Viscosidade e Fluxo de Fluidos

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25/02/2015 
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Viscosidade , reologia e fluxo dos fluidos 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Viscosidade: 
Resistência ao fluxo ou movimento 
Força 
Camadas irão mover-
se a velocidades 
decrescentes; 
 Camada estacionária 
• Gradiente de velocidade = vel da camada superior (m.s-1) / altura das 
camadas (m) = velocidade de fluxo = velocidade de cisalhamento (γ ) 
 
•Tensão aplicada = tensão de cisalhamento = força aplicada/área (N.m-2) 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Fluidos Newtonianos e não Newtonianos: 
σ = ηγ 
Velocidade de fluxo (γ) é diretamente proporcional ã tensão aplicada (σ) 
 Reologia: 
Estudo das propriedades de fluxo e deformação 
da matéria 
η= σ/γ 
1)Fluidos newtonianos: 
Viscosidade não varia com a velocidade de cisalhamento 
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 Representação gráfica : Reograma 
Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
Exemplos: 
• Fluidos simples: 
Água 
Xaropes 
T
en
sã
o
 d
e 
ci
sa
lh
am
en
to
 
Velocidade de cisalhamento 
θ = η 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Determinação das propriedades de fluxo dos fluidos simples 
Instrumentos especificados na European Pharmacopoeia (Ph. Eur.) ou 
na Bristish Pharmacopoeia (BP) 
• Viscosímetros capilares 
Viscosímetro de Ostwald 
γ m= ρgrc/ 2η 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
2) Fluidos não newtonianos: 
•Não seguem a lei de Newton 
 
•Viscosidade varia com a velocidade de cisalhamento 
 
•Fluidos complexos: sistemas coloidais, dispersos 
 
•Maioria dos fluidos farmacêuticos 
Apresentam 3 tipos 
de comportamento: 
Plástico Pseudoplástico Dilatante 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Fluxo plástico (ou de Bingham) 
•Reograma não passa pela 
origem 
•Cruza o eixo da tensão em no 
valor de cedência 
•Material não flui até que um 
certo valor de tensão seja 
ultrapassado 
•Após valor de cedência 
material comporta-se como 
fluido Newtoniano 
Ex: partículas floculadas em 
suspensão- estrutura contínua que 
deve ser quebrada 
σ = σy + ηpγ 
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T
en
sã
o
 d
e 
ci
sa
lh
am
en
to
 
Velocidade de cisalhamento 
Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Fluxo pseudoplástico 
• Não há valor de cedência 
 
• Material começa a f luir quando 
tensão de cisalhamento é aplicada 
 
• Inclinação da curva diminui 
gradualmente com a velocidade 
de cisalhamento 
 
Viscosidade aparente: 
inclinação da curva em 
relação a tangente em 
um ponto específico 
Deve indicar a qual 
velocidade de 
cisalhamento 
corresponde viscosidade 
aparente 
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T
en
sã
o
 d
e 
ci
sa
lh
am
en
to
 
Velocidade de cisalhamento 
η 
Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Fluxo pseudoplástico 
• Dispersões de hidrocolóides 
Embaraçamento 
inicial das 
macromoléculas 
Aplicação da tensão: 
desembaraçamento, alinhamento 
das moléculas em direção ao 
fluxo, liberação da água 
aprisionada na rede polimérica 
Diminuição da 
viscosidade 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Fluxo dilatante 
• Aumento da viscosidade 
com o aumento da 
velocidade de 
cisalhamento 
 
• Aumentam volume 
durante cisalhamento 
 
Viscosidade aparente: 
inclinação da tangente a 
curva em um ponto 
específico 
Ex: suspensões com alta 
concentração (>50%) de 
partículas pequenas, 
defloculadas 
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η 
Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Fluxo dilatante 
Cisalhamento nulo: partículas 
densamente empacotadas, mínimos 
espaços vazios entre as partículas 
Velocidade de cisalhamento: 
partículas deslocadas, formação de 
agregados e maiores espaços vazios 
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H2O 
H2O 
H2O 
Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Comportamento dependente do tempo 
Fluidos não Newtonianos: viscosidade do fluido varia com a velocidade de 
cisalhamento 
Independente do 
período de tempo 
Situação ideal 
Determinações 
replicadas na 
mesma velocidade 
= mesma 
viscosidade 
Situação real 
Dependente do 
período de tempo 
Estrutura rompida 
não retorna a 
estrutura original 
imediatamente. 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
“mudar pelo toque”= material tixotrópico = 
material que exibe um decréscimo reversível da 
sua viscosidade em função do tempo 
•Característica de materiais capazes de interagir mediante várias ligações 
secundárias, produzindo frouxa estrutura 
 
•Material apresenta aspecto de gel quando não submetido ao cisalhamento 
 
•Sob cisalhamento: elementos tornam-se alinhados e viscosidade diminui 
 
•Após cisalhamento: moléculas retornam a seu estado inicial, embora não 
imediatamente 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
• Materiais submetidos a 
velocidades de 
cisalhamento crescente 
seguida por decrescente 
apresenta curva 
descendente deslocada em 
relação a ascendente: 
Loop de histerese = ruptura 
da estrutura original 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Tixotropia: propriedade desejável a formulações farmacêuticas 
•Maior consistência 
quando acondicionada na 
embalagem 
 
•Fora da embalagem: 
facilidade de espalhar 
sobre a pele/mucosas 
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Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
 Determinação das propriedades de fluxo dos fluidos não 
Newtonianos 
• Medidas devem produzir resultados representativos 
• Não devem ser realizadas em um único ponto 
1) Viscosímetros rotatórios: 
Baseiam-se no arraste viscoso exercido por 
um corpo quando ele é girado em um fluido 
Vantagens: 
• Permite o uso de uma ampla faixa de velocidades de cisalhamento 
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• Viscosímetros cilindrícos 
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• Cone-prato 
Viscosidade, reologia e fluxo dos fluidos 
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ANSEL, H. C., POPOVICH, N. G., ALLEN Jr, L.V. Formas Farmacêuticas e 
sistemas e liberação de fármacos. Ed. Premier, 6 a . Ed, 1999 
AULTON, M. E. Pharmaceutics. The Science of Dosage Form Design. 
Churchill Livingstone, 1996 
Referências bibliográficas