ES2354034T3 - Procedimiento y dispositivo para medir la tensión superficial de líquidos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para medir la tensión superficial de líquidos según el principio de presión de burbujas, en el cual con un flujo de masa de gas o un caudal volumétrico de gas definido se capta un parámetro de burbujas en una punta capilar (1) inmergida en el líquido y a partir de ahí se calcula la tensión superficial (σ), caracterizado por el hecho de que se mide el tiempo o la vida de una burbuja (t life) entre el nivel mínimo de presión (ρmin) y el máximo de presión (ρmax) con un flujo de masa de gas o un caudal volumétrico de gas (m1) definido y resultando de esto un aumento de presión definido (dp/dt) de una burbuja (2), calculando la tensión superficial a partir de esto.
Description
Procedimiento y dispositivo para medir la
tensión superficial de líquidos.
La invención se refiere a un procedimiento y un
dispositivo para medir la tensión superficial de líquidos según el
principio de presión de burbujas, en el cual con un flujo de masa de
gas o un caudal volumétrico del gas definido se detecta un parámetro
de burbujas en una punta capilar sumergida en el líquido y a partir
de esto se calcula la tensión superficial.
La tensión superficial \sigma indica el
trabajo que debe ser realizado, para aumentar una superficie en la
superficie límite líquida gaseosa en un determinado importe. Aquella
por consiguiente da por ejemplo una aclaración sobre la
concentración y la eficacia de agentes tensioactivos en líquidos,
por ejemplo para el control de calidad de tintes o aguas en procesos
de lavado y de limpieza.
En el principio de presión de burbujas, un gas o
una mezcla de gas, normalmente aire, se introduce a presión en un
tubo capilar conectado a un sistema neumático, en un líquido a
analizar y se mide la presión interior \rho de la burbuja que se
forma en el tubo capilar.
En el procedimiento de la presión máxima de
burbuja se mide la presión máxima de la burbuja \rho_{max}. La
presión hidrostática \rho_{h} que actúa sobre la burbuja se
calcula a partir de la profundidad de inmersión h_{E} del
tubo capilar que debe ser detectada o ajustada de manera laboriosa,
y de la densidad del líquido. La tensión superficial \sigma se
calcula entonces con el radio del tubo capilar r_{Cap} en
una primera alimentación según:
En un procedimiento derivado de esto, de la
presión diferencial en un tubo capilar (DE 197 55 291 C1, DE 203 18
463 U1), la tensión superficial dinámica \sigma se calcula
aprovechando la correlación K entre la tensión superficial
\sigma y la presión diferencial \Delta\rho entre la presión
interior máxima \rho_{max} y la presión interior mínima
\rho_{min} de la burbuja:
A causa del mismo efecto de la presión
hidrostática sobre \rho_{min} y \rho_{max} la medición
contrariamente al procedimiento de la presión máxima de burbuja
permanece independiente de la profundidad de inmersión del
capilar.
En líquidos con contenido tensioactivo, el valor
medido de la tensión superficial \sigma depende de la vida de la
superficie expansiva, porque con el aumento de la vida de la burbuja
pueden acumularse en aumento los tensioactivos en una superficie de
burbuja nuevamente formada. El principio de presión de burbuja
registra por consiguiente una tensión superficial dinámica, por lo
cual un valor medido siempre debe ser indicado en relación con el
tiempo de formación de la burbuja o vida de la burbuja
t_{life} correspondiente, bajo lo cual además ha de
entenderse el tiempo entre la presión mínima y la presión máxima de
la burbuja.
Los procedimientos de presión de burbuja
conocidos miden la presión máxima de la burbuja o la presión
diferencial en un tubo capilar, con una frecuencia de burbuja
definida o una vida de las burbujas de gas salientes que deben ser
reguladas siempre de nuevo posteriormente conforme a la tensión
superficial que cambia dinámicamente (DE 197 55 291 C1). Para ello
se precisa una bomba de aire controlable o una válvula que controla
la corriente de aire.
Para poder medir con precisión la tensión
superficial, el sensor de presión utilizado debe tener una alta
precisión de medición en comparación con otras aplicaciones.
