Medición de la viscosidad

En la industria alimenticia, seguir procesos rigurosos de control de calidad es de gran importancia para evitar que se produzcan largos periodos de detención de los alimentos durante el proceso de producción. Un punto clave en el control de calidad es conocer los atributos individuales de los productos, para lo que se emplea equipo de medición especializado.

Uno de los atributos que mayor importancia tiene en diferentes líneas de la industria alimenticia, como en la confitera y panadera, es el flujo de los líquidos, es decir, su nivel de viscosidad, y en esta entrada hablaremos de los diferentes métodos que se emplean para conocer esta característica a partir del uso de equipos especiales: los viscosímetros.

Para comenzar es importante mencionar que la viscosidad de los materiales, en este caso alimentos, se basa en el comportamiento de las moléculas de los líquidos que cambia continuamente, es decir, en el tipo de movimiento que presentan.

Debido a que la movilidad de las moléculas de los líquidos depende de otros agentes, como la temperatura, su viscosidad se puede alterar por las variaciones de ésta, lo que se puede percibir fácilmente cuando se eleva la temperatura de un líquido, el que por consiguiente disminuye su viscosidad. Lo anterior se puede resumir en que la viscosidad es el indicador de cuán fácilmente puede fluir un material según su fricción interna y otros factores, como la temperatura.

Además de la temperatura, la presión y la densidad son factores que influyen sustancialmente en la viscosidad de un material, por lo que medir este atributo no resulta precisamente una tarea sencilla. En este punto cabe mencionar que algunos materiales son más susceptibles a desarrollar diferentes viscosidades en condiciones variables, lo que hace aún más complicada su medición.

Por otro lado, considerando que los líquidos son flexibles cuando son sometidos a fuerzas y pueden deformarse infinitamente, tal medición debe ser muy precisa para evitar que se arruinen por la aplicación de cargas o fuerzas de resistencia que sobrepasen su nivel de tolerancia a la deformación.

Los líquidos que presentan una viscosidad constante que únicamente depende de las variaciones de temperatura y presión son conocidos como líquidos Newtonianos, que son mucho más fáciles que medir que los no-Newtonianos, es decir, que aquellos que no siguen una relación proporcional viscosidad-temperatura-presión.

Hoy en día existe un gran número de métodos para conocer la viscosidad de un material, siendo el más sencillo de utilizar las copas de fluidez y los más sofisticados los viscosímetros rotacionales. La elección del método para determinar la viscosidad de un material depende de la precisión que se requiere y a continuación describiremos muy brevemente en qué consisten los más comunes:

• Viscosímetros de burbuja.

Se pueden basar en un método comparativo alfabético y se compone de cuatro juegos de tubos de referencia de viscosidad conocida que van de la A5 a Z10 cubriendo un rango de 0,0005 a 1,000 stokes (unidad de viscosidad cinemática). Otra opción es basar su uso en un método de tiempo directo en el que se utiliza un tubo de largo y diámetro, con tres líneas de tiempo para determinar los segundos que requiere una burbuja de aire para recorrer una distancia vertical determinada.

Los dos métodos que se pueden aplicar con los viscosímetros de burbuja se encuentran sujetos a variaciones de temperatura, de control vertical y de control de vacío al interior del tubo, presentando un margen de error del 10% en temperatura y control vertical y un margen de error del 2% en el control vacío al interior del tubo.

• Copas de inmersión.

El uso de copas de inmersión es un método que ofrece una medición rápida y aproximada del tiempo de caída de materiales  y es mayormente utilizado para evaluar la viscosidad de líquidos parecidos a la pintura y es utilizado por fabricantes y quienes se dedican a aplicar este tipo de materiales.

• Copas de fluidez.

Cuando no es necesario conocer la viscosidad absoluta de un material se pueden emplear copas de fluidez, método que permite determinar una estimación relativa de la fluidez del líquido. La viscosidad con este método se mide en segundos y para ello se emplean dos copas de diferentes modelos que retienen un volumen determinado de líquido que fluye por un orificio o boquilla.

Este método ofrece una medición práctica de la fluidez de los materiales y su repetibilidad depende de la temperatura, del comportamiento Newtoniano del líquido y de la precisión de las dimensiones de las copas utilizadas.

• Viscosímetros rotacionales.

Un equipo de medición como un viscosímetro rotacional permite determinar la viscosidad de líquidos no-Newtonianos a partir de la velocidad de los esfuerzos aplicados. Para ello se utilizan diferentes métodos. El más común es el método Brookfield cuya precisión depende de la velocidad del viscosímetro y en sí, del grado de viscosidad de las muestras. Los viscosímetros de rotación Brookfield funcionan aplicando fuerza a un disco o lentejuela para que rote a una velocidad establecida.

Otro método es el de Stormer, que se utiliza principalmente en la industria de la pintura, pues cuenta con un rotor con paletas que al sumergirse en el líquido comienzan a girar. Empleando este método la viscosidad se mide en Krebs y se determina a partir de la carga que utiliza el motor para hacer girar las paletas. Además de los anteriores existen los viscosímetros llamados “cup and bob” que operan determinando el torque que se requiere para producir cierta rotación y para ello pueden utilizar diferentes sistemas que se diferencian entre sí por su geometría.

En próximas entradas hablaremos a mayor detalle del modo de funcionamiento de los diferentes tipos de viscosímetros que existen. Recuerda que en EL CRISOL contamos con una extensa variedad de equipo de medición de la más alta calidad ideal para diferentes tipos de industrias. Visita nuestro catálogo y contáctanos para solicitar una cotización e información detallada acerca de los productos que ponemos a tu alcance.