Relatorio 02

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA (FEQ/ITEC UFPA) 
CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
EQ01058 - Laboratório de Engenharia Química III 
 
 
 
 
RELATÓRIO: DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE CINEMÁTICA 
 
 
 
Dabir Hadassa Y. Miranda Pinto 
Jamilly Rose Freitas Dias 
Rian Cristian D. Amorim 
 
 
 
 
 
 
Belém-PA 
2023 
 
 
 
SUMÁRIO 
RESUMO ........................................................................................................................................ 1 
SIMBOLOGIA E NOMENCLATURA: ..................................................................................... 2 
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 3 
2. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................................. 4 
2.1. Equipamento. .................................................................................................................... 4 
2.2. Materiais. .......................................................................................................................... 4 
2.3. Procedimento Experimental. ............................................................................................. 4 
2.4. Procedimento analítico ..................................................................................................... 5 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................... 7 
4. CONCLUSÕES ...................................................................................................................... 9 
5. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 10 
6. APÊNDICES ......................................................................................................................... 11 
6.1. Memória de cálculo ........................................................................................................ 11 
 
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RESUMO 
O presente relatório tem como objetivo calcular a viscosidade cinemática de uma solução 
contendo detergente diluído em água a partir de dados experimentais advindos de um viscosímetro. 
O experimento foi realizado em temperatura ambiente e com um capilar de 300. Inicialmente, 
adicionou-se a amostra (água e detergente) em um béquer e então a solução foi transferida para o 
capilar até a metade da marca maior. Em seguida, conectou-se o cabo que solta o jato de ar no 
capilar, o equipamento foi configurado para realizar 4 medições do tempo de escoamento da 
amostra da parte superior até a parte inferior. Os tempos fornecidos pelo equipamento foram 
anotados para ser efetuado o cálculo da viscosidade cinemática da amostra a partir de uma equação 
que relaciona a viscosidade cinemática com o tempo de escoamento. O tempo de escoamento 
médio foi de 5,62 s e a viscosidade cinemática média foi de 1,4038 cts. O Detergente apresentou 
viscosidade menor, quando comparado a outros detergentes, em função de sua diluição em água 
no procedimento experimental. 
 
Palavra-chave: Viscosidade 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SIMBOLOGIA E NOMENCLATURA: 
 
𝑣 – Viscosidade cinemática [cst]; 
K – Fator capilar [adimensional]; 
𝜌 – Massa específica [Kg/m3]; 
𝑅 – Raio do capilar [adimensional]; 
𝜇 – Viscosidade dinâmica [Pa.s); 
g – Gravidade [Kg.m-1.s-2]; 
t – Tempo [s]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
Segundo Brunetti (2008), a mecânica dos fluídos é a ciência que estuda o comportamento 
físico dos fluidos, assim como as leis que regem esse comportamento. Sendo assim, percebe-se a 
importância dessa disciplina nos cursos de engenharia, pois se encontra presente na usabilidade 
dos seus conceitos e leis para a compreensão do universo físico que nos cerca, também é 
fundamental no dimensionamento de maquinas e estruturas que são pertinentes às engenharias. 
 O fluído é uma substância que se deforma continuamente quando sujeito à ação de uma 
força e apresentam uma resistência à deformação ou ao escoamento submetido. Portanto, um fluido 
muito viscoso oferece maior resistência às forças viscosas e escoa com maior dificuldade do que 
um fluido pouco viscoso (MATSUMOTO, 2019). 
Como a viscosidade é a propriedade física associada a resistência que um fluído oferece à 
determinada deformação por cisalhamento, podemos estudar dois tipos de vicosidade: dinâmica e 
cinemática (ÇENGEL, 2012). 
Para o estudo de escoamentos a viscosidade cinemática é uma das principais variáveis, uma 
vez que é normalmente empregada na equação do número de Reynolds e influencia na escolha das 
equações relacionadas ao regime de escoamento (laminar, crítico de transição ou turbulento) 
durante a simulação (SANTANA et al., 2005). 
A viscosidade cinemática equação (1), é a razão entre a viscosidade dinâmica (𝜇) e 
densidade (ρ) e é dada em m2/s ou stoke. 
 𝑣 = 
𝜇
𝜌
 Eq. (1) 
Ademais, caracterizar um fluido a partir da sua viscosidade, é essencial para compreender 
o comportamento reológico do fluído, ou seja, sua resistência ao fluxo (PELENGRINE et al, 2000), 
e para definir a qualidade da substância que pode ser ou não um produto final. 
O presente relatório objetiva entender o funcionamento viscosímetro capilar Cannon-
Fenske, o qual mede o tempo de escoamento de um volume pré-determinado de líquido ou mistura 
líquida através de um capilar, e calcular a viscosidade cinemática a partir dos dados experimentais. 
 
