Cuando se trata de medir la viscosidad, los viscosímetros de tipo discontinuo son una opción común en muchas industrias. Como proveedor de viscosímetros con un profundo conocimiento de estos instrumentos, he tenido numerosas conversaciones con clientes sobre los pros y los contras de los diferentes tipos de viscosímetros. Si bien los viscosímetros de tipo discontinuo tienen sus ventajas, también presentan varias desventajas notables que los compradores potenciales deben conocer.
Medición limitada en tiempo real
Uno de los inconvenientes más importantes de los viscosímetros de tipo discontinuo es su incapacidad para proporcionar datos de viscosidad en tiempo real. En un viscosímetro de tipo discontinuo, se toma una muestra del proceso, se coloca en el viscosímetro y luego se mide. Esto significa que la medición representa la viscosidad de la muestra en el momento en que se tomó, en lugar de la viscosidad continua, hasta el último minuto, del fluido del proceso.
Para aplicaciones donde la viscosidad del fluido cambia rápidamente, como en reacciones químicas donde la velocidad de reacción afecta la viscosidad, esto puede ser un problema importante. Por ejemplo, en un proceso de polimerización, la viscosidad de la solución polimérica puede aumentar significativamente durante un período corto a medida que avanza la reacción. Un viscosímetro de tipo discontinuo solo puede brindarle una instantánea de la viscosidad en el momento del muestreo y, cuando se completa la medición, la viscosidad real en el proceso puede haber cambiado sustancialmente. Esta falta de datos en tiempo real puede dificultar el control eficaz del proceso, lo que genera una calidad inconsistente del producto.
Manipulación de muestras y riesgos de contaminación
Los viscosímetros de tipo discontinuo requieren manipulación manual de muestras. Esto implica tomar una muestra del proceso, transferirla al viscosímetro y luego limpiar el viscosímetro una vez completada la medición. Cada paso de este proceso introduce riesgos potenciales.
Al tomar una muestra, existe el riesgo de no obtener una muestra representativa de todo el fluido del proceso. Por ejemplo, si el fluido tiene una composición no uniforme o si hay gradientes de viscosidad dentro del proceso, es posible que la muestra no refleje con precisión la viscosidad general. Esto puede provocar mediciones inexactas y decisiones de control de procesos incorrectas.
Además, la transferencia de la muestra del proceso al viscosímetro puede introducir contaminantes. Estos contaminantes pueden afectar la viscosidad de la muestra y provocar lecturas falsas. Incluso pequeñas cantidades de polvo, residuos u otras sustancias extrañas pueden cambiar las propiedades de flujo del fluido y, por tanto, alterar la medición de la viscosidad. Después de la medición, limpiar el viscosímetro es fundamental para evitar la contaminación cruzada entre diferentes muestras. Sin embargo, una limpieza minuciosa puede llevar mucho tiempo y no siempre ser completamente efectiva, especialmente si el viscosímetro tiene estructuras internas complejas.
Operación que consume mucho tiempo
El funcionamiento de un viscosímetro de tipo discontinuo generalmente requiere más tiempo en comparación con otros tipos de viscosímetros, como los viscosímetros en línea. El proceso de tomar una muestra, preparar el viscosímetro, realizar la medición y luego limpiar el viscosímetro puede llevar una cantidad de tiempo significativa.
En un entorno de producción donde el tiempo es esencial, esto puede ralentizar el proceso general. Por ejemplo, en una planta de fabricación de alimentos donde es necesario controlar con frecuencia la viscosidad de una salsa durante la producción, el uso de un viscosímetro de tipo discontinuo puede provocar retrasos. Los trabajadores tienen que esperar los resultados de las mediciones antes de poder hacer ajustes al proceso, lo que puede llevar a ciclos de producción más largos y una productividad reducida.
Aplicabilidad limitada a procesos de alto rendimiento
Los viscosímetros de tipo discontinuo no son muy adecuados para procesos de alto rendimiento. En aplicaciones de alto rendimiento, se procesan continuamente grandes volúmenes de fluido y existe la necesidad de mediciones de viscosidad rápidas y frecuentes. Dado que los viscosímetros de tipo discontinuo sólo pueden medir una muestra a la vez y el proceso de medición requiere mucho tiempo, no pueden seguir el ritmo de los procesos de alto rendimiento.
