Quimica Aplicada Módulo 3

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25/08/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
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ATENÇÃO
ESTE CONTEÚDO DESTINA-SE SOMENTE AOS ALUNOS REGULARES DA DISCIPLINA. NÃO SERÁ SOLICITADO NAS PROVAS DE DPs.
NAS PROVAS DE DPs. SERÃO ABORDADOS SOMENTE OS CONTEUDOS RELATIVOS A TAXA DE CORROSÃO, AO ESTUDO DA CORROSÃO E DA PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO
Viscosidade
É a característica mais importante de um óleo lubrificante. De modo geral, a viscosidade pode ser definida como a resistência oposta ao escoamento de óleo. Quanto mais espesso o óleo, maior a s
Newton estudou o comportamento dos líquidos em movimento realizando uma experiência que colocou em evidência a viscosidade como característica fundamental dos lubrificantes líquidos. 
Em forma de equação a conclusão de Newton foi: 
 
F= h S (V/h) 
 
Se
F= força em dinas (g.cm/s2) 
S= área em cm2
V= velocidade, em cm/s 
h= distância entre as placas, em cm 
a unidade da viscosidade absoluta será: 
 
h = g / crn.s (ou dina.segundo/cm2) 
A essa unidade foi dada a denominação de “poise”. 
 
Escalas de viscosidade e ensaios de determinação 
Para a medida de viscosidade de óleos lubrificantes utilizam-se geralmente as escalas de viscosidade.: 
a) cinemática 
b) Saybol t 
c) Engler 
d) Redwood 
A viscosidade cinemática é física e as demais são empíricas. 
 
Viscosidade Cinemática = viscosidade absoluta/massa específica 
No sistema CGS, a unidade da viscosidade cinemática é cm2/ segundo, e é denominada stoke (S), e a unidade normalmente empregada o “centistoke” (cS) , que é centésima parte do Stoke. 
 
A viscosidade cinemática e as viscosidades empíricas (Saybolt, Engler, Redwood) são determinadas em laboratório em aparelhos\denominados viscosímetros. 
O viscosímetro cinemático funciona pelo escoamento do óleo através de um tubo capilar, sob o peso de uma coluna do mesmo óleo. 
Nos demais viscosímetros a viscosidade é medida pelo tempo de escoamento, em segundos, através de orifícios padronizados. 
Os viscosímetros mais utilizados para medir viscosidade de óleos lubrificantes são:
Saybolt (America do Norte) 
Redwoord (Inglaterra) 
Engler (Europa continental) 
Cinemático 
Os viscosímetros Saybolt, Engler e Redwood compõem-se basicamente de um tubo de secção cilíndrica, com um orifício padrão na parte inferior. 
Uma determinada quantidade de óleo colocada no tubo, o qual fica mergulhado em banho de água ou de óleo, em temperatura constante e controlada. 
Quando se atinge a temperatura escolhida para a determinação, deixa-se escoar o óleo através do orifício inferior, e inicia-se ao mesmo tempo a contagem de tempo em segundos. 
Recolhe-se o óleo em um frasco padrão e no momento em que o nível atingir o traço de referencia do gargalo do frasco, trava-se o cronômetro. 
O tempo de escoamento é lido em segundos.
 
O viscosímetro cinemático é constituído basicamente de um tubo capilar de vidro por onde escoa o óleo. O diâmetro do tubo deve ser escolhido de acordo com a viscosidade, e para cada tubo é det
se: 
Viscosidade. cinemática = k.T (centistokes)
 
onde k é uma constante que depende das características de construção do aparelho.
 
