CARACTERIZACIÓN DE MATERIALES MEDIANTE REOLOGÍA ROTACIONAL

Mediante la técnica de Reología se puede analizar el comportamiento al fluir y las propiedades mecánicas de un material en su estado fundido o estado líquido. Mediante la Reología se puede de igual manera realizar un estudio de la estructura de un material mediante el análisis de otros parámetros reológicos (parámetros viscoelásticos) adicionales al que solamente y comúnmente se conoce como Viscosidad.
“Cuál es el valor de la viscosidad de este material?”
Es una pregunta que nos hacen frecuentemente y que no es tan fácil de responder. La viscosidad dependerá de muchos factores al momento de deformar rotacionalmente y destruir la estructura de un material en estado fundido o estado líquido. Es una de las variables reológicas a obtener en función de la temperatura, velocidades de deformación y/o esfuerzo de deformación entre otros.
Existen otros parámetros reológicos identificados como parámetros Visco-Elásticos, los cuales nos darán información detallada de la estructura de un material. A manera de ejemplo y poniendo el caso de una pintura o recubrimiento, o una dispersión pigmentaria u otro material en donde se incluyan varios materiales dispersos, con los valores estructurales del material (Variables Visco-Elásticas), podríamos predecir comportamientos, problemas o tendencias a la Floculación, Sedimentación y sobretodo la estabilidad en periodos de tiempo prolongados de almacenamiento.
La Reología es una técnica que muestra resultados comparativos muy eficientes y que resulta ser una herramienta muy potente en la Formulación de materiales para diversos sectores como Pinturas, Tintas, Polímeros y Resinas en estado fundido, Adhesivos, Materiales Plásticos, Productos de Cosmética, Productos Farmacéuticos, Industria de Alimentos.

Tablas de conversión de diferentes unidades de Viscosidad – pdf

NUESTRA FILOSOFÍA DE TRABAJO Y COMPENETRACIÓN CON EL CLIENTE

Somos una de las muy pocas compañías en el mundo que brindan Servicios de I+D en REOLOGÍA. La Reología es para muchas personas una técnica que podría ser “ No tan Fácil” de utilizar. Nos encargamos que nuestro cliente se familiarice con la técnica desde su nivel más básico. Guiamos al cliente desde los conocimientos más básicos de reología hasta un nivel prácticamente avanzado y que nuestro cliente pueda entender profundamente cualquier tipo de eventualidad que pueda ser reflejado con la Técnica de la Reología de un material en cuestión.


Consúltanos aquí nuestro modo más sencillo que utilizamos para satisfacer a nuestros clientes (link)

Diferentes Tipos de Ensayos Reológicos (link)

Aplicaciones y Ejemplos en Reología de Materiales por Sectores Industriales (link)

TIPOS DE ENSAYOS REOLÓGICOS

Es importante saber que muchos protocolos de ensayos Reológicos experimentales son diseñados exclusivamente para cada cliente siguiendo las diferentes necesidades de un material específico para determinado proceso industrial.

Ver Diferentes Normas ASTM en REOLOGÍA y DMA (pdf )

Los tipos de ensayos a continuación dependerán de la manera de cómo es deformado el material. En flujo donde se rompe estructura del material (La geometría se hace girar o rotar, o el fluido pasa a través de un tubo capilar) y ensayos Oscilatorios ( La geometría se hace oscilar ), donde NO se rompe estructura del material.

Tipos de ensayos en Flujo

Se hace rotar el sistema rotacional o el fluido pasa a través de un tubo capilar

En estos tipos de ensayo se analiza el comportamiento reológico del material al fluir. Normalmente se rompe estructura de la muestra durante el movimiento rotacional o a través del paso de un tubo capilar.

