RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FENÔMENO DOS TRANSPORTES

Prévia do material em texto

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA - FENÔMENOS DO TRANSPORTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS – AM 
2024 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA – FENÔMENOS DO TRANSPORTE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS – AM 
 
2024 
Trabalho para obtenção de nota no 
curso de Engenharia Ambiental, 3º 
período, matéria de Fenômenos do 
transporte. 
Aluna: Stefane Nunes Malcher 
RA: 3636544603 
 
1.Introdução 
A análise e manipulação da viscosidade dos fluidos possibilita a criação produtos que 
atendem às necessidades do mercado. O viscosímetro de Stokes é um dos métodos para 
encontrar a viscosidade de fluidos, possibilitando a realização de diversas medidas e cálculos 
que reforçam os conceitos teóricos aprendidos na sala de aula. Para a realização da 
viscosidade dos fluídos, será utilizado o laboratório de atividades da Algetec, onde será 
realizado a análise do deslocamento de esferas metálicas com diferentes diâmetros, quando 
imersas em fluidos com viscosidades distintas. 
 
2. Objetivos 
Determinar a viscosidade de diferentes fluidos. Diferenciar a viscosidade dinâmica e a 
viscosidade cinemática. Compreender a relação entre a velocidade de escoamento e as 
propriedades dos fluidos. Compreender a lei de Stokes através da aplicação do viscosímetro 
na determinação da viscosidade do fluido. 
 
3. Experimento 
Neste laboratório virtual seguirei as instruções contidas no roteiro, possibilitando que 
sejam obtidos os tempos de queda livre de esferas com diâmetros distintos nos fluidos e, 
com isso, encontrar a viscosidade dos fluidos de forma experimental nos tubos que contém 
água, óleo 5W20 e glicerina, podendo realizar uma comparação com os valores teóricos. 
 
4. Resultados 
Fluído Água 
Tubo água - Esfera de 10mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tubo água - Esfera de 8mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2. Resultados do ensaio em tudo com água - esfera de 8mm. 
 
 
Figura 1. Resultados do ensaio em tudo com água - esfera de 10mm. 
Tubo água - Esfera de 6mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Resultados do ensaio em tudo com água - esfera de 6mm. 
 
Tubo água – Esfera de 5mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Resultados do ensaio em tudo com água - esfera de 5mm. 
 
 
Tubo com Água 
Diâmetro 
da Esfera 
Tempo de queda (s) 
Média do Tempo 
de queda (s) 
Distância 
Percorrida 
(m) 
Velocidade 
Média 
(m/s) 
10 mm 0,73 0,71 0,74 0,74 0,73 0,900 1,23 
8 mm 0,83 0,83 0,83 0,85 0,84 0,900 1,07 
6 mm 0,93 0,92 0,93 0,93 0,93 0,900 0,97 
5 mm 0,97 0,97 0,96 0,97 0,97 0,900 0,93 
 Tabela 1. Dados experimentais da água. 
Determinando a Viscosidade 
 
Viscosidade Dinâmica -> µ=(2r²g(ρesfera-ρfluido))/(9[1+2,4(r/R)]V) 
Água ρ=1000Kg/m³, ρesfera= 7850 kg/m³, g=9,81m/s², R=0,022m 
µ10mm=(2*0,005²*9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,005/0,022)]1,23)=0,20𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ8mm=(2*0,004²*9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,004/0,022)]1,07)=0,16𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ6mm=(2*0,003²*9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,003/0,022)]0,97)=0,10𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ5mm=(2*0,0025²*9,81(7850-1000))/(9[1+2,4*(0,0025/0,022)]0,93)=0,08𝑘𝑔⁄𝑚.s 
 
Velocidade Corrigida -> Vcorrigida=[1+2,4×(𝑟⁄𝑅)]*V Água 
Vcorrigida10mm=[1+2,4*(0,005/0,022)]*1,23=1,90m/s 
Vcorrigida8mm=[1+2,4*(0,004/0,022)]*1,07=1,54m/s 
Vcorrigida6mm=[1+2,4*(0,003/0,022)]*0,97=1,29m/s 
Vcorrigida5 mm=[1+2,4*(0,0025/0,022)]*0,93=1,18m/s 
 
Viscosidade Cinemática -> v=µ/ρ Água ρ=1000Kg/m³, 
V10 mm=0,20/1000=2,0*10-4 
V8 mm=0,16/1000=1,6*10-4 
V6 mm=0,10/1000=1,0*10-4 
V5 mm=0,08/1000=0,8*10-4 
Erro Relativo percentual -> Erro Relativo=((Valor experimental-valor real)/valor real)*100 
 
Viscosidade cinemática da água é de 9,86 × 10−7 m²/s 
Erro Relativo10mm=((2,0*10-4-9,86*10-7)/(9,86*10-7))*100=20.183,98% 
Erro Relativo8mm=((1,6*10-4-9,86*10-7)/(9,86*10-7))*100=16.127,79% 
Erro Relativo6mm=((1,0*10-4-9,86*10-7)/(9,86*10-7))*100=10.041,99% 
Erro Relativo5mm=((0,8*10-4-9,86*10-7)/(9,86*10-7))*100=8.013,59% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tabela 2. Dados para Análise da água 
 
