El viscosímetro capilar
El dispositivo más común y simple para medir la viscosidad es el viscosímetro capilar. Su componente principal es un tubo recto o capilar, y Hagen y Poiseuille lo utilizaron por primera vez para medir la viscosidad del agua. Un reómetro capilar tiene un flujo impulsado por presión para el cual el gradiente de velocidad o tasa de deformación y también la tasa de corte serán máximos en la pared y cero en el centro del flujo, lo que lo convierte en un flujo no homogéneo. Dado que los viscosímetros accionados por presión emplean flujos no homogéneos, solo pueden medir funciones de corte constante como la viscosidad, η γ( )⋅ . Sin embargo, son ampliamente utilizados porque son relativamente económicos de construir y fáciles de operar. A pesar de su simplicidad, los viscosímetros de capilar largo proporcionan los datos de viscosidad más precisos disponibles. Otra gran ventaja es que el reómetro capilar no tiene superficies libres en la región de prueba, a diferencia de otros tipos de reómetros, como los reómetros de cono y placa, que analizaremos en la siguiente sección. Cuando se mide la viscosidad dependiente de la velocidad de deformación del polímero fundido, los reómetros capilares pueden ser el único método satisfactorio para obtener dichos datos a velocidades de cizallamiento > 10 s-1. Esto es importante para los procesos con mayores tasas de deformación, como el mezclado, la extrusión y el moldeo por inyección. Debido a que su diseño es básico y solo necesita un cabezal de presión en su entrada, los reómetros capilares se pueden conectar fácilmente al extremo de una extrusora de tipo tornillo o ariete para mediciones en línea. Esto hace que el viscosímetro capilar sea una herramienta eficiente para la industria. Las características básicas del reómetro capilar se muestran en la figura.Un tubo capilar de radio R y longitud L está conectado al fondo de un depósito. La caída de presión y el caudal a través de este tubo se utilizan para determinar la viscosidad. Para derivar la relación de viscosidad, se hacen las siguientes suposiciones: ƒ no hay velocidad en las direcciones r y θ.
Viscosímetros capilares de vidrio
Este tipo de viscosímetro es muy utilizado para la medida de viscosidades de fluidos newtonianos. La fuerza impulsora es normalmente la presión hidrostática del líquido del que se va a medir la viscosidad, aunque en algunos casos (en fluidos muy viscosos o cuando se pretenden usar en fluidos no newtonianos) se suele aplicar una presión externa; en el caso de no aplicar una presión externa, se consiguen esfuerzos de cizalla bastante bajos, del orden de 1-15 Pa. El diseño básico de este tipo de viscosímetros es el correspondiente al viscosímetro de Ostwald (figura a) en este viscosímetro el líquido es succionado hasta que llega a la marca superior del depósito que se encuentra a mayor altura, a continuación se deja fluir hasta que pasa por la marca inferior y se mide el tiempo que ha transcurrido se puede obtener la viscosidad si se conocen K y C; en el caso de que no se conozcan sería necesario calibrar el viscosímetro con fluidos de viscosidad conocida. Con el paso del tiempo se han ido introduciendo modificaciones en el diseño del viscosímetro de Ostwald; una de estas modificaciones es el viscosímetro de Cannon-Fenske (figura b), el cual es aconsejable para uso general. Por otra parte, el viscosímetro de Ubbelohde (figura c) se suele emplear para realizar medidas a distintas concentraciones.