MCR Accesorios específicos de cada aplicación para la configuración de parámetros adicionales ::: Intelligence in Rheometry

Reometría combinada con...

Configuración de parámetros adicionales

La variedad de accesorios MCR de Anton Paar para la configuración de parámetros adicionales permite realizar ensayos reológicos con control de temperatura a la vez que se aplican influencias externas bien definidas. Puede armar su propio reómetro para investigar cómo los parámetros adicionales, como la presión o un campo eléctrico, cambian el comportamiento de flujo y de deformación de la muestra. Debido a su naturaleza modular intrínseca, los reómetros MCR de Anton Paar se configuran fácilmente con una variedad de accesorios específicos para cada aplicación que permiten satisfacer sus necesidades de medición específicas. La competencia de fabricación en las instalaciones de Anton Paar y su estrecha cooperación con los clientes y universidades de Investigación y desarrollo (R&D) se han traducido en una cartera integral de accesorios para el control de la temperatura, la configuración de parámetros adicionales, el análisis estructural y la caracterización extendida de materiales. Podrá beneficiarse con un volumen único de opciones de medición para determinar el comportamiento reológico de las muestras en aplicaciones o procesos reales. Por ejemplo, mida la viscosidad de cizalla alta de un fluido magnetoreológico en su estado activo con TwinGapTM o implemente el dispositivo magneto-reológico para mejorar el rendimiento de un fluido que será utilizado en embragues de automóviles. Cualquiera que sea la influencia externa que desee incluir en el experimento reológico, el reómetro MCR, combinado con el accesorio correspondiente para la configuración de parámetros adicionales, facilitará una integración modular confiable, así como un funcionamiento sencillo y seguro.

6

4-5

Presión

7

8-9

Curado por UV

Cinética de inmovilización

Campos magnéticos

10-11

Campos eléctricos

Reometría combinada con...

Sistemas de cámaras de presión Puede combinar los sistemas de cámara de presión con el reómetro MCR para realizar ensayos reológicos en condiciones de temperatura y presión controladas. Los sistemas se usan para simular condiciones del proceso, para medir la presióndependencia de la muestra y para evitar la evaporación de la muestra por encima del punto de ebullición. El amplio rango de las diferentes cámaras de presión garantiza la mejor solución posible para la aplicación. Todas las cámaras transfieren los datos relevantes, por ejemplo, la presión y la temperatura, directamente al software de la aplicación. Las cámaras, sencillas de usar y de simple instalación, cumplen con un concepto de seguridad certificado.

Configuraciones Cámara de presión para almidón Presión máxima: 30 bar La Starch Pressure Cell (cámara de presión para almidón) permite realizar una investigación reológica del comportamiento de gelificación del almidón simulando las condiciones de temperatura y presión de los procesos de producción de alimentos. La cámara se utiliza en un pequeño dispositivo eléctrico de temperatura para sistemas tipo cilindros concéntricos (sistema de reología del almidón), lo cual permite realizar experimentos de gelificación en una gama de temperatura que va desde la temperatura ambiente hasta los 160 °C a niveles de presión de hasta 30 bar. Hay disponibles diferentes tipos de agitadores o cilindros concéntricos.

Cámara de presión estándar Presión máxima: 150 bar La cámara de presión estándar para muestras moderada y altamente viscosas puede usarse con dispositivos de temperatura para sistemas de cilindros concéntricos (basados en controles de temperatura eléctricos, Peltier o por circulación de fluido); esto permite realizar ensayos de temperatura entre -30 °C y 300 °C a niveles de presión de hasta 150 bar. Hay disponibles sistemas de medición tipo doble hueco, tipo cilindros concéntricos o con plato-paralelo para mediciones de polímeros en solución, aceites y fundiciones de polímeros muy viscosas.

Cámara de presión XL Presión máxima: 150 bar La cámara de presión XL permite realizar mediciones de muestras de baja viscosidad mientras se aplican niveles de presión de hasta 150 bar. La cámara sellada impide la evaporación, la presión aplicada aumenta la temperatura de ebullición, y los sistemas doble hueco y tipo cilindros concéntricos permiten realizar mediciones de muestras con un nivel de viscosidad de 1 mPas e incluso inferior. El sistema tipo cilindros concéntricos presenta un control de temperatura accionado por un circulador de fluido, o bien por un dispositivo eléctrico, y puede alcanzar temperaturas de hasta 180 °C y 200 °C, respectivamente.

