Introducción
La amplia gama de geometrías de medición disponibles con el reómetro rotacional Kinexus permite la caracterización reológica de una gran variedad de materiales en diversas aplicaciones. Algunas aplicaciones requieren volúmenes de small, por ejemplo, en la industria farmacéutica, donde los materiales suelen ser caros y se prueban en cantidades limitadas. Este volumen de muestra limitado puede asociarse a aplicaciones que requieren altas velocidades de cizallamiento, por ejemplo, para la pulverización.
Sistema Mooney Ewart
El sistema Ewart de Mooney (figura 1) es una geometría especial de cazoleta que se utiliza para aplicaciones que combinan cantidades de muestra small con altas velocidades de cizallamiento. La muestra se coloca en el espacio anular entre dos cilindros de geometría definida. Mientras que el cilindro exterior (copa) permanece inmóvil, el cilindro interior coaxial (bob) gira a una velocidad definida. El espacio es menor que en otros sistemas de copa y bob. Esto tiene dos ventajas:
- Pueden alcanzarse mayores velocidades de cizallamiento
- Se requieren volúmenes de muestra menores
Condiciones de medición
A continuación se comparan las mediciones realizadas con una geometría de cono y placa y con el sistema Ewart de Mooney. El material ensayado es un aceite de silicona de viscosidad conocida.
Cuadro 1: Parámetros de medición
| Geometría | CP1/40 (cono/placa, cono: 1°, Ø: 4 mm) | Mooney Ewart: 0.5 a1 ml |
| Temperatura | 25°C | |
| Velocidad de cizallamiento | 1 a 10.000 s-1 | |
Resultados de las mediciones
La figura 2 muestra las curvas de viscosidad de cizallamiento resultantes de las dos mediciones comparadas con la curva esperada del aceite de silicona. En el intervalo de velocidad de cizallamiento de hasta 1.000 s-1, ambas mediciones arrojan los mismos valores de viscosidad de cizallamiento (diferencia entre el valor medido y el especificado inferior al 2%).
A continuación, la curva de viscosidad de cizallamiento obtenida con la geometría cono/placa indica un comportamiento de cizallamiento-adelgazamiento. Esto se debe al aumento de temperatura de la muestra causado por el calentamiento por cizallamiento. Por el contrario, la curva obtenida con el sistema Mooney Ewart refleja aún más el comportamiento newtoniano esperado de la muestra. A partir de 6.300 s-1, el flujo laminar se vuelve inestable debido a las fuerzas centrífugas, dando lugar a un flujo secundario (vórtice de Taylor). Esto conduce a un aumento aparente de la viscosidad de cizallamiento.
Esta comparación de las curvas de viscosidad de cizallamiento registradas con las dos geometrías demuestra el rango de velocidad de cizallamiento ampliado que se consigue utilizando el sistema Ewart Mooney en comparación con el que se puede alcanzar con la geometría de cono/placa.
Conclusión
Las mediciones reológicas en un sistema de cono/placa suelen estar limitadas a un intervalo específico de velocidad de cizallamiento debido al vaciado de huecos a velocidades de cizallamiento elevadas. Las aplicaciones relacionadas con velocidades de cizallamiento más elevadas requieren otro método, por ejemplo el reómetro capilar Rosand. En este caso, son posibles velocidades de cizallamiento de hasta 1.000.000 s-1. Sin embargo, requieren una mayor cantidad de material. Una solución para ampliar el rango de velocidad de cizallamiento para volúmenes de muestra bajos es trabajar con el sistema Ewart Mooney en el reómetro rotacional Kinexus.