Ultrasonidos para la estabilidad sónica de fluidos hidráulicos ASTM D5621

El método de prueba estándar ASTM D5621 describe la prueba de estabilidad al cizallamiento sónico de los fluidos hidráulicos y sus viscosidades a 40°C y 100°C, respectivamente. Para probar y determinar la estabilidad de la viscosidad de los fluidos hidráulicos bajo cizallamiento, se requiere un método de prueba fiable. La norma ASTM D5621 es un protocolo estandarizado para la evaluación de la estabilidad al cizallamiento de los fluidos hidráulicos mediante fuerzas de cizallamiento ultrasónicas.

Pruebas de estabilidad al cizallamiento por ultrasonidos de los fluidos hidráulicos con la norma ASTM D5621

La norma ASTM D5621 es un protocolo estandarizado para determinar la pérdida de viscosidad de los fluidos hidráulicos bajo cizallamiento sónico. Por lo tanto, se aplican fuerzas de cizallamiento ultrasónico a muestras de fluido hidráulico para evaluar la estabilidad del cizallamiento. Es ideal para aceites hidráulicos que contienen polímeros y aceites de motor.
Objetivo: Los fluidos hidráulicos (lubricantes específicos), los aceites de motor, los fluidos de transmisión para automóviles, los fluidos para tractores y otros fluidos de transmisión de potencia están expuestos a fuerzas de cizallamiento de distinto grado durante el funcionamiento habitual, lo que puede provocar cambios en la viscosidad y la consiguiente disminución de la eficacia. Para mejorar el índice de viscosidad de los fluidos hidráulicos, se añaden polímeros (por ejemplo, polímeros en peine) a dichos fluidos hidráulicos. La prueba ASTM D5621 examina los cambios de viscosidad en los fluidos que contienen polímeros expuestos a fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos, las llamadas vibraciones de cizallamiento sónico.
Aplicación: El objetivo del protocolo estándar ASTM D5621 es determinar la viscosidad de la muestra bajo tensión de cizallamiento. Esta prueba es relevante para los fluidos hidráulicos, ya que los fluidos hidráulicos, como fluidos de transmisión de potencia, están expuestos al cizallamiento. Es necesario determinar su comportamiento en determinadas condiciones de cizallamiento para elegir la calidad de fluido hidráulico adecuada para su uso en máquinas y motores específicos.
Procedimiento: Se determina la viscosidad inicial del fluido hidráulico. A continuación, se coloca la muestra en el vaso de ensayo, se templa a la temperatura de ensayo y se trata con un vibrador ultrasónico (es decir, un dispositivo de cizallamiento sónico) durante el tiempo de ensayo especificado. A continuación, se mide la viscosidad de la muestra sonicada. El informe indica la viscosidad inicial, la viscosidad final y el porcentaje de cambio de viscosidad en centistokes.

Equipo para el método de prueba estándar ASTM D5621 para la estabilidad al cizallamiento sónico de los fluidos hidráulicos

Para llevar a cabo el procedimiento descrito y estandarizado en el protocolo ASTM D5621, se requiere un equipo específico.

• Ultra-Sonicator: un dispositivo de cizallamiento ultrasónico tipo sonda con una frecuencia fija y un cuerno ultrasónico (también conocido como sonda o sonotrodo). Un dispositivo ultrasónico típico utilizado para las pruebas ASTM D2603 es el UP400St (24kHz, 400W) con sonda ultrasónica (cuerno / sonotrodo) S24d22.

Para facilitar un rendimiento uniforme y resultados repetibles, se recomienda el siguiente equipo auxiliar:

• Baño de agua / hielo: Baño de agua de refrigeración o baño de hielo capaz de mantener una temperatura de camisa de 0°C.
• Sensor de temperatura como el PT100 (incluido en los dispositivos ultrasónicos UP400ST)
• Vaso Griffin 50mLHecho de vidrio de borosilicato.
• Recinto acústico (opcional): Una caja de protección acústica (por ejemplo, caja de protección acústica SPB-L para UP400St) para encerrar la bocina ultrasónica y reducir el nivel de ruido producido por el dispositivo de cizallamiento sónico.
• Viscosímetro: Cualquier viscosímetro y baño que cumpla los requisitos del método de ensayo D445 es suficiente.

