O concreto fresco é um fluido que, naturalmente, sem incremento de aditivos, apresenta comportamento não newtoniano.
Aditivos plastificantes e superplastificantes são produtos que servem para aumentar a trabalhabilidade do concreto, sem precisar adicionar mais água à mistura. Os superplastificantes (SP) promovem a dispersão das partículas finas por meio de repulsão eletrostática. Com isso, a viscosidade é diminuída, com menos adição de água.
A sílica ativa (SA) aumenta a resistência e durabilidade do concreto. Esse aditivo torna o concreto mais impermeável, aumentando a proteção das armaduras de aço contra a corrosão.
Diante disso, são feitas algumas questões:
Elabore equações que estimem a viscosidade do concreto fresco, em relação à tensão cisalhante aplicada, em situação com de SA e de SP.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a viscosidade do concreto fresco, que é um fluido não newtoniano. Isso significa que a viscosidade dele muda conforme a força (tensão cisalhante) que aplicamos. A gente também sabe que certos aditivos, como superplastificantes (SP) e sílica ativa (SA), afetam essa viscosidade. No caso, estamos trabalhando com 0% de SA e 0,1% de SP. Para resolver isso, vamos usar modelos matemáticos que descrevem como a viscosidade relaciona-se com a tensão cisalhante nesse contexto.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender qual modelo matemático usar para descrever a relação entre viscosidade e tensão cisalhante no concreto fresco. Como o concreto é um fluido não newtoniano, um bom modelo é o Modelo de Bingham. Esse modelo considera que o fluido tem uma tensão de escoamento (yield stress) antes de começar a fluir e uma viscosidade plástica depois disso.
A equação do Modelo de Bingham é:
Onde:
  • é a tensão cisalhante
  • é a tensão de escoamento
  • é a viscosidade plástica
  • é a taxa de cisalhamento

Passo 3

Como queremos expressar a viscosidade em função da tensão cisalhante , vamos isolar na equação. Primeiro, subtraímos a tensão de escoamento de ambos os lados:
Agora, dividimos ambos os lados por :
Essa é a equação que relaciona a viscosidade com a tensão cisalhante no Modelo de Bingham.

Passo 4

Agora, precisamos considerar os efeitos dos aditivos. Como estamos usando 0% de SA e 0,1% de SP, isso influencia diretamente a tensão de escoamento e a viscosidade plástica .
Os superplastificantes (SP) diminuem a viscosidade do concreto ao promover a dispersão das partículas finas, reduzindo a necessidade de água. Portanto, com 0,1% de SP, esperamos uma redução na .
A sílica ativa (SA), que não está presente no nosso caso (0%), aumentaria a resistência e impermeabilidade, mas como não estamos usando ela, essa parte não afeta nossa equação atual.

Passo 5

Para finalizar, vamos montar a equação final considerando os valores dados:
Onde:
  • é a tensão cisalhante aplicada
  • é a tensão de escoamento com 0% de SA e 0,1% de SP
  • é a taxa de cisalhamento
Essa equação estima a viscosidade do concreto fresco nessas condições específicas.

Resposta

A viscosidade do concreto fresco, considerando 0% de sílica ativa e 0,1% de superplastificante, pode ser estimada pela equação:
Onde:
  • é a viscosidade
  • é a tensão cisalhante aplicada
  • é a tensão de escoamento nas condições especificadas
  • é a taxa de cisalhamento

Exercícios relacionados

Em relação à viscosidade dos fluidos são feitas as seguintes afirmações:
(I) A viscosidade dos gases não depende da coesão intermolecular.
(II) A temperatura não influencia a viscosidade dos gases.
(III) A viscosidade dos líquidos aumenta com o acréscimo de temperatura.
(IV) A viscosidade cinemática de um líquido diminui com o acréscimo de temperatura.
(V) Fluidos não newtonianos sempre aparecem diagrama reológico não linear.
Quais itens são verdadeiros? Justifique.
O concreto fresco é um fluido que, naturalmente, sem incremento de aditivos, apresenta comportamento não newtoniano.
Aditivos plastificantes e superplastificantes são produtos que servem para aumentar a trabalhabilidade do concreto, sem precisar adicionar mais água à mistura. Os superplastificantes (SP) promovem a dispersão das partículas finas por meio de repulsão eletrostática. Com isso, a viscosidade é diminuída, com menos adição de água.
A sílica ativa (SA) aumenta a resistência e durabilidade do concreto. Esse aditivo torna o concreto mais impermeável, aumentando a proteção das armaduras de aço contra a corrosão.
Diante disso, são feitas algumas questões:
Qual deve ser a tensão de escoamento aproximada para o concreto com de SA e de SP? Em relação ao seu comportamento reológico, qual é a sua classificação?
Ar a 2 atm e é aquecido ao passar através de um tubo de 1 in com .
Calcule o calor transferido por unidade de comprimento do tubo, sendo a temperatura da parede mantida a acima da temperatura do ar ao longo do comprimento do tubo.
Em uma usina hidrelétrica, de água fluem de uma elevação de 120 m para uma turbina, onde a energia elétrica é gerada. A perda de carga irreversível total no sistema de tubulação do ponto 1 ao ponto 2 (excluindo a unidade de turbina) é determinada como sendo 35 m . Se a eficiência global da turbinagerador for de 80 por cento, estime a saída de energia elétrica produzida. (Resposta: 66,7 MW).