Considere os três tipos de dispositivos para medida de viscosidade viscosímetro rotacional, viscosímetro capilar e reômetro/viscosimetro de placas. Explique o funcionamento de cada um deles em termos de medida de viscosidade e sua respectiva aplicação em função do tipo de fluido.

Passo 1

O enunciado pede para explicar como funcionam três instrumentos de medida de viscosidade – o viscosímetro rotacional, o viscosímetro capilar e o reômetro (ou viscosímetro de placas) – e indicar para quais tipos de fluido cada um é mais indicado. O conteúdo principal é o conceito de viscosidade dinâmica, definida por
\eta = \frac{\tau}{\dot\gamma},
onde \tau é a tensão de cisalhamento e \dot\gamma é a taxa de deformação (taxa de cisalhamento).

Passo 2

Viscosímetro rotacional
Funciona imergindo um elemento giratório (cíclo, cone-ou-placa ou cilindro) no fluido e aplicando um torque para girá-lo a uma velocidade angular \omega conhecida. O instrumento mede o torque M necessário para manter \omega. A partir da geometria do conjunto e da relação
\tau = f(M,\;R,\;L),\quad \dot\gamma = g(\omega,\;R,\;L),
estima-se \eta = \tau/\dot\gamma.
Aplicação: ideal para fluidos de média a alta viscosidade e não newtonianos (tintas, polímeros, suspensões), pois permite varrer diferentes taxas de cisalhamento e obter a curva \eta(\dot\gamma).

Passo 3

Viscosímetro capilar
Baseia-se na lei de Poiseuille: um fluido Newtoniano escoa por um tubo capilar de raio R e comprimento L sob diferença de pressão \Delta P. O volume por unidade de tempo é
Q = \frac{\pi R^4\,\Delta P}{8\,\eta\,L}.
Mede-se o tempo t que um volume padronizado leva para fluir; conhecendo \Delta P, R, L e a densidade \rho, obtém-se
\eta = \frac{\pi R^4\,\Delta P}{8\,L\,Q}.
Aplicação: ótimo para fluidos Newtonianos de baixa a média viscosidade (óleos, solventes, fluidos farmacêuticos), quando se quer uma medida simples e reprodutível de \eta.

Passo 4

Reômetro (viscosímetro de placas)
Usa duas superfícies paralelas (placa superior giratória e base fixa) separadas por uma distância h, preenchidas pelo fluido. Controla-se a rotação da placa superior (definindo \dot\gamma \approx \omega\,R/h) e mede-se o torque M. Calcula-se a curva de tensão de cisalhamento \tau versus taxa \dot\gamma, permitindo caracterizar fluidos complexos (viscoelásticos, com rendimento, tixotrópicos).
Aplicação: indispensável para caracterizar fluidos não newtonianos com estruturas internas (géis, pastas, polímeros fundidos, suspensões concentradas).

Resposta

Viscosímetro rotacional – mede torque e velocidade angular, indicado para fluidos de média/alta viscosidade e não newtonianos;
Viscosímetro capilar – mede tempo de escoamento sob pressão em tubo fino, indicado para fluidos newtonianos de baixa/média viscosidade;
Reômetro de placas – varre tensão versus taxa de cisalhamento em gap controlado, indicado para analisar detalhadamente fluidos complexos viscoelásticos e com comportamento dependente de taxa de cisalhamento.

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