Los sensores de presión que satisfacen estos
requisitos, deben ser por ejemplo compensados en la temperatura y
calibrados y son por eso el componente más caro de un sistema de
medición.
Las alternativas para la transformación de la
presión de burbuja en una señal eléctrica son los convertidores de
presión sonora, tales como micrófonos de condensadores, de bobinas
de inmersión, de cristal, de carbón así como discos piezoeléctricos
(EP 0 760 472 B1, DE 196 36 644 C1). De esta manera se mide según EP
0 760 472 B1 con un convertidor de presión sonora económico la
primera derivación de la señal de presión según el tiempo y por la
sucesiva integración se mide la presión de la burbuja y a partir de
esto se determina la tensión superficial. Las diferencias de
medición que surgen por la influencia de la temperatura ambiente, la
humedad del aire, la dependencia de la frecuencia de los micrófonos
en el comportamiento de transmisión así como por la deriva durante
una medición, son inevitables. Los convertidores de presión sonora
no satisfacen los requisitos de precisión de una medición de presión
sin medidas adicionales.
De la DE 43 03 133 A1 es conocido que en caso de
haber corrientes de aire suficientemente constantes, la frecuencia
de burbujas medida de las burbujas que se forman en un tubo capilar
está correlacionada con la tensión superficial. Con el descenso de
la tensión superficial sube la frecuencia de burbujas. El recíproco
de la frecuencia de burbujas, es decir el período de burbujas, se
compone de la vida de la burbujas y el llamado tiempo inefectivo de
las burbujas (DE 203 18 463 U1). El tiempo inefectivo de la burbuja
indica el tiempo entre la presión máxima, después de cuya duración
de pasada revienta la burbuja y se infla, y el arranque de la
burbuja. Ya unas corrientes escasas en el líquido o vibraciones
mecánicas influyen en el arranque casual de la burbuja y producen
por ello elevadas diferencias de medición durante la medición de la
tensión superficial debido a la frecuencia de burbujas. La precisión
de medición resultante no es suficiente por ejemplo para la
captación de la concentración del detergente en el campo de la
limpieza textil.
La patente DE 197 55 291 C1 describe un
procedimiento para medir la tensión superficial de líquidos, en el
cual se mide la presión máxima de las burbujas. La patente DE 43 03
133 A1 mide para ello la frecuencia de burbujas.
La patente EP 1 464 948 A1 describe un
dispositivo para medir la tensión superficial de líquidos. En este
caso se hace referencia solamente en general a un sensor de presión
y un accionamiento para la bomba.
Hasta el momento actual no es conocida una
solución económica y competitiva en el campo de limpieza textil y de
vajilla, particularmente en el sector de menaje, con la cual pueda
ser medida con suficiente precisión la tensión superficial para una
detección de la concentración del detergente o lavavajillas y sobre
esta base una dosificación automática de estos.
La invención se basa en la tarea de indicar un
procedimiento y un dispositivo para medir dinámicamente la tensión
superficial de un líquido, que provee unos resultados de medición
suficientemente precisos con un coste comparativamente escaso en
sensores para la mayoría de aplicaciones, partiendo de la
dependencia de la vida de la burbuja de la tensión superficial con
un flujo de masa de gas o de un caudal volumétrico de gas
definido.
La tarea es solucionada según la invención
mediante las características indicadas en las reivindicaciones 1 y
11. Perfeccionamientos ventajosos en este sentido indican las
reivindicaciones acompañantes.
El procedimiento según la invención se basa en
la dependencia de la vida de las burbujas t_{life} de la
tensión superficial \sigma con un flujo de masa de gas o un caudal
volumétrico de gas definido introducido en un volumen sistémico.
