Medição de Viscosidade de Fluidos

RESUMO – Viscosidade é a resistência apresentada por um fluido à alteração de sua forma ou aos movimentos internos de suas moléculas umas em relação às outras, no qual indica a resistência do fluido ao escoamento. Além disso, os fluidos são divididos em duas categorias gerais, dependendo de suas características de fluxo: newtonianos e não newtonianos, sendo o fluxo newtoniano caracterizado por viscosidade constante, independente da velocidade de cisalhamento aplicada, enquanto o não newtoniano por uma mudança viscosidade com o aumento na velocidade de cisalhamento. Portanto, a prática tem como objetivo a determinação da viscosidade de um fluido newtoniano, por meio do ajuste experimental da equação de Hagen-Poiseuille aos dados de velocidade média e queda de pressão, obtidos com o reômetro, sendo a vazão a ser medida mantida constante, para cada distância H, com o auxílio de um frasco de Mariotte.

Palavras-chave: Medição, Frasco de Mariotte, Líquido.

Introdução

Atualmente na indústria, uma das grandezas mais analisadas e/ou medidas é a viscosidade de determinados líquido a serem utilizados. Entende-se por viscosidade como a resistência que um fluido apresenta para se deslizar no sentido de uma camada, que se move em sentido a outra camada subjacente. Portanto, buscar o instrumento e a técnica para medir viscosidade com maior exatidão, eficiência e economia, voltou-se um desafio (WIEGAND, 2017).

Um dos métodos de maior simplicidade usados para a medição da viscosidade é o arranjo experimental do tipo capilar. Trata-se de um frasco de Mariotte colocado na cima de um suporte universal, o qual apresenta um orifício na parte inferior que permite a vazão do líquido a ser estudado. Ligado à brecha do frasco está um tubo capilar que cumpre a função de levar o fluido desde o frasco até um béquer. Basicamente a técnica consiste em medir o tempo que toma uma certa quantidade de líquido para chegar ao béquer.

Tendo em conta que existem vários fatores que afetam diretamente o experimento (como é o caso da perda de carga provocada pelo atrito do tubo capilar), a fórmula usada neste caso para o cálculo da viscosidade é expressada pelo físico Jean Louis Marie Poiseuille, na qual está representado na equação (1):

V=(∆P*D^2) /(32*μ*L) (1)

Onde:

V: velocidade média do fluido

∆P: diferença de pressão

D: diâmetro do tubo capilar

μ: viscosidade dinâmica

L: comprimento do tubo capilar

Experimental

Materiais

Para a realização do procedimento experimental, utilizou-se os seguintes fluidos: água, álcool etílico, detergente líquido e suco de laranja. Os equipamentos utilizados foram: balança sem analítica, cronômetro, termômetro, régua, paquímetro, picnômetro, medidor de nível, funil, béquer de 500mL, proveta de 1000mL, reômetro de tubos capilares previamente construído.

Procedimento

Primeiramente, tomou-se durante o experimento as medidas de vazão mássica do fluido e a queda de pressão ao longo do capilar. A vazão mássica foi facilmente determinada pela medida da massa de fluido que escoava durante um certo período de tempo, enquanto a queda de pressão é determinada pela diferença de cotas entre o fundo do vaso de Mariotte e a extremidade livre o tubo capilar, dada pela variação de altura. Com isso, ΔP = ρgH, sendo que a massa específica do fluido deve ser conhecida pela informação da literatura ou determinada experimentalmente. Portanto, a temperatura do fluido de processo foi mensurada a cada tomada de vazão, no qual foi verificada as dimensões do capilar com o auxílio do paquímetro e trena e tomado no mínimo dez pontos de medição para cada fluido utilizado

Introdução

Atualmente na indústria, uma das grandezas mais analisadas e/ou medidas é a viscosidade de determinados líquido a serem utilizados. Entende-se por viscosidade como