Viscosidade

Viscosidade é a resistência que um fluido oferece ao escoamento. Ela pode ser definida como o atrito interno resultante do movimento de uma camada de fluido em relação a outra.

Um escoamento simples está mostrado na figura abaixo para ilustrar a definição de viscosidade.

Demonstração da definição da viscosidade

Se a força por unidade de área na placa superior fosse medida, encontraríamos F/A = m V/d, isto é, a tensão cisalhante F/A é igual à viscosidade vezes a taxa de deformação, V/d, sendo d a distância entre as placas. Esta relação essencialmente define a viscosidade. Um fluido que responde à tensão cisalhante (F/A) desta maneira é chamado de fluido Newtoniano: ele tem a propriedade que a viscosidade é independente da velocidade. Muitos dos fluidos nos quais se deseja medir a velocidade são Newtonianos (ex.: água, óleos leves), mas outros são não-Newtonianos, como as tintas, os fluidos poliméricos, etc.


Tipos

Existem dois tipos de viscosidade: viscosidade dinâmica e viscosidade cinemática. A viscosidade dinâmica (m) é dada em termos de força requerida para mover uma unidade de área a uma unidade de distância. A unidade mais utilizada é o Poise, g/(cm.s). Por conveniência, a viscosidade é expressa em centiPoise (cP), que é igual a 10-2 Poise. Já a viscosidade cinemática é a viscosidade dinâmica dividida pela densidade do fluido, n =m/r.

No sistema SI, a unidade é m²/s, mas usualmente é medida em centiStokes, cSt. O Stokes é cm²/s; assim, para obter a viscosidade em m²/s, multiplique a viscosidade em cSt por 10-6.


Medição de Viscosidade

A viscosidade é medida em viscosímetros, os quais podem ser classificados em dois grupos: primário e secundário. No grupo primário estão os instrumentos que realizam medidas diretas da tensão e da taxa de deformação do fluido. Instrumentos com diversos arranjos podem ser concebidos para este fim: entre eles há o de disco, o de cone-disco e o de cilindro rotativo, todos eles visando a reprodução do escoamento entre placas planas paralelas visto acima. Os viscosímetros do grupo secundário inferem a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação por meios indiretos, isto é, sem medir a tensão e deformação diretamente. Nesta categoria estão o viscosímetro capilar, no qual a viscosidade é obtida por meio da medida do gradiente de pressão de um escoamento laminar em um tubo, e o viscosímetro de Stokes, onde ela é determinada através de medições do tempo de queda livre de uma esfera através de um fluido estacionário.

Alguns exemplos de viscosidade de fluidos e gases:

  • Hidrogênio @ 20°C – 0,0086 cP Glicol @ 20°C – 19,9 cP
  • Éter @ 20°C – 0,233 cP Água @ 99°C – 0,2848 cP
  • Óleo SAE 20 – 125 cP Acetona – 0,3 cP
  • Óleo SAE 50 – 540 cP Clorofórmio @ 20°C – 0,58 cP
  • Glicerina @ 20°C – 1490 cP Metanol @ 20°C – 0,597 cP
  • Óleo SAE 70 – 1600 cP Benzeno @ 20°C – 0,652 cP
  • Água @ 20°C – 1,002 cP Álcool etílico @ 20°C – 1,2 cP

Tabela de Conversão de Unidades

Veja aqui a Tabela de Conversão de Unidades.