Fluido não newtoniano

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Um fluido não-newtoniano é um fluido cujas propriedades são diferentes dos fluidos newtonianos, mais precisamente quando a tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional a taxa deformação[1] . Como conseqüência, fluidos não-newtonianos podem não ter uma viscosidade bem definida.

Caracterização[editar | editar código-fonte]

Embora o conceito de viscosidade clássica seja comumente usado para caracterizar um material, ele pode ser inadequado para descrever o comportamento mecânico de determinadas substâncias líquidas (fluidos não-Newtonianos), nos quais a viscosidade aparente não é constante durante o escoamento. Estas substâncias são melhor estudados através de suas propriedades reológicas que mostram as relações entre a tensão aplicada nesta substância e a taxa de deformação sob diferentes condições de escoamento. A obtenção destas propriedades reológicas é feita através de viscosimetros. Estas propriedades são encompassadas nas equações constitutivas na forma tensorial, que são comuns no campo da mecânica do contínuo, ou na forma escalar através de definições de taxas de deformação efetiva e tensão de cisalhamento efetiva [2] .


Mecânica do contínuo
Estudo da física de materiais contínuos
Mecânica dos sólidos
Estudo da física de materiais contínuos com uma forma de repouso definida.
Elasticidade
Descreve materiais que retornam à sua forma de repouso depois que as tensões aplicadas são removidas.
Plasticidade
Descreve materiais que se deformam permanentemente após uma tensão aplicada superar um determinado limite.
Reologia
Estudo de materiais com características de sólido e fluido.
Mecânica dos fluidos
Estudo da física de materiais contínuos que se deformam quando submetidos a uma força.
Fluidos não newtonianos não apresentam taxas de deformação proporcionais às tensões cisalhantes aplicadas.
Fluidos newtonianos apresentam taxas de deformação proporcionais às tensões cisalhantes aplicadas.

Tipos[editar | editar código-fonte]

Classificação dos fluidos
  • Plástico de Bingham: estes fluidos requerem a aplicação de uma tensão, τ, além de um limiar de tensão τ0 próprio do plástico de Bingham, para que haja escoamento. Quando submetidos a baixas tensões,τ<τ0, se comportam como sólidos, ou seja, apresentam viscosidade infinita.
Comparativo de propriedades de fluidos Não Newtonianos e viscoelásticos
Viscoelásticos Material Kelvin Efeito paralelo da viscosidade e elasticidade
Anelastico Material retorna a uma forma definida
Viscosidade dependente do tempo Reopético A viscosidade aparente aumenta conforme a duração da tensão[3] Alguns lubrificantes
Tixotrópico A viscosidade aparente diminui conforme a duração da tensão[4] Várias tintas, e mel em algumas circunstancias
Viscosidade independente do tempo Dilatante A viscosidade aparente aumenta conforme o aumento da tensão[5] Areia movediça
Pseudoplástico A viscosidade aparente diminui conforme o aumento da tensão[6] [7] Tintas a base de latex

Exemplos comuns[editar | editar código-fonte]

Um exemplo barato e não tóxico de um fluido não-newtoniano pode ser feito facilmente adicionando-se amido de milho a uma xícara de água. Adicione o amido em porções pequenas e misture devagar. Quando a suspensão estiver próxima da concentração crítica — tomando a consistência de um creme de leite — a também chamada propriedade "dilatante" deste fluido não newtoniano se torna aparente.

A propriedade pseudoplástica torna-se evidente na agitação de molho de tomate, onde temos uma diminuição da viscosidade.

Referências

  1. Robert W. Fox & Alan T. McDonald, School of Mechanical Engineering Purdue University, Introdução à Mecânica dos Fluidos, 4 Edição
  2. A. F. Morais et al. Non-Newtonian Fluid Flow through Three-Dimensional Disordered Porous Media. PRL 103, 194502 (2009) http://prl.aps.org/abstract/PRL/v103/i19/e194502
  3. Springer handbook of experimental fluid mechanics, Cameron Tropea, Alexander L. Yarin, John F. Foss, Publisher: Springer, 9 October 2007, ISBN 3540251413, ISBN 978-3540251415, p.676, Google books
  4. Springer handbook of experimental fluid mechanics, Cameron Tropea, Alexander L. Yarin, John F. Foss, Publisher: Springer, 9 October 2007, ISBN 3540251413, ISBN 978-3540251415, p.661, Google books
  5. Pump Application Desk Book, 3rd edition, Paul N. Garay, Prentice Hall, August 1996, ISBN 0881732311, ISBN 978-0881732313, p.358, Google books
  6. Rheology of Fluid and Semisolid Foods: Principles and Applications, M. A. Rao, Publisher: Springer, 2nd edition, 28 August 2007, ISBN 0387709290, ISBN 978-0387709291, p.8, Google books
  7. Emulsions, Foams, and Suspensions: Fundamentals and Applications, Laurier L. Schramm, Publisher: Wiley VCH, 26 July 2005, ISBN 3527307435, ISBN 978-3527307432p.173, Google books