Projeto, construção e ensaio de um viscosimetro capilar

Abstract

Resumo: Foi projetado, construído e ensaiado um reômetro do tipo capilar que funciona acoplado à máquina de ensaios universais INSTRON modelo 1130. O reômetro é constituído basicamente de um reservatório que contém o material a ser ensaiado e de um tubo capilar através do qual o material deve escoar com vazão constante em regime permanente e laminar para que seja determinada a perda de carga nesse escoamento, o que vai possibilitar o cálculo da tensão de cisalhamento enquanto que a vazão permite calcular a taxa de deformação. Uma combinação de velocidades diferentes de acionamento da máquina de ensaios com um conjunto de tubos com diferentes comprimentos e diferentes diâmetros fornece as variáveis, tensão de cisalhamento e taxa de deformação, que possibilitam o ajuste de um certo modelo de comportamento reológico ao material ensaiado. A faixa de trabalho do reômetro é bastante ampla e permite ensaios com taxas de deformação variando desde 3 s-1 até 60.000 s-1, com fluidos que tenham viscosidade aparente1,0 cP ate 2,5.105 cP. Os ensaios foram conduzidos utilizando-se três diferentes fluidos: óleo lubrificante SAE 40 e glicerinaique apresenta¬ram comportamento Newtoniano e uma solução aquosa a 3% em peso de CMC que apresentou comportamento pseudoplástico. Os resultados obtidos foram analisados através de dois parâmetros estatísticos: coeficiente de correlação "r2" e distribuição de probabilidade ‘F’de Snedecor. Pela análise estatística foi possível concluir que o reômetro projetado é de alta confiabilidade pelo desempenho e qualidade dos parâmetros reológicos obtidos.Abstract: A capillary type rheometer which operates coupled to the universal testing machine INSTRON model 11303, was designed, built and tested. The rheometer has basically a reservoir that contain the testing material and a capillary tube through which the ma¬terial has to flow steadly at a constant rate and laminar regime in order to detect the pressure drop that gives the shearing stress meanwhile the flow rate enhances the determination of the shear rate. A combination of several different speeds of the testing machine together with the tubes of different length and diameter gives the parameters shear stress and shear rate that lead to adjust a model of rheological behaviour to the material under test. The rheometer has a wide range of operation with shear rate ranging from 1 s-l to 60,000 s-1, and fluids with apparent viscosity ranging from 1.0 cP to 2.5.105 cP. Tests were conducted with three differents fluids: lubricating oil SAE 40 and glycerin that behaved as Newtonian and an aqueous solution 3% by weight of CMC that presented a pseudoplastic behaviour. Results were analysed through two statistical parameters: correlation ratio "r2" and Snedeaor distribution coefficient "F". The statistical analysis led to the conclusion that the rheometer designed presents an high degree of confidence by the performance presented and the quality of the rheological parameters obtained