Relatório Viscosímetro de Stokes

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS - FACET
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
REOLOGIA DE FLUIDOS:
Viscosímetro de Stokes
BELO HORIZONTE 
2014
REOLOGIA DE FLUIDOS: 
Viscosímetro de Stokes
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Fenômenos De Transporte, no Curso de Engenharia Ambiental, no Centro Universitário Newton Paiva.
Prof. Handerson Correa Gomes
BELO HORIZONTE, 25 DE MARÇO DE 2014
RESUMO
Neste estudo serão apresentadas técnicas de Reologia dos fluidos realizadas no laboratório com a utilização do Viscosímetro de Stokes. A reologia é o ramo da mecânica dos fluidos que estuda as propriedades físicas que influenciam o transporte de quantidade de movimento num fluido.
Palavras-chave: viscosidade, reologia, viscosímetro.
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO..............................................................................................	4
2	DESENVOLVIMENTO..................................................................................	5
2.1	OBJETIVO GERAL.......................................................................................	5
2.2 	OBJETIVOS ESPECÍFICOS.........................................................................	5
2.3	METODOLOGIA............................................................................................	5
2.4	MATERIAIS...................................................................................................	6
2.5	PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS........................................................	6
3	CONCLUSÃO...............................................................................................	10
REFERÊNCIAS.............................................................................................	11
1 INTRODUÇÃO
A viscosidade é a propriedade reológica que caracteriza os fluidos newtonianos. “A viscosidade é a medida da fricção interna de um fluido que resiste ao escoamento. A fricção torna-se aparente sempre que a camada do fluido se move em relação a outra. Quanto maior a fricção maior será a força necessária para provocar movimento, ao qual se chama shear. Fluidos muitos viscosos requerem maiores forças para se moverem que os fluidos menos viscosos”. (MONTENEGRO, 2012, pg.1)
A viscosidade de um fluido pode ser determinada de varias formas. No experimento realizado, utilizou-se o viscosímetro de Stokes que se baseia na velocidade e tempo de queda de uma esfera em um determinado fluido, neste caso foram utilizados óleo de motor e Glicerina.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 OBJETIVO GERAL
Esta prática tem como objetivo determinar a viscosidade de dois fluidos, óleo e glicerina, com a utilização do viscosímetro de Stokes e aplicar as formulas relacionadas à viscosidade estudadas em aulas teóricas.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Conhecer as características reológicas dos fluidos analisados;
Comparar os valores encontrados no experimento com os valores tabelados na literatura;
Verificar se os fluidos utilizados são fluidos Newtonianos.
2.3 METODOLOGIA
No laboratório de fenômenos de transporte, foi determinar a velocidade da queda livre de uma esfera de aço de massa conhecida através do fluido do qual se deseja obter a viscosidade.
2.4 MATERIAIS
Viscosímetro Stokes
Esferas de aço de Ø ¼”
Óleo 20W50
Glicerina
Cronômetro digital
Provetas
Densímetro
Termômetro de Mercúrio
2.5 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
O objetivo do experimento era determinar as viscosidades dos fluidos (óleo 20W50 automotivo e glicerina) utilizando o viscosímetro de Stokes.
Colocaram-se seis esferas de aço em provetas contendo o óleo e a glicerina, nesta etapa o objetivo era medir o tempo de queda das esferas em uma distância de 700 mm. Utilizou-se nesta fase um cronômetro para determinar o tempo na medida em que as esferas eram lançadas na proveta. Cronometrou-se a partir da distância pré-estabelecida pelo viscosímetro, da marca inicial até a final. Após a realização do experimento obteve-se os seguintes resultados.
Óleo: Distância de 700 mm
	Esfera
	Tempo (s)
	Esfera
	Tempo (s) 
	1
	2,6
	4
	2,64
	2
	2,61
	5
	2,58
	3
	2,66
	
