .D3 ]. ρL .g Fµ = 3 π .µ. vo.D D2.g.( ρs - ρL ) µ= 18.L/t LIMITACIÓN. Este viscosímetro se utiliza principalmente para substancias de baja viscosidad, teniendo en cuenta que debe ser un f luido transparente.
4.2.2. VISCOSÍMETROS CAPILARES 4.2.2.1. EL VISCOSÍMETRO DE OSTWALD Permite un cálculo rápido (aunque no de máxima precisión) de la viscosidad relativa de un líquido midiendo los tiempos que un mismo volumen de dos líquidos tarda en pasar entre las marca M1 y M2 (ver figura) (CATEDRA FISICA, 2010)
FIGURA 6: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL VISCOSIMETRO CAIDA DE OSTWALD
El viscosímetro de Ostwald está formado por un capilar unido por su parte inferior a una ampolla L y por su parte superior a otra ampolla S. Se llena
la ampolla inferior L de agua introduciéndola por A. Se aspira por la rama B hasta que el nivel del agua sobrepase la ampolla superior procurando que no queden burbujas de aire. Se deja caer el agua y se cuenta el tiempo que tarda en pasar entre los niveles M1 y M2. Se repite esta operación varias veces y se calcula el valor medio de los tiempos, t. FUNDAMENTO El fundamento la fórmula .Se basa en la ley de Poisseuille que permite conocer la velocidad de flujo de un líquido a través de un tubo, en función de la diferencia de presiones bajo las que se establece el desplazamiento. La simplificación del tratamiento numérico facilita la expresión que se aplica en la medida experimental. Nos da el caudal Q (volumen de fluido por unidad de tiempo)
que atraviesa un capilar de radio R y longitud l entre cuyos extremos se ha aplicado una diferencia de presiones ∆p .
Donde η es la viscosidad del fluido. Esto es:
Como R, l, V son constantes para un tubo determinado, haciendo K=πR4
/(8lV) se tiene:
Si el líquido fluye únicamente por acción de la gravedad en un tubo situado verticalmente, la presión ∆p es la que ejerce la columna de líquido, esto es, ∆p=ρgh, siendo ρ la densidad del líquido y h la altura de la columna.
Por tanto:
y como también h es una constante para un tubo determinado podemos escribir:
El valor de K´ depende por tanto de la geometría de cada viscosímetro en concreto y suele darlo el constructor, aunque puede determinarse utilizando un líquido de viscosidad conocida. Normalmente se determinan las viscosidades relativas referidas al agua. Para el agua se tendrá:
Para otro líquido cualquiera
La viscosidad dinámica será:
Así pues, podemos conocer la viscosidad dinámica de un líquido midiendo su densidad y la razón entre los tiempos que tarda en fluir el mismo volumen de líquido y de agua.
4.2.3. VISCOSÍMETRO ROTACIONAL: Emplean la idea de que la fuerza requerida para rotar un objeto inmerso en un fluido, mide la viscosidad del fluido. Ejemplo:
4.2.3.1.
VISCOSÍMETRO TAMBOR ROTATORIO Es un dispositivo rotatorio empleado para determinar la viscosidad de las pinturas, es muy usado en la elaboración de pintura.
FIGURA 7: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL VISCOSÍMETRO TAMBOR ROTATORIO
DESCRIPCIÓN:
La separación esta lubricada con una película de fluido al que se desee medir la viscosidad.
El cilindro interior está unido a un soporte fijo mediante un resorte de torsión de coeficiente k.
El cilindro exterior se hace rotar con una velocidad angular ῼ constante.
Cuando el cilindro exterior gira y arrastra al cilindro interior mediante la cizalladura que se transmite a graves del fluido ,hasta que el resorte de torsión detiene el cilindro interior , instante y estado en que puede leerse el valor del torque que señala el medidor.
