UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA

Determinação da Viscosidade Dinâmica de

Fluidos pelo método Copo DIN

- FÍSICO-QUIMICA EXPERIMENTAL II -

Componentes do Grupo: Matrícula:

Bianca Pinheiro de Sousa

Gislaine Abrantes Nunes 01011253

Jaqueline Alves Santos 00811862

Turma: 6 UNA Engenharia Química

Data do Experimento: 17/08/2012

1- INTRODUÇÃO

1.1) Viscosidade

A viscosidade é uma das variáveis que caracteriza reologicamente uma substância,

ou seja, é a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento a

uma dada temperatura, devido à ação de uma tensão de cisalhamento. Assim, a

viscosidade não está diretamente relacionada com a densidade do líquido, que é a relação

massa/volume.

A ciência que estuda a viscosidade dos líquidos, também chamada de reologia, é a

parte da físico-química que investiga as propriedades e o comportamento mecânico de

corpos que sofrem uma deformação (sólidos elásticos) ou um escoamento (fluido: líquido

ou gás) devido à ação de uma tensão de cisalhamento (num corpo sujeito a uma força

cortante, força por unidade de área da seção transversal do corpo). Muitos sistemas,

principalmente os de natureza coloidal apresentam um comportamento intermediário entre

esses dois extremos, apresentando tanto características viscosas como elásticas. Esses

materiais são chamados de viscoelásticos.

A viscosidade de um fluido é basicamente uma medida de quanto ela gruda. A água

é um fluido com pequena viscosidade. Coisas como shampoo ou xaropes possuem

densidades maiores. A viscosidade também depende da temperatura. O óleo de um motor,

por exemplo, é muito menos viscoso a temperaturas mais altas do que quando o motor

está frio.

Para fluidos que se move através de tubos, a viscosidade leva a uma força resistiva.

Esta resistência pode ser imaginada como uma força de atrito agindo entre as partes de

um fluido que estão se movendo a velocidades diferentes. O fluido muito perto das

paredes do tubo, por exemplo, se move muito mais lentamente do que o fluido no centro

do mesmo.

O fluido em um tubo sofre forças de atrito. Existe atrito com as paredes do tubo, e

com o próprio fluido, convertendo parte da energia cinética em calor. As forças de atrito

que impedem as diferentes camadas do fluido de escorregar entre si são chamadas de

viscosidade. A viscosidade é uma medida da resistência de movimento do fluido. Podemos

medir a viscosidade de um fluido medindo as forças de arraste entre duas placas.

A viscosidade pode ser dividida em três tipos: Viscosidade Aparente, Viscosidade

Cinemática e Viscosidade Absoluta.

1.2) Viscosidade Aparente:

É aquela medida em um único ponto e através de cisalhamento constante. É

expressa por unidades de Poise ou centiPoise (mPa/s). Utilizada na leitura de viscosidade

de fluidos pseudo-plásticos. Viscosímetros: Brookfield, Haake.

1.3) Viscosidade Cinemática:

É aquela medida por um sistema de geometria que se utiliza da gravidade para sua

obtenção de medida. Medida por copos tem, como método, a contagem, através de um

cronômetro, do tempo gasto para o fluido escorrer pelo orifício inferior destes copos.

1.4) Viscosidade Absoluta:

É aquela que é medida por um sistema de geometria que não sofre influência da

gravidade para a obtenção desta medida. Os viscosímetros baseiam-se na medida da

resistência ao escoamento em um tubo capilar pelo torque produzido pelo movimento de

um elemento através do fluido. Os areômetros podem medir um grande intervalo de taxas

de deformação e construir areogramas completos que incluem comportamento tixotrópico

e ensaios dinâmicos para a determinação das propriedades visco-elásticas do material,

além de poder programar varreduras de temperatura.

A fórmula da viscosidade (η) é:

t = η.g

onde, t é tensão de cisalhamento e g a taxa de cisalhamento.

A unidade SI da viscosidade é Pa x s = N.s/m2

A viscosidade é a propriedade dos fluidos correspondente ao transporte

microscópico de quantidade de movimento por difusão molecular. Ou seja, quanto maior a

viscosidade, menor a velocidade em que o fluido se movimenta. É a medida da resistência

de um fluido à deformação causada por um torque. É comumente percebida como a

"grossura", ou resistência ao despejamento. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa

viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade.

1.5) Viscosímetro Copo DIN

Equipamento desenvolvido para atender indústrias petroquímicas, químicas e fins didáticos caracterizados pela produção e manipulação de fluidos, onde se desejam obter resultados referentes à viscosidade em relação ao tempo de escoamento de uma determinada substância. Onde o resultado encontrado é expresso em segundos ou em Centipoise. O viscosímetro método Copo DIN é capaz de atender os requisitos da normalização, onde consegue estabelecer a viscosidade consequente do tempo de escoamento do fluido newtoniano e juntamente com cálculos técnicos sendo principalmente utilizado para determinação da viscosidade cinemática de tintas, vernizes, resinas e outros líquidos com propriedades estabelecidas pela lei de Newton.