4 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1. Equipamento. 
2.1.1. Viscosímetro Cannon Frensck; 
 
2.2. Materiais. 
2.2.1. Capilar de 300; 
2.2.2. Detergente; 
2.2.3. Espátula; 
2.2.4. Água destilada; 
2.2.5. Becker. 
 
2.3. Procedimento Experimental. 
O procedimento experimental foi realizado no Laboratório de catálise e biocatálise 
(LABCAT) disposto no prédio do laboratório de engenharia química (LEQ) na Universidade 
Federal do Pará (UFPa). A amostra utilizada para a análise foi um detergente líquido diluído em 
água, para que tal solução escorresse com mais facilidade no interior do capilar. A Figura 1 
apresenta a amostra utilizada no experimento. 
 
Figura 1 - Amostra utilizada no experimento. 
Fonte: Autores, 2023. 
 
5 
 
Para a determinação da viscosidade cinemática da solução foi utilizado um viscosímetro 
capilar, realizou-se o experimento em temperatura ambiente e com um capilar de 300. Inicialmente, 
adicionou-se a amostra (água e detergente) em um béquer e então a solução foi transferida para o 
capilar até a metade da marca maior. 
Por conseguinte, conectou-se o cabo que solta o jato de ar no capilar, depois foi configurado 
o equipamento para realizar 4 medições do tempo de escoamento da amostra da parte superior até 
a parte inferior do viscosímetro. Os tempos fornecidos pelo equipamento foram anotados para então 
ser efetuado o cálculo da viscosidade cinemática. 
2.4. Procedimento analítico 
O mecanismo de funcionamento do viscosímetro utilizado para a determinação da 
viscosidade do fluido se baseia na medida do tempo necessário para que o líquido escoa entre as 
marcas 1 (inicial) e 2 (final) que possuem um volume fixo na equação abaixo, a qual relaciona a 
viscosidade cinemática do fluido, v, e o tempo de escoamento. 
 
 
Figura 2 - Viscosímetro utilizado no experimento. 
Fonte: Autores, 2022. 
 
6 
 
A viscosidade seguinte a lei de Hagen-Poiseulle: 
 𝜂𝑎𝑝𝑝 =
𝜋𝑅4(
ℎ1+ℎ2
2
)𝜌𝑔
8𝐿𝑉
. 𝑡 Eq. (2) 
Após manipulações: 
 𝜂𝑎𝑝𝑝 =
𝜋𝑅4(ℎ1+ℎ2)𝜌𝑔
16𝐿𝑉
. 𝑡 Eq. (3) 
A massa específica da amostra não é conhecida, passando para o lado esquerdo daequação, 
tem-se: 
 
𝜂𝑎𝑝𝑝
𝜌
=
𝜋𝑅4(ℎ1+ℎ2)𝑔
16𝐿𝑉
. 𝑡 Eq. (4) 
A equação da viscosidade cinemática é representada pela seguinte equação: 
 𝜈𝑎𝑝𝑝 =
𝜂𝑎𝑝𝑝
𝜌
 Eq. (5) 
Substituindo a equação 5 na equação 6, tem-se: 
 𝜈𝑎𝑝𝑝 =
𝜋𝑅4(ℎ1+ℎ2)𝑔
16𝐿𝑉
. 𝑡 Eq. (6) 
Em que: 
 
𝜋𝑅4(ℎ1+ℎ2)𝑔
16𝐿𝑉
= 𝐾 Eq. (7) 
Sendo “K” um “fator capilar” das constantes, o qual é tabelado. Substituindo na equação 5, 
tem-se a equação característica para cálculo de viscosidade a partir de viscosímetros: 
 𝜈𝑎𝑝𝑝 = 𝐾. 𝑡 Eq. (8) 
O viscosímetro utilizado na presente prática adiciona mais uma variável para a equação 8, 
a velocidade, entretanto, somente para tempos de 50 a 500 segundos, portanto, utilizou-se a 
 
7 
 
equação 8 para cálculo da viscosidade cinemática a partir dos 4 tempos obtidos, e adotou-se a média 
como a viscosidade cinemática final para a amostra utilizada no presente experimento. 
O capilar de 300 apresenta um diâmetro de 1,26 milímetros e seu valor de K, pode ser 
observada na Figura 3. 
 Substituindo o valor de K na equação o 8, tem-se: 
 𝜈𝑎𝑝𝑝 = 0,25 . 𝑡 Eq. (9) 
Em que t é o tempo advindo do viscosímetro para cada análise. 
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os resultados para os tempos de escoamento da amostra estudada (da marcação inicial até 
a marcação final) advindos do viscosímetro estão presentes na tabela 1. 
Tabela 1 – Tempos advindos do viscosímetro. 
ANÁLISES TEMPOS (s) 
1o 5,65 
Figura 3 - Valores de K, D e medição para cada capilar. 
Fonte: Autores, 2023. 
 
