6. Reologia de Dispersões_Suspensões A

Instituto de Egenharia Mecânica - IEMInstituto de Egenharia Mecânica - IEM
Graduação em Engenharia de Materiais - EMTGraduação em Engenharia de Materiais - EMT
EMT 028 - REOLOGIAEMT 028 - REOLOGIA 
6. Reologia de Dispersões6. Reologia de Dispersões
Prof. Gerson Avelino FernandesProf. Gerson Avelino Fernandes
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEIUNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEI
• Conceitos básicos 
• Dispersões coloidais
• Suspensões
SUMÁRIOSUMÁRIO
6.1 CONCEITOS6.1 CONCEITOS
O que é uma dispersão do ponto de vista 
químico?
Mistura de duas ou mais substâncias, onde as partículas da 
fase dispersa se encontram distribuídas na fase 
dispergente.
fase dispersa
dispersante, dispergente ou fase de 
dispersão
disperso
dispergente
6.1 CONCEITOS6.1 CONCEITOS
São classificados conforme o tamanho das partículas 
no disperso em: solução, coloide e suspensão
6.1 CONCEITOS6.1 CONCEITOS
Principais características:
Soluções Coloides Suspensões
Partículas 
dispersas
Átomos, íons ou 
moléculas
Aglomerados de 
átomos, íons ou 
moléculas, ou 
macromoléculas 
ou macroíons
Grandes 
aglomerados de 
átomos, íons ou 
moléculas
Visibilidade das 
partículas
Invisíveis Visíveis ao 
ultramicroscópio
Visíveis ao 
microscópio 
comum
Sedimentação 
das partículas
Não se 
sedimentam
Sedimentam-se 
nas 
ultracentrífugas
Sedimentam-se 
nas centrífugas 
comuns
Separação por 
filtração
Impossível Com ultrafiltros Com filtros 
comuns
6.1 CONCEITOS6.1 CONCEITOS
Aerosol e AerogelAerosol e Aerogel
Suspensão, Suspensão, 
Emulsão e Gel Emulsão e Gel 
Emulsão e PastaEmulsão e Pasta
6.1 CONCEITOS6.1 CONCEITOS
Exemplos:
• Soluções: açúcar dissolvido em água, sal de cozinha 
dissolvido em água, liga metálica de cobre e níquel, ar 
atmosférico.
• Coloides: gelatina na água, argilas, fumaças, 
espumas, fluidos de células vivas, maionese, chantili, 
leite, tintas, marshmallow, manteiga, vidro vermelho, 
neblina.
• Suspensões: terra em água, areia em água.
6.1 CONCEITOS6.1 CONCEITOS
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
SUSPENSÃOSUSPENSÃO
Apresenta uma microestrutura composta por 
partículas sólidas incluídas em um meio líquido
REOLOGIAREOLOGIA
O comportamento reológico de uma suspensão 
se apresenta dentro dos limites entre um sólido e 
um líquido.
As propriedades reológicas de uma suspensão são 
influenciadas, de maneira marcantes, pelas características 
físico-químicas da fase sólida presente.
1 – Concentração volumétrica de sólidos1 – Concentração volumétrica de sólidos
2 – Distribuição de tamanho de partículas2 – Distribuição de tamanho de partículas
3 – Interações 3 – Interações (atração e repulsão)(atração e repulsão) entre as partículas dispersas entre as partículas dispersas
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
As características de fluxo de uma suspensão são definidas em As características de fluxo de uma suspensão são definidas em 
função da relação entre o movimento de translação/rotação função da relação entre o movimento de translação/rotação 
das partículas sólidas no interior do líquido e as interações das partículas sólidas no interior do líquido e as interações 
interpartícula.interpartícula.
O movimento das O movimento das 
partículas durante o partículas durante o 
fluxo é dependente fluxo é dependente 
da da “concentração”“concentração” da da 
suspensãosuspensão
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
Fullman (1953), Modelo quantitativo microestruturalFullman (1953), Modelo quantitativo microestrutural
O livre caminho médio (O livre caminho médio () é um ) é um 
bom indicador para definir-se a bom indicador para definir-se a 
“concentração” de uma “concentração” de uma 
suspensãosuspensão
 
