Mediçãoviscosidade cinemática(ν), definido como viscosidade dinâmica (μ) dividida pela densidade do fluido (ρ) (ν=μ / ρ), normalmente envolve cronometrar o fluxo de um fluido sob gravidade através de um tubo capilar de vidro calibrado. Os métodos mais comuns e padronizados usamVecultões capilares de vidro. Aqui está um detalhamento do processo e dos principais métodos:
Método primário: Viscometria capilar (método de fluxo cronometrado)
Princípio:O tempo que leva para que um volume fixo de fluido flua através de um tubo capilar calibrado sob gravidade é diretamente proporcional à sua viscosidade cinemática.
Padrões -chave:ASTM D445, ISO 3104, IP 71.
Aparelho:
Viscosímetro:Um tubo de vidro fabricado com precisão com uma seção capilar e lâmpadas de reservatório específicas. Os tipos comuns incluem:
Visco de Ostwald:Design simples, bom para fluidos transparentes.
VISCOMETRO UBBEBELOHDE (nível suspenso):Possui um reservatório extra ("bulbante c"), garantindo que a cabeça do líquido seja independente do volume carregado, tornando -o ideal para um trabalho preciso e uma limpeza mais fácil. Tipo mais comum para laboratórios modernos.
CANNON-FENSKE ROTINE/OPAQUE:Modificado para fluidos opacos, onde é difícil ver o menisco.
Visco de Visco de Fitzsimons:Projetado para fluidos muito viscosos.
Banho de temperatura constante:Um banho altamente estável (normalmente dentro de ± 0,01 graus ou melhor) preenchido com um fluido transparente (água, óleo ou silicone) ao redor do viscosímetro. Controle de temperatura éCrítico(Temps comum: 25 graus, 40 graus, 100 graus).
Termômetro:Termômetro calibrado de alta precisão.
Timer:Timer de alta precisão (precisão ± 0,1 segundos ou melhor).
Equipamento de limpeza e secagem:Solventes, fornos de secagem, linhas de vácuo.
Procedimento:
Limpo e seco:Limpe e seque bem o viscosímetro usando solventes e métodos apropriados (secagem do forno, vácuo).
Cobrar:Introduzir o volume exato de amostra de fluido no reservatório de viscosímetro (geralmente via pipeta no bulbo a para ubbelohde).
Equilibrar:Monte o viscosímetro verticalmente no banho de temperatura constante. Permitir tempo suficiente (geralmente 30+ minutos) para que a amostra atinja a temperatura precisa do banho.
Medir o tempo de fluxo:
Para ubbelohde: aplique sucção (ou pressão) para desenhar a amostra além da marca de tempo superior no bulbo B. Sucção/pressão de liberação.
Deixe a amostra fluir livremente de volta através do capilar sob gravidade.
Comece o cronômetro precisamente à medida que o menisco passar a marca de tempo superior.
Pare o cronômetro precisamente quando o menisco passa pela marca de tempo mais baixa.
Registre o tempo de fluxo (t) em segundos. Repita várias vezes (por exemplo, 4 execuções), garantindo que os resultados sejam repetíveis dentro da especificação (por exemplo, a ASTM requer execuções consecutivas dentro de 0,1% em relação).
Calcule a viscosidade cinemática:
ν = C * t
ν=viscosidade cinemática (mm²/s ou cst, onde 1 cst=1 mm²/s)
C=constante de viscosímetro (constante de calibração, unidades mm²/s²)
t=Tempo médio de fluxo (segundos)
Fatores e considerações importantes:
Temperatura:A viscosidade é altamente dependente da temperatura. O controle de temperatura preciso e estável é não negociável.
Constante de calibração de viscosímetro (c):Cada viscosímetro é calibrado exclusivamente usando fluidos de viscosidade conhecida (óleos de referência padrão rastreáveis aos laboratórios nacionais NIST ou similares). C é determinado por: c=ν_standard / t_standard. A calibração deve ser feita na mesma temperatura e usando o mesmo procedimento que a medição da amostra.
Limpeza:Qualquer resíduo ou contaminação no capilar afeta drasticamente o tempo de fluxo.
Alinhamento vertical:O viscosímetro deve ser perfeitamente vertical.
Marcas de tempo:O menisco deve ser lido com precisão nas marcas.
Faixa cinemática:Diferentes tipos de viscosímetro e tamanhos capilares cobrem diferentes faixas de viscosidade. Escolha o viscosímetro apropriado para que o tempo de fluxo caia dentro da faixa ideal (geralmente 200-1000 segundos, embora os padrões geralmente permitam 150-1000s).
Bolhas:Bolhas de ar presas no capilar ou lâmpadas causarão erros significativos.
Métodos alternativos/relacionados:
Conversão da viscosidade dinâmica:
Meça a viscosidade dinâmica (μ) usando um método como um viscosímetro rotacional (por exemplo, Brookfield) que aplica a tensão de cisalhamento.
Meça a densidade do fluido (ρ) usando um picnômetro ou medidor de densidade digital.
Calcule a viscosidade cinemática: ν=μ / ρ.
Viscometers automatizados:Os instrumentos modernos automatizam o método capilar. Eles controlam com precisão a temperatura, detectam o menisco (geralmente opticamente), o tempo do fluxo, calculam a viscosidade e podem até limpar o viscosímetro entre as amostras. Eles seguem o mesmo princípio fundamental, mas oferecem alta taxa de transferência e erro reduzido do operador.
Visco de queda na esfera:Mede o tempo que leva para que uma esfera de densidade e diâmetro conhecidos caíssem uma distância fixa através do fluido em um tubo sob gravidade. Mede principalmente a viscosidade dinâmica (via lei de Stokes), mas a viscosidade cinemática pode ser calculada se a densidade for conhecida. Menos comum para a medição padrão da viscosidade cinemática em comparação com os métodos capilares.
Resumindo:
OMétodo primário padrãopara medir a viscosidade cinemática envolve o uso de umviscosímetro capilar de vidro calibrado(como um ubbelohde) imerso em umbanho de temperatura constante altamente estável, medindo com precisão otempoÉ preciso um volume fixo do fluido para fluir entre duas marcas sob gravidade e multiplicar desta vez pelo viscosímetroconstante de calibração. A aderência estrita aos procedimentos descritos nos padrões (ASTM D445, ISO 3104) e a atenção meticulosa à limpeza, controle de temperatura e precisão do tempo são essenciais para resultados confiáveis.