Há tendência para padronizar a medida da viscosidade pelo viscosímetro cinemático, pois tem-se uniformidade de medida, maior precisão, maior simplicidade de operação, maior rapidez. 
índice de viscosidade 
A viscosidade é a propriedade mais importante de um óleo e a temperatura é o fator mais importante que afeta a viscosidade. 
A viscosidade decresce com o aumento da temperatura, mas essa diminuição depende da natureza química do óleo e da variação de temperatura. Muitas vezes um óleo lubrificante deve trabalhar e
O método mais comum para determinar ou avaliar o desempenho de viscosidade-temperatura de um óleo é o sistema de “Índice de Viscosidade (IV). 
O índice de viscosidade é um número puro, empírico, arbitrário com o seguinte significado: quanto maior o valor do IV de um óleo, menor será a variação de sua viscosidade desse óleo com a variaç
O “índice de viscosidade “ calculado pala expressão: 
 
 IV = [(L – U) / (L − H) ] x 100 
onde
 
L: é o valor da viscosidade a 40ºC do óleo de IV igual a zero tendo a mesma viscosidade a 100ºC, que a amostra de I.V a calcular.
H: o valor da viscosidade a 40ºC do óleo de IV igual a cem (100), tendo a mesma viscosidade a 100ºC que a amostra de IV a calcular. 
U: o valor da viscosidade a 40ºC do óleo cujo IV se deseja determinar. 
Os valores de L e H são tabelados em função da viscosidade cinemática a 100ºC. 
 
Os óleos lubrificantes estão sujeitos a largas faixas de temperaturas quanto em serviço. 
O sistema de índice de viscosidade como idealizado originalmente, apresenta certo número de limitações: 
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 óleo A óleo B óleo C
Temperatura ºC 40 90 40 90 40 90
Viscosidade (SSU) 187 62 165 87 140 98
1- O sistema é falho para óleos muito finos, tendo viscosidade abaixo de cerca de 8 centistokes a 100 ºC
 2- O sistema de IV é baseado em padrões arbitrários não mais adequados atualmente. 
3- Na faixa acima do IV 125 são possíveis resultados anômalos, pois, dois óleos com a mesma viscosidade a 40ºC, mas, com diferentes viscosidades a 100ºC, podem ter o mesmo IV o que evidente
 
Classificação SAE de óleos para carter de motores
Os números de viscosidade SAE (ver tabela abaixo) constituem uma classificação de óleos lubrificantes de carter, somente com base na viscosidade. As demais características de um óleo não são c
30 é um óleo de multiviscoso, isto é, apresenta um IV suficientemente alto para se enquadrar numa especificação SAE para temperaturas baixas de partida e também se enquadra num grau SAE em
O óleo SAE 10W–30 é um óleo que se comporta como SAE 10W a baixa temperatura e como um óleo SAE 30 a 100 ºC. Da mesma forma, um óleo SAE 10W-40 é um óleo que se comporta como S
O sistema foi desenvolvido pela “Society of Automotive Engineers” (SAE) dos USA. 
 
Classificação API de óleos para carter de motores
Outro critério é a classificação API (American Petroleum Institute), que define o nível de aditivação. Uma seqüência de testes de campo e em laboratórios de motores é definida e recebe um nome, p
classificação ISO (international organization for standartization) 
Esse padrão internacional estabelece um sistema de classificação de viscosidade para lubrificantes e outros fluidos industriais. Isso inclui óleos minerais usados como lubrificantes, fluidos hidráulicos
A classificação ISO não implica em avaliação da qualidade, baseia--se apenas no valor da viscosidade na temperatura padrão de 40ºC, expressa em centistokes. 
A seguinte notação deve ser usada para designar um grau particular de viscosidade: grau de viscosidade ISO, ou ISO VG + o número correspondente à classificação ou (ISO VG + o número corres
Assim, um óleo com classificação ISO VG 150 é um óleo que a 40 ºC. apresenta um valor dc viscosidade compreendido entre 135 e 165 cS. 
 
Exercícios resolvidos
 
É dado o gráfico de variação da viscosidade (em cS) com a temperatura (em ºC) de um óleo lubrificante.
São dados trechos das tabelas necessárias para cálculo do indice de viscosidade, otenção das classeficações ISOVG e SAE do mesmo. Sabe-se que o óleo é multiviscoso e sua classificação a 0ºC
Indique a alternativa que contém respectivamente valor do IV, a classificação ISOVG e a classificação SAE do óleo.
 
