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Relatório do Laboratório de Fenômenos de Transportes
Ensaio de Medida de Viscosidade
Nome:						Turma:		RA:
Janyane Silva 			 332		 171320212
Marina Tomasiello	 332 171320336
1. Resumo
	O escopo do relatório é a medição da viscosidade dinâmica dos dois diferentes óleos por três métodos diferentes, sendo estes pelos métodos de Perda de Carga - Equação de Hazen Pouseuille, do Viscosímetro de Hopler (Queda de Esfera) e por último pelo Viscosímetro Rheotest 2- Rotação de Estrutura. Por meio dos resultados obtidos das viscosidades dinâmicas, pode-se encontrar o tipo de óleos utilizados através da classificação de óleos SAE.
 	Através das leis da Mecânica dos Fluidos, podemos calcular as viscosidades dinâmicas por diferentes fórmulas sendo cada uma diferente da anterior ou vice-versa. Os resultados foram os seguintes, para o óleo do Primeiro Método deu como viscosidade dinâmica o valor de , já para o óleo do Segundo Método obtivemos um valor de e por último o Terceiro Método deu uma viscosidade de .
 	Com isso, através da classificação SAE de óleos, verificamos que os óleos utilizados nos experimento foram o óleo SAE 30, tanto para o Primeiro Método como para o Segundo e para o último Método encontramos como sendo o óleo SAE 10.
2. Objetivos
Compreender o conceito de viscosidade e familiarizar os alunos com as técnicas experimentais de medidas de viscosidade.
3. Introdução Teórica
3.1 Definição de Fluido
Fluido é qualquer substância que se deforma continuamente sob a aplicação de uma tensão de cisalhamento, não importando o quanto pequena possa ser esta tensão. Na ausência de uma força não ocorrerá deformação.
Desta forma, têm-se que os fluidos compreendem as fases líquidas e gasosas (ou de vapor).
3.2 Equação de Newton
A definição da viscosidade foi analisada inicialmente por Isaac Newton que supôs uma película de lubrificante entre duas lâminas paralelas, uma das quais fixa e a outra se deslocando com velocidade U, sob ação de uma força F, conforme a figura 1.
Figura 1:
A experiência mostra que a força F é diretamente proporcional a área A e a velocidade (U), e é inversamente proporcional a distância entre as placas (h). Desta forma:
 
 
Alterando o equacionamento de força para tensão de cisalhamento (, temos:
Relacionando na figura 1 a relação 
= μ tan 
Lei da viscosidade de Newton: 
 Equação 1
3.3 Viscosidade Dinâmica
A viscosidade dinâmica é uma propriedade do fluido que determina o grau de resistência à força cisalhante. Por exemplo, se considerarmos as deformações da água e da glicerina sob a ação da mesma tensão de cisalhamento, a glicerina apresentará uma resistência a deformação muito maior do que a água.
Para os gases, a viscosidade aumenta com a temperatura enquanto que para os líquidos, a viscosidade diminui quando a temperatura se eleva. A pressão tem uma influência muito pequena na viscosidade dos fluidos, podendo ser desprezada.
Unidades de μ (SI): 
Tabela 1
1 centipoise = 0,01 poise
3.4 Viscosidade Cinemática
Trata-se também de uma propriedade do fluido que determina a resistência à força cisalhante e relaciona a viscosidade dinâmica com a massa específica do fluido.
 Equação 2
O comportamento da viscosidade cinemática em relação a temperatura e a pressão não é necessariamente igual a viscosidade dinâmica.
4. Procedimentos Experimentais
O experimento foi dividido em três métodos, o primeiro foi o Método de Perda de Carga - Equação de Hazen Pouseuille, o segundo foi o Método do Viscosímetro de Hoppler (Queda de Esfera) e por último o Método de Rotação de Estrutura- Viscosímetro Rheotest 2.
4.1 Método de Perda de Carga- Equação de Hazen Pouseuille
Esse método utiliza-se como equipamento uma torneira com uma extremidade muito longa, medindo L = 1,0m, e entre essa extremidade encontra-se um manômetro diferencial, que alegará a diferença de pressão dos líquidos dentro dele.
Primeiramente, abre-se a torneira e logo em seguida aciona o cronômetro, com isso ocorre uma diferença de pressão no manômetro, estabilizando os níveis, registra-se o tempo decorrido até aquela estabilização. Após o primeiro processo foi necessário executar mais outros dois, para medir o tempo para diferentes valores de desníveis de pressão.
4.2 Método do Viscosímetro de Hoppler (Queda de Esfera)
Os materiais utilizados nesse procedimento foi um tubo cilíndrico inclinado em 10°, em relação à vertical, e uma esfera.
Primeiramente, é necessária a limpeza da esfera para que não haja qualquer tipo de resíduo na sua superfície. Como o viscosímetro de Hoppler mede a viscosidade dinâmica através da queda da esfera no tubo cilíndrico, lança-se a esfera, em seguida, aciona o cronômetro quando a esfera atinge a primeira marca contida no tubo e para esse cronômetro após a esfera atingir a segunda marca, feito isso, anota-se o tempo decorrido para a esfera percorrer esse trecho. Com esse dado é possível calcular a viscosidade dinâmica do óleo que estava dentro do tubo.
4.3 Viscosímetro de Rheotest 2 - Método de Rotação de Estrutura
O viscosímetro de Rheotest 2 é aparelho de rotação que gera a viscosidade dinâmica dos óleos inseridos dentro dele. Esse equipamento é composto por um viscosímetro, por um jogo de cilindros e por uma unidade de medição.
O equipamento aferi o momento de torção efetivo do cilindro em rotação. Após o acionamento do equipamento, apenas é necessário a leitura do valor α da escala do instrumento.
 
