8 pasos para obtener una lectura de viscosidad confiable

Gran parte de los laboratorios en la industria cuentan con un área de Aseguramiento de Calidad que evalúa la viscosidad de diversos productos con el fin de conocer sus propiedades de flujo.

Dichas pruebas, son de gran  importancia ya que permiten dar paso a tareas de alto impacto, ejemplos de estas, son la toma de decisiones para mezclar y rellenar contenedores, verificación de la  estabilidad durante el transporte, almacenamiento, entre otras.

Los viscosímetros y reómetros se ocupan para medir viscosidad al igual que otros parámetros ya sea en fluidos líquidos y semi-solidos.

Como ejemplo podemos mencionar las curvas de fluidez, mismas que se pueden verificar a través de la pantalla del instrumento (ver Figura 1), esta curva nos ayuda a caracterizar el comportamiento del fluido en función de la cantidad de fuerza que se requiere aplicar para que comience a fluir, lo anterior, es una relación de velocidad contra la geometría de corte de la aguja seleccionada.  

Primer Paso

El primer paso es definir bien las especificaciones de viscosidad de la muestra. Para esto, hay que fijar las unidades del método. Las formas de expresión de la viscosidad más comunes son los Centipoise [cP], aunque hay que mencionar que también se pueden encontrar las unidades de mili-Pascales por segundo [mPa∙s], para relacionarlas solo hay que recordar lo siguiente 1 cP = 1 mPa∙s.

Una vez establecido lo anterior, debemos de tomar una referencia, como ejemplo tenemos los siguientes datos de viscosidad: la del agua es de 1 cP a 20°C, en algunos jarabes para la tos tenemos 100 cPs; en los ungüentos oscilan alrededor de los 1,000 cPs; las cremas están cercanas a los 100,000 cPs.

Segundo Paso

El segundo paso es la selección del rango de medición del equipo, corroborando el torque correcto, esto dependerá del conocimiento de las características de su muestra.

Existen 4 rangos de torque: LV, RV, HA y HB. Los primeros dos (LV y RV) son los más comunes en la mayoría de las industrias pero juegan un papel muy importante en las industrias alimenticia y farmacéutica.

Los viscosímetros LV sirven para medir viscosidades bajas y los RV se utilizan para viscosidades regulares. Los rangos HA y HB aplican para viscosidades altas y son menos comunes, estos se emplean en las industrias de la construcción y materiales y están enfocados en productos con fluidez escasa o nula.

Tercer Paso

Una vez que se ha seleccionado el rango de torque, el tercer paso será el escoger el modelo del viscosímetro, el cual debe cumplir con las necesidades operativas (monitoreo de temperatura, impresión de resultados, temporizador, alertas visuales, recolección de datos, gestión de usuarios, gráficas en tiempo real, modelos matemáticos) que se ajusten a las necesidades del área que ejecutará la prueba.

FIGURA 2: AGUJA TIPO DISCOPARA MEDICIÓN DE VISCOSIDAD

Cuarto Paso

Establecidas las condiciones antes mencionadas, se pasará al cuarto paso el cual es el determinar el tipo de aguja. Las agujas por lo general tienen forma cilíndrica como la que aparece en la Figura 1, algunas pueden tener un disco en la parte baja como se muestra en la Figura 2. Formando el universo completo de agujas Brookfield las que se emplean en todos los rangos incluyendo las que vienen en los accesorios.

Los accesorios que podemos agregar a nuestras pruebas son Helipath Stand, Thermosel, Adaptador de muestras pequeñas, Adaptador DIN, Adaptador Espiral, Agujas Vane y Gel Timer, posteriormente en otros artículos hablaremos del uso de cada uno de ellos.

Quinto Paso

El quinto paso es definir la velocidad de rotación a la cual se deberá medir la viscosidad.

Sexto Paso

Otra característica que debe de tener el método y que es el sexto paso, es el establecer el tiempo de rotación de la aguja durante la prueba, así como cada cuando se debe de tomar un valor o punto a medir, esto sirve para establecer un resultado único o promediado.

FIGURA 3: RECIRCULADOR TC-550SD Y VISCOSÍMETRO DV2T

Séptimo Paso

El séptimo paso es el  definir la temperatura a la cual se está llevando la prueba, para esto nos apoyamos con equipos periféricos: recirculadores refrigerados o no refrigerados (ver Figura 3).

Estos nos ayudaran a mantener la condición de temperatura estable y que puede ser en todo momento monitoreada (vía sonda PT100) y controlada. Hay que recalcar que de no definirse la condición de temperatura causaría problemas en la repetibilidad del método.

Octavo Paso

El último punto a considerar será es el establecer los límites (superior e inferior) permisibles para la metodología, a través de múltiples pruebas estos se validarán.

Cuando se realice la prueba de viscosidad ya en campo los resultados deben de estar dentro de los límites definidos con anterioridad; en caso de no suceder esto y si la lectura sale de especificación cabe la posibilidad que el instrumento no esté funcionando correctamente.

FIGURA 4: ESTÁNDAR DE VISCOSIDAD AMETEK BROOKFIELD DE 1,000 cPs.

El procedimiento para verificar este punto es mediante el uso de un estándar de viscosidad (Figura 4). Dicho fluido cuenta con una certificación que garantiza un valor nominal, por lo que la verificación haciendo uso de este fluido debe de arrojar un valor muy cercano a lo que aparece en el certificado, si esta condición se cumple el equipo está funcionando de forma correcta. Una vez verificada la condición del equipo se debe de repetir el método.

En resumen estos son los ocho sencillos pasos para asegurar una medición correcta:

  1. Definición de unidades.
  2. Selección de rango de torque de viscosidad
  3. Selección de modelo de viscosímetro.
  4. Selección de la aguja.
  5. Selección de la velocidad.
  6. Establecer tiempo de rotación.
  7. Definir temperatura.
  8. Establecer tolerancia para aceptación de resultados.

Recuerda siempre tener un estándar de viscosidad vigente en su caducidad.

Cuando exista alguna pregunta sobre la metodología es necesario recurrir al área que desarrolló el procedimiento para verificar cada uno de los pasos, esto para asegurarse que el método se esté desempañando correctamente

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