Curva de Flujo (Rampa de Velocidad de Cizalla/Esfuerzo): Análisis de Viscosidad Vs Share Rate / Share Stress – Análisis del Punto de Fluencia (Yield Stress) – Tixotropía: Se va midiendo la viscosidad a medida que se va variando la velocidad de deformación o esfuerzo de deformación de forma continua tanto de bajas a altas y/o de altas a bajas.

  • Curva Flujo Continuo a Velocidad Variable: Es una curva de flujo continuo de Viscosidad Vs Velocidad de Deformación y/o Viscosidad Vs Esfuerzo de Deformación. Se puede variar la Temperatura y ver comportamientos de curvas de flujo en función de la temperatura.
  • Se Analiza:
    • Índice de Tixotropía
    • Índice de Fluencia o Punto de Fluencia (Yield Stress)
    • Análisis de Viscosidad a Bajas Velocidades de Cizalla (Bajos Share Rate) – Primer Plato Newtoniano
    • Análisis de Viscosidad a Altas Velocidades de Cizalla (Bajos Share Rate) – Segundo plato Newtoniano.
    • Comportamiento Reológico de materiales Seudo-Plásticos
    • Comportamiento Reológico de materiales Newtonianos.
  • Curva de Flujo en Equilibrio (Steady State Flow): Es de la misma manera una curva de flujo, pero cada medida de Viscosidad se realiza en flujo estable o en equilibrio.
  • Comportamiento Reológico a Velocidad Constante (Peak Hold): Se mide la Viscosidad a una velocidad de deformación o esfuerzo de deformación Constante. Es muy útil para el análisis de Tixotropía en un material. También se podrían realizar estos tipos de ensayos a velocidad constante a diferentes temperaturas.

Medida de Viscosidad Capilar – Viscosímetro Capilar: Ofrecemos este servicio de medida de la Viscosidad Cinemática. La deformación del fluido no es de manera rotacional; el material fluye a través de un tubo capilar. En este tipo de ensayo normalmente también se destruye la estructura del material al hacerlo fluir. El valor de la viscosidad dependerá del diámetro del tubo por donde fluye el material.

Medida de Viscosidad Mediante Caída de Bola

Tipos de Ensayos en Oscilatorio

Se hace Oscilar el sistema rotacional de medida

Este tipo de ensayos son los utilizados para el análisis de la estructura y determinación de las propiedades mecánicas (Visco-Elásticas) de un material en su estado fundido. Por ende, no se rompe la estructura del material y la deformación se realiza a pequeños porcentajes de deformación de manera oscilatoria.

Ensayo Oscilatorio en Amplitud (Strain Sweep): Resistencia a la deformación. Se miden las propiedades mecánicas (Módulos G`, G” y tanα) propias de la estructura de un material en función de la Deformación del material (en % Strain y/o Esfuerzo en Pa).

Ensayo Oscilatorio en Función de la Frecuencia (Frequency Sweep): Determinación del comportamiento Visco-Elástico tanto a tiempos de observación corto (Frecuencias Altas) como tiempos de observación prolongado (Frecuencias Bajas). De suma importancia para la caracterización de la estabilidad de una dispersión sea en suspensión o en emulsión de un material.

Ensayo Oscilatorio en Temperatura: Determinación de las propiedades mecánicas de estructura en función de la Temperatura. Se pueden realizar estudios de diferentes comportamientos a diferentes velocidades de calentamiento y/o enfriamiento.

Ensayo Oscilatorio en el Tiempo: La estructura de muchos materiales cambia en función del tiempo de ensayo. Estudios cinéticos a diferentes temperaturas, estudios de curados y/o secado son realizados utilizando este método de ensayo.

Ensayos de Relajación de Esfuerzos ( Creep & Recovery Test )

APLICACIONES Y EJEMPLOS DE RESULTADOS REOLÓGICOS POR SECTORES INDUSTRIALES

INGENIERÍA DE DISEÑO

La Viscosidad a diferentes temperaturas es un factor clave para el dimensionamiento de equipos de Ingeniería de Procesos.

