quarta-feira, 27 de março de 2013

Fluídos Newtonianos e Não Newtonianos



A Lei de Newton da Viscosidade diz que a relação entre a tensão de cisalhamento (força de cisalhamento x área) e o gradiente local de velocidade é definida através de uma relação linear, sendo a constante de  proporcionalidade, a viscosidade do fluido. Assim, todos os fluidos que seguem este comportamento são denominados fluidos newtonianos

 Os fluidos podem ser classificados quanto à relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento: 

- Fluidos Newtonianos: sua viscosidade é constante, seguem a Lei de Newton. Esta classe abrange todos os gases e líquidos não poliméricos e homogêneos. 

Ex.: água, leite, soluções de sacarose, óleos vegetais. 

- Fluidos Não Newtonianos: a relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento não é constante. 

Além disso, os fluidos não newtonianos ainda podem ser classificados em: viscoelásticos, dependentes e independentes do tempo, como podemos ver na figura abaixo.



Fonte: http://www.setor1.com.br/analises/reologia/cla_ssi.htm

Abaixo comportamento reológicos do fluido newtoniano e dos fluidos não newtonianos independentes do tempo e a seguir é dada uma breve descrição sobre cada um deles.


Fonte: http://www.setor1.com.br/analises/reologia/curva_inde.htm

 FLUIDOS NÃO NEWTONIANOS INDEPENDENTES DO TEMPO

São aqueles cujas propriedades reológicas independem do tempo de aplicação da tensão de cisalhamento. São ainda divididos em: 

A) Sem tensão inicial – são aqueles que não necessitam de uma tensão de cisalhamento inicial para começarem a escoar. Compreendem a maior parte dos fluidos não newtonianos. Dentro desta classe 
destacam-se: 

™ Pseudoplásticos

São substâncias que, em repouso, apresentam suas moléculas em um estado desordenado, e quando submetidas a uma tensão de cisalhamento, suas moléculas tendem a se orientar na direção da força aplicada. E quanto maior esta força, maior será a ordenação e, conseqüentemente, menor será a viscosidade parente. 

Ex.: polpa de frutas, caldos de fermentação, melaço de cana. 
™ 
Dilatantes 

São substâncias que apresentam um aumento de viscosidade aparente com a tensão de cisalhamento. No uso de suspensões, à medida que se aumenta a tensão de cisalhamento, o líquido intersticial que lubrifica a fricção entre as partículas é incapaz de preencher os espaços devido a um aumento de volume que requentemente acompanha o fenômeno. Ocorre, então, o contato direto entre as partículas sólidas e, conseqüentemente, um aumento da viscosidade aparente. 

 Exemplos: suspensões de amido, soluções de farinha de milho e açúcar, silicato de potássio e areia. 

B) Com tensão inicial – são os que necessitam de uma tensão de cisalhamentos inicial para começarem a escoar. Dentre os fluidos desta classe se encontram: 

™ Plásticos de Bingham 

Este tipo de fluido apresenta uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação, a partir do momento em que se atinge uma tensão de cisalhamento inicial. 
Ex.: fluidos de perfuração de poços de petróleo, algumas suspensões de sólidos granulares. 

5™ Herschel-Bulkley 

Também chamado de Bingham generalizado. Este tipo de fluido também necessita de uma tensão inicial para começar a escoar. Entretanto, a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação não é linear. 

Existe ainda o Modelo de Casson, comumente utilizado para descrever o estado estacionário de substâncias como sangue, iogurte, purê de tomate, etc. 

 FLUIDOS NÃO NEWTONIANOS DEPENDENTES DO TEMPO

 Os fluidos que possuem este tipo de comportamento apresentam propriedades que variam, além da tensão de cisalhamento, com o tempo de aplicação desta tensão, para uma velocidade de cisalhamento constante. 

A) Tixotrópicos 

Esta classe de fluidos tem sua viscosidade diminuída com o tempo de aplicação da tensão de cisalhamento, voltando a ficar mais viscosos com quando esta cessa. 
 Ex.: suspensões concentradas, emulsões, soluções protéicas, petróleo cru, tintas, ketchup. 

B) Reopéticos 
Já este tipo de fluido apresenta um comportamento inverso ao dos tixotrópicos. Desta forma, a viscosidade destes fluidos aumenta com o tempo de aplicação da tensão, retornando à viscosidade inicial quando esta força cessa. 
 Ex.: argila bentonita.


 Curvas de escoamento de fluidos não newtonianos de propriedades dependentes do tempo de cisalhamento. Fonte: http://www.setor1.com.br/analises/reologia/curva_depe.htm


Fonte: http://enq.ufsc.br/disci/eqa5415/REOLOGIA%20DE%20FLUIDOS%20-%20apostila.pdf

E no link abaixo o video de um experimento realizado por quatro alunas de engenharia de produção da Universidade Federal de Pernambuco para a disciplina de Mecânica dos Fluidos. O objetivo inicial era fazer uma piscina de fluido não newtoniano.

http://www.youtube.com/watch?v=5TgtqicDirQ





segunda-feira, 25 de março de 2013

Alguns Conceitos!!!

CONCEITOS-CHAVE:

Pressão
A grandeza que informa o quanto uma força está concentrada sobre uma
superfície é a pressão. A pressão mede a razão entre o módulo de uma força F,
aplicada perpendicularmente sobre uma superfície e a área A da superfície.

No Sistema Internacional, a unidade usada para medir a pressão é o Pascal (Pa) que corresponde à pressão exercida por uma força de 1 Newton aplicada em
uma área de 1 metro quadrado. A pressão exercida pela atmosfera ao nível do
mar corresponde a aproximadamente 101 325 Pa. Esse valor é associado a uma
unidade chamada atmosfera padrão (atm), que equivale a 760 milímetros de
mercúrio (760 mmHg), sendo o mmHg uma outra unidade de medida da pressão.