Por ejemplo, en una refinería de petróleo donde se procesan miles de barriles de petróleo crudo diariamente, un viscosímetro de tipo discontinuo no podría proporcionar la cantidad necesaria de mediciones de viscosidad de manera oportuna. En tales casos, los viscosímetros en línea que pueden monitorear continuamente la viscosidad del fluido que fluye son una opción más apropiada.
Desafíos del control de temperatura
Mantener un control preciso de la temperatura es crucial para la medición de la viscosidad porque la viscosidad depende en gran medida de la temperatura. Los viscosímetros de tipo discontinuo a menudo enfrentan desafíos para lograr y mantener un control preciso de la temperatura.
Cuando se toma una muestra del proceso y se coloca en el viscosímetro, la temperatura de la muestra puede cambiar rápidamente, especialmente si la temperatura ambiente es diferente de la temperatura del proceso. Este cambio de temperatura puede afectar significativamente la medición de la viscosidad. Además, los viscosímetros de tipo discontinuo pueden tener capacidades limitadas de calentamiento o enfriamiento, lo que dificulta mantener la muestra a una temperatura constante durante todo el proceso de medición.
Por el contrario, algunos viscosímetros en línea se pueden integrar directamente en el proceso, donde la temperatura se controla mejor. Esto permite mediciones de viscosidad más precisas en condiciones de proceso reales.
Costo-efectividad a largo plazo
Aunque los viscosímetros de tipo discontinuo pueden tener un costo de compra inicial más bajo en comparación con algunos viscosímetros en línea de alta gama, es posible que no sean la opción más rentable a largo plazo. El tiempo y la mano de obra necesarios para la manipulación y limpieza de las muestras y la posibilidad de mediciones inexactas pueden generar mayores costos con el tiempo.
Las mediciones de viscosidad inexactas pueden provocar problemas de calidad del producto, lo que puede provocar retiradas de productos, retrabajos o pérdida de clientes. Los costos de mano de obra adicionales asociados con la operación que requiere mucho tiempo de los viscosímetros de tipo discontinuo también pueden sumarse. Por otro lado, los viscosímetros en línea, aunque son más caros al principio, pueden proporcionar datos continuos y precisos, reducir la necesidad de manipulación manual de muestras y mejorar el control del proceso, lo que en última instancia genera ahorros de costos a largo plazo.
Alternativas a los viscosímetros tipo lote
Si las desventajas de los viscosímetros de tipo discontinuo son motivo de preocupación para su aplicación, existen opciones alternativas disponibles. Una de esas opciones es laViscosímetro rotacional. Los viscosímetros rotacionales funcionan midiendo el par requerido para girar un husillo o una masa en el fluido. Pueden proporcionar mediciones de viscosidad más precisas y continuas, especialmente para fluidos no newtonianos.
Estos viscosímetros se pueden utilizar en diversas aplicaciones, incluido el laboratorio, la producción y el control de calidad. Ofrecen datos en tiempo real, lo cual es esencial para procesos donde la viscosidad cambia rápidamente. Además, los viscosímetros rotacionales se pueden configurar para operar a diferentes velocidades de corte, lo que permite una comprensión más completa de las propiedades reológicas del fluido.
En conclusión, si bien los viscosímetros de tipo discontinuo se han utilizado ampliamente en el pasado, sus limitaciones en términos de medición en tiempo real, manejo de muestras, consumo de tiempo y aplicabilidad a procesos de alto rendimiento los hacen menos adecuados para muchas aplicaciones industriales modernas. Como proveedor de viscosímetros, comprendemos las necesidades únicas de las diferentes industrias y podemos ayudarlo a elegir el viscosímetro más adecuado para sus requisitos específicos. Si enfrenta desafíos con la medición de la viscosidad en su proceso, o si está considerando actualizar su viscosímetro actual, lo invitamos a contactarnos para analizar sus opciones y encontrar la mejor solución para su negocio.
Referencias
- ASTM D2196 - 18, Métodos de prueba estándar para propiedades reológicas de materiales no newtonianos mediante viscosímetro rotacional.
- Barnes, HA, Hutton, JF y Walters, K. (1989). Introducción a la reología. Elsevier.
- Steffe, JF (1996). Métodos reológicos en ingeniería de procesos alimentarios. Prensa Freeman.