  • Viscosidad a diferentes temperaturas en Detergentes para el diseño de Intercambiadores de Calor (Alfa Laval)-pdf

  • Simulación de Modelos Matemáticos para la Viscosidad de un Nuevo mecanismo de Transporte del Residuo de Aceite de Oliva – ATECNEA-pdf

SECTOR DE PINTURAS, RECUBRIMIENTOS, RESINAS Y ADHESIVOS

  • Medida del Yield Stress de una Pintura
  • Evaluación y Selección de nuevos aditivos, agentes dispersantes, espumantes, secantes, tipos y niveles de cargas inorgánicas
  • Estudios de Tixotropía
  • Estudios de Nivelación y Tensión Superficial
  • Estudios Cinéticos de Curado y/o Secado de Recubrimientos o Adhesivos de diferentes Resinas (Acrílicas, PU, Epoxy, Poliesteres)
  • Evaluación de Costos de Formulación.
  • Caracterización Reológica de Pinturas Inteligentes (Smart Coatings)
  • Estabilidad de una Dispersión de Pigmento – pdf
  • Comparación de la Estabilidad entre Dos Esmaltes Decorativos (Waterborne) del mercado Español – pdf
  • Tiempo de Secado de un Barniz Alquídico del mercado Español – pdf
  • Comportamiento Reológico de una Resina Alquídica en Soya (65% Sólidos) del mercado Portugués – pdf
  • Comportamiento Reológico de un Adhesivo Ciano-Acrilato (Henkel) – pdf

SECTOR DEL PLÁSTICO (TERMOPLÁSTICOS) Y ELASTÓMEROS

Es extensa la información que se puede obtener del comportamiento de un plástico al fluir a través de un proceso de Extrusión, Moldeo y Films a altas temperaturas.

  • Vulcanización de Elastómeros de Silicona (Mangueras para Biomedicina)-pdf
  • Compatibilidades entre Resinas en un Blend SBR/PMMA-pdf
  • Propiedades mecánicas de una Resina Epoxica curada – Deformación en Torsión – pdf

SECTOR INORGÁNICO, CEMENTOS Y MATERIALES CERÁMICOS

  • Comportamiento reológico de Dos Tintas Ink-Jet del Sector Cerámico Español (Itaca) – pdf
  •  Reología en Cementos – pdf

SECTOR DEL PLÁSTICO (TERMOPLÁSTICOS) Y ELASTÓMEROS

Es extensa la información que se puede obtener del comportamiento de un plástico al fluir a través de un proceso de Extrusión, Moldeo y Films a altas temperaturas.

  • Vulcanización de Elastómeros de Silicona (Mangueras para Biomedicina)-pdf
  • Compatibilidades entre Resinas en un Blend SBR/PMMA-pdf
  • Propiedades mecánicas de una Resina Epoxica curada – Deformación en Torsión – pdf

COSMÉTICA Y PRODUCTOS FARMACÉUTICOS

  • Caracterización Reológica de Crema Dermatológica Blasto (Almirall) – pdf

  • Comparación de Dos pastas de Dientes Colgate Vs Acción Total (Producto Mercadona) – pdf

SECTOR AGRARIO Y ALIMENTOS

  • Comportamiento Reológico de Insecticidas en Gel para Hormigas (Mylva) – pdf
  • Curva de flujo de un Biofertilizante (Futureco) – pdf
  • Reología de Gelatinas a partir de Huesos y Piel de Res (Rousselot) – pdf

GRASAS Y ACEITES LUBRICANTES

  • Curva de flujo de Grasas Lubricantes – pdf

MATERIALES ENERGÉTIGOS Y EXPLOSIVOS

La técnica de la reología es útil en este sector para la obtención de las propiedades visco-elásticas de tiempo óptimo de mezclado de diferentes materias primas y tipos de Nitrocelulosa para la masa final en la producción de Explosivos.