POP CALIBRAÇÃO COPO FORD

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METROSUL IV – IV Congresso Latino-Americano de Metrologia
“A METROLOGIA E A COMPETITIVIDADE NO MERCADO GLOBALIZADO”
09 a 12 de Novembro, 2004, Foz do Iguaçu, Paraná – BRASIL
Rede Paranaense de Metrologia e Ensaios
NOVA METODOLOGIA PARA CALIBRAÇÃO DE
 VISCOSÍMETROS DO TIPO COPO FORD
A.P. Barbosa1 , C .R.C. Rodrigues1
1 Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, Divisão de Metrologia Mecânica, Av.
Nossa Senhora das Graças, 50 – Xerém, Duque de Caxias, RJ, CEP 25250-020, Brasil, e-mail
laflu@inmetro.gov.br
Resumo: Com o aumento da demanda de serviço de
calibração de viscosímetro do tipo copo, observa-se
que pequenos erros nas dimensões do instrumento
ocasionam resultados que, de acordo com as normas
NBR 5849 [1] e ASTM D1200 [2], podem reprovar o
instrumento, já que ultrapassam em 10% o valor
esperado. Para minimizar esse efeito, determina-se
uma equação específica para cada instrumento,
normalizado ou não. Assim, obtém-se maior
confiabilidade dos resultados, aumentando-se a vida
útil do instrumento.
Este trabalho apresenta a comparação entre os
resultados obtidos na calibração de dois viscosímetros
copo Ford número 4, utilizando óleo padrão de
referência, pois, conforme as dimensões do copo, isso
pode levar a um erro sistemático relevante em relação
ao valor obtido na calibração devido à variação do
volume escoado.
Palavras chave: calibração, viscosímetro, copo Ford.
1. INTRODUÇÃO
No mercado existem vários tipos de instrumentos para
medir viscosidade cinemática de produtos com
propriedades newtonianas.
Um desses instrumentos é o viscosímetro do tipo copo
Ford, figura 1, sendo de fácil manuseio e utilização.
Figura 1. Viscosímetro copo Ford.
O viscosímetro do tipo copo Ford é um tradicional
instrumento, freqüentemente utilizado no controle de
viscosidade cinemática de fluidos, tais como tintas,
vernizes, resinas, etc.
Ele é fabricado normalmente em alumínio polido e
possui um orifício, por onde escoa o fluido, feito em
aço inoxidável e polido por dentro, com nível ou não, e
pés niveladores que asseguram leveza e exatidão
durante as medições.
Nas medições para calibração de copos Ford do
mesmo tamanho e utilizando os mesmos óleos, os
tempos de escoamento encontrados foram diferentes,
embora as condições tenham sido as mesmas. Essa
variação geralmente ocorre quando as dimensões
internas dos viscosímetros são diferentes.
A utilização dos Copos Ford é extremamente simples
e permite ao usuário efetuar medições em qualquer
local, desde que estejam de acordo com as condições
das normas existentes.
De acordo com a norma NBR 5849, o viscosímetro do
tipo copo Ford deve ser calibrado utilizando-se, no
mínimo, três óleos de viscosidade cinemática
conhecida, de tal modo que seja abrangida a faixa de
medição do viscosímetro, de 20s a 100s. Devem ser
determinados e comparados os desvios dos valores,
obtidos dos três óleos em relação aos valores de um
gráfico ou equação padrão definida pela norma .Para
desvios de até 3%, o viscosímetro será utilizado sem
correção; para desvios de 3% a 10 %, deverão ser
corrigidos através da curva de calibração e para
desvios acima de 10%, recomenda-se a troca do
orifício e a recalibração do viscosímetro.
2. PROCEDIMENTO
Devido à experiência em calibração de viscosímetros
do tipo copo Ford, foi detectado que os tempos de
escoamento entre copos fabricados de acordo com as
normas apresentam considerável diferença. Sendo
assim, foi elaborado o experimento a seguir.
Foram utilizados dois viscosímetros dos tipo copo
Ford número 4 calibrados na temperatura de 25,0 ºC ±
0,2 ºC.
mailto:laflu@inmetro.gov.br
Na calibração utilizaram-se quatro óleos padrão com a
viscosidade cinemática determinada com
viscosímetros padrão do tipo Ubbelohde calibrados.
As temperaturas dos fluidos foram monitoradas com
auxílio de um banho termostático e termômetros
calibrados, com valor de uma divisão de 0,01 ºC.
Os tempos de escoamento foram medidos com
cronômetros calibrados, com valor de uma divisão de
0,01 s.
Foram feitas seis medições de tempo para cada óleo
em cada viscosímetro.
A média dos tempos de escoamento dos
viscosímetros e a viscosidade dos óleos estão
descritas na tabela 1.
Para efeito de estudos, foram realizadas medições
fora da faixa de medição do instrumento.
Tabela 1. Viscosidades e tempos medidos.
Óleo
Viscosidade
medida
 (mm²/s)
tempo do
viscosímetro A
(s)
tempo do
viscosímetro B
(s)
30R2 26,30 15,53 15,20
70R 52,21 21,39 21,05
200R1 203,26 68,02 66,49
300R2 313,2 91,54 90,04
Convertendo a viscosidade cinemática medida com o
viscosímetro padrão do tipo Ubbelohde em tempo de
escoamento, utilizando-se a equação 1 definida pelas
normas NBR 5849 e ASTM D1200 para o viscosímetro
copo Ford 4, conforme tabela 2.
