Sonicadores ultrasónicos para ensayos de estabilidad al cizallamiento sónico de fluidos hidráulicos según ASTM D5621

El método de ensayo normalizado ASTM D5621 describe los ensayos de estabilidad al cizallamiento sónico de los fluidos hidráulicos y sus viscosidades a 40 °C y 100 °C, respectivamente. Para ensayar y determinar la estabilidad de la viscosidad de los fluidos hidráulicos sometidos a cizallamiento, se necesita un método de ensayo fiable. ASTM D5621 es un protocolo normalizado para evaluar la estabilidad al cizallamiento de los fluidos hidráulicos mediante fuerzas de cizallamiento ultrasónico.

Ensayos de estabilidad al cizallamiento ultrasónico de fluidos hidráulicos según ASTM D5621

ASTM D5621 es un protocolo normalizado para determinar la pérdida de viscosidad de los fluidos hidráulicos sometidos a cizallamiento sónico. Para ello, se aplican fuerzas de cizallamiento ultrasónico a muestras de fluido hidráulico con el fin de evaluar su estabilidad al cizallamiento. Ideal para aceites hidráulicos y aceites de motor que contienen polímeros.
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 distinta magnitud durante el funcionamiento habitual, lo que puede provocar cambios de viscosidad y una posterior disminución de la eficiencia. Para mejorar el índice de viscosidad de los fluidos hidráulicos, se añaden polímeros (p. ej., polímeros en peine). El ensayo ASTM D5621 examina los cambios de viscosidad en fluidos que contienen polímeros y están expuestos a fuerzas de cizallamiento generadas por ultrasonidos, denominadas vibraciones de cizallamiento sónico.
Aplicación: El objetivo del protocolo normalizado ASTM D5621 es determinar la viscosidad de la muestra sometida a esfuerzos de cizallamiento. Este ensayo es pertinente para los fluidos hidráulicos, ya que, como fluidos de transmisión de potencia, están expuestos a 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, la muestra se coloca en el vaso de ensayo, se acondiciona 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. Después, se mide la viscosidad de la muestra sonicada. El informe recoge la viscosidad inicial, la viscosidad final y el porcentaje de variación de la viscosidad en centistokes.

Equipos para el método de ensayo normalizado ASTM D5621 de estabilidad al cizallamiento sónico de fluidos hidráulicos

Para llevar a cabo el procedimiento descrito y normalizado en el protocolo ASTM D5621, se requieren equipos específicos.

• Sonicador ultrasónico: un dispositivo de cizallamiento ultrasónico de tipo sonda con una frecuencia fija y una bocina ultrasónica (también denominada sonda o sonotrodo). Un dispositivo ultrasónico habitual para los ensayos ASTM D2603 es el UP400ST (24 kHz, 400 W) con sonda ultrasónica (bocina / sonotrodo) S24d22.

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

• Baño de agua / hielo: Baño de agua de refrigeración o baño de hielo capaz de mantener la camisa a una temperatura de 0 °C.
• Sensor de temperatura como el PT100 (incluido con los dispositivos ultrasónicos UP400ST)
• Vaso de precipitados Griffin de 50 mL, fabricado en vidrio de borosilicato.
• Recinto de insonorización (opcional): Una caja de protección acústica (p. ej., la caja de protección acústica SPB-L para UP400St) que encierra la bocina ultrasónica para reducir el nivel de ruido producido por el dispositivo de cizallamiento sónico.
• Viscosímetro: Son suficientes cualquier viscosímetro y baño que cumplan los requisitos del método de ensayo D445.

Ensayo de cizallamiento sónico según ASTM D6080

«El sistema de clasificación de la viscosidad de los fluidos hidráulicos se define en ASTM D6080. El sistema de clasificación D6080 utiliza el método de ensayo normalizado ASTM D5621 de estabilidad al cizallamiento sónico de fluidos hidráulicos, denominado en adelante ensayo 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 min. La degradación del polímero mediante el método sónico es el resultado de la formación y el colapso energéticos de cavidades dentro del líquido, como puede ocurrir en condiciones de cavitación del fluido. Se ha constatado que este método para determinar la pérdida permanente de viscosidad produce cambios de viscosidad similares a los observados en aplicaciones con bombas de paletas, engranajes y pistones. También se han comunicado correlaciones con la eficiencia volumétrica de las bombas. Los fluidos con un índice de viscosidad elevado que presentaron una menor pérdida permanente de viscosidad en el ensayo de cizallamiento sónico proporcionaron una mayor eficiencia volumétrica de las bombas.» (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) también observaron que, en esta investigación concreta, los ensayos de cizallamiento sónico mediante el método ASTM D5621 mostraron la mejor correlación con las mediciones de viscosidad al final del ensayo.

¿Por qué elegir los sonicadores ultrasónicos Hielscher para ensayos de estabilidad al cizallamiento según ASTM D5621?

Hielscher Ultrasonics suministra dispositivos de cizallamiento ultrasónico de alto rendimiento para ensayos de estabilidad al cizallamiento según ASTM D5621 y ASTM D2603. Con una frecuencia fija y una potencia de cizallamiento ultrasónico fiable, los dispositivos de cizallamiento ultrasónico Hielscher son ideales para evaluar la estabilidad al cizallamiento de los fluidos hidráulicos. Los sonicadores ultrasónicos Hielscher están equipados con software y ajustes inteligentes que permiten realizar ensayos avanzados según las normas ASTM. Se puede acceder fácilmente al menú mediante la pantalla táctil digital o el control remoto desde un navegador. Aunque la frecuencia es fija, lo que es importante para obtener resultados de sonicación fiables y cumplir las normas ASTM, la amplitud se puede ajustar con precisión para obtener el efecto de desplazamiento deseado.
La calibración de los sonicadores ultrasónicos Hielscher es sencilla y puede realizarse de forma rápida y fácil mediante el menú avanzado. Todos los sonicadores ultrasónicos digitales están equipados con un sensor de temperatura enchufable que registra continuamente la temperatura de la muestra y la transmite al generador ultrasónico, donde todos los datos importantes de sonicación, como la amplitud, el tiempo y la duración de la sonicación, la temperatura y la presión (cuando se instala un sensor de presión), se registran automáticamente en una tarjeta SD integrada. Estas funciones inteligentes permiten realizar ensayos de cizallamiento ultrasónico fiables y reproducibles y facilitan un manejo sencillo y seguro.
Los dispositivos Hielscher Ultrasonics para ensayos de estabilidad al cizallamiento cumplen tanto la norma ASTM D-5621 como la ASTM D-2603.

El UP400St tiene una frecuencia fija de 24 kHz y, por ello, cumple la norma ASTM D5621. Una configuración habitual para el ensayo ASTM D5621 es el sistema de cizallamiento ultrasónico UP400ST con la sonda (bocina / sonotrodo) S24d22.