O Que é Viscosidade? Um olhar mais aprofundado
Viscosidade é uma das propriedades mais medidas em laboratórios de controle de qualidade, porque define como um produto escoa, é bombeado, envasado e aplicado. Por trás dela está o atrito interno entre as moléculas do fluido: quando uma camada de líquido desliza sobre outra, as forças entre as moléculas resistem ao movimento. Quanto mais fortes essas forças, maior a viscosidade.
É por isso que o mel escoa devagar e a água escoa com facilidade, e que o mesmo óleo fica mais fluido quando aquecido.
O Que é Viscosidade?
Viscosidade é a resistência de um fluido ao escoamento. Em termos simples: quanto maior a viscosidade, mais “grosso” é o fluido e mais lentamente ele escorre.
Fórmula da Viscosidade
A viscosidade dinâmica (μ) é definida pela lei de Newton da viscosidade:
τ = μ × (du/dy)
Onde τ é a tensão de cisalhamento (a força aplicada por área), e du/dy é a taxa de cisalhamento (a variação de velocidade entre as camadas do fluido).
A viscosidade cinemática (ν) é a dinâmica dividida pela densidade (ρ):
ν = μ / ρ
Unidades mais usadas:
- Viscosidade dinâmica: Pa·s no Sistema Internacional. No laboratório, usa-se mPa·s ou centipoise (cP), que são equivalentes: 1 mPa·s = 1 cP.
- Viscosidade cinemática: m²/s no Sistema Internacional. No laboratório, usa-se mm²/s ou centistokes (cSt), também equivalentes: 1 mm²/s = 1 cSt.
Para converter entre unidades, veja o guia como converter unidades de viscosidade.
Exemplos práticos de líquidos com diferentes viscosidades
A tabela abaixo mostra valores aproximados de líquidos do dia a dia. Os valores variam com temperatura, composição e, nos não newtonianos, com a forma de medir.
Para valores de molhos, bebidas, laticínios e polpas, consulte a tabela de viscosidade de alimentos.
Tipos de Viscosidade
Existem duas formas de expressar a viscosidade, e cada método de medição entrega uma delas.
Viscosidade Dinâmica
Também chamada de viscosidade absoluta, é a resistência do fluido ao escoamento quando uma força é aplicada. É a grandeza medida pelo viscosímetro rotacional, expressa em mPa·s ou cP. É a mais usada em cosméticos, alimentos, tintas e farmacêuticos.
Viscosidade Cinemática
É a resistência ao escoamento sob a ação da gravidade, ou seja, considera também a densidade do fluido. É medida em viscosímetros capilares, como o Ostwald e o Cannon-Fenske, e expressa em mm²/s ou cSt. É a mais usada em óleos lubrificantes, combustíveis e derivados de petróleo.
Fluidos newtonianos têm viscosidade constante em qualquer velocidade de agitação, como a água e os óleos minerais. Fluidos não newtonianos mudam de viscosidade conforme são agitados, como cremes, molhos e tintas.
Viscosidade e Temperatura
Nos líquidos, a viscosidade diminui quando a temperatura aumenta, porque as moléculas ganham energia e as forças entre elas perdem efeito. Nos gases acontece o contrário: a viscosidade aumenta com a temperatura.
Na prática, isso significa que toda medição de viscosidade precisa informar a temperatura, e que a amostra deve estar estabilizada antes da leitura, com banho ultratermostático ou sensor de temperatura. Entenda em detalhes como a temperatura influencia a viscosidade.
Viscosidade Cinemática da água
A água é a referência mais usada para entender a viscosidade. A 20 °C, sua viscosidade cinemática é de aproximadamente 1,004 mm²/s, e a dinâmica, de 1,002 mPa·s. Veja como os valores mudam com a temperatura:
De 20 °C para 40 °C, a viscosidade da água cai cerca de 35%, o que mostra por que o controle de temperatura é decisivo na medição.
Tipos de Viscosímetros
A viscosidade é medida com viscosímetros, e cada tipo funciona melhor para um grupo de amostras. Os principais são o rotacional, o capilar, o copo Ford, o de queda de esfera, o vibracional e o de bolha. A comparação completa está no guia de tipos de viscosímetro.
Viscosímetro de Queda de Esfera
Mede o tempo que uma esfera leva para descer por um tubo com a amostra. É indicado para líquidos transparentes e newtonianos.
Viscosímetro Rotacional
Mede a força necessária para girar uma haste (spindle) dentro da amostra e indica a viscosidade dinâmica. É o mais usado em laboratório, porque mede também fluidos não newtonianos. Entenda em detalhes o que é um viscosímetro rotacional.
