ES2408110A1

ES2408110A1 - Reómetro

Info

Publication number: ES2408110A1
Application number: ES201330429A
Authority: ES
Inventors: Jorge María PALLARÉS CURTO; Salvatore CITO
Original assignee: Universitat Rovira i Virgili URV
Current assignee: Universitat Rovira i Virgili URV
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-06-18
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: WO2014154924A1; ES2408110B1

Abstract

Reómetro (1) que comprende al menos un capilar rectilíneo (2) provisto de graduaciones visuales y un espacio de recepción (3) de una muestra del fluido cuyo comportamiento reológico se quiere determinar, en el que el espacio de recepción (3) está dispuesto en un extremo de dicho capilar (2) y en el que dicho capilar (2) está dispuesto horizontal, estando el otro extremo del capilar abierto, de modo que al disponer el fluido en dicho espacio de recepción (3), es succionado por capilaridad, permitiendo la velocidad de avance del fluido determinar su comportamiento reológico correspondiente al diámetro del capilar (2).

Description

Reómetro

La presente invención se refiere a un reómetro de gran simplicidad que permite caracterizar el comportamiento reológico de fluidos, especialmente con comportamiento no-Newtoniano, de manera rápida (1-5 segundos) y fiable.

Antecedentes de la invención

Son conocidos los reómetros que comprenden al menos un capilar rectilíneo provisto de graduaciones visuales y un espacio de recepción de una muestra del fluido cuyo comportamiento reológico se quiere determinar.

En estos reómetros se dispone el capilar vertical, uno de cuyos extremos suele estar curvado en U, y cuyos dos extremos comprenden unos colectores. El capilar está graduado, de modo que se pueden determinar los instantes de paso del fluido que desciende por efecto de la gravedad por las marcas, y determinar el comportamiento para diferentes diámetros.

También se conocen reómetros con microcanales dispuestos horizontales que funcionan mediante un sistema de bombeo que inyecta el fluido en los microcanales y que comprenden sensores de presión para determinar el paso del fluido. Es un ejemplo de este tipo de reómetros el que se describe en EP1754036.

En US5756883 se describe un reómetro provisto de una pluralidad de tubos verticales de diferentes diámetros en los que el fluido desciende por gravedad y que permite la medición simultánea del comportamiento reológico para diferentes diámetros.

Sin embargo, como puede apreciarse, los reómetros del estado de la técnica son complejos y requieren un tiempo de medida largo.

Descripción de la invención

Para resolver los mencionados inconvenientes, la presente invención propone un reómetro que comprende al menos un capilar rectilíneo provisto de graduaciones y un espacio de recepción de una muestra del fluido cuyo comportamiento reológico se quiere determinar, que se caracteriza por el hecho de que el espacio de recepción está dispuesto en un extremo de dicho capilar y en el que dicho capilar está dispuesto horizontal, estando el otro extremo del capilar abierto, de modo que al disponer el fluido en dicho espacio de recepción, es succionado por capilaridad, permitiendo la velocidad de avance del fluido determinar su comportamiento reológico correspondiente al diámetro del capilar.

Se trata por lo tanto de una estructura muy sencilla que permite la medida rápida del comportamiento reológico de un fluido.

Según una primera realización de la invención, el reómetro comprende una pluralidad de capilares rectilíneos dispuestos paralelos y de diferentes diámetros, y en el que el espacio de recepción es un colector común a los capilares. Preferentemente, tiene una longitud de entre 60 y 15 mm y una anchura de entre 14 y 16 mm.

Según una segunda realización de la invención, el reómetro comprende una pluralidad de capilares rectilíneos de diámetro diferente dispuestos radialmente, estando los extremos de entrada de los capilares dispuestos sobre un disco, estando dispuesto el espacio de recepción en el centro de dicho disco.

Preferentemente, en esta segunda realización, el reómetro comprende un primer disco de material hidrofílico con surcos radiales, y un segundo disco, del mismo material hidrofílico dispuesto sobre el primer disco, de modo que dichos surcos configuran los mencionados capilares. Alternativamente en el disco se pueden instalar capilares desechables de vidrio de diferentes diámetros internos. Ventajosamente, el disco tiene un diámetro comprendido entre 100 y 120 mm, y en el que el círculo tiene un diámetro de 10 mm.