 = (2/3).d= (2/3).d .( 1-.( 1- )/ )/ 
 = Livre caminho médio= Livre caminho médio
dd= Diâmetro médio= Diâmetro médio
 = Fração volumétrica= Fração volumétrica
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
SUSPENSÕES DILUÍDASSUSPENSÕES DILUÍDAS
Ocorre quando Ocorre quando  é “pequeno” (< 0,05) e/ou d é “pequeno” (< 0,05) e/ou d é “grande” é “grande”
 é grandeé grande
 >> d>> d
Probabilidade de contatos Probabilidade de contatos 
entre partículas é pequenaentre partículas é pequena
Teoria das Teoria das 
colisões entre colisões entre 
2 corpos2 corpos
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
Suspensões diluídasSuspensões diluídas
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
SUSPENSÕES “MODERADAMENTE” CONCENTRADASSUSPENSÕES “MODERADAMENTE” CONCENTRADAS
Ocorre para Ocorre para  “intermediário” (> 0,05 ) e/ou d “intermediário” (> 0,05 ) e/ou d é “pequeno” é “pequeno”
Suspensões onde não há interações interpartículas já apresenta Suspensões onde não há interações interpartículas já apresenta 
comportamento viscoelasticocomportamento viscoelastico
 é pequenoé pequeno
 > d> d
Probabilidade de contatos Probabilidade de contatos 
entre partículas é grandeentre partículas é grande
Colisões entre Colisões entre 
diversos diversos 
corposcorpos
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
Suspensões Moderadamente ConcentradasSuspensões Moderadamente Concentradas
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
SUSPENSÕES CONCENTRADASSUSPENSÕES CONCENTRADAS
Ocorre quando Ocorre quando  é elevado (> 0,3) e/ou d é elevado (> 0,3) e/ou d é “muito pequeno” é “muito pequeno”
Forças de interação interpartícula começam a atuar (dForças de interação interpartícula começam a atuar (d≤ 1≤ 1m)m)
 é pequenoé pequeno
 ≤ ≤ dd
Probabilidade de contatos Probabilidade de contatos 
entre partículas é ~ 100%entre partículas é ~ 100%
Colisões entre Colisões entre 
diversos diversos 
corposcorpos
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
Suspensões ConcentradasSuspensões Concentradas
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
Suspensões ConcentradasSuspensões Concentradas
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
Suspensões ConcentradasSuspensões Concentradas
~0,65~0,65
6.2 SUSPENSÕES6.2 SUSPENSÕES
6.3 COLÓIDES OU 6.3 COLÓIDES OU 
DISPERSÕES COLOIDAISDISPERSÕES COLOIDAIS
Reologia de Suspensões ColoidaisReologia de Suspensões Coloidais
 - Os sistemas coloidais envolvem uma classe específica de 
dispersões onde o diâmetro das “partículas” dispersas exercem 
papel determinante sobre as propriedades dessa dispersão.
 - As dispersões coloidais são obtidas quando o tamanho das 
partículas dispersas estão dentro do intervalo entre 1 1 m e 1 m e 1 
nmnm.
 
6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS
ClassificaçãoClassificação
De acordo com a natureza das partículas do disperso:
Coloide micelar: as partículas do disperso (aqui chamadas de micelas ou 
tagmas) são agregados de átomos, moléculas ou íons.
Exemplos: Enxofre coloidal (S8)n na água; ouro coloidal (Au)n na água, 
polimerizações em emusão
Coloide molecular: as partículas do disperso são macromoléculas 
(moléculas gigantes).
Exemplos: amido (C6H10 O5)n na água.
Coloide ionico: suas partículas são íons "gigantes" (macro íons), ou 
melhor, macromoléculas com cargas elétricas em um ou mais 
locais.
Exemplos: proteínas na água.
6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS
Exemplos: Exemplos: gelatina, leite, sorvete, sangue, etc.gelatina, leite, sorvete, sangue, etc.
6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS
Fase
 dispersa
Dispersante Nome técnico Exemplos
sólido gás aerossol fumaça
líquido gás aerossol spray de cabelo, 
névoa
sólido líquido sol ou gel tintas
líquido líquido emulsão leite, maionese
gás líquido espuma espuma extintora de 
incêndio
sólido sólido dispersão sólida ou 
sol sólido
vidro rubi, algumas 
ligas
gás sólido espuma sólida espuma isolante
Tipos de Coloides
6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS6.3 DISPERSÕES COLOIDAIS
Classificação