Al formarse una burbuja al extremo del tubo
capilar, la presión diferencial entre la presión mínima y la presión
máxima en la burbuja se correlaciona con la tensión superficial
\sigma. Si se introduce un flujo de masa de gas o un caudal
volumétrico de gas definido, para habitualmente un flujo de masa de
aire o caudal volumétrico de aire, en el volumen del sistema
neumático, fluye en este independientemente de la tensión
superficial \sigma en el mismo período siempre el mismo flujo de
masa de gas o el mismo caudal volumétrico de gas. Con esto, la vida
de las burbujas depende igualmente de la tensión superficial
\sigma, porque en caso de una tensión superficial \sigma más
reducida se produce una presión más baja en la burbuja y por
consecuencia hasta el logro de la presión máxima debe ser comprimido
menos gas en el volumen sistémico. Por eso se alcanza más rápido el
momento de la presión máxima con una tensión superficial más baja en
comparación con una tensión superficial alta. El procedimiento
nuevo, llamado procedimiento de vida de burbuja, mide con un flujo
de masa de gas o de un caudal volumétrico de gas definido la vida de
una burbuja introducida a presión en el líquido y calcula a partir
de esto la tensión superficial del líquido.
La precisión que se exige a un convertidor de
señales de presión en señales de tensión es demasiado escasa en
comparación con los procedimientos conocidos con la medición de la
presión diferencial, puesto que sólo es necesario captar con
suficiente precisión el momento de la presión mínima así como el
sucesivo momento de presión máxima de una burbuja a partir de la
señal de presión. El convertidor de señales de presión en señales de
tensión ni debe ser compensado en la temperatura ni debe ser
calibrado con respecto a la amplitud y al desplazamiento de
señales.
En vez de sensores de presión sirven
ventajosamente unos convertidores de presión sonora, por ejemplo
discos piezoeléctricos sencillos y por lo tanto económicos. En caso
del efecto piezoeléctrico directo, las deformaciones mecánicas
causadas por ejemplo por modificaciones de presión provocan un
desplazamiento de los centros de gravedad de carga de los átomos del
cristal el uno contra el otro. En el interior del cristal surge una
polarización P eléctrica y hacia el exterior son mensurables las
cargas de superficies. Puesto que existe una proporcionalidad entre
la magnitud de la carga mecánica del cristal piezoeléctrico y la
cantidad de la carga de la superficie, los momentos de presión
mínima y de presión máxima se pueden detectar sin problema como
señales eléctricas. Los convertidores de sonido piezoeléctricos
sencillos se fabrican en masas para la utilización inversa en
zumbadores piezoeléctricos y son extraordinariamente económicos.
La invención debe ser descrita más en detalle
con ayuda de un ejemplo de realización. En los dibujos
correspondientes se muestran:
Fig. 1 la formación de burbujas así como el
desarrollo de la presión interior de las burbujas según un
procedimiento de presión de burbujas,
Fig. 2 un sistema neumático para la aclaración
de las bases físicas de la invención,
Fig. 3 señales de presión de burbujas de
diferentes tensiones superficiales con flujo de aire constante,
Fig. 4 resultados de medición de diferentes
líquidos,
Fig. 5 un convertidor de presión sonora
piezoeléctrico representado esquemáticamente y
Fig. 6 una estructura funcional para la medición
de la tensión superficial en una lavadora.
Fig. 7 un corte esquemático a través de un
sensor de tensión superficial compacto que funciona conforme al
procedimiento según la invención.
Como muestra la Fig. 1 de manera esquematizada,
se introduce a presión aire u otro gas apropiado o una mezcla de
gas a través de un tubo capilar 1 en el líquido a analizar en un
procedimiento de presión de burbujas para la medición de la tensión
superficial. Un convertidor de tensión de presión explicado más en
detalle referente a la Fig. 5 capta la presión interior p de una
burbuja 2 que se forma en la punta de un tubo capilar 1. Como se
puede deducir de la Fig. 1a, una burbuja 2 nueva tiene un radio
grande r_{B} >> r_{Cap}, y el sistema
neumático conectado al tubo capilar 1, explicado más en detalle
referente a la Fig. 2, se encuentra bajo la presión mínima
\rho_{min}. Debido al aire que corre posteriormente sube la
presión \rho en la burbuja 2. La burbuja 2 en el tubo capilar 1 es
abombada, el radio de la burbuja r_{B} disminuye. Si la
burbuja 2 alcanza su radio mínimo, que es aproximadamente igual al
radio del tubo capilar r_{B} = r_{Cap}, la presión
al interior sube a la presión máxima \rho_{max} (Fig. 1b). El
tiempo del comienzo de la formación de una burbuja 2 hasta alcanzar
la presión máxima \rho_{max} indica la edad de las superficies o
la vida t_{life} de una burbuja. Una vez sobrepasada la
presión máxima \rho_{max} revienta la burbuja 2: r_{B}
> r_{Cap}, y la presión p en el interior de la burbuja 2
desciende rápidamente por la expansión del volumen (Fig. 1c). Luego,
la corriente de aire infla la burbuja 2 lentamente, hasta que esta
decante hacia arriba y se arranque del tubo capilar 1. El lapso de
tiempo de la presión máxima \rho_{max} hasta el arranque de la
burbuja 2 se denomina tiempo inefectivo t_{muerto}. A
continuación se repite el procedimiento por formación de la próxima
burbuja. El número de burbujas 2 formadas por unidad de tiempo se
denomina frecuencia de burbujas f_{B}.
