Introdução à Reologia Reologia? .

Apresentação em tema: "Introdução à Reologia Reologia? ."— Transcrição da apresentação:

1 Introdução à Reologia Reologia? 

2 Nota: todas as medidas reológicas se realizam em regime laminar
Reologia Reologia é a ciência que estuda o escoamento e a deformação de materiais 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 : Força por unidade de área. Simbolo:  Unidades: Pa (SI) our dina/cm² (cgs) Deformação: Deformação relativa em cisalhamento. Symbolo:  Unidades: Nenhuma Taxa de deformação: Mudança da deformação por unidade de tempo 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 Deformação provocada pelo escoamento
Elementos de fluido

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

8 Classificação dos materiais

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

10 Fluidos Fluidos Newtonianos Fluidos não-Newtonianos Viscoelásticos
Inelásticos Dependentes do tempo Com Sem Plástico Binghan Fluido Casson Fluido Herschel-Buckley Fluidos da lei da potência Tixotrópicos Reopécticos Não dependentes do tempo Pseudoplásticos Dilatantes

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 k= índice de consistência n=índice de escoamento
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 Ex: Fluidos de lei da potencia ou de Otwald de Waele
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.

17 Figura 2.11. Curvas de escoamento a 30ºC das soluções (SF) segundo o planejamento 22 .
Figura Viscosidade aparente a 30ºC das soluções (SF) segundo o planejamento 22 .

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

19 Ex: arcilas, suspensão de amido concentrada
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 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 padrão para chocolate até ano 2000
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 A espessura decresce até:

27 Modelo de Herschel-Bulkley

28 Este fluidos precisam de um tensão mínima para começar a escoar
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 de Herschel-Bulkley Equação a três parâmetros Quando n=1, equação de Binghan

29 Fluidos não newtonianos de características reológicas independentes do tempo de cisalhamento: com tensão inicial 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 Suspensão de amido de amaranto(15%)
(b) Suspensão de amido de amaranto(15%)

31 Resumindo os modelos apresentados até agora
Bingham HB pseudoplástico newtoniano Tensão crítica 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 Não-Newtonianos : propriedades reológicas que dependem do tempo de cisalhamento
Taxa de cisalhamento= Constante Reopéctico Viscosidade Tixotrópico Tempo

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

35 Fluidos reopéticos e tixotrópicos
Newtonianos 2-Fluidos Não 2.1Fluidos inelásticos 2.2-Fluidos viscoelásticos 2.1.1 Independ. do tempo de cis. 2.1.2Ctes. dependentes Lei potência HB Casson Binghan Fluidos reopéticos e tixotrópicos Fluidos de Maxwell Fluidos de Voigt Sem com ,

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 g 10 E - 6 10 E 1 10 E 4 Asfalto Melaço Glicerol óleo de mamona Azeite de Oliva água (1) (2) (3) (4) (5) (6) Log h .

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

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

40 Modelado de toda a curva:modelo de Carrau
Para a faixa de 10-1a 100 Pode utilizar-se a lei da potencia

41