5. Equipamentos Utilizados
Para a realização dos experimentos foram utilizados os seguinte aparelhos:
	5.1 Manômetro Diferencial (Perda de Carga)
A perda de carga é a perda de pressão dentro de um tubo pelo atrito entre as camadas de fluido e as paredes do tubo. Isto deve-se a viscosidade do fluido. A diferença de pressão pode ser medida pelo produto da diferença de níveis de fluido no manômetro diferencial e o peso específico.
5.2 Viscosímetro de Hoppler (Queda de Esfera)
O viscosímetro de Hoppler é um equipamento que determina a viscosidade através da queda de uma esfera. É medido o tempo de queda de uma esfera padrão dentro de um tubo cilíndrico, inclinado em 10º em relação a vertical, no qual está contido o líquido que se calcular a viscosidade. Este viscosímetro serve para a medição da viscosidade de fluidos newtonianos.
5.3 Viscosímetro Rheotest 2 (Método de Rotação de Estrutura)
O viscosímetro de Rheotest 2 é um equipamento de rotação de estrutura que determina a viscosidade dinâmica dos fluidos newtonianos bem como realizar amplas investigações das propriedades reológicas dos fluidos não-newtonianos.
A substância a ser investigada fica na fenda anular do sistema de cilindros coaxiais. O cilindro externo estacionário de raio R forma o recipiente de medição e contém a substância ensaiada. A fim de regular a temperatura da substância investigada, este cilindro fica dentro de um recipiente de banho o qual se une com um termostato de circulação de líquido.
O equipamento é composto de duas unidades: o viscosímetro e a unidade de medição. O viscosímetro consiste no jogo de cilindros e de todo um sistema que proporcione a execução da experiência. A unidade de medição abrange os componentes eletrônicos do viscosímetro que associados fornecem a leitura de que é proporcional ao momento de torção medido no dinamômetro e por isso também proporcional à tensão de cisalhamento na fenda anular que contém o fluido.
6. Condições Ambientais
Durante a realização dos experimentos, foi constatado uma temperatura de 24º C e uma pressão de 714 mmHg.
7. Cálculos
 Dados fornecidos:
L = 100 cm
D = 0,5 cm
ρe = 8,113 g/cm3
ρo = 0,880 g/cm3
V = 3 mL
	
	1
	2
	3
	Tempo decorrido [s]
	149
	57
	41,35
	Altura da coluna de óleo [cm]
	6,8
	10,5
	14,5
Tabela 1. Resultados Experimentais do Método 1.
Q1 = 3/149 = 0,020
Q2 = 3/57 = 0,053
Q3 = 3/41,35= 0,073
μ1 = 3,401 x 10-3
μ2 = 2,693 x 10-3
μ3 = 2,700 x 10-3
Média aritmética: (μ1 + μ2 + μ3 )/3 = (8,794 x 10-3)/3 = 2,931 x 10-3
Comparando os dados obtidos experimentalmente com os já propostos pela tabela SAE de Viscosidades Médias dos Óleos Lubrificantes, pode-se concluir que o óleo estudado é o SAE 5.
Resultados obtidos para o método 2.
Tempo decorrido da queda da esfera: 3 min 54s = 234 s.
Cálculo da viscosidade: μ = K (ρe- ρo) t = 220,027 St
Comparando os dados obtidos experimentalmente com os já propostos pela tabela SAE de Viscosidades Médias dos Óleos Lubrificantes, pode-se concluir que o óleo estudado é o SAE 5.
Resultados obtidos para o método 3.
Leitura do valor de α: 
	1
	63
	DR = 29,2
	4,5 rpm
	α = 30
	2
	78
	DR = 48,6
	
	α = 40,5
	3
	83
	DR = 87,5
	13,5 rpm
	α = 62
μ1 = 60 x 100 / 29,2 = 205,48
μ2 = 81 x 100 / 48,6 = 166,67
μ3 = 124 x 100 / 87,5 = 141,71
Média aritmética: (μ1 + μ2 + μ3) /3 = 513,86/3 = 171,287 St.
Comparando os dados obtidos experimentalmente com os já propostos pela tabela SAE de Viscosidades Médias dos Óleos Lubrificantes, pode-se inferir que o óleo estudado é o SAE 5.
8. Conclusões
	Com este experimento, pode-se concluir que as viscosidades dos fluidos podem ser medidas com diferentes métodos, entre eles o método da Perda de Carga, método do Viscosímetro de Hoppler (Queda de Esfera) e Viscosímetro Rheotest 2 (Método de Rotação de Estrutura), sendo que utilizamos esses três métodos no experimento. Como foi utilizado tanto no primeiro como no segundo método óleos com a mesma massa específica, era esperado um mesmo valor para a viscosidade, porém, foi observado uma diferença em relação aos resultados obtidos. Assim, pode-se destacar que houveram erros durante a medição, sendo estes de paralaxe, erro na cronometragem do tempo, que envolve o tempo de reação da pessoa que estava aferindo o tempo.
Feito os cálculos, encontramos na classificação SAE de óleos que o oléo estudado em todos os métodos é o SAE 5
9. Referências Bibliográficas
Guia da Aula
Livro Mecânica dos Fluidos, Franco Brunetti
Livro Introdução à Mecânica dos Fluidos, Robert W. Fox, Philip J. Pritchard, Alan T. Mc Donald