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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Jéssica De Almeida Cordeiro REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Trabalho direcionado a disciplina de físico-química experimental- PLE. RIO DE JANEIRO 2020 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 3. 2. REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................... 3. 2.1. MÉTODO DE STOKES ...................................................................... 4. 2.2. VISCOSÍMETRO ROTACIONAL ........................................................ 5. 2.2. VISCOSÍMETRO DE CANNON-FENSKE .......................................... 5. 3. PÚBLICO ALVO ....................................................................................................6. 4. METODOLOGIA ..................................................................................................8. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 8. 6. CONCLUSÃO ......................................................................................................12. 7. REFERÊNCIAS ................................................................................................... 13. 1 1. INTRODUÇÃO O presente trabalho visa analisar os trabalhos publicados, relacionados a viscosidade, no Congresso Brasileiro de Química (CBQ) entre os anos 2017 a 2019. O CBQ é organizado pela Associação Brasileira de Química (SBQ), é anualmente organizado por uma regional estadual da SBQ e possui publicações em diversas áreas da química incluindo ensino em química. A viscosidade é uma propriedade física característica dos materiais que escoam, atributo dado a resistência de um fluido ao escoamento. A fim de equilibrar as forças tangenciais externas quando estão em movimento. Alguns equipamentos são utilizados para medir a viscosidades dos fluidos, entre eles os viscosímetros. Os viscosímetros são classificados em dois grupos: primário e secundário. Nos viscosímetros primários enquadram-se os equipamentos que fazem uma medida direta da tensão e da taxa de deformação da amostra de fluido. Vários equipamentos podem ser feitos para esse fim: entre eles estão de cone-disco, disco e de cilindro rotativo. Já os viscosímetros do grupo secundário chegam a razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação por caminhos indiretos, isto é, não medem a tensão e a deformação diretamente. Nesta categoria está o viscosímetro capilar e o viscosímetro de Stokes. [4] 2. REFERENCIAL TEÓRICO 2.1. MÉTODO DE STOKES O princípio que gerencia a técnica de Stokes para a determinação da viscosidade de um fluido, relaciona o movimento de um corpo no interior de um fluido com as forças existentes de atrito entre o corpo e fluido que tendem a reduzir a velocidade do corpo. Esta resistência depende da velocidade relativa entre o corpo e o fluido de maneira que para velocidades relativas pequenas, situação associada a regência de resistência de viscosidade ou regime de Stokes, a resistência do fluido ou força de arrasto (Fa ) é proporcional à viscosidade do fluido (𝜇) e à velocidade relativa (v). [1] 2 A força de arrasto (Fa ) sobre um globo de raio r, movimentando-se com uma velocidade v através de um fluido de viscosidade ( Equação 1 ), representada por: Fa = 6.𝜋. v.r. ( Equação 1 ). Portanto, resumidamente o método de Stokes consiste na determinação do tempo de queda necessário para que um globo feito de aço ou ferro percorra determinado distância dentro de um recipiente cilíndrico contendo o fluido desejado. Com o tempo e a distância, é possível determinar a velocidade, está seria a velocidade terminal determinada pelo equilíbrio entre o peso da esfera (P), o empuxo (E), e a força de arrasto (Fa) do fluido, onde a aceleração do globo seria igual a zero (Figura 1) . [2] Figura 1. Balanço de forças e visualização das linhas de corrente em uma esfera em queda livre com velocidade v Fonte: [2] 2.2. VISCOSÍMETRO ROTACIONAL O viscosímetro rotacional é muito usado para os fluidos alimentares não-Newtonianos, geralmente esses viscosímetros são compostos por discos , os quais são submersos na substância a ser analisadas e a força de resistência entre a viscosidade e a rotação é medida. O torque, valor medido com o viscosímetro é 3 calculado baseado na velocidade e geometria dos discos, o resultado final dado