Fluído Óleo 5W20 
Tubo óleo 5W20 – 10mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Resultados do ensaio em tudo com óleo 5W20 - esfera de 10mm 
Tubo com óleo 5W20 – 8mm 
 
Tubo Água 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média (m/s) 
Velocidade 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro Relativo 
Percentual 
 10 mm 1,23 1,90 0,20 2,0*10-4 20.183,98 
8 mm 1,07 1,54 0,16 1,6*10-4 16.127,79 
6 mm 0,97 1,29 0,10 1,0*10-4 10.041,99 
5 mm 0,93 1,18 0,08 0,8*10-4 8.013,59 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Resultados do ensaio em tudo com óleo 5W20 - esfera de 8mm 
 
Tubo óleo 5W20 – 6mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Resultados do ensaio em tudo com óleo 5W20 - esfera de 6mm 
 
Tubo óleo 5W20 – 5mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 8.Resultados do ensaio em tudo com óleo 5W20 - esfera de 5mm 
 
Tubo com Óleo 5W20 
Diâmetro da 
Esfera 
Tempo de queda (s) 
Média do Tempo 
de queda (s) 
Distância 
Percorrida (m) 
Velocidade 
Média (m/s) 
10 mm 0,96 0,95 0,96 0,95 0,96 0,900 0,94 
8 mm 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16 0,900 0,78 
6 mm 1,48 1,47 1,49 1,49 1,48 0,900 0,61 
5 mm 1,83 1,82 1,84 1,83 1,82 0,900 0,49 
 Tabela 3. Dados experimentais do óleo 5W20. 
Determinando a Viscosidade 
 
Viscosidade Dinâmica -> µ=(2r²g(ρesfera-ρfluido))/(9[1+2,4(r/R)]V) 
 
Óleo 5W20 ρ=852 kg/m³, ρesfera= 7850 kg/m³, g=9,81m/s², R=0,022m 
 
µ10 mm=(2*0,005²*9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,005/0,022)]0,94)=0,26 𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ8mm=(2*0,004²*9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,004/0,022)]0,78)=0,22𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ6mm=(2*0,003²*9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,003/0,022)]0,61)=0,17𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ5mm=(2*0,0025²*9,81(7850-852))/(9[1+2,4*(0,0025/0,022)]0,49)=0,15 𝑘𝑔⁄𝑚.s 
 
Velocidade Corrigida -> Vcorrigida=[1+2,4×(𝑟⁄𝑅)]*V 
Óleo 5W20 
 
Vcorrigida10 mm=[1+2,4*(0,005/0,022)]*0,94=1,45m/s 
Vcorrigida8 mm=[1+2,4*(0,004/0,022)]*0,78=1,12m/s 
Vcorrigida6 mm=[1+2,4*(0,003/0,022)]*0,61=0,81m/s 
Vcorrigida5 mm=[1+2,4*(0,0025/0,022)]*0,49=0,62m/s 
Viscosidade Cinemática -> v=µ/ρ Óleo 
5W20 ρ=852 kg/m³, 
V10 mm=0,26/852=3,05*10-4 
V8 mm=0,22/852=2,58*10-4 
V6 mm=0,17/852=1,99*10-4 
V5 mm=0,15/852=1,76*10-4 
Erro Relativo percentual -> Erro Relativo=((Valor experimental-valor real)/valor real)*100 
Viscosidade cinemática do óleo 5W20 é de 5,05 × 10-5 m²/s 
Erro Relativo10mm=((3,05*10-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))*100=503,96% 
Erro Relativo8mm=((2,58*10-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))*100=410,89% 
Erro Relativo6mm=((1,99*10-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))*100=294,06% 
Erro Relativo5mm=((1,76*10-4-5,05 × 10-5)/(5,05 × 10-5))*100=248,51% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tabela 4. Dados para análise do óleo 5W20. 
Fluído Glicerina 
Tubo Óleo 5W20 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média (m/s) 
Velocidade 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro Relativo 
Percentual 
 10 mm 0,94 1,45 0,26 3,05*10-4 503,96 
8 mm 0,78 1,12 0,22 2,58*10-4 410,89 
6 mm 0,61 0,81 0,17 1,99*10-4 294,06 
5 mm 0,49 0,62 0,15 1,76*10-4 248,51 
Tubo glicerina – esfera 10mm 
Figura 9. Resultados do ensaio em tudo glicerina - esfera de 10mm 
Tubo glicerina – esfera 8mm 
Figura 10. Resultados do ensaio em tudo glicerina - esfera de 8mm 
Tubo glicerina – esfera 6mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11. Resultados do ensaio em tudo glicerina - esfera de 6mm 
 
Tubo glicerina – esfera 5mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12. Resultados do ensaio em tudo glicerina - esfera de 5mm 
 
Tubo Glicerina 
Diâmetro da 
Esfera 
Tempo de queda (s) 
Média do Tempo 
de queda (s) 
Distância 
Percorrida (m) 
Velocidade 
Média (m/s) 
10 mm 3,43 3,43 3,42 3,43 3,43 0,900 0,26 
8 mm 5,14 5,13 5,12 5,12 5,13 0,900 0,18 
6 mm 8,40 8,37 8,36 8,37 8,38 0,900 0,11 
5 mm 11,49 11,5111,48 11,49 11,49 0,900 0,08 
 Tabela 5. Dados experimentais da glicerina. 
 
