Boletim Técnico - Determinação experimental de viscosidade

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Universidade Regional de Blumenau
Departamento de Engenharia Mecânica
Laboratório de Fenômenos de Transporte
Boletim Técnico
 Determinação experimental de viscosidade
Bernardo Welter, Bruno Machado, João Henrique Assis, Jullyana Cruz e Rafael Henrique Cordeiro
Resumo
A viscosidade é uma medida de resistência de movimento do fluido. A propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Assim, ligada à taxa de deformação de um fluido, a viscosidade é responsável pela energia dissipada em escoamentos internos. Diante disso, determinou-se a viscosidade das soluções de sacarose em 10% e 20% através da velocidade de escoamento das soluções. Com os valores descobertos, elaborou-se o gráfico das curvas reológicas.
Fundamentação Teórica
A viscosidade é uma característica do fluido, onde, quanto mais viscoso o fluido, menor será a velocidade com que o fluido se movimenta. Pode-se considerar que a resistência oferecida por um fluido à ação de uma força tangencial depende de dois fatores: de sua coesão e da taxa de transferência de quantidade de movimento molecular. 
Metodologia
Primeiramente, com o auxílio de um uma balança de precisão, foram aferidas as vazões mássicas da água pela mangueira (medição feita de 10 a 80 cm de diferença de altura a cada 10 cm), para a determinação de seu diâmetro. Em seguida, foi feito o mesmo procedimento para as soluções de 10 e 20% de açúcar (soluções obtidas através da adição de açúcar em béqueres adicionais, através da medição da massa de açúcar adicionada).
Realizou-se o cálculo da tensão cisalhante através de um balanço de força ao longo de um comprimento determinado, e assim, determinou-se o gradiente de velocidade. Com todos os resultados obtidos, obteve-se a curva reológica do fluido e com isso, o valor da viscosidade é determinado pelo coeficiente angular da reta.
Discussão de resultados
Com os resultados obtidos com a solução de sacarose 10% e 20% formasse a curva reológica da solução:
Gráfico 1: Curva Reológica para 10% de Sacarose
Gráfico 2: Curva Reológica para 20% de Sacarose
Ajustou-se a curva reológica por regressão linear, obtendo-se assim uma reta que cruzasse a origem do diagrama. O coeficiente angular da reta obtida é a viscosidade do fluido utilizado no ensaio, que para 10% e 20% encontrou-se a uma viscosidade de 1,3cP e 1,4cP.
Conclusão
As diferenças obtidas podem se dar por muitos fatores que não contribuíram com o experimento, por exemplo, a balança de precisão que era necessária para se obter valores mais precisos, as condições do equipamento não eram de precisão exata e o tubo capilar estava sendo usado a muito tempo, causando sujidades na parede do tubo o que poderia influenciar diretamente no diâmetro além das variações da fabricação, o experimento foi realizado com água comum ao invés de agua destilada. A falta de habilidade e a dificuldade de manter as medições também podem ter influenciado nos resultados apresentados.
Referências bibliográficas
GUBLIN, Jose Carlos; FREIRE, Jose Teixeira. Laboratório Didático: Tópicos Especiais em Fenômenos de Transporte. São Carlos: UFSCAR, 1990.
POTTER, Merle C.; WIGGERT, D. C.; RAMADAN, Bassem H. Mecânica dos fluidos. 4. ed. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2014.
ÇENGEL, A Yunus; CIMBALA, John M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações. 6. ed.São Paulo. McGraw-Hill, 2007.
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