846.3
3.17t +ν= (1)
Tabela 2. Tempos de escoamentos
Óleo
tempo
obtido pela
equação 1
 (s)
tempo do
viscosímetro A
(s)
tempo do
viscosímetro B
(s)
30R2 11,34 15,53 15,20
70R 18,07 21,39 21,05
200R1 57,35 68,02 66,49
300R2 85,93 91,54 90,04
Com os valores dos tempos de escoamento medido,
determina-se os erros relativos em relação aos valores
dos tempos de escoamento obtidos pela equação 1,
conforme tabela 3
Tabela 3. Erros relativos
Óleo viscosímetro A viscosímetro B
30R2 27 % 25 %
70R 16 % 14 %
200R1 16 % 14 %
300R2 6 % 5 %
Conforme as normas, se o erro relativo for maior que
3%, deve-se corrigir ou trocar o orifício. Com o
objetivo de aumentar o tempo de uso do instrumento,
deve-se elaborar uma curva ou equação específica
para o instrumento, utilizando os tempos de
escoamento medidos e a viscosidade cinemática
padrão medida com o viscosímetro Ubbelohde.
Para o viscosímetro A foi elaborada a equação 2, e
para o viscosímetro B foi elaborada a equação 3.
Sendo essas duas equações os resultados da
calibração dos dois instrumentos. Com valores de
coeficiente de determinação (R²) iguais a 0,9988 para
o viscosímetro A e 0,9989 para o viscosímetro B,
sendo assim, essas equações representam com boa
exatidão as medições.
0451,3t9551,1t0163,0 2 −⋅+⋅=ν (2)
9084,4t122,2t0156,0 2 −⋅+⋅=ν (3)
A figura 2 representa as dimensões normalizadas para
fabricação do viscosímetro tipo copo ford.
Figura 2. Representação esquemática do Copo Ford e seus
orifícios.
Como os instrumentos seguem a norma de fabricação
NBR 5849, de acordo com as dimensões definidas na
figura acima, o volume contido dos viscosímetros
deveria ser de aproximadamente 103 cm3. Na
calibração, verificou-se uma variação dos tempos de
escoamento que chega a 1,5 s entre os viscosímetros
para o mesmo óleo. Normalmente isso ocorre quando
as dimensões do instrumento são diferentes.
Foram determinados por gravimetria, conforme a
normas ISO/TR 20461 [3] e MB 3119 [4], os volumes
dos dois viscosímetros do tipo copo Ford número 4 na
temperatura de 20 ºC, para verificar se os volumes
eram idênticos, conforme a tabela 4.
Tabela 4. Volume contido dos viscosímetros.
Viscosímetro
copo Ford 4
Volume
mL
Incerteza
Expandida
mL
A 107 1
B 100 1
Como podemos observar na tabela acima, o
viscosímetro A tem um volume aproximadamente 7%
maior que o viscosímetro B, motivo pelo qual os
tempos de escoamento dos óleos não foram
semelhantes.
3. CONCLUSÃO
Pela experiência em calibrações de viscosímetros do
tipo copo Ford, pode-se constatar que a maioria deles
apresentam desvios maiores do que os 3% que a
norma estipula.
Como é mais oneroso trocar o orifício e nem sempre a
troca do mesmo garante que o viscosímetro ficará
dentro do erro aceitável pela norma, é aconselhável
que se faça uma curva ou equação de calibração
específica para cada instrumento. Assim, a qualidade
do resultado será garantida com o uso da equação
específica para cada instrumento, sem a necessidade
de se utilizar a equação da norma e sem o uso de
correções.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos aos técnicos Dalni Malta do Espírito
Santo Filho, Leandro Santos Lima e Estela Cristina
Cavalcante de Farias, do Laboratório de Fluidos do
Inmetro, pelo auxílio nas medições e elaboração deste
trabalho.
REFERÊNCIAS
[1] NBR 5849Tintas – Determinação de Viscosidade pelo
Copo Ford – Método de Ensaio - 1986.
[2] ASTM D1200 Standard Test Method for Viscosity by
Ford Viscosity Cup - 1994.
[3] ISO/TR 20461 Determination of Uncertainty for Volume
Measurements Made Using the Gravimetric Method –
First Edition 2000-11-01.
[4] MB 3119 Vidraria Volumétrica de Laboratório –
Métodos de Aferição da Capacidade e de Utilização -
1989.
Autores: B. Sc. Alex Pablo Ferreira Barbosa, Inmetro
(Diretoria de Metrologia Científica e Industrial / Divisão de
Metrologia Mecânica / Laboratório de Fluidos), Av. Nossa
Senhora das Graças, 50, CEP 252550-020, Duque de
Caxias, Rio de Janeiro, Brasil, Tel. 55 (21)2679-9040,
afbarbosa@inmetro.gov.br
B. Sc. Cláudio Roberto da Costa Rodrigues, Inmetro
(Diretoria de Metrologia Científica e Industrial / Divisão de
Metrologia Mecânica / Laboratório de Fluidos), Av. Nossa
Senhora das Graças, 50, CEP 252550-020, Duque de
Caxias, Rio de Janeiro, Brasil, Tel. 55 (21)2679-9041,
crrodrigues@inmetro.gov.br