Buscar

Viscosidade PDF

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 3, do total de 8 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes
Você viu 6, do total de 8 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você também pode ser Premium ajudando estudantes

Prévia do material em texto

1 
 
MEDIDAS DE VISCOSIDADE 
 
Heitor João Valendolf; Jhonathan Conceição; Juliane Bernich; 
Lucas Garcia; Vitor Negrini 
 
Laboratório de Práticas Integradas - ECV2BN-BVA1 
 
1 INTRODUÇÃO 
Viscosidade pode ser definida como o atrito interno em um fluido, ou seja, é a 
propriedade relacionada à resistência que um fluido oferece à deformação por cisalhamento, 
tensão gerada por forças aplicadas em sentidos opostos, porém, em direções semelhantes no 
material analisado. Os efeitos da viscosidade são importantes para o escoamento através de 
tubos, lubrificação de equipamentos e muitas outras aplicações. 
A viscosidade (η) é a derivada do gráfico da força de cisalhamento pela unidade de área 
entre dois planos paralelos do líquido em movimento relativo (tensão de cisalhamento, τ) versus 
o grau de velocidade dv/dx (taxa de cisalhamento, γ) entre os planos, isto é, τ = η*γ, onde: 
γ = 
𝑑𝑣
𝑑𝑥
 = (𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑚 𝑚/𝑠)
(𝑒𝑥𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑚 𝑚)
 - Taxa de cisalhamento 
τ = 
𝐹
𝐴
 = (𝑓𝑜𝑟ç𝑎 𝑒𝑚 𝑁)
(á𝑟𝑒𝑎 𝑚²)
 – Tensão de cisalhamento 
 Viscosidade dinâmica 
V ( 
𝑁.𝑠
𝑚²
 )= 
τ
𝑑𝑣/𝑑𝑥
 
(
𝑁
𝑚2
)
(𝑠−1)
 
 
 
 
 
 
 
Se o gráfico de τ versus γ com temperatura e pressão constantes for linear, a viscosidade 
será constante e igual ao coeficiente angular da reta, os líquidos que apresentam este 
Figura 1 Força de cisalhamento aplicada sobre um fluido 
Fonte: Própria (2019) 
 
2 
 
comportamento são denominados de Líquidos Newtonianos. E os que apresentam desvio desde 
comportamento são denominados Líquidos Não-Newtonianos 
Os líquidos que apresentam uma tensão de cisalhamento mínima para iniciar o 
escoamento são denominados plásticos, os líquidos que apresentam uma diminuição da 
viscosidade aparente com o aumento da tensão de cisalhamento são denominados pseudoplástico 
e os líquidos que apresentam um aumento da viscosidade aparente com o aumento da tensão de 
cisalhamento são denominados dilatantes. 
A viscosidade de um fluído pode ser medida de várias formas, alguns equipamentos 
utilizados para este fim são, viscosímetro Copo Ford e viscosímetro rotacional (Brookfield). 
Essa prática teve como objetivo determinar a viscosidade da glicerina e do detergente 
através do método Copo Ford, e pelo método Brookfield analisar a viscosidade de uma tinta a 
base d’água e do detergente, e após as análises, classificar os fluídos de acordo com o 
comportamento da viscosidade. 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
2.1 VISCOSÍMETRO DE COPO FORD 
Viscosímetro Copo Ford, é um aparelho de medição utilizada na determinação da 
viscosidade de fluídos a partir é do tempo que um volume fixo de líquido gasta para escoar 
através de um orifício padronizado existente no fundo de um recipiente. É composto por um 
copo de alumínio usinado com excelente polimento, tripé com regulagem de nivelação, faixa de 
medição para ofícios. O orifício de número 2,3 e 4 é utilizado para medir líquidos de baixa 
viscosidade, na faixa 20 a 30 mm²/s; os de números 5,6,7 e 8 para líquidos de viscosidade 
superior a 310 mm²/s. 
 
