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Reômetros e viscosímetros
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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
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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
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O escoamento de um fluido por gravedade num duto capilar em regime laminar :
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Fluido 1 (1) (2) Fluido 2 Dividindo a eq. 1eq.2
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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 :
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Reômetro de fenda : Mede-se a vazão em função da diferencia de pressão
Fluidos não-newtonianos-pastas na saída do extrusor
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CSL2 : Reômetro rotacional
Lubrificação a ar Sistema de Medida ou sensor Celula de Control de Temperatura Control de “gap” 2 CSL 100 Rheometer
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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
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Reometro de cilindros concentricos
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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.
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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.
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Placas disponíveis 2cm 4cm 6cm Tensão de cisalhamento Gap
Decreases Gap Taxa de cisalhamento Infinito Increases
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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 microns
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Cones: ângulos e diâmetros
Tensão de cisalhamento 2cm 4cm 6cm Decresce ângulo Taxa de cisalhamento Aumenta
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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
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Limitações do Cone & Placa para dispersões - “Gap” fixo !
Truncamento: 1 grau ~ microns 2 grau~ 60 microns 4 grau ~ 120 microns Truncamento = Gap Cone & Placa “Gap” deve ser > ou = 10 [diâmetro de partícula !!
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Viscosímetro de esfera
Outros Viscosímetro de esfera Mede-se o tempo de queda da esfera(newtonianos) Fluidos newtonianos
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Simbologia = deformação = taxa de deformação = Stress
K = Strain Constant K = Stress Constant = Angular Motor Deflection M = Torque in Radians Gc = Gravity constant = Pascals (SI) = 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
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