Comment mesurer la viscosité d’un fluide ?

Pourquoi mesurer la viscosité ?
Quel est l’instrument de mesure de la viscosité ?
Quels sont les types de viscosités d’un fluide ?
Quelles sont les unités de mesure de la viscosité ?

La viscosité d’un fluide définit son comportement d’écoulement, c’est-à-dire sa capacité à s’écouler uniformément sans turbulence. Un liquide à faible viscosité coule facilement sur une surface, tandis qu’un liquide visqueux coule et se déforme lentement. Ce phénomène physique repose sur le frottement intermoléculaire du fluide et la température. À noter que la mesure de viscosité est effectuée via un viscosimètre.

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Pourquoi mesurer la viscosité ?

La mesure de la viscosité intervient dans plusieurs secteurs industriels tels que :

L’industrie alimentaire pour maximiser l’efficacité de la production et des coûts ainsi que pour caractériser la texture des aliments.
L’industrie automobile pour déterminer la viscosité des huiles moteur.
Le secteur pétrochimique pour élaborer l’acheminement du pétrole dans les pipelines.

Ainsi, la mesure de viscosité permet de :

Assurer le bon fonctionnement d’un équipement,
Caractériser la qualité d’un produit final,
Dimensionner les équipements,
Contrôler les réactions chimiques en cours de production,
Contrôler la qualité de tout fluide.

Quel est l’instrument de mesure de la viscosité ?

La mesure de la viscosité d’un fluide se fait par le biais d’un viscosimètre. Cet appareil fonctionne soit en calculant le temps d’écoulement d’un fluide d’un récipient à un autre à une température prédéfinie, soit en calculant la vitesse de déplacement d’un objet à travers un fluide enfermé dans un récipient.

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Les viscosimètres se déclinent en plusieurs types selon leur principe de fonctionnement, dont entre autres :

Les viscosimètres capillaires effectuent la mesure en dirigeant le liquide à travers un tube fin. Ces appareils sont couramment utilisés pour la mesure de la viscosité des phases liquides.

Les viscosimètres rotationnels de laboratoire mesurent la force indispensable pour faire tourner un corps en immersion dans un liquide.

Les viscosimètres industriels vibrants ou viscosimètres de process se composant d’une tige vibrante animée par une alimentation électrique vibrante. L’amplitude de cette vibration fluctue en fonction de la viscosité du fluide dans lequel la tige est immergée.

Quels sont les types de viscosités d’un fluide ?

Les viscosités des fluides se caractérisent de différentes façons :

La viscosité de cisaillement : la résistance à l’écoulement des différentes couches d’un fluide les unes par rapport aux autres.
La viscosité dynamique : la force de frottement entre les deux couches d’un fluide.
La viscosité cinématique : la capacité d’un fluide à s’épancher.

Quelles sont les unités de mesure de la viscosité ?

Plusieurs unités sont utilisées en viscosimétrie selon le secteur d’application. En milieu industriel et dans le système international (SI), le pascal-seconde (Pa.s) est l’unité la plus répandue. Pour la mesure de viscosité de liquide, le poiseuille (Pl), qui est équivaut à un pascal-seconde, est largement utilisé. La poise, notée Po ou P, qui est égale à un dixième de poiseuille ou 0,1 Pa.s, s’utilise pour quantifier la viscosité dynamique ou la viscosité cinématique d’un fluide.

Voici quelques exemples de valeurs typiques de viscosités de fluides à 20°C :