Presión

Cámara a presión de Titanio Presión máxima: 400 bar La cámara a presión de Titanio permite realizar mediciones reológicas presurizadas a niveles de hasta 400 bar, y su aplicación resulta especialmente útil para las industrias petroquímicas, donde los niveles altos de presión forman parte de la rutina diaria. La cámara está instalada en un dispositivo cilíndrico de temperatura eléctrico o por circulación de fluido y puede alcanzar temperaturas de ensayo de hasta 200 °C. Los sistemas tipo cilindros concéntricos y doble hueco garantizan mediciones precisas de muestras de baja viscosidad. Para realizar mediciones de muestras muy corrosivas a la vez que se aplican niveles de presión de hasta 150 bar, también hay disponible una cámara de presión de Hastelloy.

Diagrama viscosidad-presión de un aceite mineral a diferentes temperaturas.

Cámara de alta presión Presión máxima: 1000 bar La cámara de alta presión de titanio permite aplicar presiones de hasta 1000 bar; por ende, puede usarse, por ejemplo, para simular el comportamiento de flujo de taladrinas y aceite crudo extraído, o bien para realizar mediciones de los fluidos que se utilizan en los motores de automóviles en condiciones de funcionamiento. El sistema presenta un control eléctrico de la temperatura en una gama que oscila entre la temperatura ambiente y los 300 °C e incorpora cojinetes de zafiro de baja fricción. Hay disponibles sistemas de medida tipo cilindros concéntricos en diferentes tamaños y una opción de presurización.

Características 4 Mediciones reológicas mientras se aplica un nivel de presión de hasta 1000 bar. 4 Medición de presión en línea mediante un sensor, transferencia directa al software. 4 Medición de la temperatura en línea en cámaras de presión. 4 Transferencia de torque desde el instrumento hacia la cámara de presión mediante un acoplamiento magnético. 4 Cojinete de baja fricción dentro de las cámaras de presión. 4 Manejo simple y concepto de seguridad certificado. 4 Diferentes sistemas de medición: tipo cilindros concéntricos, de veletas y con plato-paralelo. 4 Cámaras de presión de acero inoxidable, titanio y Hastelloy.

Curvas de viscosidad de un aceite mineral medidas a 50 °C y a diferentes niveles de presión.

Aplicaciones típicas 4 Alimentos 4 Petroquímicos 4 Petróleo 4 Polímeros 4 Aceites

Reometría combinada con... Curado por UV

Sistema de curado por UV La combinación del sistema de curado por UV con el reómetro MCR le permite investigar reacciones de curado iniciadas por luz UV y seguir el desarrollo de los materiales desde su estado original hasta su estado totalmente curado. Debido a los considerables beneficios tecnológicos y económicos que aporta, el curado por UV creció rápidamente y dejó de ser una curiosidad de laboratorio para convertirse en una nueva técnica industrial estándar.

Especificaciones del P-PTD 200/GL y fuente de luz Configuración

Gama de temperatura

El sistema de curado por UV está formado por una campana consolidada con control Peltier activo y un dispositivo óptico universal Peltier (P-PTD 200/GL), un plato de vidrio con control de temperatura Peltier. Estos dispositivos juntos garantizan un control rápido y preciso de la temperatura, así como una iluminación perfecta de la muestra para realizar curados por UV homogéneos. También hay disponible un sistema de curado por UV para dispositivos de temperatura por convección (CTD 180/450/600).

Fuente de luz UV, intensidad pico según el filtro utilizado

Se conecta una fuente potente de luz ultravioleta a la cámara mediante una guía de luz flexible, que se controla desde el software del MCR. La fuente de luz puede encenderse y apagarse mientras dura la medición. Puede suministrarse, si se solicita, una fuente de luz con diferentes filtros para la emisión de longitudes de onda a discreción y un radiómetro para realizar calibraciones. Según el tipo de material químico, el grosor de la capa y la intensidad de la luz ultravioleta, la muestra puede curarse en muy poco tiempo. El seguimiento de esta reacción química implica una recopilación rápida de datos: el método TruStrainTM exclusivo del MCR ofrece la velocidad de datos más alta posible durante los ensayos oscilatorios.

De -20 a 200 °C

De 250 nm a 450 nm

22,500 mW/cm2

365 nm

10,300 mW/cm2

De 320 nm a 390 nm

10,300 mW/cm2

De 320 nm a 500 nm:

21,700 mW/cm2

Lámpara

de vapor de mercurio, de alta presión, 100 watts y arco corto; 2000 horas (vida útil)

Protector de ojos para luz UV Sistemas tipo plato-paralelo y cono-plato con diámetros de hasta 50 mm Aplicaciones típicas 4 Sistemas reactivos a UV: resinas epoxy, tintas, revestimientos, adhesivos

Características

Control de la reacción de curado por UV con un reómetro Obturación de la fuente de luz controlada desde el software Función TruStrain™ para la recopilación rápida de datos reológicos

Filtro de luz opcional para longitudes de onda a discreción Control de temperatura Peltier o por convección rápido y confiable

Muestra protegida contra fuentes de luz externa/luz de día Sistema cerrado que permite la purga con gas inerte Control sensible de fuerza normal para compensación del encogimiento

La corrección de la capacitancia garantiza mediciones precisas de muestras totalmente curadas

Proceso rápido de curado en menos de diez segundos.