 
 
a) Determinação do índice de viscosidade
 
Foi visto que: IV = 100 x (L – U) / (L – H) 
O valor de U corresponde ao valor da viscosidade a 40 ºC obtido no gráfico (107 cS). 
Os valores de L e H são obtidos na tabela a partir do valor da viscosidade do óleo a 100 ºC obtida no gráfico (10,7 cS)
Com esse valor tem-se:
L = 165,8 cS e H = 91,4 cS 
Assim tem-se: 
IV = 100 x (165,8 – 107) / ( 165,8 – 91,4) = 79
 
b) Determinação da Classificação saeCom o valor da viscosidade a 100 ºC obtido no gráfico (10,7 cS), verifica-se na Tabela do Grau SAE que o mesmo está compreendido na faixa que vai de 9,3 e 12,5 cS. Esta faixa corresponde ao óle
 
c) Determinação da Classificação ISO VG
 
Com o valor da viscosidade a 40 ºC obtido (107 cS), obtém-se na Tabela o Grau de Viscosidade ISO. O valor 107 cS está compreendido na faixa que vai de 90 a 110 cS. Esta faixa corresponde ao 
 
A resposta que contém as conclusões é a letra e.
 
 
2) São conhecidos os seguintes dados sobre os óleos A, B e C. Qual apresenta maior IV? Justifique.
 
 
 
 
 
O Índice de Viscosidade é um número puro, empírico, arbitrário que varia de zero a 100 e tem o seguinte significado: quanto maior o IV de um óleo menor será a variação da viscisidade do mesmo c
Diante disso pode-se concluir que o óleo de maior IV será o óleo C poi sua viscosidade varia menos na mesma faixa de temperatura. 
 
Referências Bibliográficas
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Gentil, V. - Corrosão. 5 ed - Rio de Janeiro -: LTC - Livros Técnicos e Científicos – 2007 - ISBN 9788521615569
 
Seabra, J.Engrenagens – Lubrificação, Rendimento e Avarias - SMAp, DEMEGI, FEUP - 1ª Edição - 2005
 
Jorge SEABRA - Problemas propostos, Formulário, Folha de Cálculo e Aplicações - MatLab em Mecânica do Contacto e Lubrificação Elastohidrodinâmica – SMAP - DEMEGI - FEUP, 3ª E
 
Tassinari C.A. e outros Química Tecnológica Editora Pioneira Learning Thomsom - 2003
 
 
 
 
 
Exercício 1:
Considerar os óleos:
“A” de alta viscosidade a 40 ºC (900 SSU)
“B” de baixa viscosidade a 40 ºC (250 SSU)
Por aquecimento dos mesmos a 100 ºC, a viscosidade de óleo A fica reduzida a 200 SSU, e a de B reduz-se a 180 SSU. Qual dos óleos tem menor índice de viscosidade? Justificar a resposta
A)
Os dois óleos tem o mesmo IV pois após aquecimento os valores de viscosidade estão na mesma faixa de classificação SAE
B)
Os dois óleos tem o mesmo IV pois após aquecimento os valores de viscosidade estão na mesma faixa de classificação ISO VG
C)
O óleo A tem maior IV pois sua viscosidade a baixa temperatura é maior
D)
O óleo B tem maior IV pois sua viscosidade a baixa temperatura é menor
E)
O óleo B tem maior IV pois sua viscosidade varia menos com a temperatura 
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
C) 
D) 
E) 
Exercício 2:
Globo.com 20/12/09 Usar óleo de um tipo mais grosso estraga o motor ou aumenta o consumo de combustível? O óleo com viscosidade mais elevada, ou seja, mais grosso, tende a lubrificar melho
velocímetro já ultrapassou os 100 mil quilômetros. Quanto a viscosidade 
2 - é a característica mais importante de um óleo lubrificante.
12 - pode ser definida como a resistência oposta ao escoamento de óleo
16 - quanto mais espesso o óleo, maior a sua viscosidade e maior a sua resistência para escoar
20 - a medida da viscosidade está associada à medida do tempo de escoamento de uma quantidade fixa de fluido através de um orifício calibrado
26 - a temperatura do fluido não influencia o valor da viscosidade
A soma das repostas corretas é:
 
A)
76 
B)
56
C)
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50
D)
48
E)
30
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
B) 
A) 
C) 
Exercício 3:
escalas de viscosidade e ensaios de determinação, para a medida de viscosidade de óleos lubrificantes utilizam-se geralmente as escalas de viscosidade: cinemática , Saybolt, Engler e Redwood
 
 
A)
a viscosidade cinemática é empírica e as demais são físicas 
 
 
B)
a viscosidade cinemática obtida pela divisão do tempo de escoamento de uma quantidade fixa de óleo através de um orifício calibrado, pela massa específica do óleo considerado.
 
