Viscosità alcune definizioni

Viscosità, definizioni e spiegazioni alcune informazioni base per comprendere meglio.

Viscosità

Proviamo a definire meglio la viscosità e le unità di misura utilizzate nell'industria.


La viscosità di un fluido è la misura della sua resistenza alla graduale deformazione prodotto da uno shear stress o sforzo. La viscosità è la resistenza al flusso dovuta alla frizione che si produce quando uno strato del fluido si muove rispetto all’altro.
La viscosità è una proprietà di un fluido che si oppone al movimento relativo tra due piani del fluido che si muovono uno relativamente all’altro. Quando un fluido è spinto attraverso un tubo, le particelle che lo compongono generalmente si muovono a maggiore velocità nell’area prossima all’asse del tubo e più lentamente vicino alle pareti del tubo; pertanto è necessaria l’applicazione di una forza (per esempio una pressione differenziale tra i due capi del tubo) per vincere l’attrito tra gli strati del fluido e mantenere il fluido in movimento relativo tra i piani, per una data velocità è necessario una forza proporzionale alla viscosità del fluido.

Definizioni:

Viscosità dinamica: la resistenza al moto opposta da un fluido alla forza tangenziale per unità di area (sforzo tangenziale), dove un piano si muove relativamente ad un secondo piano, parallelo al primo, ad una data velocità che è proporzionale alla distanza tra i piani.
Presi due piani paralleli di area A [m2], di cui uno fisso ed uno mobile a cui è applicata una forza F [N] e distanti tra loro un distanza y [m], posto che la distanza y tra i piani sia riempita con un fluido il piano mobile si muoverà ad una velocità u [m/s2].
In una condizione ideale di regime laminare ed una velocità u trascurabile il moto delle particelle sarà parallelo al piano fisso e quindi la velocità sarà pari a zero in prossimità del piano fisso ed u alla distanza y. La variazione di velocità sarà lineare, e lo sforzo tangenziale τ sarà direttamente proporzionale alla velocità ed inversamente proporzionale alla distanza.

 

Considerato che in una sperimentazione più realistica le due condizioni sopra indicate, velocità minime e flusso a regime laminare, non sono facilmente riproducibili la velocità in tal caso non crescerà linearmente.
 


L’unità di misura della viscosità dinamica nel Sistema Internazionale il pascal per secondo [Pa s], che equivale ad un poiseuille [PI], per quanto riguarda gli olii lubrificanti si utilizza comunemente il sotto multiplo [mPa] s oppure il centipoise [cP] (sistema CGS) che è equivalente al mPa s.

1 Pa s = 1 PI
1 P = 0,1 PI
1 cP = 1 mPI

Per comprendere meglio le unità di misura
Consideriamo lo sforzo tangenziale che è definito come



dove:
F: Forza applicata in Newton N
A: superficie a cui la forza è applicata in metri quadrati m2
Considerato che:


dove:
y: distanza in metri m
u: velocità in metri al secondo m/s
 
Viscosità cinematica: la viscosità dinamica diviso la densità del fluido, la resistenza opposta da un fluido allo sforzo applicato dalla forza di gravità.


dove:
ρ : densità in kg/m3
µ: viscosità dinamica in Pa s
L’unità di misura della viscosità cinematica è il metro quadrato al secondo [m2/s], benchè normalmente nei lubrificanti si utilizzi il sottomultiplo millimetri quadrati al secondo [mm2/s], che equivale da uno centistokes (cSt) utilizzato nel sistema CGS.

1 cSt = 1 mm2/s = 10−6 m2/s

Per comprendere meglio l’unità di misura utilizzata:


 
Viscosità apparente: il valore ottenuto applicando equazioni sperimentali al fine di ottenere la viscosità di un liquido non newtoniano misurato con un viscosimetro, normalmente espressa in pascal per secondo.
Viscosità di una soluzione diluita: viscosità di una soluzione di polimero diluita, misurata in alcune condizioni è l’indicazione del paso molecolare del polimero e può essere utilizzata per calcolare il grado di polimerizzazione.
Viscosità intrinseca ([η]): il rapporto tra la viscosità di una specifica soluzione a una data concentrazione di soluto e l’intercetta ad ascissa zero. La viscosità intrinseca riflette la capacità di un polimero di aumentare la viscosità della soluzione.
 