Diferenças entre os Viscosímetros
A principal diferença está no que cada um mede: o rotacional entrega viscosidade dinâmica e funciona com qualquer tipo de fluido; o capilar entrega viscosidade cinemática, com alta precisão, mas só para fluidos newtonianos; o de queda de esfera exige amostra transparente. A escolha depende da amostra, da faixa de viscosidade e da norma exigida.
Onde a Viscosidade se Aplica
- Cosméticos: consistência e estabilidade de cremes, loções e xampus.
- Alimentos: textura de molhos, iogurtes, polpas, bebidas e chocolates.
- Tintas e revestimentos: aplicação, nivelamento e cobertura.
- Petróleo e lubrificantes: classificação de óleos e desempenho de lubrificação.
- Farmacêutico: dosagem e estabilidade de suspensões, géis e pomadas.
- Química e polímeros: resinas, adesivos e emulsões.
A Importância da Viscosidade no Controle de Qualidade
A viscosidade é um dos indicadores mais rápidos de que algo mudou no produto. Uma variação pode indicar erro de formulação, matéria-prima fora de especificação, degradação ao longo do tempo ou problema no processo. Por isso, ela entra nas especificações de lote, nos estudos de estabilidade e nos laudos enviados a clientes.
Relação entre viscosidade e densidade: o que muda?
Densidade é a massa por volume. Viscosidade é a resistência ao escoamento. Um fluido pode ser denso e pouco viscoso, como o mercúrio, ou pouco denso e muito viscoso, como alguns óleos. As duas grandezas se encontram na viscosidade cinemática, que é a viscosidade dinâmica dividida pela densidade.
Perguntas e respostas frequentes sobre Viscosidade
Qual a unidade de viscosidade?
A dinâmica é medida em mPa·s ou cP. A cinemática, em mm²/s ou cSt.
Qual a viscosidade da água?
Cerca de 1 mPa·s a 20 °C.
Qual a diferença entre viscosidade dinâmica e cinemática?
A dinâmica é a resistência ao escoamento sob uma força aplicada. A cinemática é a dinâmica dividida pela densidade, e representa o escoamento sob a gravidade.
A viscosidade aumenta ou diminui com a temperatura?
Nos líquidos, diminui. Nos gases, aumenta.
Viscosidade e densidade são a mesma coisa?
Não. Densidade é massa por volume. Viscosidade é a resistência ao escoamento.
Qual equipamento mede a viscosidade?
O viscosímetro. Os mais usados em laboratório são o rotacional e o capilar.
Erros frequentes na Medição da Viscosidade
- Não controlar ou não registrar a temperatura da amostra.
- Medir amostras com bolhas de ar.
- Usar viscosímetro capilar em fluido não newtoniano.
- Comparar resultados medidos com spindle, rotação ou temperatura diferentes.
- Não verificar o equipamento periodicamente com óleo padrão.
- Não limpar o equipamento entre amostras.
Normas e padrões internacionais para medição de viscosidade
A medição de viscosidade segue normas como ASTM D2196 e ISO 2555 (rotacional), ASTM D445, ISO 3104 e ABNT NBR 10441 (capilar, viscosidade cinemática) e as farmacopeias, como a USP. Veja a tabela completa de normas por setor no guia de tipos de viscosímetro.
Conclusão
Entender a viscosidade é o primeiro passo para medir com confiança: saber se a amostra é newtoniana ou não, se o resultado precisa ser dinâmico ou cinemático e em qual temperatura medir. Com essas respostas, a escolha do viscosímetro fica simples.
Com mais de 25 anos de mercado e certificação ONIP, a Splabor fornece viscosímetros rotacionais e capilares, como o Ostwald e o Cannon-Fenske, para laboratórios de controle de qualidade, pesquisa, universidades e indústrias. Com sede em Presidente Prudente/SP, atendemos clientes em todo o Brasil.
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Referências
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BARNES, H. A.; HUTTON, J. F.; WALTERS, K. An Introduction to Rheology. Amsterdam: Elsevier, 1989.
SCHRAMM, G. A Practical Approach to Rheology and Rheometry. 2. ed. Karlsruhe: Gebrueder Haake, 2000.
HAYNES, W. M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton: CRC Press. (Seção de viscosidade da água em função da temperatura.)
ASTM International. ASTM D445: Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity). West Conshohocken: ASTM.
ASTM International. ASTM D2196: Standard Test Methods for Rheological Properties of Non-Newtonian Materials by Rotational Viscometer. West Conshohocken: ASTM.