pelo viscosímetro é a viscosidade em mPa.s. [3] Nos viscosímetros rotacionais, o fluido é aprisionado em uma geometria específica e uma rotação é exercida em alguma área em contato com o fluido. Por meio do torque necessário para manter a rotação, pode-se determinar a viscosidade (aparente) do fluido. As figuras geométricas mais empregadas são: cilindros concêntricos (i), cone e placa (ii) e placas paralelas (iii) . Cilindros concêntricos: são basicamente um par de cilindros coaxiais (Figura 2). Um dos cilindros gira enquanto o outro permanece estático (sem movimento). [3] Figura 2. Croqui do viscosímetro de Cilindros concêntrico Fonte: [4] O torque preciso para conservar o rotor ( gira em torno de seu próprio eixo produzindo movimentos de rotação) a uma determinada velocidade pode ser correlacionado com a tensão de cisalhamento, enquanto que a velocidade de rotação é uma medida da taxa de deformação. O escoamento entre cilindros concêntricos é denominado como escoamento de Couette. 2.3. VISCOSÍMETRO DE CANNON-FENSKE Os viscosímetro Cannon, são separados, basicamente, em dois grupos: (i) o viscosímetro de Stokes e (ii) Cannon fenske de escoamento por capilar. O de Stokes 4 é o tipo mais simples de fenske, a desvantagem desse instrumento é necessitar de uma quantidades volumosa de líquido. No viscosímetro Cannon fenske de escoamento por capilar (Figura 3), o fluido é forçado a escoar por um tubo em forma de U, movendo-se para fora de um reservatório no sentido a um bulbo de medição. E o tempo que o processo leva permite a medição do valor da viscosidade. Figura 3. Viscosímetro de Cannon-Fenske (capilar) Fonte: [6] A análise do fluido é feita colocando o fluido no reservatório superior com tubo de diâmetro maior, com um volume conhecido, a partir do qual ele é descarregado através de um tubo capilar como resultado da força da gravidade. É realizado uma sucção no tubo de menor diâmetro de modo que o fluido suba. Retira-se a sucção e o fluido passa a escoar lentamente por força (motriz) da gravidade transpassando uma marca, entre as duas marcas é medido o tempo de escoamento. 3. PÚBLICO ALVO Esse trabalho é direcionado ao público de pesquisadores, alunos e técnicos do ensino superior que necessitem dados e conteúdos sobre a temática viscosidade. A fim de investigar as publicações sobre o tema no Congresso Brasileiro de Química. 5 4. METODOLOGIA O método foi dedutivo associado à pesquisa bibliográfica, utilizando uma abordagem quali-quantitativa. A fase inicial da pesquisa constitui-se na seleção do evento, tendo como critério o número mínimo de dez trabalhos publicadosem um período contínuo de anos. Após a escolha do evento, consultou-se na aba de trabalhos científicos publicados no Congresso Brasileiro de Química (CBQ). fez-se um breve levantamento sobre a modalidade de publicação do evento, e em seguida foi iniciada a fase de seleção das publicações e dos anos do evento. A pesquisa foi feita destacando as publicações que possuíam a palavra viscosidade ou viscosímetro no título ou em palavras-chaves, começando das publicações mais atuais (2019) até completar 10 publicações (2017). A partir disso, os resumos de artigos destacados foram e analisados e comparados no presente trabalho. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Em uma análise inicial referente a viscosidade e viscosímetro foram encontrados 10 resumos de artigos, a informação referente a esta fase da seleção está exposta na Tabela 1. Tabela 1: Resumos de Artigos Selecionados Autores Títulos ANO Mayrink, M.I.C.B. ; Reis, E.L. ; Reis, C.D.G. ; Reis, C.; Silva, A.A.S. ; Damasceno, O.I.C. Automação do método de Stokes para a determinação da viscosidade via celular 2017 Arcanjo, F.M. ; Lovera, D.C.V. ; Steinmacher, N.C. ; Bittencourt, P.R.S. ; Souza, A.H.P. ; Leite, O.D. ; Rodrigues, A.C. Avaliação da viscosidade da farinha de maca peruana para aplicação em panificação 2017 6 Machado da Luz, L. ; Bergel, B.F. ; de Carvalho Osório, D. ; Oliveira Rodrigues, C. ; Campomanes Santana, R.M. Avaliação do comportamento de polímeros floculantes em meio aquoso na presença de diferentes concentrações de eletrólito 2017 Mattos, M.V.C.V. ; Trindade, R.A. ; Munhoz, A.P. ; Gautério, F.G.A. ; Burkert, C.A.V. Efeito da razão c/n na produção e viscosidade de exopolissacarídeos de [i]mesorhizobium loti[/i] semia 816 a partir de permeado de soro 2017 Lopes, C.C.B. ; Oliveira, R.G.M. ; Melo, J.C.S.M. ; Costa, C.H.C. ; Badaró, A.D.S. Efeito das diferentes concentrações de sólidos solúveis na viscosidade aparente da polpa de manga 2017 da Silva Ferreira, N. ; Sales Loiola Rosa, M. ; Figueiredo, F.C. ; Pereira Oliveira, T. ; dos Santos Junior, J.R. Recuperação e caracterização físico-química de óleos lubrificantes de motores com utilização de butanol e argila. 