Trabalho de Fenômenos

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CURSO SUPERIOR EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO 
RELATÓRIO - VISCOSIDADE 
Alunos: Mateus Ferreira De Lima 
Disciplina: Fenômenos de Transporte Turma: ECA 
Professor: Rafael Ariente Neto Período: 2018 / 2° Semestre 
 
Experimento 1 
 
 
 
 
Luzerna,2018. 
I. Nomenclaturas 
• Cp (centipoise): É um submúltiplo da unidade física para viscosidade dinâmica 
no Sistema CGS de unidades que é o poise (P). 
1 poise = 100 centipoise = 1 g/(cm·s) = 0,1 Pa·s. 
1 centipoise = 1 mPa·s. 
 
• rpm (Rotações por minuto): Trata-se de uma unidade de velocidade angular não 
S.I, isto é, uma unidade prática. Sua corresponde no sistema internacional de 
unidade é o radiano por segundo. 
1 RPM = 2π.rad.min−1 = 2π/60 rad.s−1 
 
• S02 (Haste): Tipo da haste utilizada para realizar o experimento, sendo que o 
estojo do viscosímetro em questão proporciona quatro possibilidades para 
reajuste numeradas de 1 a 4. 
 
 
II. Objetivo 
O intuito fundamental de se fazer um experimento com viscosidade se dá ao fato 
de que em geral os fenômenos de transporte se tratam de interações entre massa e 
energia, nesse caso específico a aplicação é vista pelo estudo da mecânica dos fluidos e 
de suas características. 
 Dessa maneira a experiência leva em conta a viscosidade variando em relação a 
um gradiente de temperatura, isso descreve o escoamento de um fluido em uma situação 
adversa de interesse, que por sua vez permite um olhar prático e real do estudo desse 
tipo de fenômeno do transporte. 
 
III. Método 
Um embasamento teórico é preciso para que os dados coletados e o 
experimento tenham uma correlação correspondente a realidade, então primeiramente é 
necessário definirmos o que pode ser atribuído como “viscosidade”, que basicamente se 
trata de uma correspondência entre o atrito interno dos fluidos devido às interações 
intermoleculares, sendo geralmente em função da temperatura. 
É comum sua percepção estar relacionada à “grossura”, ou resistência ao 
despejamento. Porém deve ser entendido como viscosidade a resistência interna do 
material para fluir e medida como o atrito do fluido. 
Já sabendo o que é viscosidade, para realizar as medições necessárias no 
experimento foram imprescindíveis algumas considerações, a primeira delas é que o 
fluido em questão era newtoniano (água, ar, mas não pastas, tintas, graxas ou óleos 
pesados oriundos do petróleo por exemplo...) ou seja, seguem uma relação de 
linearidade entre a tensão de cisalhamento e o gradiente de velocidade (taxa de 
deformação). 
Seu equacionamento matemático é: 
 
 𝜏 = 𝜇 ∗
𝑑𝑢
𝑑𝑦
 
 
Sendo que: 
• 𝜏: Tensão de cisalhamento (N.s/m²); 
• 𝜇:Viscosidade absoluta; 
• 
𝑑𝑢
𝑑𝑦
: Taxa de deformação. 
 
Quando a temperatura muda ocorre uma variação na viscosidade e líquidos e gases 
possuem um comportamento diferente para essa taxa. 
Por se tratar de um liquido a substância experimental usada, foi possível notar com 
as informações levantadas que enquanto o gradiente de temperatura aumentava no tubo 
de ensaio, a viscosidade diminuía, ou seja a viscosidade é diretamente proporcional à 
força de atração entre as moléculas. 
 
IV. Relatório do exercício 
Para a aplicação prática do experimento foram necessários alguns materiais: 
1. Tubo de ensaio; 
2. Viscosímetro tipo giratório com mola de torção, de bancada, 
modelo LAB-LVDV-E 4000; 
3. Forno experimental de bancada; 
4. 700ml de detergente liquido amarelo - (emulsificante entre água e graxa); 
5. Termômetro Analógico - (Escala em graus Celsius - °C). 
 
