¿Qué son los Reómetros Capilares?
Un reómetro capilar es un dispositivo de medición utilizado para evaluar el esfuerzo cortante y la viscosidad de los materiales que fluyen.
También puede medir muestras calentadas a altas temperaturas y se utiliza para evaluar las propiedades físicas de materiales plásticos y otros materiales que son sólidos a temperatura ambiente. Los reómetros capilares pueden evaluar las propiedades reológicas relacionadas con la viscosidad de un material y su fluidez cuando se aplican presión y temperatura.
Las propiedades reológicas son las relacionadas con la reacción de una muestra cuando se le aplica una fuerza externa. Las muestras sólidas, como los plásticos, se calientan en el instrumento hasta que se vuelven líquidas. La muestra calentada se introduce en un tubo fino, llamado capilar, y se extruye a distintas velocidades.
El reómetro capilar mide la viscosidad de la masa fundida en función de la velocidad de extrusión. Capilar significa tubo capilar y se denomina reómetro capilar porque evalúa las propiedades físicas mediante la extrusión a través de un paso estrecho.
Usos de los Reómetros Capilares
Los reómetros capilares se utilizan para procesar materiales termoplásticos y establecer las condiciones de descarga en la conformación por inyección. Normalmente, el procesamiento de plásticos requiere la aplicación de altas presiones a altas temperaturas.
Además, algunos materiales presentan un cambio no lineal de la viscosidad (disminución repentina o aumento repentino de la viscosidad) en relación con la fuerza externa aplicada, una propiedad conocida como líquidos no newtonianos, por lo que debe investigarse la viscosidad de la muestra en relación con la presión y la temperatura para diseñar las condiciones óptimas de procesamiento y dosificación. Los reómetros capilares se utilizan para establecer las condiciones óptimas de los procesos de fabricación de materiales poliméricos y compuestos, como los plásticos.
Principio de los Reómetros Capilares
El principio de un reómetro capilar es similar a la medición de la fuerza de empuje y la velocidad a la que sale un líquido de una jeringa. Se calienta un material termoplástico para hacerlo fluido. A continuación, se extruye desde un cilindro a un estrecho conducto denominado matriz capilar.
El esfuerzo cortante y la viscosidad del material a la temperatura de ensayo se determinan a partir de la presión a la que se extruye la muestra y la velocidad a la que se extruye. Dependiendo del instrumento, también se pueden realizar mediciones del hinchamiento de la matriz, de la audibilidad de la masa fundida (tensión de fusión) y de la viscosidad extensional.
Estructura de los Reómetros Capilares
Los reómetros capilares tienen un paso estrecho llamado matriz capilar en un extremo del cilindro y un émbolo en el otro extremo del cilindro que empuja la muestra calentada hacia fuera. La estructura está diseñada para tener un manómetro que mida la presión en el cilindro a medida que se empuja la muestra hacia fuera y un émbolo que mida la velocidad a la que se mueve el émbolo a medida que empuja la muestra hacia fuera.
Características de los Reómetros Capilares.
1. Eficaces para la Evaluación Reológica
Los reómetros capilares se caracterizan por su capacidad para medir a altas temperaturas y fuerzas elevadas (cizalladura elevada). Aunque el límite superior varía de un instrumento a otro, pueden calentarse hasta 400 °C o más, lo que los hace útiles para evaluar la viscosidad de plásticos fundidos. Las fuerzas de cizallamiento también son extremadamente altas, de hasta 1.000.000/segundo, lo que permite investigar la fluidez de las muestras cuando se aplican grandes fuerzas. Es importante investigar el comportamiento de las muestras bajo fuerzas de cizallamiento tan elevadas, ya que el procesamiento de plásticos suele implicar fuerzas muy elevadas durante la descarga.
2. Útil para la Evaluación de Productos Sometidos a Alto Cizallamiento
Además de los materiales plásticos, los reómetros capilares también se utilizan para evaluar productos sometidos a un alto cizallamiento cuando se extruyen de sus envases, como el ketchup, la mayonesa y otros productos alimentarios, así como los cosméticos en gel. Los reómetros capilares pueden utilizarse a temperatura ambiente, y la amplia gama de fuerzas de cizallamiento aplicadas a las muestras y la gran precisión de los reómetros permiten investigar el comportamiento de descarga de alimentos y productos cosméticos que fluyen desde sus envases.
Los reómetros capilares también pueden medir la viscosidad a diferentes velocidades de cizallamiento, de modo que en la práctica la muestra se evalúa trazando una curva de la viscosidad de fusión frente a la velocidad de cizallamiento.