Qu’est-ce qu’un viscosimètre ?
Un viscosimètre est un instrument de mesure servant principalement à déterminer la viscosité des liquides.
Les viscosimètres sont utilisés, par exemple, dans l’industrie chimique pour déterminer la viscosité des adhésifs et des peintures. La viscosité est également très importante dans l’industrie alimentaire et dans l’industrie des boissons. Les viscosimètres y sont donc couramment employés. Un même produit alimentaire peut ne pas être viable s’il a une viscosité différente.
Les viscosimètres sont divisés en deux catégories principales : ceux qui versent simplement le liquide par le haut et mesurent le temps de passage, et ceux qui font tourner une broche.
Utilisations des viscosimètres
Les viscosimètres mesurent la viscosité des produits dans l’industrie alimentaire, l’industrie des boissons et l’industrie chimique.
Si le goût est le même mais que la viscosité change, la sensation lorsque l’on verse le produit dans un récipient ou la façon dont il descend dans la gorge lorsque l’on le boit sera différente, ce qui en fera un produit alimentaire complètement différent. La viscosité est donc un indicateur important pour les produits alimentaires. Dans l’industrie chimique, si la viscosité est élevée, par exemple, un adhésif appliqué sur un mur ne coulera pas et sera facile à utiliser mais, d’un autre côté, le produit sera difficile à manipuler et à manier.
Principe des viscosimètres
Différents principes sont utilisés, en voici les plus courants :
1. Amortissement des vibrations
La viscosité d’un liquide est calculée en mesurant l’amortissement des vibrations provoquées par un corps vibrant. Lorsque celui-ci vibre dans un liquide, la vibration est amortie par la résistance visqueuse générée dans le liquide. En mesurant le degré d’amortissement, on calcule la viscosité du liquide.
2. Perte de pression
La viscosité d’un liquide est calculée en mesurant la vitesse d’écoulement et la perte de charge du fluide lorsqu’il s’écoule dans un tuyau. Le liquide est versé dans un tuyau réglé pour s’écouler à un débit constant et la perte de charge est mesurée. Si la viscosité du liquide est élevée, la chute de pression sera importante et la viscosité peut être mesurée.
3. Vitesse de chute
La viscosité d’un liquide est calculée en mesurant la vitesse de chute d’une petite sphère dans le liquide et le temps nécessaire pour que le liquide s’écoule vers le bas. Comme la vitesse de chute de la sphère et le temps nécessaire à l’écoulement du liquide dépendent de la viscosité du liquide, la viscosité du liquide est calculée en mesurant ces vitesses.
Types de viscosimètres
Les méthodes de mesure de la viscosité varient d’un appareil à l’autre, avec des caractéristiques et des plages de mesure différentes. Les principaux viscosimètres sont classés en viscosimètre capillaire, viscosimètre à bille tombante et viscosimètre rotatif.
1. Viscosimètre capillaire
Les viscosimètres capillaires sont l’une des méthodes les plus simples et les plus directes pour mesurer la viscosité. Un fluide est versé dans un tube capillaire à une température constante et le temps nécessaire au fluide pour traverser le tube capillaire est mesuré. Il s’agit d’une construction très simple mais, si la viscosité est trop élevée, le fluide mettra beaucoup de temps à traverser le récipient, voire ne s’écoulera pas à cause de la perte de pression. Selon leur forme, il en existe différents types : Cannon-Fenske, Uberode et Ostwald.
2. Viscosimètre de coupe
Comme les viscosimètres capillaires, ils mesurent le temps nécessaire au fluide pour s’écouler de la coupe. Chaque coupe a une plage de viscosité spécifique et peut mesurer presque toutes les viscosités. Toutefois, la variation de la mesure est importante.
3. Viscosimètre à billes
Ces viscosimètres, tels que le viscosimètre à chute de billes d’Hepler, remplissent un récipient de fluide et mesurent le temps de chute des billes lorsqu’elles tombent entre les lignes. La viscosité est déterminée à l’aide de l’équation de Stokes. La plage de viscosité est large mais la peinture et l’encre ne peuvent être mesurées car les cailloux sont invisibles.
4. Viscosimètre de type B
Le viscosimètre de type B est un type de viscosimètre rotatif. Il est le plus couramment utilisé dans les utilisations industrielles. Il fait tourner un corps rotatif, appelé broche, dans un liquide et convertit le couple en une valeur de viscosité. Il est très facile à utiliser mais peut être légèrement imprécis en fonction de l’épaisseur de la broche.
5. Viscosimètre à diapason
Le viscosimètre à diapason fait résonner un oscillateur dans un liquide et détermine la viscosité à partir de la force d’excitation nécessaire pour déplacer l’oscillateur à une amplitude constante. Ils sont très sensibles et permettent des mesures précises si nécessaire.
Les viscosimètres à lames vibrantes peuvent également être utilisés pour mesurer la viscosité en ligne, où les changements de vibration sont détectés comme de la viscosité. Les viscosimètres en ligne peuvent mesurer en continu la viscosité des fluides en circulation. Ils sont donc utilisés dans les lignes et les réservoirs où une mesure constante de la viscosité est nécessaire.