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.