La vida de la burbujas t_{life}
disminuye mucho más, cuando se introduce un flujo de masa de gas o
un caudal volumétrico de gas definido en el volumen del sistema
neumático, en comparación con el tiempo inefectivo de burbujas
t_{muerto} con el descenso de la tensión superficial
\sigma. Con la vida de la burbuja por consiguiente puede
resolverse mejor una modificación de la tensión superficial que con
el tiempo inefectivo de la burbuja. Ya unas corrientes escasas en el
líquido a medir así como vibraciones mecánicas influyen casualmente
en el arranque de la burbuja y con ello en el tiempo inefectivo de
la burbuja y por consecuencia también en la frecuencia de burbujas.
Es visible que la frecuencia de burbujas es inadecuada para captar
la tensión superficial.
Según la invención divulgada se mide la mera
vida t_{life} de una burbuja, es decir de una manera que
permita lograr resultados suficientemente precisos con sensores
extremadamente económicos.
Los principios del procedimiento deben ser
explicados con ayuda de las figuras 2 y 3. En primer lugar, la Fig.
2 muestra de manera esquematizada el sistema neumático referente a
un procedimiento de presión de burbujas con el volumen del sistema
V_{S}, incluido en eso está el volumen del tubo capilar 1,
de la presión de la burbuja p, del volumen de la burbuja
V_{B} y de un caudal de aire m_{1}. Para el
cálculo consecutivo debe suponerse un caudal de aire constante
m_{1} y una temperatura constante del aire T_{1}
así como el aire como gas ideal y se debe adoptar una presión mínima
\rho_{min} igual a la presión hidrostática \rho_{h}.
El punto de partida del análisis del sistema
neumático es la ecuación del estado térmico de un gas ideal:
\vskip1.000000\baselineskip
En el volumen sistémico 3 fluye un caudal de
aire constante m_{1}. En el tiempo t_{life} sube
la presión de \rho_{h} a \rho_{max} = f(\sigma). El
volumen total V_{G} aumenta de V_{S} a
V_{S} + V_{B}.
El flujo de masa de aire entrado en el tiempo
t_{life} se calcula del modo siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
Partiendo de las consideraciones efectuadas, la
ecuación (3) para el momento de la presión máxima de burbujas puede
ser escrita del modo siguiente:
m_{0} se calcula con la ecuación (3)
con
\vskip1.000000\baselineskip
La ecuación (7) introducida en (6) resulta:
\vskip1.000000\baselineskip
Una vez t_{life} cambiado sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
Con la presión hidrostática:
\vskip1.000000\baselineskip
y la presión máxima en dependencia
de la tensión superficial (primera
alimentación):
\vskip1.000000\baselineskip
así como el volumen de burbujas con
la presión máxima de
burbujas:
resulta por inserción en la
ecuación
(9):
Por cambio de la ecuación (13) se obtiene:
\vskip1.000000\baselineskip
Con ayuda de la última ecuación (14) mencionada
se puede reconocer que la vida de las burbujas t_{life} en
caso de un caudal de aire constante depende de manera lineal de la
tensión superficial \sigma de un líquido:
En la Fig. 3 está registrada la evolución de la
presión de una burbuja en caso de diferentes tensiones
superficiales, no manteniéndose como habitualmente constante la vida
de la burbuja t_{life}, sino por el caudal de aire
constante m_{1} introducido, el aumento de presión en la
burbuja de la presión mínima \rho_{min} hasta la presión máxima
\rho_{max1} o \rho_{max2};
d\rho/dt = const. Según la invención no se mide la diferencia de presión \Delta\rho = \rho_{max} - p_{min} en una burbuja, sino la vida t_{life} de una burbuja. Como está representado en la Fig. 3, la presión interior 5b de una burbuja en un líquido con una tensión superficial más baja \sigma_{2} alcanza la presión máxima p_{max2} con una vida más corta de la burbuja t_{life2} en comparación con la presión interior 5a de una burbuja en un líquido con una tensión superficial más alta \sigma_{1}, que alcanza la presión máxima \rho_{max1} únicamente con una vida más larga t_{life1} de las burbuja.
