Relatório de Laboratório de Engenharia Química

INSTITUTO LATINO-AMERICANO DE [pic 1]

TECNOLOGIA, INFRAESTRUTURA E TERRITÓRIO (ILATIT)

Curso: Engenharia Química - Bacharelado

Disciplina: Laboratório de Engenharia Química I (EQI 0024)

Professor: Daniel José de Oliveira Ferreira

MEDIÇÃO DE VISCOSIDADE DE FLUIDOS NEWTONIANOS

Estudante: Alexssandra Marcanssoni Carnaval

                   Anne Gabriele da Silva Santos

                   Eduardo Torres

                   Luanna Leticia de Oliveira Aquino

1. INTRODUÇÃO

A viscosidade é definida como a resistência que um fluido apresenta ao escoamento, existe também a relação da viscosidade com o atrito interno criado pela movimentação de camadas de fluido em relação a outras. A viscosidade pode ser definida de duas formas, a cinemática e a dinâmica. A viscosidade dinâmica representa a razão entre a tensão de cisalhamento e a velocidade de deformação presente no fluido, relacionando-se com a temperatura é quase independente da pressão, sendo ela uma característica muito importante para o estudo de fluidos newtonianos em dutos ou tubulações. A viscosidade é medida em g/cm.s, o Poise, mais usado na sua forma centipoise = Poise x 10^-2. A viscosidade cinemática é a razão entre a dinâmica e a massa específica do fluido a mesma temperatura e pressão (BRASIL, 2013).

O fluido usado na prática foi a água, e assim como querosene e ar, além de outros exemplos, é listada como um fluido newtoniano. Um fluido newtoniano é um fluido onde a tensão de cisalhamento tem proporção linear com a taxa de deformação de cisalhamento (ÇENGEL e CIMBALA, 2006).

Um modo de encontrar a viscosidade de um fluido é utilizando um viscosímetro, muito usado para caracterizar materiais na indústria de materiais e química, sendo empregado em muitos ramos industriais. Tipos diferentes de viscosímetros são utilizados por conta da existência de grande quantidade de fluidos diferentes e unidades de medida. Os mais empregados são o viscosímetro, a queda de bola, o viscosímetro copo Ford, o viscosímetro rotacional e capilar.

Para essa prática, é feito o uso de um reômetro de tubos capilares para a medição da viscosidade. Composto principalmente pelo frasco de Mariotte, frasco esse usado constantemente para obter o escoamento constante de um líquido, ele é composto por um gargalo curto e pequeno, com três tubuladuras onde foram introduzidas pequenas rolhas e fixadas com cera. O frasco varia de volume e muitas vezes é preenchido com água.  

1. OBJETIVOS

Determinar a viscosidade de um fluido newtoniano; analisar e comparar os dados experimentais com o teórico.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1.Materiais

• Tubo de silicone;
• Tubo de vidro;
• Pissete;
• Suporte universal;
• Fita crepe;
• Cronômetro;
• Balança analítica;
• Paquímetro;
• Béquer de 500 mL;
• Proveta de 1000 mL;
• Régua
• Água.

3.2. Métodos

Para realizar o experimento fez-se necessário a montagem de um reômetro de tubos capilares, assim foi utilizado um pissete para substituir o frasco de Mariotte, no pissete foi ligado um tubo de silicone que com o auxílio da fita crepe foi ligado ao tubo de vidro, assim é possível obter um escoamento de tubo constante. Todos os instrumentos foram segurados pelo suporte universal, fazendo com que o pissete ficasse acima dos tubos.

 Utilizando todos os equipamentos de proteção necessários para a prática iniciou-se o experimento. Com o sistema já montado mediu-se o comprimento do tubo utilizando uma régua e também mediu-se  a altura entre o tubo de silicone e o tubo de vidro, onde o tubo de silicone seria a entrada e o tubo de vidro a saída do líquido, e com o auxílio de um paquímetro foi possível encontrar o diâmetro do tubo de saída.

        Para maior facilidade e agilidade da prática, colocou-se 1000 mL de água na proveta, após esse processo a água foi inserida no béquer e logo após foi colocada no pissete. Para que não houvesse erros o circuito estava fechado na saída final, garantindo que o líquido só fosse liberado quando o cronômetro iniciasse.

        Com o fluido já no frasco de Mariotte, certificou-se que não havia bolhas dentro do circuito e então iniciou-se o cronômetro, com isso o tubo de saída foi liberado, mantendo um escoamento constante de 250 mL, quando a quantidade desejada era escoada, parava-se o cronômetro e o béquer era seco e pesado na balança analítica. Então, o frasco foi preenchido novamente e o procedimento foi realizado do mesmo modo apenas variando a altura inicial.  Foram realizadas 10 medições de vazão.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

No Quadro 1 foram dispostos os dados obtidos a partir das medições iniciais e os valores tabelados de densidade e gravidade utilizados posteriormente:

Quadro 1 - Dados iniciais

Diâmetro (m)	0,00365
Comprimento (m)	0,2
Temperatura ( C )	29
Densidade (Kg/m3)	1015
Gravidade (m/s2)	9,8

No decorrer da prática houveram variações na altura, afetando diretamente o tempo total para que o volume de 250ml de água escorresse do Mariotte em decorrência do aumento da pressão. Para determinar a viscosidade do fluido newtoniano (água) foram realizadas 10 medições. Na tabela 2 foram colocados os valores anotados durante as repetições:

Tabela 2 - Valores obtidos na medição da altura e tempo, mantendo o volume constante.

Medidas	Tempo (s)	Altura (m)	Massa + Béquer (Kg)	Massa água (Kg)
1	16,4	0,480	0,52996	0,23794
2	16,7	0,440	0,51517	0,22315
3	18,9	0,415	0,52724	0,23522
4	19,8	0,390	0,51702	0,22500
5	22,3	0,360	0,52706	0,23504
6	24,7	0,340	0,52825	0,23623
7	25,9	0,305	0,52004	0,22802
8	29,6	0,280	0,51899	0,22697
9	47,6	0,230	0,52971	0,23769
10	75,9	0,200	0,51856	0,22654

Tabela 3 -  Parâmetros estabelecidos para o fluido.

Medidas	Volume (m^3)	Vazão (m^3/s)	Velocidade (m/s)	∆P (Pa)
1	0,000238	0,000015	73,93	4708,8
2	0,000223	0,000013	68,25	4316,4
3	0,000235	0,000012	63,58	4071,2
4	0,000225	0,000011	58,05	3825,9
5	0,000235	0,000011	53,83	3531,6
6	0,000236	0,000010	48,75	3335,4
7	0,000228	0,000009	44,86	2992,1
8	0,000227	0,000008	39,13	2746,8
9	0,000238	0,000005	25,47	2256,3
10	0,000227	0,000003	15,20	1762,0