Analise De Escoamento Laminar Viscosimetros

CONSTRUÇÃO DE UM VISCOSÍMETRO

Alexsandra Vieira Dias

Bruno Bernardo Pereira Santos

Bruno Cecílio Credidio

Hélisson Ferreira Ribeiro Leitão

Marcel Santos de Oliveira

Wellington da Cruz Pereira Júnior

Sérgio Borges

3º Semestre - Noturno

1. JUSTIFICATIVA: Um viscosímetro do tipo Stormer utiliza um cronômetro manual em seu método de determinação da velocidade do peso. Isto faz com que o erro experimental seja grande e necessite de várias medições. Além disto, o custo de um viscosímetro deste tipo é muito alto. Este projeto é a proposta de construção de um viscosímetro do tipo Stormer que utiliza um método diferente, com uma exatidão muito maior, para determinar a velocidade do peso em queda – uma filmagem e um software de visão computacional. Será utilizado como material do corpo do viscosímetro o acrílico transparente, que é mais barato do que o aço inox ou galvanizado geralmente utilizado na construção do viscosímetro Stormer.

2. OBJETIVOS: Intenta-se, com este viscosímetro, mostrar que a precisão alcançada pode ser similar a de viscosímetros utilizados nas indústrias e propõe-se um método de maior exatidão. O custo total deste viscosímetro será muito menor do que os preços altíssimos dos equipamentos geralmente comprados pelas indústrias, portanto, uma pequena fábrica que não dispõe de verbas para um viscosímetro Stormer convencional poderá ter um viscosímetro com a precisão necessária, mas com um custo bem mais acessível e maior exatidão.

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA: Segundo Carlos Alberto da Silveira [1], o viscosímetro Stormer (também conhecido como Brookfield que é a distribuidora mais famosa) é capaz de determinar a viscosidade de fluidos com grande precisão, porém, os dados fornecidos pelo experimento devem ser tratados adequadamente de forma matemática para que os valores sejam confiáveis e de grande exatidão. A maior dificuldade encontrada para a determinação da viscosidade tenta ser contornada e solucionada pelo grupo, que é a determinação da velocidade da massa em queda. Apesar de Carlos dizer que o custo do viscosímetro é modesto em relação a outros tipos, o grupo propõe a construção de um viscosímetro que forneça dados tão confiáveis quanto o utilizado por ele, mas com custo ainda menor.

4. PARTE EXPERIMENTAL: Serão comprados e/ou coletados (reciclados) os materiais necessários para a construção do viscosímetro. Após a compra e/ou coleta, será dado início ao processo de construção que terá como base as imagens do anteprojeto e os viscosímetros analisados na revisão bibliográfica. As dificuldades esperadas e também as inesperadas deverão ser superadas nesta etapa que é a mais longa de todo o projeto. Pequenos testes serão feitos frequentemente durante a construção para evitar que as etapas seguintes sejam prejudicadas. Concomitantemente à construção do viscosímetro, será desenvolvido um software simples que permitirá o cálculo de forma ágil e precisa das viscosidades dos fluidos uma vez que os dados tenham sido coletados na realização do experimento (para a obtenção da curva de viscosidade para fluidos não-newtonianos talvez seja necessário utilizar um software de plotagem de gráficos). Concluída a etapa de construção do viscosímetro, será feita sua calibração mediante a determinação do atrito inerente ao equipamento e que deverá ser descontado das viscosidades determinadas. A calibração do viscosímetro será feita respeitando as normas ASTM utilizando água destilada ou deionizada cuja viscosidade é conhecida (1,0030 × 10−3 Pa.s) e constante, pois a água é um fluido newtoniano, ou seja, sua viscosidade não se altera com a força de cisalhamento aplicada. Assim que o equipamento estiver calibrado, o mesmo será utilizado para determinar a viscosidade de diferentes fluidos de viscosidade conhecida e os resultados serão

comparados com os valores conhecidos, e também serão utilizados fluidos de viscosidade não conhecida ou variável.

Para a medição da viscosidade de um fluido através deste viscosímetro, deverão ser efetuadas as seguintes etapas:

A) Limpeza – O interior do equipamento onde o fluido entra em contato deverá ser devidamente lavado a fim de remover qualquer impureza ou resíduos do fluido anteriormente utilizado que possam modificar a viscosidade do fluido a ser analisado. Após a lavagem, o interior deve ser secado meticulosamente.

B) Preparar o equipamento na beira de uma mesa estável.

C) Aquecer o fluido até a temperatura desejada.

D) Despejar lentamente o fluido a ser analisado no interior do viscosímetro até o nível indicado.

E) Tomar a temperatura do fluido.

F) Enrolar o cabo no carretel até a marca indicada.

G) Fechar firmemente a extremidade superior do viscosímetro de forma que o peso a ser solto tenha um livre caminho até o chão, pondo o cilindro interior lentamente em contato com o fluido.

H) Preparar o equipamento de filmagem. A câmera deve estar num tripé estável. Um fundo homogêneo e de cor branca deve ser colocado como fundo para que o software CVMob tenha uma medida precisa da velocidade do peso.

I) Posicionar o peso de 200g na haste presa ao cabo.

J) Iniciar a gravação e soltar o peso.

K) Repetir os passos F e G para os pesos de 300g, 500g e 1000g.

L) Repetir os passos de C a K para outras quatro temperaturas – recomenda-se utilizar as temperaturas de 30 a 70ºC, de 10 em 10ºC.

M) Gravar a queda livre de um dos pesos sobre uma superfície amortecedora para a determinação da aceleração da gravidade local.

N) Transferir os arquivos de vídeo para um computador com o software CVMob previamente instalado.

O) Abrir os arquivos de vídeo e determinar as velocidades terminais dos pesos e a aceleração da gravidade local.

P) Utilizar os dados da velocidade, pesos e gravidade local no software desenvolvido pelo grupo (que utiliza as equações descritas na Fundamentação Teórica) para que este retorne a viscosidade do fluido estudado.

4.1 MATERIAIS E REAGENTES: Materiais necessários para a construção