Tabela 2. Parâmetros padrão para cálculo de viscosidade cinemática 
Copo 
Ford 
Diâmetro do 
orifício (mm) 
Range de 
Viscosidade 
(cSt) 
Range de tempo 
(s) 
Equação 
V (mm²/s) 
Nº 2 2,8 25 – 120 40 – 100 2,388t + 0,007t² - 57,008 
Nº 3 3,4 49 – 220 30 – 100 2,314t – 15,2 
Nº 4 4,1 70 – 370 30 – 100 3,846t – 17,3 
Nº 5 5,8 200 – 1200 30 – 100 --- 
Fonte: Própria (2019) 
3 
 
Para coleta de dados do detergente e da glicerina, foi utilizado o copo de número 4, e para 
o armazenamento do líquido após término do fluxo foi usado um béquer. 
Equipamento já estava nivelado, logo o ponto de partida foi bloquear o orifício com o 
dedo e colocar o fluído no Copo Ford até que transbordasse na canaleta, foi retirado o excesso de 
amostra com uma espátula, e logo em seguida liberado orifício simultaneamente com o início da 
cronometragem. Com a primeira interrupção do fluxo foi parado o cronômetro e anotado os 
dados. Foi executado três vezes o mesmo procedimento e calculada a viscosidade cinemática de 
acordo com a tabela 1. Para cálculo da viscosidade dinâmica foram convertidas as unidades 
necessárias e multiplicado a viscosidade cinemática pela densidade da amostra conforme 
fórmula: 
V * 𝜌 = 𝜇 V = Viscosidade cinemática (m²/s) 
 𝜌 = Densidade (Kg/m³) 
 𝜇 = Viscosidade dinâmica (Ns/m²) 
 
Para cálculo da Viscosidade dinâmica das amostras foram utilizados os seguintes valores de 
densidade: 
𝜌glicerina = 1,26 g/cm³ - 1260 Kg/m³ 
𝜌detergente = 1, 029 g/cm³ - 1029 Kg/m³ 
 
2.2 VISCOSÍMETRO ROTACIONAL (BROOKFIELD) 
O aparelho gira um eixo com um disco em sua extremidade numa velocidade constante e 
uniforme, mergulhado num fluido. A viscosidade é medida através da força aplicada a uma haste 
giratória (Spindle) que aplica uma taxa de cisalhamento no fluido, a taxa de cisalhamento é 
proporcional à velocidade de rotação da haste. 
Foi selecionado spindle adequado de tal forma que a combinação entre o modelo, a 
velocidade de rotação e o rotor escolhido permitam leituras entre 20% e 80% da escala do 
aparelho, nº 3 para o detergente e nº 4 para a tinta. O spindle foi mergulhado no fluido dentro de 
um béquer lentamente para evitar a formação de bolhas, ajustado a posição do spindle, e 
acionada a rotação do spindle conforme velocidade desejada (rpm). Após 2 voltas do spindle, 
pelo menos, foi feito a leitura na escala analógica e anotado o resultado. Aumentada a rotação e 
repetido o procedimento a partir do acionamento da rotação do spindle. 
 A sequência de rotações utilizadas foi: 5, 10, 20, 50, 100, 100, 50, 20, 10 e 5rpm. 
4 
 
 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
3.1 COPO FORD 
Para cálculo da viscosidade cinemática utilizou-se a mesma fórmula para ambos os 
fluídos devido os dois apresentarem propriedades físicas de viscosidade parecidas: 
 
V =3,846t – 17,3 V = Viscosidade cinemática (mm²/s) 
 t = tempo (s) 
 
As tabelas abaixo mostram os resultados obtidos para o tempo de escoamento do 
detergente e da glicerina no Copo Ford com orifícios nº 4 de diâmetro 4,1 mm. 
 
 
 
Tabela 3. Detergente 
Medida Tempo (s) Viscosidade cinemática (mm²/s) Viscosidade dinâmica (Ns/m²) 
1 170,17 637,17 0,655 
2 172,69 646,86 0,665 
3 184,51 692,32 0,712 
Média 175,82 658,78 0,677 
Fonte: Própria (2019) 
Tabela 4. Glicerina 
Medida Tempo (s) Viscosidade cinemática (mm²/s) Viscosidade dinâmica (Ns/m²) 
1 147,31 549,25 0,692 
2 131,25 487,48 0,614 
3 141,4 526,52 0,663 
Média 139,98 521,08 0,656 
Fonte: Própria (2019) 
3.2 VISCOSÍMETRO ROTACIONAL (BROOKFIELD) 
Para cálculo da viscosidade cinemática foi pego a leitura indicada na escala analógica 
para as diferentes rotações e multiplicado pelo fator multiplicador (tabelado). 
As tabelas abaixo mostram os resultados obtidos para as velocidades de rotação do 
spindle usando como amostra o detergente e a tinta. 
5 
 