d\rho/dt = const. Según la invención no se mide la diferencia de presión \Delta\rho = \rho_{max} - p_{min} en una burbuja, sino la vida t_{life} de una burbuja. Como está representado en la Fig. 3, la presión interior 5b de una burbuja en un líquido con una tensión superficial más baja \sigma_{2} alcanza la presión máxima p_{max2} con una vida más corta de la burbuja t_{life2} en comparación con la presión interior 5a de una burbuja en un líquido con una tensión superficial más alta \sigma_{1}, que alcanza la presión máxima \rho_{max1} únicamente con una vida más larga t_{life1} de las burbuja.
La Fig. 4 muestra un diagrama de medición con
señales de presión de burbujas de líquidos con diferente tensión
superficial con un caudal de aire constante. Las señales de presión
de burbujas tienen todas la misma subida hasta una presión máxima de
burbujas dependiente de la tensión superficial. La presión mínima es
más baja en las señales de presión de burbujas de tensiones
superficiales más bajas, porque ya hay una ocupación inicial de la
superficie con agentes tensioactivos después del arranque de la
burbuja y por consiguiente en la presión mínima ya hay una tensión
superficial más baja.
La resolución de la tensión superficial por
medición de la vida de la burbuja depende de la vida de burbuja de
referencia, que se ajusta por ejemplo por el caudal de aire en agua.
En caso de una vida de burbujas de referencia ajustada en agua de
300 ms (véase la Fig. 4) ya hay una sensibilidad de 3,9 ms por 1
mN/m. Una calibración del sensor de tensión superficial por ejemplo
puede ser realizada en agua con una temperatura conocida y por ello
con una tensión superficial conocida, en el cual se mide la vida de
la burbujas y esta se fija como vida de burbuja de referencia. En
esta forma de proceder se puede renunciar ventajosamente a una
regulación del flujo de masa de gas o del caudal volumétrico del
gas.
La Fig. 5 muestra el empleo de un convertidor
piezoeléctrico tal como un convertidor de presión sonora para el
procedimiento presentado. Al volumen sistémico 3 está conectado en
un punto apropiado un convertidor de presión sonora piezoeléctrico
4. El convertidor de presión sonora piezoeléctrico 4 consiste en dos
superficies de contacto metálicas 6 con hilos de conexión, entre los
cuales está pegado un llamado cristal piezoeléctrico 7. El
convertidor de presión sonora piezoeléctrico 4 produce en caso de un
cambio de presión en el sistema neumático 3 un desplazamiento de
carga en las superficies de contacto 6. El cambio temporal de la
presión o de la derivación de la presión de la burbuja según el
tiempo dp/dt es proporcional a la corriente medida en el
exterior. Por integración de la corriente medida mediante un
circuito de evaluación puede ser generada una señal de tensión
u(t), la cual es proporcional a la señal de presión. Puesto
que según la invención interesan solamente los espacios de tiempo
t_{life} entre la presión mínima \rho_{min} y la
presión máxima \rho_{max}, pero no el valor de la presión máxima
o de la presión diferencial máxima misma, se reducen los costes
esencialmente para un circuito de evaluación. El tiempo
t_{life} por su parte puede ser determinado con un
microcontrolador económico.
