Apresentação - Reologia de sistemas newtonianos e não newtonianos

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Fluido não newtoniano e newtoniano
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
 FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL (QMC5411)
Anelise Stangarlin
Jessica Alberton
Juliana Scheffer
Natalia Blasi
Sarah A. Bendo
Introdução
A reologia é a ciência que estuda a deformação e o escoamento de corpos sólidos ou fluidos (gases ou líquidos) devido a uma tensão de cisalhamento; 
Classificação quanto a relação entre taxa de deformação e a tensão de cisalhamento: Fluidos newtonianos e não-newtonianos;
 
Fluidos newtonianos x Fluidos não newtonianos
Fluidos newtonianos: é aquele cuja viscosidade é igual, independente da taxa de cisalhamento na qual é medido, numa dada temperatura. Além disso, seguem a lei de Newton. Esta classe abrange todos os gases e líquidos não poliméricos e homogêneos. (ex.: água, leite, soluções de sacarose, óleos vegetais); 
Fluidos não-newtonianos: a relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento não é constante. Estes fluidos podem ser classificados em dois subgrupos: Não-Newtoniano independente de tempo (fluidos pseudoplasticos, fluidos dilatantes e plásticos) e Não-Newtoniano dependente de tempo (tixotropia e reopexia);
Introdução
O comportamento reológico de um líquido é representado pelo gráfico da sua taxa de cisalhamento versus sua tensão de cisalhamento;
Equipamentos para medir a viscosidade: viscosímetro capilar,
 viscosímetro de esfera,viscosímetro de orifício,viscosímetro rotacional
 
Se o gráfico for linear, então o líquido será dito newtoniano;
Se o gráfico foge da linearidade, o liquido é não- newtoniano;
Experimento
Medida da velocidade angular Ω
 Medida dividindo-se o número de voltas que o cilindro do viscosímetro dá (50) correspondente a metade de uma volta do conta-giros pelo tempo levado.
Acionamento do cilindro
 Gira-se o parafuso do freio 90 graus.
Colocando a amostra
 Para colocar o líquido dentro do copo de medida basta soltar o parafuso da trava da plataforma e abaixá-la, retirar o copo da plataforma, colocar o líquido e recolocá-lo no mesmo lugar e subir a plataforma.
Experimento 
Fazendo medidas
 Medir o tempo para o cilindro dar 50 voltas e calcular a velocidade angular adicionando pesos diferentes.
Cálculo da viscosidade
 Experimentalmente a viscosidade de um líquido pode ser obtida aplicando-se a equação: Onde m é a massa do peso de acionamento, Ω é a velocidade angular do cilindro interno, K é uma constante do instrumento que pode ser obtida utilizando-se um líquido newtoniano de viscosidade conhecida e medindo-se m e Ω para este líquido. A unidade de K depende das unidades utilizadas para η, Ω e m.
Experimento 
Determinação da constante K do viscosímetro
 Utilize glicerina para determinar a constante do viscosímetro na temperatura em que for fazer as medidas. Coloque a glicerina no copo e meça a velocidade angular Ω do cilindro interno em rotações por segundo para uma massa conhecida do peso de acionamento em gramas. 
Resultados 
η maisena médio = 1052,088 mPa s 
η glicerina = 934 mPa s ( a 25°C) ( dados tabelado)
Resultados 
Taxa de Cisalhamento VS massa
Resultados 
Viscosidade VS massa
Conclusão
Ao fazer o gráfico Tensão de Cisalhamento VS Taxa de Cisalhamento para a suspensão de maisena, obtivemos uma curva, onde a viscosidade variou, e isso nos indica que o fluido estudado é considerado um liquido não Newtoniano, já que os fluidos que não apresentam uma taxa de cisalhamento proporcional a tensão de cisalhamento aplicada, ou seja, que não possuem uma viscosidade constante, são chamados de fluidos não Newtonianos. A maisena apresentou uma taxa de cisalhamento em função, exclusivamente, da tensão aplicada. Isso nos mostra que o fluido é independente do tempo. Concluiu-se que a suspensão de maisena é um fluido Não-Newtoniano, pois ocorreu um aumento na viscosidade com o aumento da tensão de cisalhamento, e com este comportamento, esta suspensão é classificada como dilatante.
Aplicações 
Segundo Steffe (1996) existem inúmeras áreas onde são
necessários dados reológicos nas indústrias de alimentos: 
 Cálculos em engenharia de processos, envolvendo uma variedade de equipamentos, como bombas, tubulações, extrusores, misturadores, trocadores de calor, dentre outros; 
Determinação da funcionalidade de ingredientes no desenvolvimento de produtos; 
 Controle intermediário ou final da qualidade de produtos; 
Testes de tempo de prateleira;  Avaliação da textura de alimentos e correlação com testes sensoriais;  Análise de equações reológicas de estado ou de equações constitutivas
Aplicações 
 Avaliação da textura de alimentos e correlação com testes sensoriais;
 Análise de equações reológicas de estado ou de equações constitutivas;
Aplicações 
Margarina/maionese: fluidos não-Newtonianos pseudoplásticos e tixotrópicos - alta consistência - rico conteúdo em óleos - viscosidade diminui com o aumento da força aplicada;
Chocolate: fluido pseudoplástico - escoamento complexo - comportamento reológico variável: aplicação de tensão de deformação inicial se comporta como plástico de Bingham, com o passar do tempo continua a apresentar comportamento de fluido não-Newtoniano - perde classificação de plástico.
Aplicações 
Fluidos não-newtonianos na indústria de alimentos também são comuns, como suco de tomate, amido líquido, ovo branco, polpa de maçã, sopa de legumes, calda grossa, molho de soja, geléia, leite condensado, agar, leite solo, chocolate derretido, massa;
Aplicações