DIN 53019-1 Medición de viscosidades y curvas de flujo mediante viscosímetros rotativos - Parte 1: Principios y geometría de medición

DIN 53019-1 Medición de viscosidades y curvas de flujo mediante viscosímetros rotativos - Parte 1: Principios y geometría de medición

La norma “DIN 53019-1 Viscosímetro - Medición de viscosidades y curvas de flujo con viscosímetros rotativos - Parte 1: Principios y geometría de medición”, publicada por el Instituto Alemán de Normalización (DIN), describe los campos de flujo para medir el comportamiento de flujo de fluidos newtonianos y no newtonianos en viscosímetros rotativos, especificando geometrías de medición particulares. El comportamiento de flujo se define mediante la viscosidad de cizallamiento, la función de viscosidad de cizallamiento, la curva de viscosidad o la curva de flujo. Las características de esta norma son válidas bajo las siguientes condiciones:

DIN 53019-1 Medición de viscosidades y curvas de flujo mediante viscosímetros rotativos - Parte 1: Principios y geometría de medición

  • El fluido no debe deslizarse sobre las superficies límite (adherencia a la pared).
  • Las fuerzas de aceleración en el fluido deben permanecer lo suficientemente pequeñas como para que el proceso de flujo esté determinado únicamente por un flujo laminar, estacionario y estratificado.
  • Las diferencias de temperatura locales y temporales en el fluido deberían ser insignificantes.
  • Los campos de flujo se definen mediante superficies límite (superficies límite simples), cada una de las cuales consiste en una capa cilíndrica, una capa cónica o un área circular. En la práctica, también se utilizan superficies límite compuestas.
  • Los límites que no sean estas superficies límite simples no deberían afectar al campo de flujo.
  • Los errores de oscilación de la superficie y las desalineaciones de los ejes deberían ser insignificantes.

Las desviaciones de esto, a menos que se tengan en cuenta aplicando correcciones (DIN 53019-3), dan lugar a un aumento de la incertidumbre de la medición (DIN 53019-2).

Al utilizar viscosímetros rotatorios, deben tenerse en cuenta las propiedades del fluido, las características del proceso de flujo, el diseño de los instrumentos y las desviaciones sistemáticas derivadas del procedimiento experimental. La norma DIN 53019-3 exige un campo de flujo constante entre superficies que giran a una velocidad angular constante.

Las siguientes situaciones quedan excluidas del ámbito de aplicación de esta solicitud:

  • Operaciones de apertura y cierre y vibraciones torsionales (oscilaciones)
  • Agregar otros flujos básicos sobre el flujo rotacional
  • Desviaciones de medición de tiempo puro, velocidad y par (DIN 53019-2)
  • Rampas de temperatura, cizallamiento o esfuerzo cortante.

En la medida en que los factores que influyen en las desviaciones sistemáticas de medición puedan determinarse cuantitativamente, la norma DIN 53019-3 proporciona información sobre las correcciones pertinentes. Para las desviaciones de medición que no puedan corregirse, se ofrecen directrices para evitarlas y estimar la desviación para su uso en los cálculos de incertidumbre.

La norma DIN 53019-1 especifica los principios fundamentales y los requisitos para la medición de la viscosidad (viscosidad dinámica) y las curvas de flujo (comportamiento reológico bajo cizallamiento variable) mediante viscosímetros rotativos. En particular, se centra en el uso de geometrías de medición de cilindros coaxiales (cilindros concéntricos), ampliamente aceptadas como sistemas de medición absolutos.

En un viscosímetro rotacional, un eje (cilindro interior) gira dentro de un recipiente (cilindro exterior) lleno con la muestra. Se mide el par necesario para mantener una velocidad de rotación específica, lo que permite calcular la tensión de corte y la velocidad de corte (y, por lo tanto, los valores absolutos de viscosidad) cuando la geometría cumple con los criterios definidos.

Las principales ventajas de las geometrías que cumplen con la norma DIN 53019-1 son las siguientes:

  • Una holgura anular estrecha y bien definida entre el cilindro y la carcasa garantiza una velocidad de deslizamiento prácticamente constante a través de dicho espacio.
  • Resultados de viscosidad absolutos (calculables) (no solo valores relativos/comparativos).
  • Es apto para fluidos newtonianos y muchos fluidos no newtonianos.

El contenido principal de esta norma es el siguiente:

  • Principios de medición rotacional: par, velocidad angular, esfuerzo cortante, velocidad de corte y viscosidad.
  • Requisitos geométricos para sistemas de medición (especialmente cilindros coaxiales):
  • Relaciones específicas entre los radios del cilindro interior y exterior.
  • Restricciones en el ancho del espacio para garantizar una zona de corte uniforme.
  • Efectos de borde y suavizado de bordes.
  • Condiciones para obtener mediciones válidas (por ejemplo, flujo laminar, ausencia de cizallamiento en las paredes, control de la temperatura).
  • Fórmulas de cálculo para la velocidad de corte, el esfuerzo cortante y la viscosidad.
  • Directrices sobre los tipos de muestras adecuados (líquidos con partículas de hasta aproximadamente 100 µm en diversas configuraciones de cilindros concéntricos).

La norma DIN 53019 está estrechamente alineada con la norma ISO 3219 (que también abarca los viscosímetros rotacionales con geometrías de cilindros coaxiales definidas para mediciones absolutas). Esto contrasta con la norma ISO 2555 (o DIN EN ISO 2555), que se aplica a mediciones relativas utilizando geometrías generalmente no definidas. Si bien la norma DIN 53019 permite obtener valores de viscosidad absolutos reales, los resultados de la norma ISO 2555 dependen más del instrumento y su configuración.

Esta norma es común en las siguientes áreas:

  • Control de calidad de pinturas, recubrimientos, tintas, adhesivos y polímeros.
  • Industria alimentaria (salsas, emulsiones)
  • Cosméticos y productos farmacéuticos
  • Productos petroquímicos (aceites, lubricantes)

La segunda parte de esta norma (DIN 53019-2) aborda los procedimientos de medición, la calibración y la evaluación, complementando la primera parte (DIN 53019-1), que se centró en los principios y la geometría de los equipos.

En consecuencia, la norma DIN 53019-1 proporciona el marco fundamental para la determinación precisa, reproducible y absoluta de la viscosidad mediante viscosímetros rotatorios con geometrías de cilindros coaxiales bien definidas. Sigue siendo una referencia clave en los laboratorios europeos de reología y ensayos de materiales.

Durante muchos años, nuestra organización, con su personal competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de pruebas avanzadas que requieren y asistiéndolos en el establecimiento, implementación y mejora de sistemas de gestión. En este marco, también ofrecemos servicios de pruebas conforme a la norma DIN 53019-1.

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