Sonicadores ultrassónicos para a estabilidade ao cisalhamento sónico de fluidos hidráulicos segundo a ASTM D5621

O método de ensaio normalizado ASTM D5621 descreve o ensaio da estabilidade ao cisalhamento sónico de fluidos hidráulicos e das suas viscosidades a 40°C e 100°C, respetivamente. Para ensaiar e determinar a estabilidade da viscosidade dos fluidos hidráulicos sob cisalhamento, é necessário um método de ensaio fiável. A ASTM D5621 é um protocolo normalizado para a avaliação da estabilidade ao cisalhamento de fluidos hidráulicos utilizando forças de cisalhamento ultrassónico.

Ensaio da estabilidade ao cisalhamento ultrassónico de fluidos hidráulicos segundo a ASTM D5621

A ASTM D5621 é um protocolo normalizado para determinar a perda de viscosidade de fluidos hidráulicos sob cisalhamento sónico. Por conseguinte, aplicam-se forças de cisalhamento ultrassónico a amostras de fluido hidráulico para avaliar a estabilidade ao cisalhamento. Ideal para óleos hidráulicos e óleos de motor que contêm polímeros.
Objetivo: Os fluidos hidráulicos (lubrificantes específicos), os óleos de motor, os fluidos de transmissão para automóveis, os fluidos para tratores e outros fluidos de transmissão de potência são expostos a forças de cisalhamento de diferentes intensidades durante o funcionamento habitual, o que pode provocar alterações da viscosidade e uma subsequente diminuição da eficiência. Para melhorar o índice de viscosidade dos fluidos hidráulicos, adicionam-se polímeros (por exemplo, polímeros em pente) a esses fluidos hidráulicos. O ensaio ASTM D5621 examina as alterações da viscosidade em fluidos que contêm polímeros expostos a forças de cisalhamento geradas por ultrassons, as chamadas vibrações de cisalhamento sónico.
Aplicação: O objetivo do protocolo normalizado ASTM D5621 é determinar a viscosidade da amostra sob tensão de cisalhamento. Este ensaio é relevante para os fluidos hidráulicos, uma vez que estes, enquanto fluidos de transmissão de potência, são expostos a cisalhamento. O seu comportamento sob determinadas condições de cisalhamento deve ser determinado para escolher a qualidade adequada de fluido hidráulico para utilização em máquinas e motores específicos.
Procedimento: Determina-se a viscosidade inicial do fluido hidráulico. A amostra é depois colocada no copo de ensaio, acondicionada à temperatura de ensaio e tratada com um vibrador ultrassónico (isto é, um dispositivo de cisalhamento sónico) durante o tempo de ensaio especificado. Em seguida, mede-se a viscosidade da amostra sonicada. O relatório apresenta a viscosidade inicial, a viscosidade final e a percentagem de alteração da viscosidade em centistokes.

Equipamento para o método de ensaio normalizado ASTM D5621 para a estabilidade ao cisalhamento sónico de fluidos hidráulicos

Para executar o procedimento descrito e normalizado no protocolo ASTM D5621, é necessário equipamento específico.

• Sonicador ultrassónico: um dispositivo de cisalhamento ultrassónico do tipo sonda com uma frequência fixa e uma corneta ultrassónica (também conhecida como sonda ou sonotrodo). Um dispositivo ultrassónico típico utilizado nos ensaios ASTM D2603 é o UP400ST (24kHz, 400W) com a sonda ultrassónica (corneta / sonotrodo) S24d22.

Para facilitar um desempenho uniforme e resultados repetíveis, recomenda-se o seguinte equipamento auxiliar:

• Banho de água / gelo: Banho de água de arrefecimento ou banho de gelo capaz de manter a camisa a uma temperatura de 0°C.
• Sensor de temperatura como o PT100 (incluído nos dispositivos ultrassónicos UP400ST)
• Copo Griffin de 50mL, fabricado em vidro borossilicato.
• Caixa insonorizante (opcional): Uma caixa de proteção acústica (por exemplo, a caixa de proteção acústica SPB-L para o UP400St) para envolver a corneta ultrassónica e reduzir o nível de ruído produzido pelo dispositivo de cisalhamento sónico.
• Viscosímetro: Qualquer viscosímetro e banho que cumpram os requisitos do método de ensaio D445 são suficientes.