La Fig. 6 muestra una estructura funcional para
una aplicación en una lavadora bajo utilización del procedimiento de
vida de burbujas según la invención.
En la parte fluídica 8 de la lavadora, en la
derivación a un recipiente de lejías 9, está dispuesto un vaso
graduado 10, al que es suministrado lejía por una bomba de lejías 11
por control de procesos y donde es completamente mezclado. Puesto
que la tensión superficial de un líquido depende mucho de la
temperatura, un sensor de temperatura 12 mide la temperatura de la
lejía \upsilon.
El sistema neumático 13 consiste en el tubo
capilar 1, el volumen sistémico 3, el sensor de presión o los
convertidores de presión sonora 14 y la fuente de caudal de aire 15,
16, 17 constante. En el ejemplo, una bomba de aire 15, por ejemplo
una bomba de diafragma con accionamiento por motor o piezoeléctrico,
introduce a presión aire por medio de un volumen tampón 17 a través
de un estrangulador 16 en el sistema neumático, al que está
conectado por una parte el sensor de presión o los convertidores de
presión sonora 14 y por otra parte un tubo capilar 1. El
estrangulador 16 sirve para el ajuste del punto de trabajo de la
bomba de aire 15 e impide como una resistencia neumática a ser
posible grande las retroacciones de la presión de burbujas sobre su
punto de trabajo. Otra posibilidad es conectar un depósito de gas a
presión. El tubo capilar 1 inmerge con su punta en el vaso graduado
10.
Una unidad electrónica 18 no representada más en
detalle evalúa las señales tomadas del sensor de presión o del
convertidor de presión sonora 14 u(t) así como las señales
derivadas del sensor de temperatura 12 y controla el proceso de
medición. Aquella tiene una interfaz para el mando de la
lavadora.
El sensor de tensión superficial es calibrado en
agua con la temperatura conocida y por lo tanto con la tensión
superficial conocida (\sigma), midiendo, como ya se había
descrito, la vida de las burbujas t_{life} y calculando a
partir de ello el flujo de masa de gas o el caudal volumétrico de
gas (m_{1}). El proceso de medición o de calibración
comienza con la conexión de la bomba (15), captando la vida de la
burbuja (t_{life}) tras un tiempo definido, en el cual se
ha desarrollado una presión suficientemente constante en el volumen
de tampón (17). En una utilización del sensor de tensión superficial
en una lavadora, el sensor de tensión superficial es calibrado en
momentos de afluencia de agua, estando parado el tambor de la
lavadora durante los procesos de medición y de calibración.
La Fig. 7 muestra una sección esquemática a
través de un sensor de tensión superficial compacto que trabaja
conforme al procedimiento según la invención. En este sensor de
tensión superficial compacto están integrados una bomba de aire, un
volumen tampón, un estrangulador, el volumen sistémico, el
convertidor de presión sonora piezoeléctrico y el tubo capilar.
El sensor de tensión superficial compacto
consiste en un cuerpo básico 19, en el cual están formados una
conexión para el tubo capilar 1 así como el espacio del volumen
sistémico 3, el estrangulador 16, el espacio para el volumen tampón
17, un espacio para la bomba 20 y válvulas de bomba con insertos
para compuertas de válvula 21.
El volumen sistémico 3 es cerrado por el
convertidor piezoeléctrico 4 que está descrito más en detalle
referente a la Fig. 5. El volumen tampón 17 está estanqueizado por
una tapa 22. Un convertidor piezoeléctrico 4 consistente en dos
superficies de contacto metálicas 6 con hilos de conexión, entre los
cuales está pegado un llamado cristal piezoeléctrico 7, cierra el
espacio de la bomba 20 y forma el accionamiento de diafragma de la
bomba de aire 15.
Un sensor de tensión superficial configurado de
esta manera puede ser fabricado de manera extremadamente económica
en el procedimiento de proyección de plástico.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de los documentos relacionados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por errores eventuales u
omisiones.
