Viscosidade de Fluidos e sua Influência em Bombas

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MECFLU
O que é viscosidade de um fluido?
Viscosidade é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Em outras palavras, é a propriedade associada à resistência que um fluido oferece à deformação por cisalhamento, tipo de tensão gerado por forças aplicadas em sentidos opostos, porém, em direções semelhantes no material analisado.
Pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido às interações intermoleculares, sendo geralmente em função da temperatura. É comum sua percepção estar relacionada à “grossura”, ou resistência ao despejamento. Viscosidade descreve a resistência interna do material para fluir e deve ser entendida como a medida do atrito do fluido. Desta forma, quando se diz “a água é fina”, significa que este material tem uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é “grosso”, com uma alta viscosidade.
Pela Lei de Newton, a viscosidade possui uma constante de coeficiente de viscosidade, viscosidade absoluta ou viscosidade dinâmica. Muitos fluidos, como a água ou a maioria dos gases, comportam-se segundo a Lei de Newton e por isso são conhecidos como fluidos newtonianos. Os fluidos não newtonianos têm um comportamento mais complexo e não linear. Cada um possui um coeficiente próprio de viscosidade. Como exemplo, estão as suspensões coloidais, as emulsões e os géis.
Viscoelasticidade
É quando a força de tração aplicada sob o tecido é retirada, mas há uma deformação do mesmo, levando tempo para este retorno acontecer.
Viscosidade influencia as características da bomba
Apesar de estarmos habituados a pensar que apenas a densidade de um fluido influencia (sempre que o valor se desvia de 1 kg/dm3, a densidade da água) a potência absorvida ao veio do motor, também a viscosidade influencia – ainda mais que a densidade - as características hidráulicas da bomba seleccionada. 
A viscosidade cinemática (expressa em mm2/s ou Centistokes [cst]) influência não só a potência absorvida ao veio da bomba, como o próprio caudal e altura manométrica gerados pela bomba. 
Quando a viscosidade de um determinado fluído está muito acima da viscosidade da água (1 mm2/s), toda a curva hidráulica (Caudal – Altura manométrica) se altera. E as variações (dependendo do valor da viscosidade) podem ser bastante significativas ! 
Vejamos um exemplo: óleo mineral com uma densidade de 0,897 kg/dm3 e uma viscosidade cinemática de 500 mm2/s; Q = 34 l/s [122,4 m3/h]; H = 18 m.c.l.; N = 1450 rpm; η = 76% (valor lido na curva para água). Daqui resulta que 
P= (0,897x122,4x18)/(367x0,76) = 7,01 kW (potência se desprezar-mos a viscosidade) 
Com base em ábacos próprios, podemos determinar graficamente de que forma é que o valor da viscosidade deste fluido vai influenciar a leitura dos valores de caudal, altura manométrica e rendimento, para a curva da bomba (normalmente traçada para água), como no exemplo da figura. 
Seguindo os passos no ábaco obtemos: fQ = 0,78, fH = 0,83, fη = 0,49, de que resulta, 
Q1= fQ  x Q = 26,5 l/s [95,4 m3/h], H1 = fH x H =15,0 m.c.l. e η1 = fη x η  = 37,3% 
e a potência realmente absorvida é de : (0,897x95,4x15)/(367x0,373)= 9,4 kW ! 
Assim, é fundamental que se considere a viscosidade sempre que se pretenda seleccionar uma bomba para fluidos em que o valor seja superior a 20 mm2/s (valor limite de influência) para que não existam “surpresas desagradáveis” à posteriori, pois, para além de ficarmos aquém dos valores de caudal e altura manométrica pretendidos, a potência do motor pode não ser suficiente ! 
Bomba Centrífuga x Viscosidade
· Publicado em 1 de fevereiro de 2017
Ricardo Messias Lopes
Representante Técnico de Vendas IMBIL - Soluções em Bombeamento ***Busc... See More
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Entre os fatores que modificam as curvas características de uma bomba centrífuga o efeito da viscosidade do fluido é o mais significativo pois altera os valores de vazão, AMT e rendimento.