Ensayo de cizallamiento sónico según la norma ASTM D6080

“El sistema de clasificación de la viscosidad de los fluidos hidráulicos se define en la norma ASTM D6080. El sistema de clasificación D6080 utiliza el método de prueba estándar ASTM D5621 para la estabilidad al cizallamiento sónico del fluido hidráulico, denominado posteriormente prueba de cizallamiento sónico, como base para definir el grado de viscosidad de los fluidos hidráulicos multigrado (ASTM D5621). En el procedimiento D5621, el aceite que contiene polímeros se irradia con un oscilador sónico durante 40 minutos. La degradación del polímero por el método sónico es el resultado de la formación de vacíos energéticos y el colapso dentro del líquido, como puede ocurrir en condiciones de cavitación del fluido. Se ha comprobado que este método para determinar la pérdida de viscosidad permanente produce cambios de viscosidad similares a los observados en aplicaciones de bombas de paletas, de engranajes y de pistones. También se ha informado de las correlaciones con el rendimiento volumétrico de la bomba. Los fluidos de alto índice de viscosidad que mostraron una menor pérdida de viscosidad permanente en la prueba de cizallamiento sónico proporcionaron una mayor eficiencia volumétrica de la bomba.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) también encontraron que para esta investigación en particular, la prueba de cizallamiento sónico a través del método ASTM D5621 se correlacionó mejor con las mediciones de viscosidad al final de la prueba.

¿Por qué los ultrasonidos de Hielscher para los ensayos de estabilidad al cizallamiento según la norma ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics suministra dispositivos de cizallamiento ultrasónico de alto rendimiento para las pruebas de estabilidad al cizallamiento de acuerdo con ASTM D5621 y ASTM D2603. Con una frecuencia fija y una potencia de cizallamiento ultrasónica fiable, los dispositivos de cizallamiento ultrasónico de Hielscher son ideales para la evaluación de la estabilidad al cizallamiento de los fluidos hidráulicos. Los equipos de cizallamiento ultrasónico de Hielscher están equipados con un software y unos ajustes inteligentes que permiten realizar ensayos sofisticados según las normas ASTM. El menú es fácilmente accesible a través de la pantalla táctil digital o el control remoto del navegador. Mientras que la frecuencia es fija, lo que es importante para obtener resultados de sonicación fiables y las normas ASTM, la amplitud puede ajustarse con precisión a un impacto de carrera deseado.
La calibración de los ultrasonidos Hielscher es sencilla y puede realizarse de forma rápida y fácil a través del sofisticado menú. Todos los ultrasonidos digitales están equipados con un sensor de temperatura enchufable, que registra continuamente la temperatura de la muestra y la transmite al generador de ultrasonidos, donde todos los datos importantes de la sonicación, como la amplitud, el tiempo y la duración de la sonicación, la temperatura y la presión (cuando se monta el sensor de presión) se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada. Estas funciones inteligentes permiten realizar pruebas de cizallamiento por ultrasonidos fiables y reproducibles y hacen que la operación sea fácil de usar y segura.
Los dispositivos de Hielscher Ultrasonics para las pruebas de estabilidad al cizallamiento son conformes a las normas ASTM D-5621 y ASTM D-2603.

El UP400St tiene una frecuencia fija de 24kHz y, por lo tanto, se ajusta a la norma ASTM D5621. Una configuración típica para el ensayo ASTM D5621 es el sistema de cizallamiento ultrasónico UP400ST con sonda (cuerno / sonotrodo) S24d22.