- \bullet DE 19755291 C1 [0005] [0008] [0013]
- \bullet DE 19636644 C1 [0011]
- \bullet DE 20318463 U1 [0005] [0012]
- \bullet DE 4303133 A1 [0012] [0013]
- \bullet EP 0760472 B1 [0011] [0011]
- \bullet EP 1464948 A1 [0014]
Claims (11)
1. Procedimiento para medir la tensión
superficial de líquidos según el principio de presión de burbujas,
en el cual con un flujo de masa de gas o un caudal volumétrico de
gas definido se capta un parámetro de burbujas en una punta capilar
(1) inmergida en el líquido y a partir de ahí se calcula la tensión
superficial (\sigma), caracterizado por el hecho de que se
mide el tiempo o la vida de una burbuja (t_{life}) entre el
nivel mínimo de presión (\rho_{min}) y el máximo de presión
(\rho_{max}) con un flujo de masa de gas o un caudal volumétrico
de gas (m_{1}) definido y resultando de esto un aumento de presión
definido (dp/dt) de una burbuja (2), calculando la tensión
superficial a partir de esto.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la vida de la burbuja
(t_{life}) se mide con ayuda de un sensor de presión (14)
que detecta cronológicamente y emite señales de los estados de
mínima presión (\rho_{min}) y de máxima presión (\rho_{max})
en una burbuja (2).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el sensor de presión (14)
convierte las señales de mínima presión (\rho_{min}) y máxima
presión (\rho_{max}) en señales de tensión (u(t)).
4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3,
caracterizado por el hecho de que en lugar del sensor de
presión (14) sirve un convertidor de presión sonora tal como un
micrófono de condensador, de bobinas de inmersión, de cristal, de
carbón y un disco piezoeléctrico.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que para la generación de un
flujo de masa de gas o un caudal volumétrico de gas (m_{1})
definido sirve una bomba de diafragma (15) con un estrangulador (16)
conectado posteriormente.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que entre la bomba de diafragma
(15) y el estrangulador (16) sirve un volumen tampón (17) para
aplanar el flujo de masa de gas o un caudal volumétrico del gas
(m_{1}) definido.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que para generar un flujo de
masa de gas o un caudal volumétrico de gas (m_{1}) definido sirve
un depósito de gas bajo presión preferiblemente recargable con un
estrangulador (16) conectado posteriormente.
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el sensor de tensión
superficial es calibrado en agua con la temperatura conocida y por
lo tanto con la tensión superficial (\sigma) conocida, midiendo la
vida de la burbuja (t_{life}) y calculando a partir de ello
el flujo de masa de gas o el caudal volumétrico de gas
(m_{1}).
9. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que un proceso de medición o de
calibración comienza con la puesta en servicio de la bomba (15) y
después de un tiempo definido, en el cual se ha desarrollado una
presión suficientemente constante en el volumen tampón (17), se
capta la vida de la burbuja (t_{life}).
10. Utilización de un sensor de tensión
superficial con un procedimiento según una de las reivindicaciones
anteriores, en una lavadora, en el cual se calibra el sensor de
tensión superficial en el momento de afluencia de agua, y estando
parado el tambor de la lavadora en procesos de medición y de
calibrado.
11. Dispositivo para medir la tensión
superficial de líquidos, con un procedimiento según al menos una de
las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por una estructura
compacta, que presenta un cuerpo básico (19), en el cual están
formados una conexión para un tubo capilar (1) así como un espacio
de volumen sistémico (3), un estrangulador (16), un espacio para el
volumen tampón (17), un espacio para la bomba (20) y válvulas de
bomba con insertos para compuertas de válvula (21), y el tubo
capilar (1) mismo, un convertidor (4) piezoeléctrico que cierra el
espacio de volumen sistémico (3), compuertas de válvula (21), una
tapa (22) para cerrar el volumen tampón (17) y otro convertidor
piezoeléctrico (4) como accionamiento para una bomba de aire (15),
estando prevista una unidad electrónica (18) concebida de tal manera
que calcule la tensión superficial a partir de valores medidos para
el aumento de presión de una burbuja conforme al procedimiento según
la reivindicación 1.
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