Tiscosidad y correlación compensadas en función de la temperatura: la clave para el control de procesos
Retos relacionados con la viscosidad en la monitorización de procesos
La viscosidad compensada en temperatura es clave para una monitorización precisa. De hecho, muchas industrias ya utilizan mediciones de viscosidad en laboratorio. Consiste en tomar una muestra del proceso y medir la viscosidad () en un laboratorio, en condiciones de temperatura muy controladas y fijas (temperatura de referencia:
) y de velocidad de cizallamiento (
, normalmente una velocidad de cizallamiento baja).
Sin embargo, en lo que respecta a la medición de la viscosidad de proceso (), la temperatura de proceso (
) fluctúa y suele ser mucho más alta que . Además, la velocidad de cizallamiento suele ser mayor. Esto se debe tanto al principio de medición como a las condiciones del proceso.
Por lo tanto, es fundamental tener en cuenta estos dos parámetros. De hecho, se sabe que la temperatura tiene un impacto directo en la viscosidad. Además, los productos que muestran un comportamiento no newtoniano tienen una viscosidad dependiente del cizallamiento. En particular, en los fluidos no newtonianos, la instalación, la velocidad de flujo y la agitación modifican su estructura. Esto impacta su viscosidad.
En consecuencia, la medición de la viscosidad de proceso suele diferir de los resultados de laboratorio. Esto se debe a las diferentes condiciones de medición.
Para responder a este desafío, Sofraser ha desarrollado una solución innovadora. Combina dos métodos conocidos: la viscosidad compensada en temperatura (TCV) a temperatura de referencia y la correlación.
Ambos métodos tienen en cuenta las diferencias en las condiciones de medición. Las compensan para proporcionar un valor de viscosidad durante el proceso comparable a las mediciones de laboratorio.
Solución: viscosímetros Sofraser
Viscosímetro de proceso MIVI – Instalación
Los viscosímetros Sofraser MIVI son versátiles y aptos para una amplia gama de procesos. Pueden instalarse en sistemas discontinuos o continuos, ya sea en línea, en tiempo real o en reactores. El siguiente esquema muestra las ubicaciones de montaje más habituales, aunque existen otras posibilidades.
La metodología requiere mediciones de la temperatura y la viscosidad del proceso. El sensor MIVI proporciona ambas simultáneamente.
2. El procesador 9710
Los parámetros TCV y de correlación se configuran a través de la HMI del viscosímetro Sofraser. Para ello se utiliza el procesador 9710.
Las mediciones de viscosidad, temperatura, TCV y densidad están disponibles a través de RS485 o señales de salida de 4–20 mA.
Una vez configuradas, se aplican el TCV y la correlación a la viscosidad del proceso medida. Esto garantiza resultados comparables a las mediciones de laboratorio.
Paso 1: Viscosidad compensada en función de la temperatura (TCV)
La metodología comienza compensando el efecto de la temperatura sobre la viscosidad mediante el cálculo de la viscosidad compensada en función de la temperatura (TCV) a (). En la mayoría de los casos, es la temperatura a la que funciona el viscosímetro de laboratorio.
El modelo 9710 utiliza la ecuación simplificada descrita en la norma ASTM D341. Para determinar los parámetros del modelo, es necesario conocer el comportamiento del producto de referencia en función de la temperatura. Además, el modelo requiere mediciones de temperatura y viscosidad durante el proceso, así como una temperatura de referencia fija. A continuación se muestra la curva de viscosidad en función de la temperatura para una muestra del patrón Cannon. Se utiliza como fluido de referencia. Sus datos permiten determinar los parámetros del modelo TCV que se configuran en el procesador 9710.
El cálculo del TCV proporciona un valor de viscosidad independiente de las variaciones de temperatura del proceso.
Paso 2: Correlación
El TCV proporciona una viscosidad a una temperatura fija (). Ahora es posible pasar a la segunda fase de la metodología, que consiste en: establecer una correlación.
El objetivo de una correlación es encontrar una relación entre variables o entre dos conjuntos de datos. En nuestro caso, el objetivo es encontrar una relación o modelo entre la medición de laboratorio () y la viscosidad compensada en temperatura.
Una aplicación de la correlación consiste en tener en cuenta la diferencia en la velocidad de cizallamiento y correlacionar la medición de laboratorio con la medición en línea utilizando un valor de viscosidad que se encuentre a la misma temperatura ().
En el caso de los fluidos newtonianos, no es necesaria una correlación. La velocidad de cizallamiento no afecta a la medición de la viscosidad. El cálculo de la TCV permite una comparación directa con la medición de laboratorio.
Conclusion
Al utilizar la viscosidad compensada en temperatura y la correlación, las mediciones de proceso pasan a ser totalmente comparables con los resultados de laboratorio. La solución descrita en el artículo ha sido implementada por numerosos usuarios de viscosímetros Sofraser en diversos sectores industriales. Se trata de una buena alternativa al uso de analizadores de viscosidad a temperatura de referencia, que son complejos y requieren una mayor inversión. Esta solución ideal permite que el viscosímetro de proceso en línea proporcione información directamente comparable con los valores de referencia. Además de tener en cuenta el efecto de la temperatura, la metodología también considera la diferencia en las condiciones de velocidad de cizallamiento. Esta solución también puede trasladarse a otras magnitudes físicas correlacionadas con la viscosidad, ampliando así su ámbito de aplicación.
La metodología explicada en este artículo fue objeto de una presentación realizada por el Sr. Stephane Millet en la ATC – Analyzer Technical Conference celebrada en Galveston (Texas, EE. UU.) en 2025.
Vídeo de presentación – ATC
¿Te interesa saber más sobre el procesador 9710 y la función TCV? Easy Temperature Compensated Viscosity TCV Measurement
