PET 004 - Viscosidade do petróleo

Antes é necessário ressaltar que existem duas viscosidades: a dinâmica e a cinemática.

A viscosidade dinâmica, também conhecida como viscosidade absoluta, é a constante de proporcionalidade que aparece na lei da viscosidade de Newton que afirma que a tensão cisalhante é proporcional a taxa de deformação. Ela mede a resistência oferecida pelo fluido à deformação. Quando alguém diz simplesmente viscosidade está, quase com certeza, se referindo a viscosidade dinâmica. No SI a viscosidade dinâmica é expressa em kg.m-1.s-1 que corresponde a pascal-segundo (Pa.s). Em homenagem a Poiseuille ela recebeu o nome de poiseuille (Ps), mas ninguém usa fora da França. No sistema CGS, a unidade de viscosidade dinâmica é o g.m-1s-1 que se denomina poise (P), também em homenagem a Poiseuille, esta sim uma unidade largamente conhecida. Em todo caso o poise é considerado uma unidade grande e o centipoise (cP) é mais usado.

1P = 1 Pa.s = 10 P = 1000 cP

A viscosidade cinemática é a razão entre a viscosidade dinâmica e a densidade do fluido. No SI a viscosidade cinemática é medida em m2/s. No sistema CGS, a viscosidade cinemática é expressa em cm2/s e recebe o nome de Stokes (St).

A viscosidade dinâmica  da água é 1cP, como a densidade da água é unitária a sua viscosidade cinemática é 1 cSt. Apenas para dar uma idéia relacionamos a viscosidade dinâmica de alguns fluidos conhecidos: querosene (10cP); óleo leve de motor (100 cP); glicerina (1000 cP); mel de milho (10.000 cP) e melaço (100.000 cP). 

É bastante comum a viscosidade ser medida como sendo o tempo de escoamento de um volume prefixado de fluido em condições bem estabelcida por normas. Este tempo em geral guarda uma proporcionalidade com a viscosidade cinemática. É o caso da viscosidade Ford, a viscosidade Zahn usada na industria de tintas e a viscosidade Saybolt usada no caso do petróleo e suas frações.

A viscosidade Saybolt é o tempo necessário para escoar 60 mL de amostra em condições bem determinadas (ASTM D88 – 07). Esta viscosidade é medida em SSU (Segundo Universal Saybolt). Para converter SSU em cSt basta usar a Tabela encontrada na norma ASTM D 2161 que pode ser arimetizada ou computadorizada ao gosto.Existe uma Tabela em

http://www.engineeringtoolbox.com/viscosity-converter-d_413.html

No caso de frações pesadas o orificio da viscosimetro Saybolt é muito estreito, então usa-se um orificio mais largo tambem normatizado. Neste caso tem-se a viscosidade Furol.

Além destas existem as viscosidades Redwood, medida em segundos no viscosimetro Redwood e que é padrão de medida de viscosidade na Inglaterra e a viscosidade Engler, expressa em graus Engler (°E), que é a razão os tempos para 200 mL de um óleo escoar e para 200mL de água escoarem  nas mesmas condições.

Agora é possível falar sobre a viscosidade do petróleo. O petroleo é mais viscoso do que a água, indo de 2 cSt (34 SSU) até cerca de 200 cSt (1000 SSU) a 20°C. Na média a viscosidade dos petróleo raramente excede 60 cSt (320 SSU).

A viscosidade do petróleo decresce com a temperatura. Esta variação é importante no caso de óleos lubrificante e deu origem ao chamado indice de viscosidade. O Índice de Viscosidade (IV) mede a variação da viscosidade com a temperatura. Quanto maior o IV, menor será a variação de viscosidade do óleo lubrificante, quando submetido a diferentes valores de temperatura. O IV é calculado a partir das viscosidades cinemáticas a 40°C e 100 °C conforme manda a norma ASTM D2270 – 04.