Cele două metode de măsurare și raportare a vâscozității, cinematică și absolută (numită și dinamică), provoacă adesea confuzie în mintea celor care nu le folosesc în mod regulat. În această coloană, voi explica diferențele dintre ele și voi oferi câteva sfaturi despre cum să le aplici lubrifianților.
vâscozitate absolută
Vâscozitatea absolută este definită ca rezistența la forfecare a unui fluid sau capacitatea fluidului de a rezista la deformare atunci când este aplicată o forță. Mai simplu spus, cu cât fluidul este mai gros, cu atât este nevoie de mai multă energie pentru a-l face să curgă. Strict vorbind, vâscozitatea cinematică este definită ca raportul dintre vâscozitatea absolută și densitate.
Densitatea este o proprietate derivată din masă și, din moment ce masa și greutatea sunt, în scopuri practice, direct proporționale oriunde pe suprafața Pământului, vâscozitatea cinematică este adesea interpretată ca rezistența unui fluid la curgere sub influența gravitației.
Îmi place să cred că vâscozitatea cinematică este un caz special de vâscozitate absolută. Forțele tăietoare introduse de gravitație sunt de fapt foarte mici în comparație cu forțele tăietoare introduse de interacțiunea mecanică a componentelor mașinii.
Să ilustrăm această diferență cu un exemplu. Să presupunem că aveți un borcan cu miere și un borcan cu apă pe birou. Borcanele sunt fixate pe masă astfel încât să nu se poată mișca. Dacă puneți câte o lingură în fiecare borcan și începeți să amestecați, introduceți forfecare în lichid.
Rețineți că aceste forțe nu sunt cauzate de gravitație, așa că ceea ce faceți este un test de vâscozitate absolută. Evident, fluidul cu rezistență mai mare la agitare este mierea, deci putem concluziona că vâscozitatea absolută a mierii este mai mare decât vâscozitatea absolută a apei. Acum ia acele borcane, ia-le de pe masă și toarnă-le deoparte.
Tot fluidul va curge din rezervor, în acest caz forța care provoacă curgerea este introdusă de gravitație. Așa că tocmai am făcut un test de vâscozitate cinematică și asta a arătat și că mierea are o vâscozitate cinematică mai mare decât apa, deoarece are mai multă rezistență la curgerea din borcan.
Vâscozitatea unui fluid, fie cinematică sau absolută, se modifică în funcție de temperatura măsurată. Prin urmare, trebuie raportată temperatura la care se măsoară vâscozitatea.
vâscozitatea cinematică
Ca o definiție strictă a stării de mișcare, dacă densitatea fluidului este cunoscută, vâscozitatea absolută și vâscozitatea cinematică pot fi convertite direct. Această relație poate fi exprimată astfel:
Vâscozitate absolută=vâscozitate cinematică x densitate
Trebuie folosite unități SI adecvate pentru a utiliza corect această formulă.
Până acum am arătat că atât testele de vâscozitate absolută, cât și cele cinematice demonstrează că mierea este mai vâscoasă decât apa. Să ne uităm la un alt exemplu.
Folosind două borcane identice fixate pe masă, umpleți unul cu miere și celălalt cu maioneză. Acum efectuați un test de vâscozitate absolută prin amestecarea fluidului. Testele vor arăta că mierea este un lichid mai vâscos.
Întoarceți borcanul și faceți un test de vâscozitate cinematică, care va arăta că maioneza este acum un lichid mai vâscos (mierea se va epuiza mai repede decât maioneza). În primul rând, care este explicația rezultatelor diferite și, în al doilea rând, care sunt implicațiile, cel puțin în ceea ce privește lubrifianții pentru mașini?
diferență
Pentru a explica diferitele rezultate, trebuie să înțelegem proprietățile newtoniene ale fluidului. Dacă relaționați vâscozitatea unui fluid cu cantitatea de forfecare pe care o experimentează, unele fluide prezintă o vâscozitate care este independentă de cantitatea de forță de forfecare aplicată.
Acestea se numesc fluide newtoniene, dintre care mierea este un bun exemplu. Distribuția vâscozității unor fluide se modifică odată cu cantitatea de forfecare experimentată. Acestea se numesc fluide non-newtoniene, maioneza fiind un exemplu.
Fluidele non-newtoniene prezintă viscozități mari atunci când viteza de forfecare este scăzută (test de viscozitate cinematică). Ca și în cazul testului de vâscozitate absolută, vâscozitatea fluidelor non-newtoniene scade atunci când fluidul este forfecat mai puternic.
de ce este important
Deci, ce înseamnă asta pentru lubrifianți?
1. Majoritatea lubrifianților (vezi excepțiile de mai jos) prezintă proprietăți aproape newtoniene. Deci, indiferent dacă măsuram vâscozitatea cinematică sau vâscozitatea absolută și o evoluăm, nu există prea multă diferență.
2. Uleiurile care prezintă mai multe proprietăți non-newtoniene sunt:
Lubrifianți îmbunătățiți (uleiuri cu aditivi pentru îmbunătățirea indicelui de vâscozitate)
Ulei degradat
Emulsii uleioase, inclusiv contaminarea moderată a solidelor și/sau lichidelor și antrenarea aerului, toate putând produce emulsii.
3. Având în vedere că forțele de forfecare introduse mecanic, mai degrabă decât gravitația, afectează fluxul de fluid lubrifiant într-o mașină, se poate argumenta că testarea vâscozității absolute este o metodă mai bună de determinare a vâscozității. Cu toate acestea, este de asemenea corect să presupunem că orice factor care afectează modificările vâscozității absolute poate afecta și modificările vâscozității cinematice.
Atâta timp cât măsurăm și tendințăm o singură metodă de măsurare (cu reproductibilitate adecvată), ar trebui să putem obține modele bune în date. Chiar dacă facem măsurători de vâscozitate cinematică și știm intuitiv că sunt incorecte în ceea ce privește mașina, ele sunt încă populare. Așa că rămâneți la o singură metodă. Ca glumă: este mai bine să greșești tot timpul decât să ai dreptate uneori.
4. Vâscozitatea cinematică este metoda comună de măsurare și raportare a vâscozității în analiza lubrifianților uzați, cel puțin în ceea ce privește majoritatea laboratoarelor comerciale. După cum sa menționat în paragraful anterior, poate că nu este cea mai bună abordare, dar a devenit abordarea dominantă datorită istoriei și ușurinței de utilizare.
5. Majoritatea laboratoarelor comerciale vor folosi un viscozimetru automat pentru a măsura vâscozitatea cinematică. Majoritatea instrumentelor de laborator de teren vor măsura vâscozitatea absolută, dar o raportează ca vâscozitate cinematică utilizând ipotezele densității fluidului și efectuând calcule adecvate.
De obicei, aceasta nu este o problemă în obținerea rezultatelor tendinței, dar este important să vă asigurați că măsurătorile de vâscozitate sunt întotdeauna efectuate la aceeași temperatură. Aceasta poate fi temperatura camerei, dar asigurați-vă întotdeauna că uleiul a avut timp să atingă temperatura camerei într-un mediu climatizat înainte de testare.
Și nu încercați să comparați prea îndeaproape rezultatele dvs. de laborator comercial de petrol cu rezultatele de laborator; vor fi diferiți, dar asta pentru că măsoară lucruri diferite. Ar trebui să existe o oarecare corelație, dar nu vor fi exact echivalente.
Vâscozitatea este adesea considerată cea mai importantă proprietate a unui lubrifiant. Prin urmare, este, de asemenea, important să îl puteți măsura și înțelege. Sper că acest lucru oferă o înțelegere mai clară a subiectului.