2018 Silveira, D.E.S. ; Yamamoto, E.H. ; Fernandes, B.C. ; Souza, K.L.G. ; Silva, S.M.L.S. ; Silva, L.C.P. ; Costa, O.S. Comparação entre viscosidades de massas de pão com e sem glúten. 2019 Silva, S.M.L.S. ; Souza, K.L.G. ; Silveira, D.E.S. ; Yamamoto, E.H. ; Fernandes, B.C. ; Silva, L.C.P. ; Costa, O.S. Estudo comparativo da capacidade de deformação do asfalto modificado com polímeros SBS e concentrado de pneus. 2019 Souza, L.M.A. ; Oliveira, R.G.M. ; Melo, J.C.S. ; Badaró, A.D.S. ; Costa, C.H.C. ; Dantas, E.H. Estudo da influência da temperatura na viscosidade aparente da polpa de melão Cantaloupe através da equação de Arrhenius. 2019 7 Viana, E.B.M. ; Oliveira, N.L.) ; Almeida, M.F. ; Resende, J.V. ; Souza, C.C.E. ; Santos, L.S. ; Veloso, C.M. Influência da modificação térmica aplicada ao amido de banana-da-terra (Musa paradisiaca L.) nas propriedades físico-químicas e reológicas de bioplásticos. 2019 Fonte: Autor Os artigos, inicialmente, foram agrupados por ano (Gráfico 1), expondo uma queda acentuada do ano 2017 para 2018, o que inicialmente poderia ser justificado pela mudança da região do país onde os eventos foram realizados. Já que o CBQ de 2017 foi realizado na região sul e o de 2018 na região nordeste. Contudo, se mostrou como pressuposto preconceituoso, tendo em vista, que o evento de 2019 também foi realizado na região nordeste é a quantidade de publicação foi bem próxima a 2017. Gráfico 1: Publicações por ano Fonte: Autor A análise dos 10 resumos de artigos listados no Quadro 1 foi desenvolvida de acordo as seguintes áreas: (1) Alimentos, (2) Ensino em Química, (3) Ambiental, (4) Bioquímica e Biotecnologia, (5) Química verde e (6) Matérias , as porcentagens de que cada área possui está exposto no Gráfico 2: 8 Gráfico 2: Áreas das Pesquisas Fonte: Autor A partir da correlação dos artigos acima listados, percebemos que a maior parte deles são da área de alimentos, destacando-se portanto a pesquisa da viscosidade no controle de qualidade e caracterização dos alimentos. Quanto aos tipos de equipamentos usados nos artigos selecionados foram explicitados no gráfico 2. Gráfico 3: Equipamentos Utilizados nas Publicações Fonte: Autor 9 6. CONCLUSÃO A partir dos resultados obtidos durante a análise e comparação, pode-se concluir que há uma valorização crescente quanto às técnicas de viscosidade na indústria alimentícia. Com destaque para a última edição (CBQ - 2019) no estado da Paraíba, já que, entre os quatro resumos de artigos selecionados nesta edição três eram da área de alimentos. Além disso, foi possível identificar parâmetros importantes para a tentativa de caracterização , por exemplo, na categoria de alimentos , nos quais foram identificados os objetivos relacionados ao uso dos viscosímetros rotacionais (analogicos e automaticos) a partir das diferenças e similaridades entre os trabalhos publicados nos recentes anais do CBQ. 7. REFERÊNCIAS: [1] ANÁLISE DE VISCOSIDADE DO ÓLEO SAE 20W50 PELO MÉTODO DE STOKES Francisco Gervásio P. M. Júnior1, Ingrid Heloisa da S. Alves2 [2]. SILVA, A. A. S. Um Experimento Didático para Medida da Viscosidade Através de Automação Simples do Método de Stokes. 2015. 35 f. Monografia (Especialização) - Curso de Curso de Licenciatura em Química, Departamento de Química, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2015. [3]. AZEVEDO, Valério. Análise Termo-reológica De Nano Lubrificantes Para Compressores De Refrigeração Aditivados Com Nanotubos De Carbono. Orientador: Francisco de Oliveira Fontes. 2016. 147 f. Tese (Doutorado) - Centro De Tecnologia Programa De Pós-graduação Em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. [4]. ROCHA, Paulo; SILVEIRA, João. Estudo e aplicação de simulação computacional em problemas simples de mecânica dos uidos e transferência de calor. Revista Brasileira de Ensino de Física, [S. l.], ano 2012, v. 34, n. 3, p. 1-8. [5]. CAMPOS, Caroline. REOLOGIA DO SUCO DE GOIABA: EFEITO DA DILUIÇÃO E DO TAMANHO DE PARTÍCULA. Orientador: José Antonio Ribeiro de Souza. 