A Viscosidade .

Viscosidade – Introdução

Ao promover de o movimento de uma esfera em um fluido ideal de viscosidade η em um regime estacionário, as linhas de corrente formal um desenho perfeitamente simétrico em torno da mesma.

Haverá uma força de arrastamento viscoso Jean Louis Poiseuille (1799 – 1869), foi um físico Francês que realizou experimentos relacionados á viscosidade de fluidos.

Em homenagem aos seus trabalhos, denomina-se a unidade de viscosidade como Poise.

A Lei de George Stokes da viscosidade estabeleceu a ciência de hidrodinâmica.

Realizou trabalho sobre esferas e várias relações de fluxo que variam de mecânica de onda a resistência viscosa. Estudou o movimento de fluidos incompressíveis, a fricção de fluidos em movimento, e o equilíbrio e movimento de sólidos elásticos. Seu trabalho na transmissão de ondas acústicas por materiais viscosos é de interesse na física.

Investigando a teoria de onda de luz, nomeou e explicou o fenômeno fluorescência, e teorizou uma explicação de linhas de fraunhofer no aspecto solar. Ele sugeriu que estes fossem causados através de átomos nas capas exteriores do Sol que absolve certos comprimentos de onda. Porem quando Kirchhoff publicou depois esta explicação aboliram-se quaisquer descobertas anteriores.

TEORIA

A viscosidade dos líquidos vem de atrito interno, isto é, das forças de coesão entre moléculas relativamente juntas. Desta maneira, enquanto que a viscosidade dos gases cresce com um aumento da temperatura, nos líquidos ocorre o oposto. Com o aumento da temperatura, aumenta a energia cinética média das moléculas diminui (em média) o intervalo de tempo que as moléculas passam umas junto das outras, menos efetivas se tornam as forças intermoleculares e menor a viscosidade.

Para entender a natureza da viscosidade nos líquidos, suponhamos duas placas sólidas planas, uma sobre a outra, com um fluido continuo entre elas. Aplicando uma força constante a uma das placas, a experiência mostra que ela é acelerada até atingir uma velocidade constante        (chamada velocidade terminal).

Se a intensidade da força aplicada, por exemplo, a velocidade terminal também duplica. A velocidade terminal é proporcional a força aplicada.

Pensando que o líquido entre as placas se separa em lâminas paralelas, o efeito da força aplicada é o de produzir diferenças de velocidade entre lâminas adjacentes. A lâmina adjacente á placa móvel se move junto com ela e a lâmina adjacente á placa imóvel permanece também imóvel. O atrito entre lâminas adjacentes causa dissipação de energia mecânica e é o que causa a viscosidade no líquido.

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É um fato experimental que o módulo F da força aplicada, necessária para o movimento da placa com velocidade de módulo v constante, é diretamente proporcional a área A da placa e ao módulo da velocidade e inversamente proporcional à distância L entre as placas. Assim, podemos escrever:

[pic 2]

Definimos o chamado coeficiente de viscosidade η do fluido, que depende do fluido da temperatura. No SI, a unidade correspondente é pascal x s e no sistema cgs, poise, de modo que 1 Pa x s = 10 Poise. A tabela abaixo mostra alguns coeficientes de viscosidade.

[pic 3]

http://slideplayer.com.br/slide/332719/

Os coeficientes de viscosidade dos óleos lubrificantes automotivos são normalmente expresso em SAE. Um óleo cuja viscosidade SAE é de 10 a 55°C, por exemplo, possui viscosidade entre 1,6 e 2,2 poise.

Ao definirmos o coeficiente de viscosidade escolhemos o caso em que o fluido, por efeito do movimento de uma das placas, separava-se em camadas muito estreitas, como a camada em contato com cada placa tendo a velocidade desta placa e as camadas intermediárias tendo velocidade que variam linearmente de uma placa para outra. Tal escoamento é chamado laminar ou lamelar. 

       [pic 4]

: Apostilas de Tecnologia Hidráulica Industrial Parker M2001-2 e Manual de Hidráulica Básica Albarus

Normas especificação de lubrificantes

A especificação descreve as exigências mínimas e métodos de teste para produtos que foram determinados pelo fabricante de maquinas. A especificação mais conhecida para fabricantes de graxas e óleos é, por exemplo, MIL do exercito dos Estados Unidos. Outro exemplo é as especificações AGMA “American Manufacture Association” que incluem recomendações para óleos de câmbios em 9 faixas de viscosidade.

A principal ferramenta para determinar estas exigências e métodos de teste são as normas de ensaio, como por exemplo, normas DIN, ASTM, ISSO e VG etc. Estas normas facilitam a escolha mais correta possível do lubrificante a ser usado e assim pode ser obtido um bom funcionamento do elemento de maquina durante a sua vida útil esperada.

DIN é a norma alemã de indústria: Deutsche Industrie Norm.

ASTM (American society for Testing Materials) é a associação de profissionais dos Estados Unidos para normatização de métodos de testes e determinações para especificações de lubrificantes.

Para determinar a consistência de graxas usa-se na maioria dos casos a especificação.

NLGI = National Lubrication Grease Institute (USA). Exemplo Molykote BR-02 plus a onde o número 2 indica a consistência da graxa. Na pagina consistência de graxas você pode encontrar uma tabela da NLGI sobre este assunto.

Alguns exemplos de Normas de Lubrificantes

SAE

Vamos entender um pouco sobre normas de lubrificantes.

A SAE é uma das principais normas que existem. Ela mede viscosidade do lubrificante.

O que significa  norma SAE : (Associação de Engenheiros Automotivos).

A norma SAE J 300 define o chamado grau de viscosidade para lubrificante. Ex:

SAE 40 (grau de viscosidade medido a quente). Quanto mais elevado for o número, mais viscoso será o lubrificante.

No caso condução desportiva condução em cidade ou em ambiente quentes, o motor é submetido a elevadas temperaturas. E então importante a utilização de um lubrificante que mantenha a sua viscosidade quando submetido a elevações de temperatura de modo a garantir a proteção do motor.

Quando o motor está frio, o lubrificante terá a tendência para se apresentar mais viscoso. É então importante que se mantenha fluido mesmo a baixas temperaturas de forma a circular no motor protegendo todos os seus componentes quando efetuar uma partida a frio. A viscosidade medida a frio é igualmente contemplada na norma SAE e denominada como “Winterviscosity grade”.