El espeso dl fluido es pequeño y puede suponerse distribución lineal de velocidades. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO .Miden el par de torsión necesario para hacer girar un elemento en el fluido. El fluido está contenido entre dos cilindros, uno fijo (radio Re) y otro giratorio (radio Ri) de longitud H, de modo que es dividido en múltiples capas con velocidad angular diferente, desde 0 a ω. El movimiento
relativo de las capas indica la Tasa cortante (Shear rate D) y la Tensión cortante (Shear stress ꞇ ) La velocidad de giro es seleccionada (ω), el par de rotación resistente (M) se mide y así se verifica: Considerando:
=
Resulta:
1 + = 2 2 1 + = − 1 En la norma DIN ISO 3219:1993 se indica la forma de determinar la viscosidad utilizando un viscosímetro rotacional. La velocidad de rotación es de 25 a 600 rpm. El campo de medida es de 10 a 150.000 mPas. El par de torsión abarca de 0,05 a 30 mNm. (UNIVERSIDAD CENTRAL DE ECUADOR, 2008)
4.2.3.2.
VISCOSÍMETRO DE STORMER
El viscosímetro Stormer es un viscosímetro rotativo introducido en la industria de pinturas, su fácil modo de empleo y una alta precisión de los resultados, hacen aconsejable su aplicación tanto en laboratorios industriales como en laboratorios de desarrollo. Si bien no es útil para la medición de masillas, pegamentos y productos de alta viscosidad aparente, el aparato es apto para medir la consistencia de productos en el campo de viscosidades intermedias de 50 a 5000 cP (Fierro, 2013) Este viscosímetro consiste de dos cilindros concéntricos, uno fijo en el cual se introduce la muestra, y un cilindro móvil. Una pesa, descendiendo por efecto de la fuerza de gravedad, transmite el moviendo al cilindro móvil a través de una serie de engranajes, provocando un esfuerzo cortante
sobre el fluido, inducido por las paredes del cilindro al girar. (Táchira, 2010)
FIGURA 8: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL VISCOSIMETRO
4.2.3.3.
STORMER
VISCOSÍMETRO DE BROOKFIELD El funcionamiento del viscosímetro Brookfield se basa en el principio de la viscosimetria rotacional; mide la viscosidad captando el par de torsión necesario para hacer girar a velocidad constante un husillo inmerso en la muestra de fluido a estudiar. Los viscosímetros Brookfield determinan la viscosidad de fluidos midiendo la fuerza necesaria para hacer girar un elemento inmerso (husillo) en el fluido de prueba. El husillo gira por la acción de un motor síncrono a través de un resorte calibrado. La deformación del resorte se observa en un indicador analógico, siendo la deformación proporcional a la viscosidad del fluido.
PROCEDIMIENTO OPERATIVO Se monta el viscosímetro con su dispositivo de protección sobre
su soporte. Se llena un vaso con el producto a ensayar, teniendo cuidado de no producir burbujas de aire. Introducirlo en el baño de agua a la temperatura del ensayo. Esperar que se equilibren las temperaturas.
Sumergir el vástago en el líquido a medir hasta la marca que figura sobre el eje. Bajar el viscosímetro sobre su soporte y fijar el vástago al eje. Comprobar verticalidad y temperatura.
Poner el motor en marcha. Ajustar a la velocidad deseada. Desbloquear la aguja y dejar que gire hasta que se estabilice sobre el dial. Generalmente tarda entre 5 y 10 segundos. Bloquearla aguja y anotar la lectura. Después, volver a poner en marcha el motor y tomar otra lectura.
Se
continúa
tomando
lecturas
hasta
que
2
valores
consecutivos no difieran en ± 3 %, salvo otra indicación. Tomar el valor medio de las dos últimas lecturas PRECISIÓN DEL MÉTODO BROOKFIELD La precisión varía conforme a la velocidad del viscosímetro y con el grado de viscosidad de la muestra. La repetibilidad y la reproducibilidad de la lectura de viscosidad deben estar dentro del 10%, excepto las lecturas de viscosidad inicial a la más baja velocidad.
