Um viscosímetro concêntrico do cilindro, também conhecido como viscosímetro de Couette, é usado para determinar a taxa de cisalhamento medindo o torque necessário para girar o cilindro interno enquanto o cilindro externo está estacionário. Aqui está como funciona:

1. Configuração:

* Dois cilindros concêntricos: O cilindro interno é suspenso dentro do cilindro externo, com um pequeno espaço entre eles preenchido com o fluido sendo testado.
* Sensor de motor e torque: O cilindro interno é conectado a um motor que o gira em uma velocidade controlada. Um sensor de torque mede a força necessária para manter essa rotação.

2. Princípio da operação:

* Fluxo de fluido: À medida que o cilindro interno gira, ele arrasta o fluido na lacuna junto com ele. Isso cria um gradiente de velocidade em toda a lacuna, resultando em tensão de cisalhamento.
* tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento: A tensão de cisalhamento (τ) é proporcional ao torque (t) aplicado ao cilindro interno e inversamente proporcional ao raio do cilindro (r) e altura (h):
* τ =(2t) / (πr²h)
* fluidos newtonianos: Para os fluidos newtonianos, a tensão de cisalhamento é diretamente proporcional à taxa de cisalhamento (γ̇). Este relacionamento é definido pela viscosidade do fluido (μ):
* τ =μγ̇
* fluidos não-newtonianos: Para fluidos não newtonianos, esse relacionamento é mais complexo e pode ser representado por uma curva de fluxo, que traça o estresse de cisalhamento contra a taxa de cisalhamento.

3. Medição da taxa de cisalhamento:

* Velocidade angular: A velocidade do motor é usada para calcular a velocidade angular (ω) do cilindro interno.
* Cálculo da taxa de cisalhamento: A taxa de cisalhamento (γ̇) é calculada com base na velocidade angular e na largura do espaço (d) entre os cilindros:
* γ̇ =(ωr) / d
* Curva de fluxo: Ao variar a velocidade do motor e registrar o torque correspondente, uma variedade de taxas de cisalhamento e tensões de cisalhamento podem ser obtidas, permitindo a criação de uma curva de fluxo para o fluido.

4. Vantagens dos viscosímetro do cilindro concêntrico:

* Faixa de taxa de cisalhamento ampla: Pode medir as taxas de cisalhamento em uma ampla faixa, de baixa a alta.
* medições precisas: Fornece medições relativamente precisas de viscosidade.
* Versátil: Pode ser usado para uma variedade de tipos de fluidos, incluindo fluidos newtonianos e não newtonianos.
* Controle de temperatura: Permite medições de temperatura controladas.

5. Limitações:

* Efeitos finais: O fluxo próximo às extremidades dos cilindros pode afetar as medições, especialmente a baixas taxas de cisalhamento.
* Propriedades do fluido: A precisão da medição depende das propriedades reológicas do fluido (por exemplo, viscosidade, tixotropia e tensão de rendimento).
* Limpeza: A limpeza completa é essencial entre as medições para evitar a contaminação.

Em resumo, um viscosímetro de cilindro concêntrico funciona girando um cilindro interno e medindo o torque resultante. Esse torque, juntamente com as dimensões do cilindro e a velocidade de rotação, é usado para calcular a taxa de cisalhamento e determinar a viscosidade ou o comportamento do fluxo do fluido.