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Reologia? Introdução à Reologia. Reologia Reologia é a ciência que estuda o escoamento e a deformação de materiais equações constitutivasestado reológicas.

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1 Reologia? Introdução à Reologia

2 Reologia Reologia é a ciência que estuda o escoamento e a deformação de materiais equações constitutivasestado reológicas Usamos a reologia para determinar as relações fundamentais denominadas equações constitutivas ou de estado reológicas, entre forças e deformação. Nota: todas as medidas reológicas se realizam em regime laminar

3 Tensão de cisalhamento, Deformação, & Taxa de cisalhamento Tensão cisalhante Tensão cisalhante : Força por unidade de área. Simbolo : Unidades: Pa (SI) our dina/cm² (cgs) Ü Deformação Ü Deformação: Deformação relativa em cisalhamento. Symbolo : Unidades: Nenhuma Ü Taxa de deformação Ü Taxa de deformação: Mudança da deformação por unidade de tempo Ü Equações constitutivas Ü Equações constitutivas ou equações reológicas

4 A força aplicada numa superfície pode-se descompor numa componente tangencial e outra normal Forças de Superfície

5 Tensão tangencial ou de cisalhamento Tensão Normal

6 Elementos de fluido Deformação provocada pelo escoamento

7 Equações constitutivas Equação empírica determinada para uma dado material que relaciona Taxa de cisalhamento

8 Classificação dos materiais

9 Classificação dos materiais sobre ação de um cisalhamento simples Sólido cristalino Fluido viscoelásticos

10 Não dependentes do tempo Fluidos Fluidos Newtonianos Fluidos não-Newtonianos ViscoelásticosInelásticos Dependentes do tempo ComSem Plástico Binghan Fluido Casson Fluido Herschel-Buckley Fluidos da lei da potência TixotrópicosReopécticos PseudoplásticosDilatantes

11 Equações constitutivas ou reológicas em ensaios de cisalhamento estacionário

12 Fluido Newtoniano: a viscosidade é uma constante Água, gases, leite, soluções de sacarose, sucos clarificados

13 Fluidos não newtonianos de características reológicas independentes do tempo de cisalhamento k= índice de consistência n=índice de escoamento Nota: o newtoniano é um caso especial deste com n=1

14 Fluidos não newtonianos de características reológicas independentes do tempo de cisalhamento Ex: Fluidos de lei da potencia ou de Otwald de Waele Fluidos pseudoplásticos Determina-se um decréscimo da viscosidade na medida que aumenta a tensão aplicada ou taxa de cisalhamento.

15 Fluido pseudoplástico: a maioria dos fluidos alimentares podem ser correlacionados com este modelo: sucos, polpas, produtos lácteos, etc.

16 Figura 2.1. Curvas de escoamento a 30ºC das soluções (SF) com 22% glicerol. Figura 2.2. Curvas de escoamento a 30ºC das soluções (SF) com 28% glicerol.

17 Figura Curvas de escoamento a 30ºC das soluções (SF) segundo o planejamento 2 2. Figura Viscosidade aparente a 30ºC das soluções (SF) segundo o planejamento 2 2.

18 Porque aparece um comportamento pseudoplástico? Amostra não cisalhada Com cisalhamento Agregados quebram-se Polímeros em novelos se alongam Partículas anisotrópicas se alinham no sentido do escoamento ~ 1 s

19 Fluidos dilatantes Fluidos dilatantes Determina-se um aumento da viscosidade aparente com a taxa de cisalhamento Ex: arcilas, suspensão de amido concentrada

20 Fluidos não newtonianos de características reológicas independentes do tempo de cisalhamento: com tensão inicial O fluido na prática somente consegue escoar a partir de um certa tensão aplicada

21 Após lutar para obter umas míseras gotas do líquido vermelho, um jorro repentino soterra seu antes perfeito hambúrguer. Com um timing suspeitamente perfeito, o ketchup muda de uma pasta para quase sólida para um jato de fluido

22 Plastico de Binghan

23 Equação de Casson: Equação padrão para chocolate até ano 2000

24 Rheology of different formulations of milk chocolate and the effect on coating thickness Karnjanolarn, R.; Mccarthy, K. J. of texture studies,37, ,2006

25

26 A espessura decresce até: Velocidade=0

27 Modelo de Herschel-Bulkley

28 Fluidos não newtonianos de características reológicas independentes do tempo de cisalhamento: com tensão inicial Este fluidos precisam de um tensão mínima para começar a escoar Equação a três parâmetros Equação de Herschel-Bulkley Quando n=1, equação de Binghan

29 Fluidos não newtonianos de características reológicas independentes do tempo de cisalhamento: com tensão inicial O fluido na prática somente consegue escoar a partir de um certa tensão aplicada

30 (a) (b) Suspensão de amido de amaranto(15%)

31 Bingham HB Tensão crítica Resumindo os modelos apresentados até agora pseudoplástico newtoniano dilatante

32 Não-Newtonianos : propriedades reológicas que dependem do tempo de cisalhamento Tixotrópicos Quando se mede a viscosidade aparente a tensão constante, detecta-se uma queda da viscosidade no tempo.(quebra de estrutura).Quando ao tensão é eliminada a estrutura se recupera. Reopecticos Neste caso, o efeito contrario é medido: um aumento de viscosidade aparente com o tempo de cisalhamento( também e denominada de antitixotrópico) Reference:Barnes, H.A., Hutton, J.F., and Walters, K., An Introduction to Rheology, Elsevier Science B.V., ISBN

33 Tempo Viscosidade Tixotrópico Reopéctico Taxa de cisalhamento= Constante Não-Newtonianos : propriedades reológicas que dependem do tempo de cisalhamento

34 Curvas de escoamento dos géis de amido de amaranto : pseudoplástico e reopéctico

35 , Sem com 1-FluidosNewtonianos 2-FluidosNãoNewtonianos 2.1Fluidos inelásticos inelásticos 2.2-Fluidosviscoelásticos Independ. do tempo de cis Ctes. dependentes do tempo Lei potência HB Casson Binghan Fluidos reopéticos e tixotrópicos Fluidos de Maxwell Fluidos de Voigt

36 OUTRAS EQUAÇÕES que modelam a viscosidade aparente

37 Curva de escoamento completa. (1)Sedimentação (2)Nivelado (3) Vertido (4)Bombeamento (5) Atrito (6) atomização Log 10 E E 1 10 E 4 Asfalto Melaço Glicerol óleo de mamona Azeite de Oliva água (1) (2) (3) (4) (5)(6) Log

38 Equação de Cross Prediz a curva completa de uma curva de escoamento Cross Simplificações da equação de Cross podem ser utilizadas para correlacionar faixas da curva Lei da potência Sisko Williamson

39 Modelo de Carreau S=parâmetro (inclinação da curva)

40 Modelado de toda a curva:modelo de Carrau Para a faixa de a 100 Pode utilizar-se a lei da potencia

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