Convertor de vâscozitate cinematică

Vâscozitatea cinematică în lubrifiere și hidraulică

Vâscozitatea cinematică este raportul dintre vâscozitatea dinamică și densitatea fluidului: ν = μ/ρ. Unitatea SI este metru pătrat pe secundă (m²/s), dar unitatea practică este milimetru pătrat pe secundă (mm²/s), care este egală cu centistokes (cSt). Apa la 20 °C are o vâscozitate cinematică de aproximativ 1,004 mm²/s (1,004 cSt), ceea ce face ca cSt să fie un punct de referință intuitiv pentru vâscozitatea cinematică, la fel cum este cP pentru vâscozitatea dinamică.

Vâscozitatea cinematică guvernează regimurile de curgere (numărul Reynolds Re = ρvL/μ = vL/ν), ratele de sedimentare a particulelor sub acțiunea gravitației și formarea peliculei de lubrifiant în rulmenți și angrenaje. Toate standardele internaționale privind lubrifianții - clasele de vâscozitate ISO, clasele de ulei de motor SAE, clasele de ulei pentru angrenaje AGMA - specifică limitele de vâscozitate în mm²/s (cSt) la temperaturi definite, făcând din vâscozitatea cinematică cel mai important parametru în ingineria lubrifierii.

Clasele de ulei ISO VG și SAE

Sistemul de grade de vâscozitate ISO (ISO VG) clasifică lubrifianții industriali în funcție de vâscozitatea cinematică la 40 °C. Uleiul hidraulic ISO VG 32 are o vâscozitate nominală de 32 mm²/s (cSt); ISO VG 46 are 46 cSt; ISO VG 68 are 68 cSt. Numărul gradului ESTE vâscozitatea în cSt, făcând sistemul transparent și ușor de utilizat. Clasele ISO VG sunt specificate în BS EN ISO 3448, utilizat în întreaga industrie britanică și europeană.

Clasele de ulei de motor SAE utilizează specificații de vâscozitate la două temperaturi. Vâscozitatea la pornire la rece (W) este măsurată de simulatorul de pornire la rece la temperaturi scăzute; vâscozitatea la cald este măsurată cinematic la 100 °C în mm²/s. Uleiul SAE 30 trebuie să aibă o vâscozitate cinematică de 9,3-12,5 mm²/s la 100 °C; SAE 40 necesită 12,5-16,3 mm²/s. Uleiurile multigrad (5W-30, 10W-40) îndeplinesc atât specificația W la curgere la rece, cât și intervalul de vâscozitate cinematică la cald.

Numărul Reynolds și regimul de curgere

Numărul Reynolds adimensional Re = ρvL/μ = vL/ν determină dacă fluxul este laminar (Re < 2 300 în conducte) sau turbulent (Re > 4 000). Pentru o conductă cu diametrul de 0,1 m care transportă apă cu 1 m/s: Re = 1 × 0,1 / (1×10-⁶) = 100.000 - mult în regimul turbulent. Pentru aceeași conductă care transportă ulei hidraulic ISO VG 46 (ν = 46×10-⁶ m²/s) la aceeași viteză: Re = 1 × 0,1 / (46×10-⁶) = 2,174 - curgere laminară.

Această distincție are consecințe practice majore. Fluxul turbulent are pierderi de frecare mai mari (factorul de frecare Darcy-Weisbach), dar transfer de căldură și amestecare mai bune. Fluxul laminar are pierderi de frecare mai mici, dar profile de temperatură stratificate care pot duce la deteriorarea termică a schimbătoarelor de căldură. Proiectanții de sisteme hidraulice selectează vâscozitatea uleiului pentru a menține fluxul laminar sau de tranziție în servovalve și cilindri pentru un control precis, asigurând în același timp o grosime adecvată a peliculei în lagărele pompei.

Standarde hidraulice și de aviație din SUA și Marea Britanie

Vâscozitatea fluidelor hidraulice pentru utilajele mobile (excavatoare, echipamente agricole) este specificată în cSt/mm²/s de producătorii de echipamente din întreaga lume. Producătorii din SUA (Caterpillar, John Deere) și cei din Regatul Unit (JCB, Perkins) utilizează ambele grade ISO VG, în ciuda preferinței generale a SUA pentru unitățile vamale americane în alte contexte. Fluidele hidraulice pentru aviație sunt specificate în centistokes la -40 °F și +210 °F în specificațiile MIL-PRF-5606/83282 din SUA; standardele aerospațiale Airbus și britanice utilizează °C cu aceleași valori de vâscozitate cSt.

Vâscozitatea uleiului de transformator este esențială pentru izolarea și răcirea electrică. IEC 60296 (standardul UK/EU) specifică o vâscozitate cinematică maximă de 11 mm²/s la 40 °C; standardul american ASTM D3487 specifică o limită similară. Utilitățile care convertesc între specificațiile IEC și ASTM utilizează direct echivalența cSt, deoarece ambele standarde utilizează aceeași unitate.