Determinando a Viscosidade 
 
Viscosidade Dinâmica -> µ=(2r²g(ρesfera-ρfluido))/(9[1+2,4(r/R)]V) 
Glicerina ρ=1250 kg/m³, ρesfera= 7850 kg/m³, g=9,81m/s², R=0,022m 
µ10 mm=(2*0,005²*9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,005/0,022)]0,26)=0,90𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ8mm=(2*0,004²*9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,004/0,022)]0,18)=0,89𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ6mm=(2*0,003²*9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,003/0,022)]0,11)=0,89𝑘𝑔⁄𝑚.s 
µ5mm=(2*0,0025²*9,81(7850-1250))/(9[1+2,4*(0,0025/0,022)]0,08)=0,88𝑘𝑔⁄𝑚.s 
 
Velocidade Corrigida -> Vcorrigida=[1+2,4×(𝑟⁄𝑅)]*V Glicerina 
Vcorrigida10 mm=[1+2,4*(0,005/0,022)]*0,26=0,40m/s 
Vcorrigida8 mm=[1+2,4*(0,004/0,022)]*0,18=0,26m/s 
Vcorrigida6 mm=[1+2,4*(0,003/0,022)]*0,11=0,15m/s 
Vcorrigida5 mm=[1+2,4*(0,0025/0,022)]*0,08=0,10m/s 
 
Viscosidade Cinemática -> v=µ/ρ Glicerina ρ=1250 kg/m³, 
V10 mm=0,90/1250=7,2*10-4 
V8 mm=0,89/1250=7,1*10-4 
V6 mm=0,89/1250=7,1*10-4 
V5 mm=0,88/1250=7,0*10-4 
Erro Relativo percentual -> Erro Relativo=((Valor experimental-valor real)/valor real)*100 
A viscosidade cinemática da glicerina é de 6,61 × 10−4 m²/s. 
Erro Relativo10mm=((7,2*10-4-6,61*10-4)/(6,61*10-4))*100=8,93% 
Erro Relativo8mm=((7,1*10-4-6,61*10-4)/(6,61*10-4))*100=7,41% 
Erro Relativo6mm=((7,1*10-4-6,61*10-4)/(6,61*10-4))*100=7,41% 
Erro Relativo5mm=((7,0*10-4-6,61*10-4)/(6,61*10-4))*100=5,9% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tabela 6. Dados experimentais da glicerina. 
 
5. Conclusão 
Os resultados obtidos para a viscosidade cinemática da água foram divergentes do 
esperado. Encontramos valores da ordem 10-4, enquanto a viscosidade cinemática da 
água é de 9,86 × 10−7 m²/s. Os valores encontrados não podem ser utilizados para 
representar a viscosidade cinemática da água, pois apresentam erros da ordem de 
10.000% provavelmente por perdas de atrito, erros de medição, calibração de 
instrumentos, arredondamento dos cálculos. 
Os resultados obtidos para a viscosidade cinemática do Óleo 5W20 foram 
divergentes do esperado. Encontramos valores da ordem 10-4, enquanto a viscosidade 
cinemática do óleo 5W20 é de 5,05 × 10-5 m²/s. Os valores encontrados não podem ser 
utilizados para representar a viscosidade cinemática do óleo, pois apresentam erros da 
ordem de 300% provavelmente por perdas de atrito, erros de medição, calibração de 
instrumentos, arredondamento dos cálculos. 
Os resultados obtidos para a viscosidade cinemática da Glicerina foram levemente 
divergentes do esperado, valores da ordem de 7*10-4, enquanto a viscosidade cinemática 
da glicerina é de 6,61 × 10−4 m²/s. Os valores encontrados podem ser utilizados para 
representar a viscosidade cinemática da glicerina, pois apresentam erros da ordem de 7% 
provavelmente por perdas de atrito, erros de medição, calibração de instrumentos, 
arredondamento dos cálculos. 
 
Tubo Glicerina 
Diâmetro 
da Esfera 
Velocidade 
Média (m/s) 
Velocidade 
Corrigida 
(m/s) 
Viscosidade 
Dinâmica 
Viscosidade 
Cinemática 
Erro Relativo 
Percentual 
10 mm 0,26 0,40 0,90 7,2*10-4 8,93 
8 mm 0,18 0,26 0,89 7,1*10-4 7,41 
6 mm 0,11 0,15 0,89 7,1*10-4 7,41 
5 mm 0,08 0,10 0,88 7,0*10-4 5,9 
5. Referências 
ALGETEC – Simulador. Disponível em: 
https://cogna.grupoa.education/sagah/object/default/88186709. Manual do laboratório de 
materiais e tratamento térmico: exigências dos materiais utilizados em engenharia. Acesso 
em 25/10/2024 
 
https://cogna.grupoa.education/sagah/object/default/88186709