Processo Experimental 
A primeira das sete (7) medições foi realizada em temperatura ambiente os 
resultados encontrados foram anotados, após essa análise preliminar o ciclo das outras 
seis (6) medições foi seguido de sucessivos aquecimentos da substância (detergente). 
Passo a passo 
1° Passo: Primeiramente ao iniciar o processo de montagem dos equipamentos 
foi necessária uma pré-seleção de qual haste usar, após breve análise e intuitivamente 
foi usada a haste (2), que conseguiu uma eficiência relativamente boa durante o ciclo de 
experiências; 
 
2°Passo: Após retirar proteção do viscosímetro, é necessário encaixar a haste e 
proteção lateral; 
 
3° Passo: Despejar 700ml de detergente (comum) no tubo de ensaio; 
 
4°Passo: Ajustar viscosímetro: 
• rpm: Selecionar uma velocidade que possa ter uma porcentagem no 
fluido que seja maior que 0% e menor que 100%. 
• Spindle: que corresponde a haste usada, no caso (S02). 
 
5°Passo: Ligar viscosímetro e posteriormente o motor para que comecem a ser 
quantificado os dados que são mostrados no display digital; 
 
6° Passo: Aquecer o tudo de ensaio e medir com o termômetro qual a 
temperatura no instante; 
 
 Alguns cuidados foram necessários para que o experimento estivesse em uma 
linha aceitável de dados, o primeiro e não menos importante é que durante o processo de 
rotação da haste não houvessem formação de bolhas de ar na parte inferior do tubo já 
que isso poderia contrapor uma força que influenciaria nas medidas de viscosidade. 
 Outro cuidado é que o rpm se ajustasse sem erros - viscosímetro informa – 
porcentagem ideal de rotação entre (80% a 90%). 
 Pensando na porcentagem ideal de rotação os experimentos tiveram diferentes 
velocidades para um melhor aproveitamento e dessa forma foi criada uma tabela com 
esses valores, descrição da tabela: 
 
Tabela 01 - Relação de rpm com porcentagem. 
(Experimento / Rotações por minuto) (Porcentagem de Rotação por minuto) 
1°exp: 20 rpm 44,2% 
2°exp: 30 rpm 68,2% 
3°exp: 50 rpm 76,1% 
4°exp: 60 rpm 75,2% 
5°exp: 100 rpm 88,4% 
6°exp: 100 rpm 72,2% 
7° exp:100 rpm 52,4% 
Fonte: Próprio Autor. 
 
 Após todos os experimentos feitos foram anotados os dados e plotados em uma 
tabela, os valores encontrados seguem abaixo. 
Tabela 02- Dados Coletados. 
VISCOSIDADE TEMPERATURA 
894 
22,5° 
707,6 23,5° 
605,4 24° 
507,3 
25,5° 
354 28° 
288,4 
30° 
208,4 35° 
Fonte: Próprio Autor. 
 
 Com os dados em mãos e usando uma ferramenta para plotagem de gráficos 
(EXCEL), foi desenvolvido um gráfico com a variação que ocorre entre a viscosidade e 
o gradiente de temperatura. 
O gráfico que tem como coordenadas: 
x: Temperatura (variável independente); 
y: Viscosidade (variável dependente). 
 
Figura 01- Gráfico de viscosidade. 
 
Fonte: Próprio Autor. 
1 2 3 4 5 6 7
Viscosidade 894 707,6 605,4 507,3 354 288,4 208,4
Temperatura 22,5 23,5 24 25,5 28 30 35
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
V
is
co
si
d
ad
e
Temperatura
Dados de viscosidade pela variação de temperatura
Viscosidade Temperatura
V. Conclusão 
Em um contexto geral o experimento teve sucesso, já que os dados recolhidos 
mesmo não indicando uma exponencial decrescente de viscosidade em relação a 
temperatura como teoricamente é previsto, tem pontos de inclinação, ou seja, a 
viscosidade diminuiu com a temperatura, como já era previsto. 
A quantidade de informações recolhida (sete) também teve sua parcela de influência 
para que o gráfico não ficasse tão explicito, ou seja, seria necessária uma quantidade 
maior de experiências para uma melhor montagem. 
 Além do baixo numero de dados algumas limitações do aparelho (viscosímetro) 
tiveram influência para uma maior exatidão, já que em muitos casos o aparelho não 
conseguia ler uma rotação maior (indicando erro) e com isso a rotação utilizada acabava 
ficando com uma porcentagem abaixo a esperada, a falta de experiência do operador 
também tem sua contribuição.VI. Referências Bibliográficas 
• BRAGA FILHO, Washigton. Fenômenos de transporte para 
engenharia. 2. ed. Rio de Janeiro: Gen (grupo Editorial Nacional), 2012. 
341 p. 
• Viscosidade. Site: https://conceitos.com 
Autor: Editorial Conceitos. Publicado: 02/01/2017. 
Disponível em: https://conceitos.com/viscosidade/ 
Sao Paulo, Brasil.