Fluidos Não Newtonianos

Prévia do material em texto

Fluidos Não Newtonianos
A Figura 01 mostra o esquema da ação de uma força sobre uma camada de fluido, conforme visto em página anterior. Considerando que a camada ao longo do eixo X tem velocidade c nula (parede de um conduto), uma força F aplicada a uma distância h produz uma tensão de cisalhamento τ na face superior.
	
	Figura 01
A taxa de cisalhamento ou taxa de deformação  é definida pela variação da deformação de cisalhamento em relação ao tempo:
Nos fluidos newtonianos, verifica-se que há uma proporcionalidade entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação: 
Onde o coeficiente de proporcionalidade η é a viscosidade dinâmica do fluido.
Há fluidos, denominados não newtonianos, cujo comportamento não é linear e pode ser genericamente dado pela relação:
A Figura 02 mostra curvas apenas ilustrativas dos tipos de fluidos de acordo com o comportamento da tensão de cisalhamento. Todos eles pertencem à classe dos independentes do tempo, isto é, as relações não variam com o tempo de aplicação das tensões.
Numa generalização da relação , pode-se dizer que a viscosidade de um fluido genérico é a inclinação da reta tangente à curva no ponto considerado.
A seguir, descrições resumidas dos tipos indicados.
A: Esse é o comportamento de um fluido ideal. Não há viscosidade e, portanto, a tensão de cisalhamento é nula em qualquer ponto. É o tipo considerado em modelos teóricos simples de escoamentos.
B: O tipo dilatante é característico de algumas soluções de açúcar e de amidos. A viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento.
C: O tipo newtoniano já foi visto no início deste tópico e em outras páginas desta série. A esse grupo pertence a maioria dos fluidos práticos, como água e soluções aquosas, óleos, etc.
D:No grupo dos pseudo-plásticos, a viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento. Exemplos: alguns produtos alimentícios, massas de cerâmica e de cimento.
Os próximos tipos têm comportamento de plástico e requerem uma tensão inicial τ0 para início do escoamento. Entretanto, ao contrário dos plásticos sólidos, podem não apresentar prévia elasticidade.
E: Esse é um modelo de fluido plástico com características de aumento da viscosidade com aumento da taxa de cisalhamento.
F: O plástico de Bingham pode ser visto como um fluido newtoniano com uma tensão inicial maior que zero. É o comportamento aproximado de produtos alimentícios com alto teor de gordura (chocolate, manteiga, margarina). 
G: O modelo de Casson mostra características plásticas, com redução da viscosidade no aumento da taxa de cisalhamento. Aplicável a fluidos como sangue e iogurtes.