Cómo seleccionar diferentes tipos de bombas rotativas según la viscosidad

Las bombas rotativas son bombas de desplazamiento positivo de alta eficiencia que transfieren fluido con precisión ajustando dinámicamente el volumen entre el rotor y el cuerpo de la bomba. Reconocidos por su flujo estable, pulsación de presión mínima y sólidas capacidades autocebantes, son caballos de batalla indispensables en sectores críticos que incluyen el procesamiento petroquímico, la fabricación de alimentos y productos farmacéuticos, el tratamiento de aguas residuales y los sistemas hidráulicos. Ideales para manipular medios de alta viscosidad, fluidos que contienen partículas abrasivas y materiales sensibles al corte, estas bombas garantizan un rendimiento confiable incluso en los entornos industriales más exigentes.

Principios de coincidencia de viscosidad y tipo de rotor

1. Fluidos de baja viscosidad (<1000 mPa·s):

Se deben seleccionar rotores de tamaño pequeño (como los rotores #0 o #1). Su pequeña superficie y su bajo torque reducen la perturbación excesiva del fluido de baja viscosidad.

Por ejemplo:

Rotor #0: Adecuado para el rango de 15 mPa·s a 1000 mPa·s

Rotor #1: Adecuado para muestras de 30-100 mPa·s cuando se combina a 12 r/min

2. Fluidos de viscosidad media a alta (1000-100000 mPa·s)

requieren rotores grandes (como el rotor No. 3 o No. 4) para proporcionar un mayor torque para superar la resistencia del fluido.

3. Fluidos no newtonianos

La selección del rotor debe basarse en las características de corte:

Fluidos tixotrópicos: Evitar interrumpir la prueba y prevenir daños estructurales.

Fluidos pseudoplásticos: requieren ajuste según la velocidad de rotación, por ejemplo, rotor n.º 3 + 30 r/min.

Criterios de selección de la estructura del rotor:

Rotor cilíndrico coaxial: Adecuado para líquidos homogéneos de viscosidad media a baja, gran área de contacto, alta sensibilidad al estrés.

Rotor de placa paralela/placa cónica: Adecuado para muestras de alta viscosidad o partículas, el espaciado ajustable suprime el flujo secundario.

Rotor de turbina: Diseñado específicamente para fluidos de baja viscosidad, estructura compacta.

Precauciones de funcionamiento:

El volumen de llenado debe controlarse a 2/3 del recipiente para evitar que los residuos en el fondo afecten el nivel de la superficie del líquido.

El ángulo de inmersión del rotor debe estar nivelado con la línea de marca del viscosímetro. Detenga la prueba si el rotor vibra.

Mantenga periódicamente el eje de conexión del rotor utilizando un lubricante específico.

¿Cómo determinar la viscosidad de un fluido?

1. Definición y clasificación de la viscosidad La viscosidad es una medida de la resistencia al flujo de un fluido. Se divide en viscosidad dinámica (unidad: Pa·s) y viscosidad cinemática (unidad: m²/s). La viscosidad dinámica refleja directamente la viscosidad del fluido, mientras que la viscosidad cinemática se utiliza a menudo en los cálculos de dinámica de fluidos.

2. Métodos de juicio

Mediciones de laboratorio:

Método capilar: calcula la viscosidad midiendo la velocidad del flujo del fluido en un tubo capilar.

Viscosímetro rotacional: Mide la viscosidad midiendo la resistencia rotacional de un rotor en el fluido; Adecuado para fluidos de diferentes viscosidades.

Método de caída de bolas: calcula la viscosidad midiendo la velocidad de sedimentación de una pequeña bola en el fluido.

Juicio cotidiano: comparar la viscosidad de los fluidos al tacto; por ejemplo, el almíbar es más espeso que la leche. Observe el caudal de fluidos; Los fluidos de alta viscosidad (como la miel) fluyen lentamente, mientras que los fluidos de baja viscosidad (como el agua) fluyen rápidamente.

3. Relación entre el tipo de fluido y la viscosidad

Fluidos newtonianos: Viscosidad constante, como agua y aceite.

Fluidos no newtonianos: la viscosidad varía con la fuerza de corte, como la salsa de tomate (fluido pseudoplástico) y la solución de almidón (fluido espeso).

4. El efecto de la temperatura sobre la viscosidad

La viscosidad del líquido generalmente disminuye al aumentar la temperatura (p. ej., la miel fluye más fácilmente después de calentarla). La viscosidad del gas, por otro lado, aumenta al aumentar la temperatura (por ejemplo, el aire caliente es más viscoso). Con estos métodos, se pueden determinar con precisión la viscosidad y las propiedades de un fluido.

¿Cómo afecta la viscosidad del fluido a la resistencia de la tubería?

**Relación básica:** La viscosidad del fluido (μ) es el factor central en la resistencia al flujo. Los fluidos de alta viscosidad generan una mayor resistencia a la fricción interna.

Según la ley de viscosidad de Newton, el esfuerzo cortante τ = μ·(dv/dy) refleja directamente la relación proporcional entre viscosidad y resistencia.

**Diferencias entre flujo laminar y turbulento:**

Flujo laminar: la resistencia está completamente dominada por la viscosidad. Pérdida de presión Δp = 32μLv/d² (ecuación de Poiseuille), que muestra una relación lineal con la viscosidad.

Flujo turbulento: las fuerzas de inercia aumentan, pero la viscosidad aún afecta la resistencia a través del coeficiente de fricción y la pérdida de presión es proporcional al cuadrado de la velocidad del flujo.

**Impactos de ingeniería:** Los fluidos de alta viscosidad aumentan significativamente el consumo de energía de la bomba y reducen la eficiencia de la bomba centrífuga, pero pueden aumentar el caudal de las bombas de desplazamiento positivo. Los cambios en la viscosidad alteran el número de Reynolds (Re = ρvd/μ), afectando así el estado de flujo (laminar/turbulento).

**Temperatura y presión:** El aumento de la temperatura disminuye la viscosidad del líquido (p. ej., aceites), mientras que la viscosidad del gas aumenta al aumentar la temperatura. El efecto de la presión sobre la viscosidad suele ser insignificante.

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Por ejemplo:

Rotor nº3 + 30 r/min: Escalable a 36-132 mPa·s

Rotor nº4 + 6 r/min: Apto para fluidos superiores a 10000 mPa·s