EN ISO 3104 Produtos de petróleo - Líquidos claros e opacos - Determinação da viscosidade cinemática e cálculo da viscosidade dinâmica

Muitos derivados de petróleo e alguns materiais não derivados de petróleo são usados ​​como lubrificantes. O funcionamento adequado dos equipamentos depende da viscosidade apropriada do fluido utilizado. Além disso, a viscosidade de muitos combustíveis derivados de petróleo é importante para prever as condições ideais de armazenamento, manuseio e operação. Portanto, a medição precisa da viscosidade é essencial para muitas especificações de produtos.

A norma “EN ISO 3104 Produtos de petróleo - Líquidos claros e opacos - Determinação da viscosidade cinemática e cálculo da viscosidade dinâmica”, que se baseia numa norma europeia e foi posteriormente publicada pela Organização Internacional de Normalização (ISO), descreve dois métodos de ensaio:

• Procedimento A (manual): A viscosidade cinemática de produtos transparentes e opacos é determinada utilizando viscosímetros de vidro manuais em um sistema automatizado.
• Procedimento B (automático). Realizado utilizando viscosímetros capilares de vidro.

O Procedimento A é um método de teste de arbitragem (ou método de teste de referência) para resolver dúvidas ou disputas.

Para os fins desta norma, as seguintes definições se aplicam:

• Viscosidade cinemática: Refere-se à resistência de um fluido ao escoamento sob a ação da gravidade. Em um escoamento gravitacional sob uma dada carga hidrostática, a pressão exercida sobre um fluido é proporcional à sua densidade. Para qualquer viscosímetro, o tempo de escoamento de um fluido a volume constante é diretamente proporcional à sua viscosidade cinemática.
• Viscosidade dinâmica: Refere-se à razão entre a tensão de cisalhamento aplicada e a taxa de cisalhamento de um fluido. É uma medida da resistência de um fluido ao escoamento ou à deformação. O termo viscosidade dinâmica também é usado em um contexto diferente para denotar uma grandeza dependente da frequência, onde a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento apresentam uma dependência temporal sinusoidal. A viscosidade dinâmica também pode ser chamada de coeficiente de viscosidade dinâmica ou viscosidade absoluta.

A norma EN ISO 3104 abrange produtos petrolíferos líquidos, ésteres metílicos de ácidos graxos, diesel parafínico, óleo vegetal hidrogenado, misturas gás-líquido e misturas de biodiesel contendo até 50% de éster metílico de ácido graxo. A viscosidade cinemática é determinada medindo-se o tempo de escoamento de um volume de líquido sob a ação da gravidade, utilizando um viscosímetro capilar de vidro calibrado. A viscosidade dinâmica é obtida multiplicando-se a viscosidade cinemática medida pela densidade do líquido. A faixa de viscosidade cinemática abrangida por este método de ensaio situa-se entre 0,2 mm²/s e 300.000 mm²/s, em temperaturas que variam de -20 °C a +150 °C.

Os resultados obtidos com esses procedimentos dependem do comportamento da amostra e são projetados principalmente para serem aplicados a fluidos onde a tensão de cisalhamento e as taxas de cisalhamento são proporcionais (comportamento de fluxo newtoniano). No entanto, se a viscosidade variar significativamente com a taxa de cisalhamento, resultados diferentes podem ser obtidos com viscosímetros de diferentes diâmetros capilares.

No mundo da engenharia química e do petróleo, a viscosidade é uma propriedade crítica que afeta tudo, desde o desempenho do combustível até a eficiência do lubrificante. A norma EN ISO 3104 fornece um método preciso para determinar a viscosidade cinemática de produtos petrolíferos líquidos. Essa norma garante consistência e confiabilidade em testes essenciais para indústrias que dependem de dados precisos de dinâmica de fluidos.

A norma EN ISO 3104 aplica-se a uma ampla gama de líquidos derivados do petróleo, incluindo:

• Combustíveis (ex.: gasolina, diesel)
• óleos lubrificantes
• Betume e asfalto
• Derivados de petróleo bruto

Esta norma abrange amostras transparentes (claras) e opacas (turvas ou escuras) e aborda desafios nas medições, como partículas em suspensão ou interferência de cor.

Os procedimentos A (manual) e B (automático), definidos na norma EN ISO 3104, baseiam-se no princípio de medir o tempo que um volume fixo de líquido leva para fluir por gravidade através de um tubo capilar de vidro calibrado:

• Procedimento A - Viscosímetros de vidro manuais: Este método tradicional utiliza viscosímetros de contrafluxo:
• Preparação da amostra: O líquido é filtrado, se necessário, e pré-aquecido à temperatura do teste (normalmente 20, 40 ou 100 graus).
• Preenchimento do viscosímetro: Exatamente 10-20 mL da amostra são aspirados para dentro da câmara do viscosímetro utilizando vácuo.
• Cronometragem do fluxo: O líquido é liberado e um cronômetro registra o tempo de fluxo da marca superior até a marca inferior; geralmente são necessárias várias repetições para se obter a média.
• Cálculo: A viscosidade cinemática e a viscosidade dinâmica são calculadas de acordo com as fórmulas fornecidas na norma.

A precisão é garantida mantendo a temperatura ambiente dentro de uma faixa de mais ou menos 0,01 graus e assegurando que o viscosímetro esteja suspenso verticalmente em um banho a temperatura constante.

• Procedimento B - Viscosímetros capilares de vidro automatizados: Projetado para laboratórios de alto rendimento, este método utiliza configurações robóticas com sensores integrados.
• A automação executa os processos de enchimento, temporização e limpeza.
• Sensores ópticos ou de pressão detectam a passagem do menisco, eliminando erros do cronômetro.
• É ideal para líquidos opacos porque minimiza problemas de paralaxe visual.

Ambos os procedimentos especificam as dimensões do viscosímetro de acordo com as faixas de viscosidade esperadas.

A viscosidade afeta diretamente o seguinte:

• Eficiência de combustível: Em motores, uma viscosidade inadequada leva a uma atomização deficiente e ao aumento das emissões.
• Lubrificação: Os óleos devem ter fluidez suficiente em baixas temperaturas, mas manter sua viscosidade sob calor.
• Transporte por dutos: Dados precisos previnem bloqueios em oleodutos.
• Garantia de qualidade: Na Europa, a conformidade com a norma EN ISO 3104 é obrigatória para certificações como a ISO 9001 ou o REACH.

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