Estudo da Reologia de Soluções de Sacarose

Reologia: Análise de Fluidos Não-Newtonianos

A reologia tem como objetivo a determinação dos parâmetros reológicos de uma solução de sacarose, um fluido não-newtoniano. Esta ciência estuda o comportamento deformacional e o fluxo de matéria submetido a tensões, sob determinadas condições termodinâmicas ao longo de um intervalo de tempo. As propriedades estudadas são denominadas propriedades reológicas do fluido.

Conceitos Fundamentais

• Fluidos Newtonianos: Possuem relação linear entre a tensão de cisalhamento e o gradiente de velocidade, com a viscosidade como constante de proporcionalidade.
• Fluidos Não-Newtonianos: São fluidos reais cujos componentes interagem entre si, afetando a velocidade de deformação. Neles, a viscosidade aparente, a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento não são constantes.

Comportamento dos Fluidos Dilatantes

Os fluidos dilatantes independentes do tempo não necessitam de tensão de cisalhamento para escoar. O modelo que representa seu comportamento é a Lei da Potência, onde n > 1, indicando que a viscosidade aparente aumenta com a tensão de cisalhamento.

Metodologia Experimental

O diâmetro dos capilares é determinado a partir de um fluido com propriedades conhecidas (água). As alturas entre a saída do tubo de Mariotte e a ponta do capilar são utilizadas para determinar a variação de pressão:

• Quanto maior o diâmetro e a altura de posicionamento do capilar, maior é a vazão e a velocidade cinética, resultando em um menor tempo de escoamento.
• É necessário plotar um gráfico de vazão (Q) x variação da pressão (ΔP). Através do coeficiente angular, determina-se o raio de cada capilar.

Determinação dos Parâmetros Reológicos (n e m)

Para encontrar os parâmetros n e m da sacarose, utiliza-se o gráfico de Q x ΔP. Com os coeficientes angular e linear, aplicam-se os dados nas equações para obter os valores de n, m e a viscosidade aparente.

Observações importantes:

• A viscosidade aparente está relacionada à dificuldade de escoamento do fluido.
• Capilares de maior raio interno fornecem maior valor de n e menor valor de m e viscosidade aparente.
• O capilar com menor raio garante escoamento laminar e evita a entrada de ar, mantendo a vazão constante.
• Para a água (fluido newtoniano), o aumento da vazão é proporcional. Para a sacarose (fluido não-newtoniano dilatante), a viscosidade aumenta com a tensão cisalhante, sendo esse efeito mais pronunciado em capilares de menor diâmetro.