Pressão Atmosférica
A Terra está envolvida por uma camada de ar, denominada atmosfera,
constituída por uma mistura gasosa cujos principais componentes são o oxigênio
e o nitrogênio. A espessura dessa camada não pode ser perfeitamente
determinada, porque, à medida que aumenta a altitude, o ar se torna muito
rarefeito, isto é, com pouca densidade.
O ar, sendo composto por moléculas, é atraído pela força de gravidade da
Terra e, portanto, tem peso. Se não o tivesse escaparia da Terra, dispersando-se
pelo espaço. Devido ao seu peso, a atmosfera exerce uma pressão, chamada
pressão atmosférica, sobre todos os objetos nela imersos.
A maior pressão atmosférica é obtida ao nível do mar (altitude nula). Para
qualquer outro ponto acima do nível do mar, a pressão atmosférica é menor.

Os manômetros (medidores de pressão) utilizam a pressão atmosférica
como referência, medindo a diferença entre a pressão do sistema e a pressão
atmosférica. Tais pressões chamam-se pressões manométricas.
A pressão manométrica de um sistema pode ser positiva ou negativa, dependendo de estar acima ou abaixo da pressão atmosférica. Quando o manômetro mede uma pressão manométrica negativa, ele é chamado de manômetro de vácuo.
No manômetro utilizado em postos de gasolina (os médicos usam um sistema semelhante) para calibração de pneus, a unidade de medida é o psi (libra por polegada ao quadrado) que corresponde a, aproximadamente, 0,07 atm. Assim, a pressão lida no mostrador - 26 psi - é igual a 1,8 atm, aproximadamente.

Prensa Hidráulica
Em 1652, Blaise Pascal (1623-1662), físico e matemático francês,
introduziu o seguinte enunciado:
"A variação de pressão sofrida em um ponto de um líquido em equilíbrio é transmitida integralmente a todos os pontos do líquido e às paredes do recipiente onde está contido”.
Essa propriedade dos líquidos expressa o Princípio de Pascal; ele é
aplicado em diversos dispositivos, tanto para amplificar forças como para
transmiti-las de um ponto a outro. Um exemplo disso é a prensa hidráulica e os
freios hidráulicos dos automóveis.

Princípio de Bernoulli
O cientista Daniel Bernoulli (1700-1782) propôs um princípio para o escoamento dos fluidos, que pode ser enunciado da seguinte forma:
“Se a velocidade da partícula de um fluido aumenta enquanto ela se move ao longo do fluxo do mesmo, a pressão do fluido sobre ela deve diminuir; da mesma forma que, se a velocidade de tal partícula diminui, verifica-se o aumento da pressão na mesma.”
O Princípio de Bernoulli traduz o teorema da conservação de energia
aplicado a líquidos perfeitos (incompressíveis e de viscosidade nula) com
escoamento variável.

domingo, 17 de março de 2013

A Mecânica dos Fluidos como você nunca viu!



 Kim Pimmel, um designer e fotógrafo de San Francisco, é o responsável pelo vídeo que você verá a seguir. Pimmel decidiu fazer experimentos com vários tipos de líquidos, de cores e consistências diferentes, registrando imagens que apresentam a mecânica dos fluidos e o magnetismo dos materiais. 
 Para fazer o filme, Pimmel utilizou técnicas de stop motion e time lapse, e bancou o cientista maluco em seu estúdio por mais de um mês para conseguir as imagens que queria. É incrível como as substâncias parecem se movimentar e interagir de acordo com o ritmo da música.

http://www.youtube.com/watch?v=iGNFTBKBnQw


Fonte: http://megacurioso.com.br/fisica-e-quimica/23652-liquidos-dancantes-a-mecanica-dos-fluidos-como-voce-nunca-viu--video-.htm






Texto introdutório para definição de Mecânica dos Fluídos


  A mecânica dos fluidos é o ramo da mecânica que estuda o comportamento 
físico dos fluidos e suas propriedades. Os aspectos teóricos e práticos da 
mecânica dos fluidos são de fundamental importância para a solução de 
diversos problemas encontrados habitualmente na engenharia, sendo suas 
principais aplicações destinadas ao estudo de escoamentos de líquidos e 
gases, máquinas hidráulicas, aplicações de pneumática e hidráulica 
industrial, sistemas de ventilação e ar condicionado além de diversas 
aplicações na área de aerodinâmica voltada para a indústria aeroespacial.
  O estudo da mecânica dos fluidos é dividido basicamente em dois ramos, a 
estática dos fluidos e a dinâmica dos fluidos. A estática dos fluidos trata das 
propriedades e leis físicas que regem o comportamento dos fluidos livre da 
ação de forças externas, ou seja, nesta situação o fluido se encontra em 
repouso ou então com deslocamento em velocidade constante, já a dinâmica 
dos fluidos é responsável pelo estudo e comportamento dos fluidos em 
regime de movimento acelerado no qual se faz presente a ação de forças 
externas responsáveis pelo transporte de massa.
  Dessa forma, pode-se perceber que o estudo da mecânica dos fluidos está
relacionado a muitos processos industriais presentes na engenharia e sua 
compreensão representa um dos pontos fundamentais para a solução de 
problemas geralmente encontrados nos processos industriais. 

Fonte: Prof. Luis Eduardo Miranda J. Rodrigues - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - São Paulo - Mecânica dos Fluidos - Aula 1.

Bem Vindas!