Fenômenos De Transporte I - VISCOSIMETRIA

VISCOSIMETRIA

OBJETIVO

Compreender os conceitos associados a viscosidade do fluido e e os métodos de medição, familiarizando com as unidades usuais.

Medir a viscosidade cinemática de líquidos usuais e determinar a viscosidade dinâmica dos mesmos.

DESCRIÇÃO TEÓRICA

Viscosidade é a resistência interna de um fluido à mudança de sua forma aos movimentos internos de suas moléculas uma das outras. A viscosidade de um fluido denota sua resistência ao escoamento que é o inverso da fluidez, que é a facilidade de um fluido se escoar.

O esforço de separação dentre moléculas adjacentes no interior do fluido, contido entre duas placas paralelas, distantes de dy e sobre um diferencial de velocidade dv na direção perpendicular ao escoamento, expressa-se por:

Ft = A. µ. V/ Y

Ft = A. µ. dV/ dY Т= µ. dV/dY

Onde: Ft é a força tangencial

A é a área da superfície

µ é o coeficiente de viscosidade dinâmica ou absoluta

dV/dY é o gradiente de velocidade transversal ou taxa de deformação angular

T : é a tensão de cisalhamento entre as duas placas paralelas angular

Viscosímetro dinâmico:

Torque T= K µ N

Viscosidade cinemática, v : é a relação entre viscosidade dinâmica, µ e a densidade do fluido:

v = µ /ρ

µ= FL -²T = M LT- 2. L -²T = M L- ¹ T- ¹

v = µ /ρ= ML- ¹ T- ¹ / M. L^(- 3) = V = L²T-¹

Ρ = M. L^(- 3)

Unidades usuais:

-Sistema Internacional (SI): (metro, quilograma massa; segundo)

-CGS (centímetro, grama massa, segundo)

-Sistema Técnico (metro, quilograma força; segundo)

-Viscosidade dinâmica ou absoluta:

µ= FL -²T = ML- ¹ T- ¹ U. S.I: Kgm -¹. S -¹ = Pa.s

C G S = poise

1 poise = 1 g/cm/s = 0,1’ kg/m/s = 0,1 Pa.s

-Viscosidade cinemática,v

V= L²T-¹

U.S. I: m²/ s

CGS = cm²/s= stoke ou st =1x 10 (^-6) m²/s

CGS = mm²/s= centistoke ou cst.

-Para água a 20º C no sistema CGS:

v = 1.0 centistokes = 1x 10 (^-6) m²/s

µ = 1.0 centipoise

Os viscosímetros cinemáticos determinam a viscosidade cinemática através da medição do tempo de escoamento de um determinado volume do fluido sobre condições e instrumentos padronizados.

No viscosímetro Saybolt Universal, a viscosidade é obtida em SSU , pode ser convertida em unidades usuais através da equação experimentais do tipo:

V= C1 t – C2 / t

Sendo o t o tempo de escoamento em segundos (SSU), depois de multiplicado por fator de correção do recipiente.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

MATERIAIS UTILIZADOS

1 Viscosímetro Saybolt Universal

1 Um balão tarado de vidro de 60ml

4 Cronômetro

1 Papel toalha

REAGENTES UTILIZADOS

Fluído Trietanolamina

MÉTODO

Realizou-se inicialmente a seleção do orifício do viscosímetro. Para fluidos viscosos, adota-se um orifício com maior diâmetro, para que o tempo de escoamento não seja excessivamente grande e vice-versa.

O orifício adotado no viscosímetro foi limpo a fim de se retirar qualquer tipo de impureza que possa viesse a comprometer as medições.

Foi verificado e registrado qual era a temperatura, antes de prosseguir com o experimento e inserido uma barra falsa na saída de fluído do viscosímetro.

Foi inserido o balão tarado de 60ml na saída do fluido no viscosímetro, em seguida foi despejado o fluido no orifício adotado no viscosímetro até atingir a borda, sem deixar transbordar.

Em paralelo foram utilizados 4 equipamentos para a medição do tempo de escoamento para calcular a média.

Removido a barra falsa e iniciado a contagem do tempo e preenchido o orifício superior do viscosímetro com fluido, enquanto este escoava para o balão.

Isto é para não haver grandes diferenças de pressão entre o inicio e o fim do escoamento, por causa do volume de fluido no orifício;

Foi observada a marca do balão tarado, e assim que o fluido atingiu esta marca, foi paralisado o tempo marcado, t em segundos e calculado uma média entre os 4 equipamentos

Enfim, foram realizadas as devidas anotações do tempo medido e observado, no corpo do viscosímetro, uma tabela que referenciava qual o fator de correção, Cr utilizado para o orifício adotado no viscosímetro e feito os cálculos.

RESULTADOS, DISCUSSÕES E CONCLUSÕES

Observaram-se os seguintes resultados:

Tabela 1

DADOS FLUIDO

Glicerina bidestilada TRIETANOLAMINA UNIDADE

TEMPERATURA 24 24 °C

FATOR DE CALIBRAÇÃO (Cr) 9,84 9,91

TEMPO