Reometría combinada con... Cinética de inmovilización

Cámara de inmovilización Puede usar la cámara de inmovilización patentada (IMC) (US 6.089.450 [A]) para investigar la cinética de inmovilización y la retención de agua de los recubrimientos de papel mediante la simulación de las condiciones del proceso.

Configuración

Aplicaciones típicas

Las mediciones con la IMC se realizan con un sistema de medición con plato-paralelo. La muestra, una pieza de papel base, se sujeta a un plato perforado en la cámara, y el recubrimiento se aplica a la superficie. El vacío generado por una bomba fuerza la fase líquida de la muestra a penetrar en el papel base, de modo tal que se extrae la humedad del recubrimiento. Durante este procedimiento, el reómetro mide la viscosidad de cizalla de la muestra en un ensayo rotacional de esfuerzo controlado. El aumento progresivo de la viscosidad se utiliza para caracterizar la cinética de inmovilización de la muestra, que se determina mediante las propiedades de retención de agua de la dispersión de colores del recubrimiento y las reconfiguraciones estructurales durante el proceso de deshidratación. La amplitud del hueco, el esfuerzo de cizalla y la diferencia de presión pueden variarse para simular las condiciones del proceso.

4 Recubrimientos de papel

Características 4 Cinética de inmovilización de recubrimientos de papel controlada con tecnología patentada. 4 Bomba de vacío utilizada para la deshidratación. 4 Control de la temperatura por circulación de fluido.

Measuring plate

Coating color

Punched metal plate

Base paper

Vacuum

Especificaciones Gama de temperatura

De 10 a 70 °C

Amplitud de hueco/grosor de capa

De 50 μm a 2000 μm

Rango de esfuerzo de cizalla

De 0,1 Pa a 1500 Pa

Diferencia de presión entre la capa de recubrimiento y el papel base

De 0 Pa a 80.000 Pa

Sistema de mediciones con plato-paralelo

Diámetro de 50 mm Curvas de viscosidad/tiempo de recubrimientos de papel con diferentes concentraciones de espesante sintético

Reometría combinada con...

Dispositivo magneto-reológico (MRD) Puede utilizar el dispositivo magneto-reológico (MRD) en combinación con un reómetro MCR para analizar la influencia de un campo magnético sobre fluidos magnetoreológicos (MRF) y ferrofluidos. Aplique un campo magnético homogéneo de hasta 1 Tesla.

Configuración El MRD está formado por una plato inferior con control de la temperatura por circulación de fluido; éste tiene bobinas incorporadas, las cuales generan un campo magnético de hasta 1 Tesla en el hueco de aire. El plato está cubierto por un yugo magnético que garantiza un campo homogéneo y líneas de campo perpendiculares respecto del plato. El sistema tipo plato-paralelo está hecho de metal no magnetizado, lo cual impide que fuerzas radiales actúen sobre el eje. Se puede controlar la temperatura del yugo hasta los 70 ºC mediante el fluido utilizado en el plato inferior. Hay disponible una versión de alta temperatura para operaciones de hasta 170 °C; esta versión emplea un control de la temperatura por circulación de fluido en el plato inferior, mediante un baño de aceite, y un control temperatura Peltier en el yugo. El MRD está totalmente integrado en el software del reómetro, el cual controla el campo magnético y registra todos los parámetros importantes. Para medir el campo magnético en línea y la temperatura cerca de la muestra, puede usarse un sensor Hall externo y un sensor de temperatura.

Geometría TwinGapTM patentada Los MRF y algunos ferrofluidos presentan propiedades elásticas cuando se los somete a un campo magnético; por lo tanto, tienden a escapar del hueco si se aplica un nivel alto de cizalla. Este problema se resuelve mediante la geometría TwinGapTM patentada por BASF y cuya licencia exclusiva pertenece a Anton Paar. Esta geometría consiste en un sistema de platos paralelos ferromagnéticos que se llena con la muestra por debajo, en el borde y en la parte superior, a partir de lo cual se generan campos magnéticos de hasta 1,3 T. Una cubierta sella el sistema y encierra la muestra, y esto le permite medir velocidades de cizalla de hasta 3000 s-1.

Campos magnéticos

Características 4 Mediciones reológicas en campos magnéticos de hasta 1 T (hasta 1,3 T con TwinGapTM). 4 Medición en línea opcional de los campos magnéticos con transferencia directa de datos al software del reómetro. 4 Medición en línea opcional de la temperatura con transferencia directa de datos al software del reómetro. 4 Dos versiones de control de temperatura de hasta 70 °C y 170 °C, respectivamente. 4 Opción TwinGapTM patentada para medir velocidades de cizalla altas, con licencia exclusiva para Anton Paar. Medición a un nivel de deformación constante (0,005%) y frecuencia angular mientras se aumenta la intensidad del campo magnético. Después del flujo inicial (I), a valores superiores de campo, la formación de cadenas obstruye el flujo (II) y luego las partículas bloquean el flujo (III).

