Molti fluidi, se non la maggior parte, presentano un comportamento non newtoniano. Si dice che un fluido non è newtoniano quando la sua viscosità misurata dipende dalla velocità di taglio con cui viene condotta la misurazione.

La viscosità è definita come il rapporto tra sollecitazione di taglio e velocità di taglio quando un fluido è sottoposto a taglio uniforme, mostrato schematicamente in Fig. 1:

Quando la forza di resistenza (sforzo di taglio) è proporzionale alla velocità della piastra inferiore (velocità di taglio), il fluido viene chiamato Newtoniano. La sua viscosità è proporzionale al rapporto tra forza di resistenza e velocità. Pertanto, la viscosità non dipende dalla velocità con cui viene tranciata; lo stress da taglio aumenterà semplicemente per stare al passo con la velocità di taglio. Maggiore è il rapporto tra sollecitazione di taglio e velocità di taglio, maggiore è la viscosità (le due linee rette nella Fig. 2 in basso):

Un tipo di comportamento non newtoniano che è comune a molti fluidi è che la viscosità misurata diminuisce all'aumentare della velocità di taglio del viscosimetro. Questo si chiama comportamento al diradamento. Il rapporto tra lo stress di taglio e la velocità di taglio di un liquido che assottiglia il taglio inizia in alto, ma diminuisce con l'aumentare della velocità di taglio. Nella Fig. 2 sopra, la sollecitazione di taglio del liquido di assottigliamento del taglio rispetto alla curva della velocità di taglio inizia parallelamente a quella del fluido ad alta viscosità e finisce parallelamente a quella del fluido a bassa viscosità. Il fluido si assottiglia e più velocemente viene tranciato.

La maggior parte dei fluidi presenta una relazione non lineare tra stress di taglio e velocità di taglio. Ciò significa che la viscosità misurata dipende dal tipo di viscosimetro utilizzato per la misurazione. L'SRV ha una velocità di taglio molto più elevata rispetto alla maggior parte dei viscosimetri a tazza rotazionale, capillare ed efflusso. Pertanto, l'SRV mostrerà spesso una viscosità sostanzialmente diversa rispetto a uno strumento di rotazione da laboratorio.

I paragrafi seguenti descrivono le misurazioni di un tipico fluido di assottigliamento di taglio e le implicazioni per le misurazioni in linea con Rheonics SRV.

Le soluzioni detergenti concentrate, come shampoo, detersivi per piatti e ammorbidenti, mostrano tipicamente un comportamento di diluizione del taglio. Quando si utilizza un viscosimetro rotazionale, come un Brookfield DV, per misurare la loro viscosità, la viscosità indicata diminuisce all'aumentare della velocità di rotazione del mandrino. Il seguente chart, Fig. 3, illustra questo comportamento di assottigliamento al taglio:

Sebbene la velocità di taglio non sia ben definita per la maggior parte dei viscosimetri, si può dimostrare che la velocità di taglio dei viscosimetri vibrazionali, come il Rheonics SRV, è più di cento volte superiore a quello di un tipico viscosimetro Brookfield, Fann o altro. Ciò significa che l’SRV opera sulla coda ad alto taglio della curva della velocità di taglio. La viscosità indicata è significativamente inferiore rispetto alla maggior parte degli altri processi di misurazione della viscosità senza vibrazioni.

Quando misurato con a Rheonics Viscosimetro SRV, l'ammorbidente fornisce una viscosità indicata di 9.7 cPs. Il valore molto più basso è riconducibile allo stesso fenomeno visto in Fig. 1, la diminuzione della viscosità all'aumentare della velocità del mandrino. Il materiale si sta assottigliando e la velocità di taglio dell'SRV è circa due ordini di grandezza superiore a quella ottenibile con i tipici viscosimetri rotazionali. Pertanto, è impossibile ottenere una corrispondenza numerica tra l'SRV e i viscosimetri rotazionali tranne che per i fluidi strettamente newtoniani, cioè indipendenti dalla velocità di taglio.

Cosa significa questo per le applicazioni in cui il fluido è altamente dipendente dal taglio? Ciò dipende fortemente da ciò per cui verrà utilizzato SRV.

Un uso tipico di un viscosimetro in linea è monitorare la viscosità di un prodotto per verificare che la sua viscosità rimanga costante. I parametri di processo possono quindi essere regolati dall'operatore per mantenere la viscosità entro un intervallo specificato. In tal caso, potrebbe essere possibile derivare una formula di conversione che lo consenta Rheonics Le letture SRV devono essere correlate con le misurazioni di laboratorio con condizioni di taglio definite.

In alternativa, il Rheonics L'SRV può essere utilizzato come sensore in un circuito di controllo per regolare automaticamente uno o più parametri di processo al fine di mantenere la viscosità del prodotto entro limiti specificati. Una tipica applicazione è nelle macchine da stampa flessografiche o rotocalco, in cui il Rheonics SRV viene utilizzato per mantenere costante la viscosità dell'inchiostro da stampa.

In entrambi i casi, quando i fluidi altamente non newtoniani, come i prodotti contenenti sapone e tensioattivo, vengono monitorati o controllati, l'SRV deve essere azionato in un fluido che scorre attraverso il sensore. Non darà letture riproducibili se semplicemente immerso in un becher di prodotto. Se utilizzato in una linea contenente prodotti fluidi, fornirà una risposta chiara e riproducibile a qualsiasi variazione della viscosità del prodotto.

NOTA: Il regime di flusso (coerenza) è importante per ottenere un monitoraggio affidabile e accuratooring nei fluidi di processo non newtoniani. Far scorrere il fluido attraverso il sensore e garantire un regime di flusso coerente avendo velocità del fluido e sezione trasversale simili durante tutte le misurazioni.

Quando si valuta il Rheonics SRV per una particolare misurazione in linea, è essenziale utilizzare l'SRV nelle condizioni di processo effettive. L'SRV deve essere posizionato in una linea di processo in cui scorre il prodotto e la viscosità e la temperatura devono essere registrate durante il funzionamento della linea di processo.

È assolutamente essenziale che l'SRV NON sia valutato sulla base di misurazioni statiche. Mettere l'SRV in un becher di fluido stazionario in genere non fornirà misurazioni che concordano con le misurazioni effettuate nella linea di processo effettiva con le portate tipiche del funzionamento di quel processo.

Per le applicazioni in cui non è chiaro se il file Rheonics SRV fornirà misurazioni utili, si prega di contattare Rheonics per organizzare una prova di uno dei sensori SRV nella vostra applicazione.