10 2013. 64 f. Dissertação (Pós- Graduação) - CENTRO TECNOLÓGICO CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS , Universidade FEDERAL DE SANTA CATARINA, Florianópolis, 2013. [6]. OLIVEIRA, Daniel. Determinação Da Viscosidade De Misturas Líquidas Binárias Através Do Viscosímetro Capilar De Cannon-fenske. Revista de Ciências Exatas e Tecnologia, [S. l.], v. 7, n. 7, p. 85-96, 23 maio 2014. [7]. MAYRINK, M.I.C.B.; REIS, E.L.; REIS, C.D.G.; REIS, C.; SILVA, A.A.S.; DAMASCENO, O.I.C. Automação do método de Stokes para a determinação da viscosidade via celular. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 7 nov. 2017. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2017/trabalhos/6/11450-18656.html. Acesso em: 7 set. 2020. [8]. ARCANJO, F.M.; LOVERA, D.C.V.; STEINMACHER, N.C.; BITTENCOURT, P.R.S.; SOUZA, A.H.P.; LEITE,O.D.; RODRIGUES, A.C. Avaliação da viscosidade da farinha de maca peruana para aplicação em panificação. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 7 nov. 2017. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2017/trabalhos/10/12449-16363.html. Acesso em: 7 set. 2020. [9]. LUZ, L.; BERGEL, B.F.; OSÓRIO, D.; RODRIGUES, C.; SANTANA, R.M. Avaliação Do Comportamento De Polímeros Floculantes Em Meio Aquoso Na Presença De Diferentes Concentrações De Eletrólito. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 7 nov. 2017. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2017/trabalhos/5/12168-24828.html. Acesso em: 7 set. 2020. [10]. MATTOS, M.V.C.V.; TRINDADE, R.A.; MUNHOZ, A.P.; GAUTÉRIO, F.G.A.; BURKERT, C.A.V. Efeito Da Razão C/N Na Produção E Viscosidade De Exopolissacarídeos De [I]Mesorhizobium Loti[/I] Semia 816 A Partir De Permeado De Soro. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 7 nov. 2017. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2017/trabalhos/11/11068-24627.html. Acesso em: 7 set. 2020. 11 [11]. LOPES, C.C.B.; OLIVEIRA, R.G.M.; MELO, J.C.S.M.; COSTA, C.H.C.; BADARÓ, A.D.S. Efeito das diferentes concentrações de sólidos solúveis na viscosidade aparente da polpa de manga. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 7 nov. 2017. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2017/trabalhos/10/10508-24106.html. Acesso em: 7 set. 2020. [12]. FERREIRA, N.; ROSA, M.; FIGUEIREDO, F.C.; OLIVEIRA, T.; JUNIOR, J.R. Recuperação e caracterização físico-química de óleos lubrificantes de motores com utilização de butanol e argila. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 9 nov. 2018. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2018/trabalhos/8/1320-22295.html. Acesso em: 7 set. 2020. [13]. SILVEIRA, D.E.S.; YAMAMOTO, E.H.; FERNANDES,, B.C.; SOUZA, K.L.G; SILVA, S.M.L.S.; SILVA, L.C.P.; COSTA, O.S. Comparação entre viscosidades de massas de pão com e sem glúten. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 8 nov. 2019. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2019/trabalhos/10/1262-27351.html. Acesso em: 7 set. 2020. [14]. SILVA, S.M.L.S.; SOUZA, K.L.G.; SILVEIRA, D.E.S.; YAMAMOTO, E.H.; FERNANDES, B.C.; SILVA, L.C.P.; COSTA, O.S. Estudo comparativo da capacidade de deformação do asfalto modificado com polímeros SBS e concentrado de pneus. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 8 nov. 2019. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2019/trabalhos/12/866-27351.html. Acesso em: 5 set. 2020. [15]. SOUZA, L.M.A.; OLIVEIRA, R.G.M.; MELO, J.C.S.; BADARÓ, A.D.S.; COSTA, C.H.C.; DANTAS, E.H. Estudo da influência da temperatura na viscosidade aparente da polpa de melão Cantaloupe através da equação de Arrhenius. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 8 nov. 2019. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2019/trabalhos/10/427-27438.html. Acesso em: 7 set. 2020. [16]. VIANA, E.B.M.; OLIVEIRA, N.L.; ALMEIDA, M.F.; RESENDE, J.V.; SOUZA, C.C.E.; SANTOS, L.S.; VELOSO, C.M. Influência da modificação térmica aplicada ao amido de 12 banana-da-terra (Musa paradisiaca L.) nas propriedades físico-químicas e reológicas de bioplásticos. Congresso Brasileiro de Química, [s. l.], 8 nov. 2019. Disponível em: http://www.abq.org.br/cbq/2019/trabalhos/10/1905-28252.html. Acesso em: 7 set. 2020. 13
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