Apostila de Fenomenos de transporte , usada no cursos de automação e outros

Relatório Fenômenos de Transporte
DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE DE LÍQUIDOS
(Viscosímetro de Brookfield)
Objetivo:
Avaliar a viscosidade absoluta de dois fluidos newtonianos (óleo automotivo e glicerina).
Teoria:
Reologia é a ciência que trata das deformações e fluxo de materiais causados pela aplicação de uma força. No âmbito das ciências biológicas e farmacêuticas, o estudo da reologia é indispensável para o entendimento de diferentes fenômenos, muitos deles essenciais à vida, eficácia dos medicamentos e dos processos tecnológicos. A reologia abrange diferentes propriedades associadas à deformação da matéria, entre as quais:
extrussibilidade, compressibilidade, ductibilidade, espalhabilidade, elasticidade, fluidez e viscosidade.
A viscosidade é um dos testes físicos aplicados a muitas preparações líquidas, como soluções, emulsões fluídas ou suspensões. É possível medir a viscosidade de preparações semi-sólidas. Pode-se relacionar a viscosidade com a fluidez, velocidade de deslizamento e tixotropismo das amostras analisadas.
Os materiais são divididos em duas categorias gerais, dependendo de suas características de fluxo: newtonianos e não newtonianos. O fluxo newtoniano caracteriza-se por viscosidade constante, independente da velocidade de cisalhamento aplicada, enquanto o não newtoniano por uma mudança na viscosidade com o aumento na velocidade de cisalhamento.
A lei de fluxo de Newton considera camadas paralelas de líquido (de espessura dr e área A), sendo a inferior fixa, com aplicação de força sobre a camada superior e movimento do plano superior a uma velocidade constante, movendo-se cada uma das camadas inferiores com uma velocidade diretamente proporcional à sua distância da camada inferior estacionária.
O gradiente de velocidade, ou velocidade de cisalhamento (dv/dr), é a diferença entre a velocidade dv entre dois planos do líquido separados pela distância dr. A força F aplicada por unidade de área (F/A), necessária para iniciar o fluxo de uma camada molecular sobre a outra, é chamada de tensão de cisalhamento. Nos chamados fluidos Newtonianos, o gradiente de cisalhamento é proporcional a tensão de cisalhamento, sendo a viscosidade a constante de proporcionalidade, ou seja, a força F que se necessita aplicar, tangencialmente, às superfícies superior e inferior, para manter o gradiente de velocidade (dV/dr), dependerá da viscosidade do líquido.
Procedimento:
Nivelar a bancada de ensaios e configurá-la para diversas rotações.
Escolher a haste que melhor se aplica aos fluídos em estudo(spindle1).
Anotar o ângulo de reflexão que aparece no visor.
Resultados Obtidos
Viscosímetro de Brookfield | |||||||||||
Glicerina(a 12 rpm) | Óleo( a 12 rpm) | ||||||||||
Spindler | K | α | Viscosidade | Spindler | K | α | Viscosidade | ||||
1 | 5000 | 41 | ⁰ | 205000 | N.s/m² | 1 | 5000 | 67 | ⁰ | 335000 | N.s/m² |
Tabela 1 – Resultados obtidos no experimento do Viscosímetro de Brookfield
Conclusões
A viscosidade de um fluido pode ser determinada por vários métodos através da resistência de líquidos ao escoamento; dentre elas medindo a resistência ao movimento de rotação de eixos metálicos quando imersos na amostra (reômetro de Brookfield).
Através desta experiência foi possível verificar a viscosidade de líquidos utilizando o viscosímetro de Ostwald e o viscosímetro de Höppler. O experimento em questão permitiu-se obter, através das equações de escoamento laminar, os coeficientes de viscosidade de líquidos de concentrações diferentes, baseados nas suas densidades e tempo de escoamento no viscosímetro.
A viscosidade é uma propriedade dos líquidos associada a sua capacidade de escoamento. Em geral, quanto maior a temperatura menor a viscosidade e quanto maior a densidade maior a viscosidade. Isto foi verificado com os resultados experimentais, ou seja, eles condizem com o esperado. Porém erros podem ter influenciado diretamente nos resultados obtidos, como já foi explicado.