Según otras caracterícticas opcionales, en el reómetro según la invención:

-: todos elementos destinados a entrar en contacto con el fluido son de material

hidrofílico;

-: dicho material es vidrio o PDMS sometido a un tratam iento de hidrof ilizac ión.

-: el reómetro tiene una altura de 5 mm.

Finalmente, el reómetro comprende una cámara orientada hacia los capilares y medios de procesamiento de la imagen.

Breve descripción de las figuras

Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representan unos casos prácticos de realización.

La figura 1 es un alzado del reómetro según una primera realización preferida.

La figura 2 es una vista en planta del reómetro de la figura 1.

La figura 3 es un alzado del reómetro según una segunda realización preferida.

La figura 4 es una vista en planta del reómetro de la figura 3.

La figura 4 es una representación de un reómetro provisto de medios de adquisición de imagen automática.

Descripción de una realización preferida

Tal como puede apreciarse en las figuras 1 a 4, la invención se refiere a un reómetro 1 que comprende al menos un capilar rectilíneo 2 provisto de graduaciones, que pueden visuales o bien para un sensor eléctrico, y un espacio de recepción 3 de una muestra del fluido cuyo comportamiento reológico se quiere determinar.

Concretamente, la invención se caracteriza por el hecho de que el espacio de recepción 3 está dispuesto en un extremo de dicho capilar 2 y en el que dicho capilar 2 está dispuesto horizontal, estando el otro extremo del capilar abierto, de modo que al disponer el fluido en dicho espacio de recepción 3, es succionado por capilaridad, permitiendo la velocidad de avance del fluido determinar su comportamiento reológico correspondiente al diámetro del capilar 2.

Preferentemente, los capilares tienen diferentes diámetros internos en el rango 100-400 micras con el fin de caracterizar simultáneamente el comportamiento del fluido para diferentes velocidades de deformación en una única realización y mediante el uso de un único dispositivo.

Según una primera realización de la invención, muy compacta e ilustrada en las figuras 1 y 2, el reómetro comprende una pluralidad de capilares rectilíneos 2 dispuestos paralelos y de diferentes diámetros, y en el que el espacio de recepción 3 es un colector común a los capilares.

Los tubos capilares están instalados en los rebajes de una pieza paralelepipédica de material plástico. Estos tubos están conectados por un extremo a un depósito común mientras que el otro extremo está abierto a la atmósfera. El depósito está hecho con un rebaje de 13x5 mm de sección y 4 mm de profundidad donde se pueden disponer unos 0.25 ml de fluido. En este depósito hay una válvula que consiste en una lámina plástica que impide el acceso del fluido a los capilares mientras se carga el depósito con el fluido. Cuando se inicia el proceso de medición esta lámina se retira para permitir la entrada del fluido en los capilares. En este caso también es posible deslizar una lámina con perforaciones para dejar libre el paso del fluido entre el depósito y los capilares.

Según una segunda realización de la invención ilustrada en las figuras 3 y 4, el reómetro comprende una pluralidad de capilares 2 rectilíneos de diámetro diferente dispuestos radialmente, estando los extremos de entrada de los capilares 2 dispuestos sobre un círculo, estando dispuesto el espacio de recepción en dicho círculo 3. De este modo se puede garantizar el inicio de recorrido por todos los capilares simultáneo.

Tal como puede apreciarse en la figura 3, esta realización puede construirse con un primer disco 4 de material hidrofílico con surcos radiales, y un segundo disco 5 dispuesto sobre el primer disco, de modo que dichos surcos configuran los mencionados capilares 2.

Como medidas preferidas, se prefiere para ambas realizaciones una altura de 5 mm, para la primera realización una longitud de entre 60 y 15 mm y una anchura de entre 14 y 16 mm, y para la segunda realización, un diámetro comprendido entre 100 y 120 mm, y en el que el círculo tiene un diámetro de 10 mm.

Tal como puede apreciarse en la figura 5, el reómetro comprende una cámara 6 orientada hacia los capilares y medios de procesamiento 7 de la imagen. La cámara y los medios de procesamiento pueden estar integrados en un único dispositivo, por ejemplo de tipo smartphone. Esta posibilidad junto con la compacidad y pequeño tamaño del dispositivo, hacen que tenga una elevada portabilidad.

