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Grupo: Allan Barcelos Caroline Reis Daiane Oliveira Teixeira Isabella Murinelli Pesoti João Marcos Prates Marcos Vinícius Borges É o estudo do comportamento deformacional e do fluxo de matéria submetido a tensões, sob determinadas condições termodinâmicas ao longo de um intervalo de tempo. Inclui propriedades como: elasticidade, viscosidade e plasticidade. Figura 1: Curva de escoamento de fluidos newtonianos e não newtonianos. Os fluidos podem apresentar 4 tipos de comportamento reológico: → Os fluidos newtonianos apresentam a tensão de cisalhamento diretamente proporcional à taxa de deformação. → Os fluidos dilatantes e pseudoplásticos (Lei da Potência) não apresentam proporcionalidade direta entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação e não necessitam de tensão inicial de cisalhamento para escoar. → Os fluidos plásticos de Bingham necessitam de tensão inicial de cisalhamento para escoar e durante o escoamento apresentam comportamento de fluido newtoniano. → Os fluidos que apresentam comportamento do dilatante e pseudoplástico e necessitam de tensão inicial de cisalhamento para escoar.(Herschel-Bulkley). Principais modelos reológicos para descrever o comportamento de um fluido. Modelo de Newton: Modelo da Lei da Potência ou Ostwald de Waelle: Modelo de Bingham: Modelo de Herschel Bulkley: Esta prática tem como objetivo o estudo das propriedades reológica e determinar o comportamento reológico de alguns fluidos, como o suco de laranja concentrado, uma emulsão com proteína de soja e de um iogurte, em temperatura constante. Foram utilizados para a montagem das curvas de escoamento: Dados experimentais dos materiais (anexo 1 e 2). Para traçar o gráfico e calcular o escoamento foi utilizado o programa Excell. Primeiramente foi criado uma planilha com os dados experimentais dos anexos. Após ter todos os dados na planilha montamos um gráfico tensão de cisalhamento (Pa) x deformação (1\s). Com os gráficos prontos foi adicionado linhas de tendências linear e de potência, para identificar o melhor modelo reológico foram analisados os valores de R² e do erro padrão. Erro padrão = ∑ | tensão predita – tensão experimental |² Este procedimento foi realizado com os 3 fluidos. Curvas reológicas do suco de laranja concentrado: y = 0,1634x + 8,4875 R² = 0,9954 y = 0,6867x0,7974 R² = 0,9999 0 50 100 150 200 0 500 1000 1500 Suco de laranja Tensão Linear (Tensão) Potência (Tensão) Gráfico 1: Curva reológica ajustada para os modelos de Newton e da Lei da Potência. Tabela 1: Parâmetros reológico e estatístico do suco de laranja. O modelo que mais se ajustou aos dados experimentais, segundo os parâmetros PE , erro padrão, e R², coeficiente de correlação, foi o modelo da Lei da Potência. Conforme os dados da tabela acima. Como o ɳ < 1 o fluido é um pseudoplástico. Curva viscosidade aparente x taxa de deformação, suco de laranja. 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0 200 400 600 800 1000 1200 Série1 Gráfico 2: Viscosidade aparente x taxa de deformação do suco de laranja. Curvas reológicas da Emulsão com proteína de soja: y = 0,052x + 3,0548 R² = 0,9744 y = 2,1133x0,324 R² = 0,7623 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 T e n s ã o (P a ) Deformação(1/s) Gráfico 3: Emulsão Série1 Linear (Série1) Potência (Série1) Gráfico 3: Curva reológica ajustada para os modelos de Newton e Lei da Potência. Tabela 2: Parâmetros reológicos e estatístico da Emulsão. Não foi possível determinar a qual modelo a emulsão e representado, o motivo e os valores dos erros serem ambos altos. Porem analisando pelo R² o modelo newtoniano é o que mais se aproxima. Curva viscosidade aparente x taxa de deformação, emulsão. 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 V is c o s id a d e ( P a / s ) Deformação (1/s) Gráfico 4: Viscosidade x Deformação Série1 Gráfico 4: Viscosidade aparente x taxa de deformação, da emulsão Curvas reológicas do iogurte: y = 0,0226x + 1,0826 R² = 0,9989 y = 0,3641x0,5073 R² = 0,9208 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 7,50 8,00 0,00 25,00 50,00 75,00 100,00 125,00 150,00 175,00 200,00 225,00 250,00 275,00 300,00 T e n s ã o ( P a ) Deformação (1/s) Gráfico 3: Iogurte Série1 Linear (Série1) Potência (Série1) Gráfico 3: Curva reológica ajustada para os modelos de Newton e Lei da Potência. Tabela 3: Parâmetros reológicos e estatístico do Iogurte. O modelo que mais se ajustou aos dados experimentais, segundo os parâmetros PE , erro padrão, e R², coeficiente de correlação, foi o modelo Newtoniano. Conforme os dados da tabela acima. Curva da viscosidade aparente x taxa de deformação, iogurte. 0,000 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500 0,550 0,600 0,650 0,700 0,750 0,800 0,850 0,900 0,950 1,000 1,050 1,100 0,00 25,00 50,00 75,00 100,00 125,00 150,00 175,00 200,00 225,00 250,00 275,00 300,00 V is c o s id a d e ( P a / s ) Deformação (1/s) Gráfico 4: Viscosidade x Deformação Série1 Gráfico 6: Viscosidade aparente x taxa de deformação, do iogurte. Foi possível após o experimento determinar o comportamento reológico do suco de laranja, que é modelado pela Lei da Potência e considerado um fluido pseudoplástico. O comportamento da emulsão não foi possível determinar devido a uma variação no erro padrão. Já o iogurte possui um comportamento reológico modelado por Newton, sendo assim, um fluido newtoniano. STEFFE, J. F. Rheological Methods in Food Process Engineering, East Lansing: Freeman Press, 1996. 418 p. FOX, R. W.; PRITCHARD,P.J.; MC DONALD, A. T. Introdução à mecanica dos fluidos. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 710 p. LIVI, C. Fundamento de fenômenos de transporte. Rio de Janeiro:LTC, 2004. 7p.
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