FIGURA 9: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL VISCOSIMETRO BROOKFIELD
4.2.4. VISCOSÍMETRO DE VIBRACIÓN 4.2.4.1 VISCOSÍMETRO VIBRACIONAL DE ONDA SINUSOIDAL "SV
Los viscosímetros de la serie SV tiene de dos placas de sensores delgados que son impulsados con la fuerza electromagnética con la misma frecuencia de vibración en vibración constante de onda sinusoidal en fase inversa como un diapasón. La unidad electromagnética controla la vibración del sensor de placas para mantener la amplitud constante. (ICT, 2012)
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: El viscosímetro de vibración de onda sinusoidal, mide la viscosidad detectando la corriente eléctrica excitadora necesaria, para resonar las dos placas del sensor a una frecuencia y amplitud de onda constantes.
FIGURA 10: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL VISCOSIMETRO DE VIBRACION
Actualmente es el sistema más utilizado en la industria, por su versatilidad, bajo costo operativo y de mantenimiento
SISTEMA
CAMPO DE
EXACTI
MEDIDA
TUD
VENTAJAS
DESVENTAJAS
Tiempo de descarga de un fluido a través de un
APLICACIONES Pinturas y barnices ,
Hasta 20.000cp
+- 0.1%
Laboratorio
Discontinuo
Alta
Laboratorio
Discontinuo
laboratorio
orifico Tiempo de caída de una bola o de ascensión de Discontinuo
Hasta 200.000cp
una burbuja
Aceites de alta viscosidad ,Laboratorio
Par de resistencia en una Amplio
-
-
Discontinuo
General
taza Viscosidad
Presión diferencial en un
Hasta 3.000cp
+-2%
continuo
3 a 30.000 cp
+-2% al
continuo
General
tubo capilar Rotámetro con flotador Continuo
+-4% Rotacionales
10 a 150.000 mPas
Vibraciones
0,3 a 10.000 cp
-
Fuel -oil
4.3. CONSISTENCIA Grado de deformación que presentan los fluidos cuando se les somete a un esfuerzo cortante. El término representa, esencialmente, la viscosidad de suspensiones de partículas insolubles en un líquido y es una característica de fluidez del mismo.
El término consistencia se aplica, en la industria, en la fabricación de pinturas, de papel, en el envase de productos alimenticios, etc.
Las unidades de consistencia son totalmente distintas de las de viscosidad y se expresan en unidades arbitrarias. Por ejemplo, en la industria papelera, la consistencia designa la proporción entre el peso de materia seca o fibra de pulpa seca y el peso total de los sólidos más el agua que los transporta. Así: (CREUS, 2010)
ó ∗ 100 % = ó + 4.4. MEDIDORES DE CONSISTENCIA La consistencia se define como el porcentaje de peso de material seco fibroso en cualquier combinación de agua y pulpa. Se calcula con la fórmula:
% = ℎ La consistencia se mide en la industria de las formas siguientes:
4.4.1.REGLA GRADUADA Medida de la distancia que recorre el fluido sobre una regla graduada y en un tiempo determinado.
FIGURA 11: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO REGLA GRADUADA
4.4.2.DISCO ROTATIVO O PALETAS ROTATIVAS Disco rotativo o de paletas rotativas que mide el par de torsión necesario para hacer girar, a velocidad constante, un disco o un cono con perfiles caracterizados dentro del fluido. Margen: 1,5% al 18%. Repetibilidad: ± 0,01% Cs.
FIGURA 12: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO ROTATIVO
En otro instrumento parecido al anterior, apto para istalarlo en un tanque del proceso un motor hace girar un agitador de paletas dentro del par que permite actuar sobre un controlador y regular asi directamente la consistencia del producto.
FIGURA 11: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO ROTATIVO CON MOTOR
4.4.3.MEDIDOR DE PALETA Una paleta de forma especial situada en el seno del fluido mide el esfuerzo cortante, no siendo influida por las fuerzas de impacto ni por las de rozamiento gracias a su forma geométrico. Un transmisor electrónico o digital envía la señal correspondiente al valor de la consistencia. Margen: 0,7% al 16%. Exactitud: ± 1%.
FIGURA 12: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO PALETA
4.4.4.MEDIDOR DE FLOTADOR El fluido es forzado a circular por un tubo interior se encuentra un jefe sensible con varias placas transversales incorporadas. La deformación que sufre el líquido al pasar por las placas, es función de la consistencia y de la fuerza resultante que experimenta el elemento sensible es detectada por un transmisor neumático o electrónico.