Ensaio de cisalhamento sónico em conformidade com a ASTM D6080

“O sistema de classificação da viscosidade dos fluidos hidráulicos está definido na ASTM D6080. O sistema de classificação D6080 utiliza o método de ensaio normalizado ASTM D5621 para a estabilidade ao cisalhamento sónico de fluido hidráulico, doravante designado ensaio de cisalhamento sónico, como base para definir o grau de viscosidade dos fluidos hidráulicos multigraduados (ASTM D5621). No procedimento D5621, o óleo que contém polímeros é irradiado com um oscilador sónico durante 40 min. A degradação do polímero pelo método sónico resulta da formação e do colapso energéticos de cavidades no líquido, tal como pode ocorrer em condições de cavitação do fluido. Verificou-se que este método de determinação da perda permanente de viscosidade produz alterações da viscosidade semelhantes às observadas em aplicações de bombas de palhetas, de engrenagens e de pistões. Foram também relatadas correlações com a eficiência volumétrica das bombas. Os fluidos com elevado índice de viscosidade que apresentaram menor perda permanente de viscosidade no ensaio de cisalhamento sónico proporcionaram uma melhor eficiência volumétrica das bombas.” (Michael et al., 2018).
Michael et al. (2018) também constataram que, nesta investigação específica, o ensaio de cisalhamento sónico pelo método ASTM D5621 apresentou a melhor correlação com as medições de viscosidade no final do ensaio.

Porquê escolher sonicadores ultrassónicos Hielscher para ensaios de estabilidade ao cisalhamento em conformidade com a ASTM D5621?

A Hielscher Ultrasonics fornece dispositivos de cisalhamento ultrassónico de elevado desempenho para ensaios de estabilidade ao cisalhamento em conformidade com a ASTM D5621 e a ASTM D2603. Com uma frequência fixa e uma potência de cisalhamento ultrassónico fiável, os dispositivos de cisalhamento ultrassónico Hielscher são ideais para a avaliação da estabilidade ao cisalhamento de fluidos hidráulicos. Os sonicadores ultrassónicos Hielscher estão equipados com software e definições inteligentes, que permitem realizar ensaios sofisticados segundo as normas ASTM. O menu é facilmente acessível através de um ecrã tátil digital ou de controlo remoto pelo navegador. Embora a frequência seja fixa, o que é importante para obter resultados de sonicação fiáveis e para as normas ASTM, a amplitude pode ser ajustada com precisão para obter o efeito de impacto desejado do curso de oscilação.
A calibração dos sonicadores ultrassónicos Hielscher é simples e pode ser realizada de forma rápida e fácil através do menu sofisticado. Todos os sonicadores ultrassónicos digitais estão equipados com um sensor de temperatura conectável, que regista continuamente a temperatura da amostra e a transmite ao gerador ultrassónico, onde todos os dados importantes da sonicação, como a amplitude, o tempo e a duração da sonicação, a temperatura e a pressão (quando está instalado um sensor de pressão), são registados automaticamente num cartão SD incorporado. Estas funcionalidades inteligentes permitem ensaios de cisalhamento ultrassónico fiáveis e reprodutíveis e tornam a operação fácil de utilizar e segura.
Os dispositivos Hielscher Ultrasonics para ensaios de estabilidade ao cisalhamento estão em conformidade com ambas as normas, ASTM D-5621 e ASTM D-2603.

O UP400St tem uma frequência fixa de 24kHz e, por isso, está em conformidade com a ASTM D5621. Uma configuração típica para o ensaio ASTM D5621 é o sistema de cisalhamento ultrassónico UP400ST com a sonda (corneta / sonotrodo) S24d22.