O documento discute o comportamento reológico de suspensões de amido de inhame em três frases: 1) Estudou-se o comportamento de pastas de amido de inhame em diferentes concentrações e temperaturas usando um viscosímetro. 2) Os resultados mostraram que as pastas se comportam como fluidos não-newtonianos dependentes do tempo, predominantemente tixotrópicos. 3) A viscosidade das pastas aumenta com a concentração e temperatura, tornando-as mais tixotrópicas.

1. Universidade de Caxias do Sul
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Engenharia de Produção e de Materiais
Fenômenos do Transporte
Fluídos Não-Newtonianos Viscoelásticos e Dependentes
do tempo (Reopéticos e Tixotrópicos)
Cléber Bertin
Everson Bergozza
Tiago Longhi
Luana Busin
Matheus Moschen Masiero

2. 2
Considere um elemento de volume de um fluido, com a
forma de um cubo e a resposta do fluido a uma força externa
aplicada. Desenvolver-se-á uma força interna, agindo a partir
dessa área, que é denominada tensão (τ yx ).
Existem dois tipos básicos de tensão que podem ser
exercidas sobre esse elemento de volume:
•Tensões normais: agem perpendicularmente à face do
cubo.
•Tensões de cisalhamento: agem tangencialmente à face
do cubo.
Conceitos fundamentaisConceitos fundamentais

3. 3
2. Classificação dos fluídos líquidos2. Classificação dos fluídos líquidos
FluidosFluidos
líquidoslíquidos
IndependentesIndependentes
do tempodo tempo
DependentesDependentes
do tempodo tempo
OutrosOutros
NewtonianosNewtonianos
Pseudo-plásticosPseudo-plásticos
BinghamBingham
Herschel-BulkleyHerschel-Bulkley
TixotrópicosTixotrópicos
ReopécticosReopécticos
ViscoelásticosViscoelásticos

4. 4
Fluidos 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.
2.2.2.2.2.2. Fluidos não-newtonianos e dependentes do
tempo
Estes fluidos podem ser classificados em duas categorias:
•Fluidos Tixotrópicos
•Fluidos Reopéticos

5. Tixotropia
A tixotropia é o fenômeno da diminuição da viscosidade aparente com o tempo
de cisalhamento, à uma taxa de cisalhamento constante. Como na pseudoplasticidade, a
diminuição da viscosidade aparente com o tempo é também devida à quebra de uma
estrutura organizada no fluido. Se deixarmos em repouso durante algum tempo um
sistema tixotrópico, a viscosidade aparente aumentará devido à formação de uma
estrutura mais organizada das partículas em suspensão que “imobiliza” o líquido entre as
partículas. Se, a seguir, submetermos o sistema a cisalhamento, a uma velocidade de
agitação constante, a viscosidade aparente decrescerá com o tempo até atingirmos o
equilíbrio entre quebra e reconstrução da estrutura.
A tixotropia é facilmente observada quando mexemos (cisalhamos) com uma
espátula uma tinta latex para pintar parede. Inicialmente a tinta parece muito viscosa,
mas, com o tempo, ela vai se tornando mais fluida. Soluções de polímeros de massa molar
elevada são, em geral, tixotrópicas. Suspensões coloidais de óxido de ferro III, de alumina e
algumas argilas, que formam sistemas fracamente gelificados, também apresentam
tixotropia.

6. Fluidos 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.
Reopexia
A reopexia é o fenômeno do aumento da viscosidade aparente
com o tempo de
cisalhamento, à uma taxa de cisalhamento constante.

8. 2.3. Fluídos viscoelásticos
São fluidos que possuem características de líquidos viscosos com propriedades
elásticas (Modelo de Maxwell) e de sólidos com propriedades viscosas (Modelo
de Kelvin-Voigt), ou seja, possuem propriedades elásticas e viscosas acopladas.
Estas substâncias quando submetidas à tensão de cisalhamento sofrem uma
deformação e quando esta cessa, ocorre uma certa recuperação da deformação
sofrida (comportamento elástico).
Ex.: massas de farinha de trigo, gelatinas, queijos, líquidos poliméricos, glicerina,
plasma, biopolímeros, ácido hialurônico, saliva, goma xantana.