FIGURA 13: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO FLOTADOR
4.4.5.MEDIDOR DE PUENTE HIDRÁULICO Consiste en una bomba que deriva parte del fluido a través de un paralelogramo o puente hidráulico que crea una presión diferencial entre sus dos vértices. Un transmisor de ésta presión diferencial señalarán directamente la consistencia del producto.
FIGURA 14: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO PUENTE HIDRAHULICO
4.4.6.MEDIDOR ELECTROÓPTICO Se basa en la captación de la luz reflejada de una mezcla de pulpa de papel y agua. Dos detectores, D1 y D2, captan esta luz reflejada a través de fibra óptica y de dos filtros F1 y F2, de tal modo que, en uno de ellos, el agua del fluido absorbe la luz mientras que en el otro no interviene prácticamente. Así, el cociente de las dos señales es una función de la cantidad de agua existente entre las partículas del producto, es decir, de la consistencia de la pulpa. El margen de medida es de 0,2% al 6%.
FIGURA 15: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO ELECTROÓPTICO
4.4.7.EL MEDIDOR DE CONSISTENCIA POR MICROONDAS Se basa en las propiedades dieléctricas del producto, fundamentalmente agua y materia sólida, con diferentes constantes dieléctricas. Existe una relación lineal entre el tiempo de propagación de las microondas, es decir, la velocidad y la consistencia.
= √
Siendo: v = velocidad c = velocidad de la luz en el vacío er = constante dieléctrica del medio Como las microondas avanzan menos en el agua que en las fibras, el tiempo que emplean las microondas en atravesar la masa es función de la consistencia de la masa. El intervalo de medida es del 0% al 16%. La exactitud es del ± 0,02%.
FIGURA 16: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO MICROONDAS
4.4.8.MEDIDOR POR RADIACIÓN Se basa en la captación de la luz reflejada de una mezcla de pulpa de papel y agua. Dos detectores, D1 y D2, captan esta luz reflejada a través de fibra óptica y de dos filtros F1 y F2 Dispone de una fuente de rayos gamma, cuya radiación es atenuada al atravesar la pasta. Esta atenuación es proporcional a los cambios en la consistencia a igualdad de distancias entre la fuente y el producto. La exactitud es del ± 0,01% y la repetibilidad es del ± 0,0001%.
FIGURA 17: MEDIDOR DE CONSISTENCIA DE TIPO RADIACION
SISTEMA
CAMPO
DE
EXACTITUD
VENTAJAS
DESVENTAJAS
APLICACION
MEDIDA C
Distancia recorrida de una pendiente
O
en un tiempo determinado
Amplio
ES
±0.1%
Simple
Laboratorio
Industrial alimenticia
N S
Laboratorio Disco rotativo o paleta rotativa
1.5% al 18%
±1%
--
Desgaste por abrasión
Industria
I S
papelera Paleta
0.7% al 16%
±1%
Continuo
Materiales
especiales
Industria
y
papelera
pequeñas Recubrimiento de producto
Industria
T
mantenimiento
E
calibración
N
Electroóptico
0.25 al 6%
±0.1%
Muy
exacto
C
tuberías con un caudal
I
mínimo insensible al calor
A
o a la luminosidad Microondas
05 al 16% Cs
±0.02%
y frecuentes calibraciones
papelera
Independiente del grado o
Costo alto, límite de uso por
Pulpa
del tipo de material
presión, o conductividad y
lechada
y
pH del proceso Radiación
0% al 15%
±0.01%
No intrusivo
Coste alto, inspecciones de
Pulpa
seguridad
lechada
y
Se explicó las técnicas o métodos de medidas de la viscosidad y la consistencia, describiendo el principio de funcionamiento de la viscosidad y la consistencia. Se describió instrumentos de medición de la viscosidad, diferenciando los continuos de los discontinuos, explicando su principio físico, observando que el uso del tipo de viscosímetro dependerá de la precisión que se desee y del tipo de fluido que se quiera medir. También podemos manifestar que estos instrumentos son utilizados en la industria de pinturas, de papel, en envase de productos alimenticios.