	
Glicerina: Distância 700mm
	Esfera
	Tempo (s)
	Esfera
	Tempo (s)
	1
	2,18
	4
	2,03
	2
	2,17
	5
	2,06
	3
	2,11
	
	
Na realização dos cálculos foram adotados valores pré-estabelecidos.
Raio da esfera: 3,175 xm
Gravidade: 10m/s²
Massa da esfera: 0,00105kg
Para calcular a variação do tempo efetuou-se a soma dos seis valores e dividiu o resultado por seis nos dois experimentos (óleo e Glicerina). Determinou-se também a média das velocidades, conforme os seguintes cálculos.
Óleo
Δs = (2,6+2,61+2,66+2,64+2,58)/5 
Δs = 2,618s
Velocidade média das esferas:
V= Δd/ Δs
V= 0,7m/2,618
V= 0,267m/s
Glicerina
Δs = (2,18+2,17+2,11+2,03+2,06) / 5
Δs = 2,11s
Velocidade média das esferas: 
V= Δd/ Δs
V= 0,7m/2,11s
V= 0,33m/s
Na etapa seguinte determinou-se a densidade do óleo e da Glicerina na temperatura de 27°C e obtiveram-se os seguintes resultados:
Óleo: Densidade = 1,230
Glicerina: Densidade = 0,8
Para realizar o cálculo da viscosidade é necessário determinar o ρ da esfera conforme a expressão abaixo:
ρ= m (massa da esfera) / v (volume da esfera)
V= 4πR
 3
ρ= (0,00105kg )/4π(3,175 x
 3
ρ= 7835,82kg/m³
No cálculo da viscosidade absoluta do óleo adotou-se o a seguinte expressão:
µ= 2.g(Pe-pf)R²
 9vf
µ= 2.10m/s²(7835,82kg/m³-800kg/m³)(3,175 x)²
 10m x 0,267m 
 S² s
µ= 0,53kg/ms
No cálculo da viscosidade cinemática do óleo adotou-se o a seguinte expressão:
V = µ
 ρ
V= 0,53kg/ms
 800kg/m³
 V = 6,63x m²/s
No cálculo da viscosidade absoluta da glicerina, adotou-se o a seguinte expressão:
µ= 2.g(Pe-pf)R²
 9vf
µ= 2.10m/s²(7835,82kg /m³-1230kg/m³)(3,175 x)²
 10m x 0,33m 
 S² s
µ= 0,40kg/MS
No cálculo da viscosidade cinemática da Glicerina adotou-se o a seguinte expressão:
V = µ
 ρ
V= 0,4kg/ms
 1230kg/m³
V = 3,25x 10-4 m²/s
3 CONCLUSÃO
Com os estudos realizados no óleo e na Glicerina utilizando o viscosímetro de Stokes, pode-se concluir que as dimensões da esfera, e a distancia percorrida são as mesmas, o que causou a diferença no tempo dos dois fluidos foi a viscosidade. 
Ao realizar os cálculos de velocidade notou-se que o tempo é inversamente proporcional. E com isso pode-se concluir que quanto maior for a velocidade, maior será a viscosidade.
REFERÊNCIAS
FFUP; Mestrado Integrado de Ciências Farmacêuticas. Disponível em < http://qf.ff.up.pt/C15FE5D4E1224883BA40DF3CA71FF4F0/FinalDownload/DownloadIdCFF2315DB289B8F10DE612C45C9211CB/C15FE5D4E1224883BA40DF3CA71FF4F0/fa/FA-L4.pdf> Acesso em 04 de setembro 2013.
VIEIRA, Rui Carlos de Camargo. Atlas de mecânica dos fluidos: fluidodinâmica. 1971 FOX, Robert W.; DONALD,Alan T.Mc.Introdução à mecânica dos Fluídos. 5° edição.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 10719: apresentação de relatórios técnico-científicos. Rio de Janeiro, 1989. 9 p.