9. 9
Os problemas que podem se apresentar são:
-Inchamento do fluido:
Um grande problema em extrusão e em enchedeiras
-Escoamento de Weissemberg:
Ocorre na agitação de fluidos altamente viscoelásticos como
a massa de pão e biscoito. A altas taxas de deformação e as
tensões normais superam as tangenciais, invertendo o fluxo.
2.3. Fluídos viscoelásticos

10. 10
Importante: Os dois tipos de fenômenos viscoelásticos
podem ocorrer simultaneamente.
Inchamento
do fluido
(efeito
“Barus”)
Efeito
Weissenberg

11. Three Viscoelastic Effects (Low).flv
Efeito Kaye

13. Objetivo: Obter maiores informações sobre algumas propriedades do
amido de inhame (Dioscorea alata L.) variedade São Tomé, que possibilitem um
melhor entendimento em relação ao comportamento reológico de suspensões
gelatinizadas de amido de inhame o qual, conforme suas características, poderá
ser empregado industrialmente.
Como: Estudou-se o comportamento reológico da pastas de amido nas
concentrações de 4, 5 e 6% (relação massa/massa) às temperaturas de 20, 30, 40 e
50°C.
Para a realização do estudo reológico da pasta de amido, utilizou-se um
viscosímetro Brookfield, modelo DVII com spindle n°25, fabricado por Brookfield
Engineering Laboratories, Inc., E.U.A

14. Caracterização reológica das pastas de amido de inhame
Foram preparadas pequenas quantidades de suspensões com diferentes
concentrações de amido (4, 5 e 6%). Estas suspensões foram aquecidas sob
constante agitação até sua total gelatinização (ponto de pasta).
As determinações reológicas foram realizadas às temperaturas de 20, 30,
40 e 50°C. Para a obtenção dos parâmetros de interesse variou-se a taxa de
deformação de 0,22 a 44 s-1 e utilizou-se as velocidades de 1, 5, 10, 15, 30, 60, 90,
120, 150, 180 e 200 rpm.
As leituras de velocidade de rotação, torque, viscosidade aparente, tensão
de cisalhamento, taxa de deformação, temperatura e tempo, foram registradas em
um computador conectado ao viscosímetro com auxílio de um software acoplado ao
sistema de aquisição de dados do equipamento.

15. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Comportamento reológico da pasta de amido de inhame
Quanto à relação entre a taxa de deformação e a tensão de
cisalhamento, a pasta de amido de inhame apresenta-se como um fluido não
newtoniano e dependente do tempo com predominância do comportamento
tixotrópico.
Nas Figuras abaixo estão plotados os resultados experimentais de
tensão de cisalhamento versus taxa de deformação para a pasta do amido de
inhame em três diferentes concentrações, nas temperaturas de 20, 30, 40 e
50°C, respectivamente.

18. A pasta com 4 e 6% de amido de inhame mostrou comportamento
tixotrópico para todas as temperaturas as quais foram submetidas. Porém, a
pasta com 5% de amido caracterizou-se como um fluido com comportamento
levemente reopético a 20 e 30°C, enquanto que para as temperaturas de 40 e
50°C, o fluido tornou a apresentar comportamento tixotrópico.
Uma pequena influência é exercida pela temperatura sobre o
comportamento das pastas com amido de inhame. Este fato é marcado pela
tendência de a histerese se acentuar quando a temperatura aumenta conferindo
ao fluido maior tixotropicidade.
Pode-se observar que para as pastas de amido de inhame, foi verificado
mais claramente o comportamento o tixotrópico. O aumento da concentração de
amido de inhame também acentuou o comportamento tixotrópico das
suspensões de amido de inhame gelatinizada ainda que em menor intensidade.

19. CONCLUSÕES
As suspensões gelatinizadas com 4, 5 e 6% de amido de inhame foram
classificadas reologicamente como fluidos não-newtonianos dependentes do
tempo, com predominância do caráter tixotrópico;
A variação na temperatura da pasta de amido de inhame exerce uma
pequena influência sobre a sua tixotropicidade. Com a elevação da
temperatura, o caráter tixotrópico da pasta de amido cresce;
Constatou-se a ocorrência de mudanças subtanciais nas
características reológicas das suspensões gelatinizadas de 4 para 5% de amido
de inhame, sendo possível a existência de uma concentração crítica entre esses
limites para uma suspensão, na qual ocorrem tais mudanças.

20. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
www.unicamp.br/fea/ortega/aulas/aula04_reologia.ppt Acessado em 14/04/2012
www.qmc.ufsc.br/~minatti/docs/.../viscosimetria_cisalhamento.doc Acessado em
14/04/2012
http://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5415/REOLOGIA%20DE%20FLUIDOS%20-
%20apostila.pdf Acessado em 15/04/2012
http://www.youtube.com/watch?v=nX6GxoiCneY Acessado em 15/04/2012
http://www.deag.ufcg.edu.br/rbpa/rev122/Art1225.pdf Acessado em 16/04/2012