Título: ESTUDO SOBRE A REOLOGIA DE FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS COMUMENTE ENCONTRADOS NOS PROCESSOS INDUSTRIAIS
Título alternativo: A Study on the Rheology of Non-Newtonian Fluids Commonly Found in Industrial Processes
Autoria de: Marcos Braatz da Silva Uryu
Orientação de: Isabele Cristina Bicalho
Presidente da banca: Isabele Cristina Bicalho
Primeiro membro da banca: Irineu Petri Junior
Segundo membro da banca: Amanda Aparecida de Lima Santos
Palavras-chaves: classificação de fluidos, tensão de cisalhamento, taxa de deformação, viscosidade, caracterização reológica
Data da defesa: 03/02/2025
Semestre letivo da defesa: 2024-2
Data da versão final: 14/02/2025
Data da publicação: 14/02/2025
Referência: Uryu, M. B. d. S. ESTUDO SOBRE A REOLOGIA DE FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS COMUMENTE ENCONTRADOS NOS PROCESSOS INDUSTRIAIS . 2025. 38 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
Resumo: A reologia estuda o escoamento e a deformação dos materiais, sendo essencial para diversas aplicações industriais. Os fluidos podem ser newtonianos, com viscosidade constante, ou não newtonianos, cuja viscosidade varia conforme a tensão aplicada. Entre os não newtonianos, destacam-se os pseudoplásticos (iogurte, sangue, tintas), os dilatantes (suspensões de amido) e os viscoplásticos (gel carreador, creme dental). Esses comportamentos influenciam setores como alimentos, cosméticos e petróleo, tornando a caracterização reológica fundamental para a adequação dos fluidos a diferentes processos industriais. O estudo realizou uma revisão bibliográfica sobre a reologia dos fluidos não-newtonianos a fim de se obter na literatura dados reológicos de fluidos envolvidos em diversas aplicações industriais e assim, poder classificar esses fluidos e ajustar aos modelos reológicos adequados. Os dados reológicos dos fluidos não-newtonianos abordados nos estudos foram utilizados para a geração das curvas de tensão de cisalhamento versus taxa de deformação. As características observadas foram discutidas e três modelos reológicos foram ajustados aos dados, como o modelo Ostwald-de Waele, Herschel-Bulkley e Bingham. Dentre os principais resultados, o modelo de Herschel-Bulkley e Ostwald-de Waele apresentaram o melhor índice R², o qual se referiu à previsão do comportamento reológico dos fluidos analisados. Porém, para o fluido de perfuração, iogurte, polpa de coco e leite de cabra, o método de Herschel-Bulkley se tornou inválido por conter um valor de tensão inicial de cisalhamento negativo, portanto o modelo que melhor prevê os comportamentos desses fluidos é o de Ostwald-de Waele, apresentando um índice R² mais próximo do valor um. Já para o gel carreador, os resultados mais promissores foram obtidos através do modelo Herschel-Bulkley, onde há um valor de tensão limite de escoamento. Para a classificação dos tipos de fluidos não-newtonianos analisados, o fluido de perfuração, iogurte e a polpa de coco apresentaram comportamento pseudoplástico, no entanto, o iogurte também apresentou comportamento tixotrópico. O gel carreador apresentou-se como fluido viscoplástico, e o leite de cabra apresentou-se dilatante. Em síntese, muitas operações industriais utilizam fluidos com diversas características, portanto o estudo do comportamento reológico dos fluidos é essencial, permitindo a determinação das aplicações em procedimentos variados.
Abstract: Rheology studies the flow and deformation of materials, being essential for various industrial applications. Fluids can be classified as Newtonian, with constant viscosity, or non-Newtonian, whose viscosity varies according to the applied stress. Among non-Newtonian fluids, pseudoplastics (yogurt, blood, paints), dilatants (starch suspensions), and viscoplastics (carrier gel, toothpaste) stand out. These behaviors influence sectors such as food, cosmetics, and petroleum, making rheological characterization fundamental for adapting fluids to different industrial processes. This study conducted a literature review on the rheology of non-Newtonian fluids to obtain rheological data from various industrial applications, allowing their classification and adjustment to appropriate rheological models. The rheological data of the analyzed fluids were used to generate shear stress versus strain rate curves. The observed characteristics were discussed, and three rheological models were fitted to the data Ostwald-de Waele, Herschel-Bulkley, and Bingham. Among the main results, the Herschel-Bulkley and Ostwald-de Waele models showed the best R² index, indicating the most accurate prediction of the rheological behavior of the analyzed fluids. However, for drilling fluid, yogurt, coconut pulp, and goat milk, the Herschel-Bulkley method became invalid due to a negative initial shear stress value. Therefore, the model that best predicts the behavior of these fluids is Ostwald-de Waele, presenting an R² index closer to one. For the carrier gel, the most promising results were obtained using the Herschel-Bulkley model, as it considers a yield stress value. Regarding the classification of the analyzed non-Newtonian fluids, drilling fluid, yogurt, and coconut pulp exhibited pseudoplastic behavior, with yogurt also displaying thixotropic properties. The carrier gel was classified as a viscoplastic fluid, while goat milk showed dilatant behavior. In summary, many industrial operations use fluids with diverse characteristics, making the study of rheological behavior essential for determining their applications in various processes.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Marcos Braatz da Silva Uryu e Universidade Federal de Lavras
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