Reômetros e viscosímetros

Métodos mais usuais para determinar propriedades de fluidos e pastas Principio Equipamento Escoamento num duto Viscosímetro capilar Reômetro de dutos Escoamento entre duas placas Reômetro de fenda Escoamento rotacional Reômetros rotacionais

Viscosímetro capilar Ostwald Cannon-Fenske Este viscosímetro capilar é utilizada basicamente em laboratório para determinar as viscosidades de fluidos newtonianos( hidrocarbonetos, cetonas , óleos, álcoois , etc.) Mede-se o tempo de escoamento de um fluido num duto capilar de vidro, referido a um fluido padrão: Ostwald Cannon-Fenske

O escoamento de um fluido por gravedade num duto capilar em regime laminar :

Fluido 1 (1) (2) Fluido 2 Dividindo a eq. 1eq.2

Vazão= volume que escoa/tempo L Reômetro de dutos Trabalha por extrusão e se mede a vazão em função da pressão aplicada Pressão P1 P2 Vazão= volume que escoa/tempo L Por exemplo para um fluido de lei da potência :

Reômetro de fenda : Mede-se a vazão em função da diferencia de pressão Fluidos não-newtonianos-pastas na saída do extrusor

CSL2 : Reômetro rotacional Lubrificação a ar Sistema de Medida ou sensor Celula de Control de Temperatura Control de “gap” 2 CSL 100 Rheometer

Esquema do sistema com controle de tensão AR 1000 Eixo Cabeçote do Reômetro Lubrificação a ar motor Medidor optico Amostra-prato Peltier Coluna Sensor Base do Reômetro

Reometro de cilindros concentricos

Tensão de cisalhamento Num reômetro com tensão controlada,o valor da tensão é fixado pelo operador. A tensão é calculada como:  = K*  Onde  = Tensão de cisalhamento K = Constante  = torque A constante, K, é uma constante que depende da geometria.

Taxa de cisalhamento Em um reômetro com tensão controlada, the a taxa de cisalhamento é medida pelo instrumento em função da velocidade de rotação. O calculo da taxa é :  = K *  Onde  = taxa de cisalhamento K = Constante  = velocidade angular em rad./sec. A constante, K, depende da geometria.

Placas disponíveis 2cm 4cm 6cm Tensão de cisalhamento Gap Decreases Gap Taxa de cisalhamento Infinito Increases

Escolha do “Gap”para a geometria de placas paralelas Estabeleça um “gap”de pelo menos 10 x o tamanho da partícula ou gota O mínimo “gap” deve ser 1000 micrones Plate & Plate 1) Set Gap & Trim Edge 2) Close 10 - 50 microns

Cones: ângulos e diâmetros Tensão de cisalhamento 2cm 4cm 6cm Decresce ângulo Taxa de cisalhamento Aumenta

Cilindros Concêntricos Constante: K = 2 1-(R1/R2)2 Constante: K = 1,000 L(R1)2 área superficial maior para obter medidas que requerem baixas tensões ; Possibilidade de ter efeitos de cisalhamento na carga do material; Bom pata testes de suspensões de limitada estabilidade. Onde R1 e R2 são os raios do cilindro e o copo

Limitações do Cone & Placa para dispersões - “Gap” fixo ! Truncamento: 1 grau ~ 20 - 30 microns 2 grau~ 60 microns 4 grau ~ 120 microns Truncamento = Gap Cone & Placa “Gap” deve ser > ou = 10 [diâmetro de partícula !!

Viscosímetro de esfera Outros Viscosímetro de esfera Mede-se o tempo de queda da esfera(newtonianos) Fluidos newtonianos

Simbologia  = deformação  = taxa de deformação  = Stress K = Strain Constant K = Stress Constant  = Angular Motor Deflection M = Torque in Radians Gc = Gravity constant = 98.07 Pascals (SI) = 980.7 dyn/cm2 (cgs) = Motor angular velocity in radians/sec.  = Cone angle in radians H = Gap for parallel plate in mm R = Radius of plate or cone in mm R1 = Radius of concentric cylinder bob in mm R2 = Radius of concentric cylinder cup in mm