Viscosidade Dinâmica

1 - VISCOSIDADE DINÂMICA

1.1 – CONCEITOS BÁSICOS :

Para o estudo da viscosidade dinâmica de um fluido, vamos recordar algumas propriedades dos fluidos, definidas no anexo 1 (Tabela de Conversão de Unidades).

1.2- OBJETIVO :

Determinar a viscosidade de um fluido que é colocado como lubrificante em um mancal de deslizamento.

Medindo-se as grandezas geométricas do módulo de ensaio, bem como a velocidade cons-tante de queda do peso, de massa “m” conhecida, calcula-se a velocidade dinâmica do fluido.

Para o cálculo da viscosidade cinemática torna-se necessária a determinação da densidade do fluido lubrificante.

1.3 - INTRODUÇÃO :

Para o módulo didático desenvolvido, vamos estudar a viscosidade de um fluido partindo da Lei de Newton da Viscosidade na sua forma simplificada. Por interação molecular (pseudo-atrito), surgirá uma força de resistência. O grau que seu efeito de resistência terá será determinado por um coeficiente que será chamado de viscosidade dinâmica, conforme a equação abaixo:

v = constante (m/s)

F = Fviscosidade

y

Placa Fixa

1.4 - DESENVOLVIMENTO :

Para o módulo, teremos inicialmente a medição das grandezas geométricas:

Ponto 0

Ponto 1

Medição Valor Unidade

D 30,2 mm

D1 40,5 mm

D2 40,8 mm

L 67,0 mm

Massa (M) 0,5 Kg

Tempo descida (T) 17,46 s

Ponto 0 Ponto1

Para determinarmos a viscosidade cinemática, vamos ter que encontrar as seguintes variáveis físicas:

Em laboratório, realizando as medições, teremos:

1.3.1 - Cálculo da força:

O cálculo da força de resistência ao escoamento, determinada pela ação da viscosidade e que coloca o sistema em equilíbrio. Denomina-se força tangencial (Ft) a força que atuará no ponto 1. Es-ta força gera no sistema um momento que produzirá um equilíbrio ao se contrapor ao momento ge-rado pela ação do peso amarrado ao ponto O.

Como o sistema trabalha com velocidade constante, tem-se a validação da primeira lei de Newton, cujo equilíbrio será determinado pela ação de uma força de resistência, introduzida no sis-tema pela ação da viscosidade:

Assim:

1.3.2 – Cálculo da espessura de fluido

Determina-se a espessura de fluido entre o eixo e o mancal, pela equação:

1.3.3 – Cálculo da área do eixo

A área a ser utilizada para o cálculo será determinada pela “área molhada” do eixo.

O fluido atua nos dois lados do eixo

1.3.3 – Cálculo da velocidade da placa “molhada”

A velocidade angular “” será constante para todo o eixo (corpo rígido). A velocidade linear sofrerá variação com o raio. Quanto maior for o raio, maior será a velocidade linear.

Ao realizar a medição do tempo que leva para o peso “G” descer 1,0 (um) metro de altura, puxando o sistema e fazendo o eixo girar com velocidade constante, nos dará a velocidade no ponto onde a corda está presa ao eixo.

Vamos determinar a velocidade média linear no ponto de menor diâmetro, soltando o pên-dulo e obtendo:

Onde: v = velocidade linear

s = espaço percorrido

t = tempo

Esta é a velocidade linear no diâmetro menor. Para obtermos a velocidade angular, faremos:

Sendo “R” o raio do eixo no menor diâmetro e a velocidade angular () constante para todo o eixo.

Com o valor da velocidade angular no ponto onde o fluido atua, podemos então determinar a velocidade linear na placa que está em contato com o fluido. Esta placa terá

1.3.4 – Determinação da densidade do fluido (

Para determinarmos a densidade do fluido que atua como lubrificante, teremos que levar um certo volume conhecido de fluido até uma balança, determinando assim:

Onde:

m = massa de fluido colocada no Becker para medição

V = volume de fluido colocado no Becker.

1.3.5 – Determinação da viscosidade cinemática