 
 
 
Tabela 5. Detergente 
Velocidade de 
Rotação (rpm) 
Leitura Fator multiplicador µ (cP) 
5 2,5 200 500 
10 5 100 500 
20 10 50 500 
50 24,5 20 490 
100 49 10 490 
100 54 10 540 
50 24 20 480 
20 9,75 50 487,5 
10 5 100 500 
5 2,5 200 500 
Fonte: Própria (2019)Tabela 6. Tinta 
Velocidade de 
Rotação (rpm) 
Leitura Fator multiplicador µ (cP) 
5 12,5 400 5000 
10 16 200 3200 
20 20 100 2000 
50 27,5 40 1100 
100 33,5 20 670 
100 33,5 20 670 
50 26,5 40 1060 
20 19 100 1900 
10 15 200 3000 
5 11,5 400 4600 
 Fonte: Própria (2019) 
 
 
6 
 
 
Gráfico 1. Leitura X Rotação (rpm) viscosímetro rotacional 
Fonte: Própria (2019) 
 
 
Gráfico 2. µ (cP) X Rotação (rpm) viscosímetro rotacional 
Fonte: Própria (2019) 
 
 
 
 
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80 100 120
Tinta Detergente
rpm
Leitura
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 20 40 60 80 100 120
Detergente Tinta
µ (cP)
rpm
7 
 
4 CONCLUSÃO 
Com base nos dados coletados no experimento foi possível classificar como newtonianos a 
glicerina e o detergente, pois como é possível ver nas tabelas 2 e 3 a viscosidade do fluído não 
cresce e nem decresce a medida que o mesmo vai escoando, a viscosidade mentem constante e 
igual ao coeficiente angular da reta após aumento da rotação do spindle, só variando 
minuciosamente devido não ter precisão na sincronia de liberar o orifício do copo e 
iniciar/terminar cronometragem. Foi possível observar com mais precisão a viscosidade do 
detergente após colher os dados no viscosímetro rotativo, como pode ser visto nos gráficos 1 e 2 
a viscosidade manteve o comportamento dos dados obtidos no Copo Ford. A tinta por outro lado 
teve um decréscimo em sua tensão de cisalhamento após aumentar rotação do spindle, e pode ser 
classificada como um fluído pseudoplástico não newtoniano. Outra condição a ser ressaltada 
para imprecisão foi a de o levantamento de dados ser realizado por diferentes pessoas ou também 
por influências externas como a impureza do material a ser avaliado. Porém, é possível concluir 
que, tais valores não influenciaram de maneira considerável, incluindo-se na faixa de erro. 
 
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
BRAGANÇA, Carlos. Estudos de uma série de desemulsificantes e seus efeitos sobre a 
reologia de um tipo de óleo pesado. 2009. Disponível em: 
<http://repositorio.ufes.br/bitstream/10/4642/1/tese_3097_Carlos%20Bragan%C3%A7a.pdf>. 
Acesso em: 15 abr. 2019. 
SOUZA, Lijohara Júlia de Sá; ANDRADE, Maria Eduarda Marinho Freire de; REIS, Mylton 
Franklyn da Silva (Comp.). Instrumentação insdustrial: medição de vazão. 2016. Disponível 
em: <https://www.ebah.com.br/content/ABAAAg-uoAK/medicao-vazao>. Acesso em: 15 abr. 
2019. 
MOSER, Glaucia (Comp.). Reologia. 2011. Disponível em: 
<www.fisicadosolo.ccr.ufsm.quoos.com.br/downloads/Disciplinas/FisicaSolo/SEM_Reologia_so
lo.pdf>. Acesso em: 15 abr. 2019. 
 
 
 
 
8

Continue navegando