Especificaciones Gama de temperatura Control de la temperatura por circulación de fluido

De 20 a 70 °C

Control combinado de temperatura Peltier y por circulación de fluido

De -10 a 170 °C

Campo magnético máximo

1 T (PP 20), 1,3 T (TwinGapTM)

Sistema tipo plato-paralelo

Diámetro de 20 mm

TwinGapTM

Diámetro de 16 mm Curvas de flujo y valores de yield stress con diferente valor de campo

Aplicaciones típicas 4 Fluidos magnetoreológicos y ferrofluidos

Ranura para el sensor de temperatura y sensor Hall

Ranura para el sensor de temperatura y sensor Hall

Yugo con control de temperatura

Yugo con control de temperatura MRF

MRF Plato para medir densidad del flujo magnético

Plato para medir densidad del flujo magnético Plato inferior con control de temperatura

Plato inferior con control de temperatura

Configuración del dispositivo magneto-Reológico

Configuración de la opción TwinGapTM

Reometría combinada con...

Dispositivo Electro-Reológico (ERD) Puede usar el dispositivo Electro-Reológico (ERD) en combinación con el reómetro MCR para realizar mediciones reológicas a la vez que aplica un voltaje a la muestra. Esta técnica resulta útil para investigar la influencia de campos eléctricos en fluidos electroreológicos (ERF), los cuales cambian de viscosidad según el voltaje aplicado.

Configuración Hay disponibles dos versiones del ERD, para mediciones tipo cilindros concéntricos (C-PTD 200/E) y para mediciones con plato-paralelo (P-PTD 200/E), respectivamente. Ambas versiones presentan un control Peltier en una gama de temperatura de entre 0 °C y 200 °C. Se aplica voltaje al eje del sistema de medición; se conecta el plato o la copa para cerrar el circuito eléctrico. El voltaje se aplica desde una fuente de alimentación de CC, en una gama de hasta 12,5 kV. El concepto de seguridad certificado garantiza un manejo sencillo y seguro; la corriente se interrumpe no bien se abre la campana de seguridad. El dispositivo ERD funciona en todos los reómetros MCR; pueden realizarse todos los modos de ensayo reológico durante la aplicación de un campo eléctrico bien definido, controlado mediante el software del reómetro.

Características 4 Mediciones reológicas en campos eléctricos de hasta 12,5 kV. 4 Control de temperatura Peltier en una gama de entre 0 °C y 200 °C. 4 Mediciones tipo cilindros concéntricos y con plato-paralelo. 4 Concepto de seguridad integrado con campana protectora y copa o plato con conexión a tierra.

Especificaciones Gama de temperatura

De 0 a 200 °C

Gama de voltaje (CC)

De 0 kV a 12.5 kV

Corriente máxima

1 mA

Sistemas de medición

- Tipo cilindros concéntricos, con diámetro de 17 mm y 27 mm - Tipo plato-paralelo, con diámetro de 25 mm y 50 mm

Aplicaciones típicas 4 Fluidos electroreológicos

Campos eléctricos

Barrido de voltaje en un ensayo oscilatorio con frecuencia y deformación constante. Durante el ensayo, la suspensión de almidón/aceite de silicona se vuelve menos viscosa y más elástica.

Curvas de viscosidad de una suspensión de almidón/aceite de silicona a diferentes niveles de voltaje.

Barridos de amplitud de una suspensión de almidón/aceite de silicona a diferentes niveles de voltaje. El módulo elástico aumenta a mayor voltaje, por ende la muestra se vuelve más rígida. A niveles altos de voltaje, todas las partículas de la muestra quedan alineadas. G' y G'' no muestran más cambios en el rango de viscoelasticidad lineal.

Ensayos de flujo por compresión en un ERF a diferentes voltajes. Cuanto más alto el voltaje, más fuerza durante la compresión.

Fotografías: Croce & Wir

Anton Paar® GmbH Anton-Paar-Str. 20 A-8054 Graz Austria - Europa Tel.: +43 (0)316 257-0 Fax: +43 (0)316 257-257 E-mail: [email protected] Web: www.anton-paar.com

Instrumentos para: Medición de Densidad y concentración Reometría Viscosimetría Preparación de muestras Síntesis asistida por micro ondas Ciencia de coloides Análisis de estructura de rayos X Refractometría Polarimetría Medición de temperatura de alta precisión

Especificaciones sujetas a cambio sin previo aviso. 01/12 C92IP006ES-B