                                               

2 - PARTE EXPERIMENTAL

2.1) Materiais e Reagentes

Viscosímetro – Copo DIN 53211

Fuso de Orifício igual a 8mm

Béquer de 250mL

Termômetro

Espátula de aço inox

Gelo

Cronomêtro

Suporte Universal

Xampu feito pelo grupo ( Texapon HBN, Dehyton KE, Arlypon TT, PQ

10, Glydant, Fragrância, NaCl, Água)

Xampu vendido no mercado - Natura

2.2) Metodologia

2.2.1 – Xampu

Dispersou-se PQ 10 na água, em seguida adicionou-se Dehyton KE, Texapon HBN

e Arlypon TT, um a um, homogeneizando a cada adição. Foi adicionado os demais

componentes, Glydant, Fragrância e NaCl e homogeneizados. (ACHO QUE AQUI

FICARIA LEGAL COLOCAR A QUANTIDADE QUE FOI PESADO DE CADA

COMPONENTE, não coloquei pq o q eu tenho anotado aqui ta numerado e não com os

nomes dos componentes)

2.2.2 – Determinação da viscosidade dos fluídos pelo método Copo DIN .

Colocou-se o fuso de 8 mm no Copo DIN, adaptando-se este no anel do suporte universal.

Foi passado, com cuidado a amostra para um béquer de 250 mL, evitando-se que formasse bolhas de ar.

Com as pedras de Gelo, foi colocado o Xampu em banho Maria, para que fosse ajustada a temperatura a aproximadamente 20°C.

Com o dedo indicador da mão esquerda, tampo-se por baixo o furo do fuso.

Com cuidado, passou-se a amostra do xampu para o viscosímetro, até pequeno transbordamento pela canaleta. Passou-se, horizontalmente a espátula, na boca do viscosímetro, de maneira a retirar o excesso de produto.

Ao mesmo tempo, foi retirado o dedo do viscosímetro e acionado o cronômetro.

Observou-se o escoamento, olhando-se internamente no viscosímetro. Quando foi notado o final do escoamento, travou-se o cronômetro.

Foi consultado o Gráfico I em anexo e verificou-se a viscosidade na curva correspondente ao fuso de 8mm.

Este procedimento foi utilizado para determinar a viscosidade dos dois Xampus em questão.

3 - RESULTADOS E DISCUSSÕES

Mediu-se o tempo de escoamento para o xampu feito em aula e do xampu ventido no

mercado – Natura, como segue a tabela a baixo:

Xampu feito em sala Xampu Natura

Tempo de escoamento 32”84 ° 3’27”37°

Tabela 1.0 – Medida do Tempo de Escoamento dos Xampus

Com o tempo estabelecido, foi consultado no Gráfico I, a viscosidade dos fluídos em

questão, utilzando o fuso de 8 mm. Obtendo-se:

Xampu feito em sala Xampu Natura

Viscosidade 1170 cP 2010 cP

Tabela 2.0 – Resultado obtido da Viscosidade dos Xampus

4- ANÁLISES DE ERROS

Os possíveis erros deste experimento são provenientes da diferença da formulação

dos xampus. A leitura da temperatura, assim como também a leitura do tempo

cronometrado, pode ser fonte de algum erro de paralaxe apresentado pelo operador.

Tentou-se minimizar os erros, limpando o viscosímetro após cada solução, medimos

o escoamento das soluções visivelmente menos concentradas antes da mais concentrada.

Tivemos também erros provenientes da imprecisão de calibração e leitura. Sabe-se,

também, que um experimento por mais correto que tenha sido feito, sempre é passível de

algum erro.

5- CONCLUSÃO

Conforme os resultados obtidos experimentalmente, e ainda comparando as

bibliografias tomadas como base, concluiu-se que por meio de um experimento simples e

objetivo, é possível determinar-se experimentalmente a viscosidade, bem como o tempo

de escoamento de soluções.

6 - BIBLIOGRAFIA

Apostila de práticas laboratoriais de Engenharia Química I. Universidade Federal da

Bahia.Salvador, 2011.2

Química Nova,v. 30, n. 5, p. 1374 – 1380, 2007.3 - Silva, M. G.

Universidade Federal de Itajubá.4 - Apostila de práticas laboratoriais de Engenharia

Química I. Universidade do Estado do Amazonas. Manaus, 2011

Apostila de Metodologia Analítica – Viscosidade Copo DIN, concedida pelo professor

em aula

http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrodinamica/viscosidade.html - acesso em

19/08/12 - 22h48

www.fcf.usp.br/Ensino/Graduacao/.../reologia%20brookfield.pdf – acesso em

19/08/2012 – 23h25

ANEXO I

Gráfico Refente ao sub item 2.2.2 (tempo de escoamento (s) versus a

viscosidade