La invención es especialmente adecuada para aplicaciones en las que se requiera medir en poco tiempo el comportamiento reológico de un fluido que presente características no-Newtonianas como por ejemplo muestras biológicas, sangre, líquido sinovial o saliva, para medidas en el ámbito de la industria de la alimentación, como en salsas, o aditivos alimentarios líquidos. Otros ejemplos de fluidos de aplicación son los detergentes líquidos, las pinturas, las tintas de impresión y las suspensiones líquidas de uso industrial o farmacéutico.o bien geles para higiene.

En resumen, el procedimiento de medida de las propiedades reológicas de la muestra de fluido requiere de los siguientes elementos principales:

-: Tubos capilares 2 de sección circular dispuestos sobre soportes plásticos. Esta disposición puede ser radial, como en la primera realización, o paralela, como en la segunda realización,

-: Muestra de fluido a ensayar.

-: Cámara digital 6. Puede ser en blanco y negro y con una velocidad de captura de imágenes superior o igual a las 16 imágenes por segundo.

-: Ordenador personal 7 o teléfono inteligente con software específico para realizar el tratamiento de las imágenes de la cámara para obtener y analizar la posición del frente de fluido a lo largo de los capilares en función del tiempo a fin de determinar los parámetros reológicos relevantes del fluido.

Cabe mencionar que las cámaras y las capacidades de cálculo que incorporan la mayoría de teléfonos inteligentes cumplen los requisitos de los elementos 6 y 7 y que por tanto se podría investigar si estos dispositivos podrían utilizarse en el proceso de medida.

Una versión del dispositivo que no requeriría cámara tendría electrodos alojados en el interior de los capilares para detectar el paso del frente de fluido.

Los pasos a seguir para realizar la medida son:

1.: Disponer los elementos anteriores de la forma indicada en la figura 5.

2.: Depositar el fluido en el espacio de recepción 3 correspondiente existente en el soporte hidrofílico.

3. Iniciar la grabación de imágenes. 5

4.: Permitir que el fluido entre en los capilares 2.

5.: Detener la grabación de imágenes cuando el frente del fluido haya llegado al final del

capilar. 10

6. Análisis de las imágenes y cálculo de los parámetros reológicos relevantes del fluido

A pesar de que se ha hecho referencia a unas realizaciones concretas de la invención, es evidente para un experto en la materia que el reómetro descrito es susceptible de

15 numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Reómetro (1) que comprende al menos un capilar rectilíneo (2) provisto de graduaciones y un espacio de recepción (3) de una muestra del fluido cuyo comportamiento reológico se quiere determinar, caracterizado por el hecho de que el espacio de recepción (3) está dispuesto en un extremo de dicho capilar (2) y en el que dicho capilar (2) está dispuesto horizontal, estando el otro extremo del capilar abierto, de modo que al disponer el fluido en dicho espacio de recepción (3), es succionado por capilaridad, permitiendo la velocidad de avance del fluido determinar su comportamiento reológico correspondiente al diámetro del capilar (2).
2.

Reómetro según la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de capilares rectilíneos (2) dispuestos paralelos y de diferentes diámetros, y en el que el espacio de recepción (3) es un colector común a los capilares.
3.

Reómetro según la reivindicación 1, que comprende una pluralidad de capilares (2) rectilíneos de diámetro diferente dispuestos radialmente, estando los extremos de entrada de los capilares (2) dispuestos sobre un círculo, estando dispuesto el espacio de recepción en dicho círculo (3).
4.

Reómetro según la reivindicación anterior, que comprende un primer disco (4) de material hidrofílico con surcos radiales, y un segundo disco (5) dispuesto sobre el primer disco, de modo que dichos surcos configuran los mencionados capilares (2).
5.

Reómetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que todos elementos destinados a entrar en contacto con el fluido son de material hidrofílico.
6.

Reómetro según la reivindicación anterior, en el que dicho material es vidrio o PDMS sometido a un tratamiento de hidrofilización.
7.

Reómetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una altura de 5 mm.
8.

Reómetro según la reivindicación 2, que tiene una longitud de entre 60 y 15 mm y una anchura de entre 14 y 16 mm.
9.

Reómetro según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4, que tiene un diámetro comprendido entre 100 y 120 mm, y en el que el círculo tiene un diámetro de 10 mm.
10.

Reómetro según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una cámara (6) orientada hacia los capilares y medios de procesamiento (7) de la imagen.

Fig. 1