Isso acontece porque as curvas características retratam o funcionamento da bomba centrífuga operando com água limpa, na temperatura de 20ºC e viscosidade igual a 1cP (cP = centipoise).
cP (centipoise) é a unidade de medida da viscosidade dinâmica que expressa a resistência do deslocamento das camadas do líquido, ou seja, quanto maior a viscosidade dinâmica, maior a resistência ao deslocamento.
Porém a unidade de medida mais utilizada quando o assunto é bombas centrífugas é a viscosidade cinemática cSt (centistoke), que é o resultado da relação entre a viscosidade dinâmica e o peso específico do fluido bombeado.
Outra característica física importante é que a viscosidade de um líquido varia inversamente com a temperatura, ou seja, quanto maior a temperatura, menor a viscosidade.
Em processos onde, por exemplo, a temperatura do líquido viscoso varia de forma significativa no período entre a partida da bomba e operação normal, a viscosidade irá variar inversamente com a temperatura, causando um desequilíbrio na operação da bomba centrífuga.
Nesse caso é importante que a seleção da bomba centrífuga leve em consideração o período mais crítico, ou seja, aquele em que a viscosidade do fluido é maior.
No caso de uma seleção mal feita, a potência do motor elétrico poderá ser insuficiente para garantir a partida da bomba naquela condição mais crítica.
Mas como é feito a correção das curvas características da bomba centrífuga quando são conhecidos os dados de aplicação (vazão, AMT, viscosidade, peso específico e temperatura) do processo para o fluido viscoso?
Para a seleção da bomba centrífuga, em posse dos dados de operação do fluido viscoso, utilizamos um ábaco editado pelo Hydraulic Institute onde é possível estimar os valores da vazão e AMT para água.
Com esses valores "corrigidos" para água limpa (1cP), selecionamos a bomba centrífuga utilizando as curvas características fornecidas pelo fabricante do equipamento.
Para o cálculo da potência e seleção do motor elétrico, fazemos a correção do rendimento da bomba centrífuga através do fator de correção obtido no ábaco.
Isso porque o rendimento lido na curva característica da bomba centrífuga selecionada, foi calculado para bombeamento de água limpa, 20ºC e 1cP.
Para termos uma ideia da grandeza da variação do rendimento e sua importância no cálculo da potência elétrica consumida pela bomba centrífuga, para uma viscosidade de 200cSt o rendimento viscoso poderá diminuir mais de 40% em relação ao rendimento para água.
Isso pode representar uma diferença de mais de 60% no cálculo da potência consumida e na seleção do motor elétrico!!!
Viscosidade
É a medida da resistência que ele oferece ao escoar numa determinada temperatura. No óleo mineral ela varia inversamente com a temperatura, ou seja, a medida que a temperatura aumenta a viscosidade diminui. Por esse motivo um dos fatores que interfere na seleção do fluido é a faixa de temperatura de trabalho do sistema hidráulico.
O fluido hidráulico deve ter a menos viscosidade possível, a fim de reduzir ao máximo a perda de pressão na tubulação e penetrar nas folgas dos componentes para lubrificá-los, entretanto não deve ser tão baixa que cause vazamentos  entre zonas de alta e baixa pressão.
A escolha da viscosidade é feita em função do tipo de bomba e da temperatura de operação do sistema. Viscosidade baixa reduz as perdas de energia e penetra nas folgas para lubrificação dos componentes, porém pode causar vazamentos. Viscosidade alta ocorre dificuldade de sucção na bomba e perda de energia.
Existem varias escalas de viscosidade e diversos tipos de viscosímetros, padronizados conforme cada escala. Os óleos industriais possuem a viscosidade expressa conforme a norma ISO ( International Stantards Organization). Esta norma adota para referência de viscosidade a Viscosidade Cinemática.
https://www.passeidireto.com/arquivo/56623559/reologia-e-viscosidade-nocoes-basicas
Os dados de viscoelasticidade podem ser úteis no entendimento de alguns processos como estabilidade de emulsões e extrusão. Também é uma ferramenta valiosa no desenvolvimento de produtos, pois fornece parâmetrosque podem ser relacionados à estrutura do material