Alcune equazioni e conversioni utili:

Viscosità
Shear Stress / Shear Rate = Viscosity
 
Conversione unità SI
1 Pascal = 1 Newton / m²

Viscosità dinamica
1 poise = 1 g/cm·s = 0.1 N·s/m² = 0.1 Pa·s
1 cP = 1 mPa·s
Viscosità cinematica
1 Stoke = 1 cm²/s = 100 mm²/s
1 cSt = 1 mm²/s

Conversione da rotazionale a viscosità cinematica
Poise / Density = Stoke
g/cm·s / g/cm3 = cm²/s

Conversione da cinematica a viscosità rotazionale
Stoke * Density = Poise
cm²/s * g/cm3 = g/cm·s

Conversione da cinematica a viscosità Saybolt






Krebs Unit (per viscosimetri Thomas®-Stormer)
Entro un range di viscosità da 200 a 2100 mPa·s (cP)
ln(KU) = 1.1187 + 0.8542*ln(0.1938v + 36) - 0.0443(ln(0.1938v +36))²

Entro un range di viscosità da 2100 a 5000 mPa·s (cP)
ln(KU) = 1.8118 + 0.596*ln(0.1938v + 36) - 0.0206(ln(0.1938v +36))²

Dove KU é la viscosità in unità Krebs a  25°C e v è la viscosità in mPa·s (cP) a 25°C

Vi consigliamo di scaricare questo software che vi permetterà di eseguire conversioni facilmente.


Scarica Converter

Gli olii lubrificanti sono generalmente caratterizzati determinando la viscosità cinematica e dinamica tramite l’utilizzo di viscosimetri a capillare (metodo ASTM D445 oppure ISO3104) e il CCS Cold Cranking Simulator (ASTM D5293) oltre che determinarne la pompabilità utilizzando l’MRV Mini Rotary Viscosimeter ( ASTM D 3829 – ASTM D4684).
La determinazione di tali caratteristiche permettono di caratterizzare e classificare gli olii in base a quanto prescritto dal SAE J300 e la classificazione ISO.
 

 

Nordtest può fornirvi la strumentazione necessaria per la determinazione della viscosità e la caratterizzazione degli olii lubrificanti ed assistervi nelle fasi di installazione, formazione del personale e manutenzione.

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Il CAV 4.2 è un viscosimetro automatico per la determinazione della viscosità cinematica secondo la norma ASTM D445 su prodotti petroliferi , gasoli, oli lubrificanti, additivi e paraffine.

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La serie CCS-2100 soddisfa tutti i requisiti dei metodi ASTM D 5293 e SAE J300.
- Sistema di gestione della temperatura termoelettrico a stato solido
- Potente Software VISCPRO ® per Windows ®
- Funzionamento completamente automatico

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CANNON Viscosimetro CMRV-4500 è progettato per misurare lo yield stress e la viscosità di lubrificanti nuovi ed usati in un intervallo di temperatura di -5 ° C a -40 ° C, secondo i metodi ASTM D 4684, D 3829, D 6821 e D 6896.

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Viscosimetro capillare HTHS Series II è stato progettato per determinare la viscosità degli oli motore e altri oli in condizioni di elevato Shear ad alte temperature.
L'HTHS è in grado di condurre l'analisi a 1,4 x 106s-1 a 150 ° C e soddisfa tutte i requisiti riportati dai metodi ASTM D 5481 e SAE J300.

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Determinazione automatica della viscosità di soluzioni polimeriche.
Compatibile con acidi e solventi utilizzati per la caratterizzazione dei polimeri.
Il miniPV ®-HX della Cannon è lo strumento progettato per la misura della viscosità di soluzioni polimeriche dove vengono utilizzati acidi e/o solventi aggressivi.

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Fonti:
Cannon Instrument Company www.cannoninstrument.com
Wikipedia www.wikipedia.org
Josh Madison www. joshmadison.com