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.

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:
  1. Newtoniano
  2. Pseudoplástico (Shear-Thinning)
  3. Dilatante (Shear-Thickening)
  4. Bingham Plastics
  5. Tixotrópico
  6. 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:
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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)
  1. Newtoniano: Uma linha reta com inclinação constante, indicando viscosidade constante.
  2. Pseudoplástico: Uma curva que começa mais inclinada e vai achatando conforme a taxa de deformação aumenta.
  3. Dilatante: O contrário do pseudoplástico, a curva começa menos inclinada e se torna mais inclinada com o aumento da taxa de deformação.
  4. 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.
  5. Tixotrópico: Uma curva que mostra diminuição da viscosidade com o tempo sob esforço constante.
  6. 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:
  1. Newtoniano: Viscosidade constante independente da força.
  2. Pseudoplástico: Viscosidade diminui com o aumento da força.
  3. Dilatante: Viscosidade aumenta com o aumento da força.
  4. Bingham Plastics: Comportamento sólido até superar uma tensão de escoamento, depois fluido.
  5. Tixotrópico: Viscosidade diminui com o tempo sob força constante.
  6. 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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