8 
 
2o 5,62 
3o 5,60 
4o 5,61 
Fonte: Autores, 2023. 
A partir da Tabela 1, confirma-se a precisão do viscosímetro utilizado, o qual não 
apresentou variações significativas para os tempos obtidos. A partir dos tempos da tabela 1, obteve-
se os valores da viscosidade cinemática, utilizando a equação 9. 
A Tabela 2 apresenta os resultados das viscosidades cinemáticas a partir dos tempos 
apresentados na tabela 1, assim como, a média das viscosidades. 
Tabela 1 – Valores das viscosidades. 
ANÁLISES TEMPOS (s) VISCOSIDADE (cts) 
1o 5,65 1,4125 
2o 5,62 1,4050 
3o 5,60 1,4000 
4o 5,61 1,4025 
MÉDIA 5,62 1,4038 
Fonte: Autores, 2023. 
Observa-se na tabela 2 que não houve uma variação significativa nos valores de viscosidade 
pois a única variável da equação 9 é o tempo, o qual teve baixa variação nas 4 análises. Deve-se 
esclarecer, contudo, que a análise com o viscosímetro de Ostwald não levou em consideração a 
temperatura como fator de alteração da viscosidade, logo a impulsão sofrida pelo detergente houve 
influência apenas da gravidade e da massa especifica do detergente no momento de arraste do 
líquido. 
 
9 
 
A viscosidade obtida no presente experimento, foi abaixo quando comparada a viscosidade 
teórica dos detergentes industriais e ao trabalho de GOMES (2007) tal fato se deve a diluição inicial 
do detergente no procedimento experimental, diminuindo o tempo de escoamento da marca inicial 
até a marca final e conforme a equação 9, o tempo de escoamento é diretamente proporcional a 
viscosidade cinemática. 
 
4. CONCLUSÕES 
• O viscosímetro capilar de Cannon-Fenske se mostrou adequado na determinação da 
viscosidade de misturas líquidas que tenham comportamento de fluido newtoniano; 
•Percebeu-se uma dificuldade para analisar o detergente puro, uma vez que foi formada 
bolhas. Sendo assim, nota-se que fluidos com possibilidades para formar bolhas devem ser 
analisados em outros viscosímetros, como o viscosímetro rotacional; 
• A mistura de água e detergente segue uma relação linear, portanto é denominada como 
fluido newtoniano; 
• O experimento conseguiu atingir os objetivos, sendo possível caracterizar o fluido e 
aplicar o cálculo da viscosidade cinemática. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. REFERÊNCIAS 
 
BRUNETTI, Franco. Mecânica dos fluidos. 2. ed. rev. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2008. 
ÇENGEL, YUNUS A. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. AMGH Editora 
Ltda.Porto Alegre. 2012. 
MATSUMOTO, TSUNAO. Conceitos básicos e viscosidade. 2018. Universidade estadual 
paulista (UNESP). 
PELENGRINE, H. D; VIDAL, J. R. M. B; GASPARETTO, C. A. Estudo da viscosidade das 
polpas de manga (keitt) e abacaxi (pérola). Food Science and Technology, Brazil, Techol 20, 
v.1, 1 abr. 2000. 
SANTANA, C. W. S., TÔRRES, E. G., LACERDA, I. S. Ajuste de equações para a 
viscosidade cinemática de produtos de petróleo em função da temperatura. 3° Congresso 
Brasileiro de P&D em Petróleo e Gás. Universidade Federal de Campina Grande-PB. 2005. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. APÊNDICES 
6.1. Memória de cálculo 
 Dados: 
 
 Análises 
Tempo 
(s) Viscosidade V= K. t 
 
 1 5,65 1,4125 
 2 5,62 1,4050 
 3 5,60 1,4000 
 4 5,61 1,4025 
 
P/ capilar 300 D= 1,26 K= 0,25 
 
 Média: 5,62 1,40