 
C)
a unidade usual da viscosidade cinemática é cm2/ segundo, e é denominada stoke (S), e a unidade normalmente empregada o “centistoke” (cS) , que é centésima parte do Stoke. 
 
 
D)
somente o viscosímetro cinemático é usado para determinar o valor da viscosidade
 
E)
os viscosímetros Saybolt, Engler e Redwood compõem-se basicamente de um tubo capilar de diâmetro padrão
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C) 
Exercício 4:
Quanto ao índice de viscosidade pode-se afirmar:
 
A)
quanto maior o IV de um óleo, menor será a variação do.índice de viscosidadedo mesmo
 
 
B)
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na elaboração do índice atribuiu-se IV=100 ao óleo de base naftênica
 
 
C)
na elaboração do índice atribuiu-se IV=0 ao óleo de base parafínica
 
 
D)
se os óleos A, B e C são adequados para determinada situação, em igualdade das demais características, deve-se escolher o óleo que apresentar maior IV
 
E)
todas estão erradas
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
Comentários:
D) 
Exercício 5:
Se um determinado óleo lubrificante apresentar a 40 °C viscosidade 58,6 cS e a 100 °C viscosidade 7,6 cS pode-se afirmar que o IV do mesmo será aproximadamente:
É dada a tabela a seguir:
 
 
Viscosidade 
Cinemática L H
100°C mm2/s 
7,30 84,53 51,78
7,40 86,66 52,88
7,50 88,85 53,98
7,60 91,04 55,09
7,70 93,20 56,20
 
 
A)
110
 
B)
76
 
 
C)
90
 
 
D)
98
 
 
E)
85
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O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C) 
Exercício 6:
 
Se um determinado óleo lubrificante apresentar a 100 °C viscosidade igual a 14,6 cS, sua classificação SAE será:
 
É dada a tabela a seguir:
 
 
Baixas Temperaturas
 
Grau de
Viscosidade
SAE
 
 
Absoluta
(cP)
baixa
temperatura
max ºC
Absoluta
(cP)
baixa
temperatura
max ºC
 
Cinemática
(mm2 /s)
A 100 ºC
 
 ASTM D 5283 ASTM D 4684 mínimo máximo
0 W 6200 a -35 60 000 a - 40 
5 W 6600 a -30 60 000 a - 35 3,8 -
10 W 7000 a -25 60 000 a - 30 4,1 -
15 W 7000 a -20 60 000 a - 25 5,6 -
20 W 9500 a -15 60 000 a -20 9,3 -
25 W 13000 a -10 60 000 a -15 5,6 -
20 5,6 <9,3
30 9,3 <12,5
40 12,5 <16,3
50 16,3 <21,9
60 21,9 <26,1
 
 
 
A)
20 W
 
 
B)
25W
 
C)
20
 
D)
30
 
E)
40
 
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
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E) 
Exercício 7:
 
Se um determinado óleo lubrificante apresentar a 40 °C viscosidade 48,6 cS sua classificação ISSO VG será:
É dada a tabela a seguir:
 
 
Grau
de viscosidade
ISO
Viscosidade
cinemática no ponto médio
cS
a 40 0C
Limites de viscosidade
cinemática
cS a 40 0
Min. Máx.
ISO VG 2 2.2 1.98 2.42
ISO VG 3 3.2 2.88 3.52
ISO VG 5 4.6 4.14 5.06
ISO VG 7 6.8 6.12 7.48
ISO VG 10 10 9.00 11.00
ISO VG 15 15 13.5 16.5
ISO VG 22 22 19.8 24.2
ISO VG 32 32 28.8 35.2
ISO VG 46 46 41.4 50.6
ISO VG 68 68 61.2 74.8
ISO VG 100 100 90 110
ISO VG 150 150 135 165
 
 
 
A)
22
 
B)
32
 
C)
46
 
D)
68
 
 
E)
100
 
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C)