Na indústria, o conhecimento de algumas propriedades reológicas é muito importante para o cálculo e para o estabelecimento do tipo de instalações que serão usadas no transporte por bombeamento de alimentos fluidos. De acordo com o comportamento da viscosidade, frente a uma força aplicada, os fluidos são classificados em seis categorias. Com base nos conhecimentos sobre o tema, responda:
a) Quais são as seis categorias em que são classificados os fluidos?
b) Caracterize cada uma das categorias, descrevendo o comportamento da viscosidade, quando é aplicada uma força no fluido.
c) Esboce um gráfico no plano cartesiano ilustrando as seis categorias de comportamento reológico.
a) Quais são as seis categorias em que são classificados os fluidos?
b) Caracterize cada uma das categorias, descrevendo o comportamento da viscosidade, quando é aplicada uma força no fluido.
c) Esboce um gráfico no plano cartesiano ilustrando as seis categorias de comportamento reológico.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre propriedades reológicas dos fluidos, que basicamente é o estudo de como os fluidos se comportam quando submetidos a forças. Isso é super importante na indústria para saber como bombear alimentos líquidos, por exemplo. A matéria que vamos usar aqui é a Reologia, e para resolvermos vamos precisar conhecer as diferentes categorias de fluidez dos fluidos com base no comportamento da viscosidade quando aplicamos uma força.
Passo 2
a) Quais são as seis categorias em que são classificados os fluidos?
Os fluidos são classificados em seis categorias principais com base no comportamento da viscosidade quando submetidos a uma força. Essas categorias são:
- Newtoniano
- Pseudoplástico (Shear-Thinning)
- Dilatante (Shear-Thickening)
- Bingham Plastics
- Tixotrópico
- Rheopético
Passo 3
b) Caracterize cada uma das categorias, descrevendo o comportamento da viscosidade, quando é aplicada uma força no fluido.
Vamos detalhar cada uma dessas categorias:
-
Newtoniano:
- Descrição: A viscosidade permanece constante, independentemente da força aplicada.
- Comportamento: Se você aumentar a força, a taxa de deformação (ou velocidade de escoamento) aumenta proporcionalmente.
- Exemplo: Água e óleo são exemplos clássicos de fluidos newtonianos.
-
Pseudoplástico (Shear-Thinning):
- Descrição: A viscosidade diminui à medida que a força aplicada aumenta.
- Comportamento: Quando você aplica mais força, o fluido flui mais facilmente.
- Exemplo: Ketchup e tinta são pseudoplásticos. É por isso que é mais fácil despejar ketchup depois de sacudi-lo.
-
Dilatante (Shear-Thickening):
- Descrição: A viscosidade aumenta à medida que a força aplicada aumenta.
- Comportamento: Com mais força, o fluido fica mais espesso e mais difícil de fluir.
- Exemplo: Amido de milho misturado com água (conhecido como mistura não newtoniana) é dilatante.
-
Bingham Plastics:
- Descrição: Possuem um tensão de escoamento mínima. Antes de atingir essa tensão, eles se comportam como sólidos.
- Comportamento: Depois de ultrapassar a tensão de escoamento, comportam-se como fluidos viscosos.
- Exemplo: Massa de maionese e pasta de dente são exemplos de Bingham Plastics.
-
Tixotrópico:
- Descrição: A viscosidade diminui com o tempo quando a força é aplicada continuamente.
- Comportamento: Inicialmente resistente, mas fica mais fluido com o tempo sob esforço constante.
- Exemplo: Certos tipos de tintas e argilas são tixotrópicas.
-
Rheopético:
- Descrição: A viscosidade aumenta com o tempo quando a força é aplicada continuamente.
- Comportamento: Ficam mais espessos com o tempo sob esforço constante.
- Exemplo: Alguns tipos de tinta e cimento fresco exibem comportamento reopético.
Passo 4
c) Esboce um gráfico no plano cartesiano ilustrando as seis categorias de comportamento reológico.
Como não posso desenhar aqui, vou descrever como seria esse gráfico:
- Eixo X: Taxa de deformação (ou taxa de cisalhamento)
- Eixo Y: Tensão aplicada (ou viscosidade)
- Newtoniano: Uma linha reta com inclinação constante, indicando viscosidade constante.
- Pseudoplástico: Uma curva que começa mais inclinada e vai achatando conforme a taxa de deformação aumenta.
- Dilatante: O contrário do pseudoplástico, a curva começa menos inclinada e se torna mais inclinada com o aumento da taxa de deformação.
- Bingham Plastics: Uma linha que começa depois de um ponto de tensão de escoamento, então segue uma linha reta semelhante à de Newtoniano após esse ponto.
- Tixotrópico: Uma curva que mostra diminuição da viscosidade com o tempo sob esforço constante.
- Rheopético: Uma curva que mostra aumento da viscosidade com o tempo sob esforço constante.
Resposta
a) Os fluidos são classificados nas seguintes seis categorias: Newtoniano, Pseudoplástico (Shear-Thinning), Dilatante (Shear-Thickening), Bingham Plastics, Tixotrópico e Rheopético.
b) Cada categoria apresenta um comportamento distinto da viscosidade quando uma força é aplicada:
- Newtoniano: Viscosidade constante independente da força.
- Pseudoplástico: Viscosidade diminui com o aumento da força.
- Dilatante: Viscosidade aumenta com o aumento da força.
- Bingham Plastics: Comportamento sólido até superar uma tensão de escoamento, depois fluido.
- Tixotrópico: Viscosidade diminui com o tempo sob força constante.
- Rheopético: Viscosidade aumenta com o tempo sob força constante.
c) O gráfico teria o eixo X representando a taxa de deformação e o eixo Y representando a tensão aplicada ou viscosidade. Cada categoria seria representada por uma curva distinta conforme descrito no passo anterior.
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