Laboratório de reometria

O laboratório de reometria está equipado para o preparo de fluidos e para realizar medidas de propriedades de fluidos não newtonianos.

Temos capacidade de realizar praticamente todos os tipos de ensaios reológicos ao cisalhamento (viscosidade, G’ e G”, forças normais, tensão limite de escoamento, creep, relaxação de tensão, etc.) em líquidos viscoplásticos e viscoelásticos, na faixa entre -50°C e 600°C, inclusive na faixa de nano-N.m. Além das mais variadas geometrias e de outros acessórios, estão disponíveis a microscopia, “light scattering”, células de pressão e geometrias para medir reologia interfacial. O laboratório também está equipado com um reômetro extensional, que permite a obtenção da viscosidade extensional de fluidos viscosos.

 

Principais equipamentos disponíveis:

  • Reômetros Rotacionais

Reômetros são instrumentos empregados para avaliar as propriedades reológicas de materiais através da relação tensão-deformação por cisalhamento em regimes permanente, oscilatório ou transiente. Tais equipamentos contam com uma variedade de acessórios, como geometrias (cone-placa, placas paralelas e cilindros concêntricos) que permitem a investigação de uma vasta gama de materiais e microscópio.

Apresentam um sistema de controle de aquecimento e resfriamento para a realização de testes em extensa faixa de temperatura (-30°C a 200°C) e sistemas de retenção de solventes para evitar a evaporação de amostras. Dispomos de um reômetro de taxa de deformação controlada, a saber o ARES-G2 da TA Instruments. Os demais são de tensão controlada, em que a amostra é deformada a partir da aplicação de uma tensão de cisalhamento controlada e as propriedades reológicas do material são calculadas pela análise da deflexão angular (deformação) resultante à tensão. Os modelos disponíveis no nosso laboratório são:

  • Mars III (Haake)
  • DHR-3, AR-G2, ARES-G2 (TA Instruments)
  • MCR301, MCR501 (Anton Paar)

Nossos reômetros são equipados com acessórios projetados com tecnologia de ponta para melhor medição das propriedades reológicas, assemelhando-se a condições reais de operação. Alguns acessórios estão listados abaixo.

  • Microscópio para o reômetro

O DHR MMA (Modular Microscope Accessory) é um acessório auxiliar do reômetro DHR-3 da TA Instruments que tem como função a visualização do movimento do fluido concomitante com a realização das medições reológicas rotacionais e oscilatórias no reômetro. A câmera de alta resolução permite a visualização de imagens na qualidade de um microscópio ótico comercial, sendo possível o uso de objetivas de até de 100x.

Para os reômetros MCR301 e MCR501 da Anton Paar, temos um acessório de Rheo-microscopia. Além disso, pode operar em uma ampla faixa de temperaturas, desde -20°C até 300°C., nas quais podem ser observados fenômenos de cristalização ou fundição de polímeros. Nosso reômetro pode também ser usado juntamente com outras ferramentas óticas disponíveis, como o SALS (small-angle light scattering).

  • Motor para contra-rotação do reômetro:

O microscópio para o reômetro da TA conta com uma ferramenta de contra-rotação que permite sua rotação no sentido contrário a placa superior, permitindo mudar o ponto de visualização no plano vertical devido às mudanças na distribuição de velocidades. Sendo fixo o plano de estagnação, o fluido pode ser estacionário com relação a câmara, fixando um ponto na estrutura, o que permite avaliar partículas ou gotas (emulsão) individualmente. Esta ferramenta é útil na investigação do fenômeno de quebra de gotas, por exemplo.

  • Acessórios para medidas de reologia interfacial:

Os reômetros DHR-3, ARES-G2 e MCRs são equipados com acessórios especializados na obtenção de medidas interfaciais. As opções são o sistema interfacial Double Wall Ring (DWR), Du Nouy Ring e bicone para a medição de propriedades viscosas e viscoelásticas por meio do contato com a interface fluido-fluido. Além disso, possuímos uma cuba de Langmuir que pode ser associada a tais reômetros para investigar o efeito da pressão superficial nas propriedades reológicas interfaciais.

  • Célula de alta pressão:

A célula de alta pressão é utilizada com o reômetro rotacional Haake Mars III, equipamento altamente eficaz para medir as propriedades reológicas de diversos materiais. As medidas de pressão podem chegar até 400 bar. A pressurização pode ser feita com mecanismos hidráulicos ou com ajuda de gases tanto inertes como combustíveis. Para atingir as pressões requeridas e realizar o controle das mesmas é utilizada a bomba de seringa dupla Teledyne ISCO 260D. Por meio deste sistema é possível aproximar-se das as características reais de materiais submetidos a pressão em processos industriais, como processos de deposição de parafinas e formação de hidratos em linhas de produção de petróleo.

  • Reômetro Extensional:

O reômetro CABER (Capillary Breakup Extensional Rheometer) é utilizado para medir as propriedades extensionais de um material sob extensão. As propriedades extensionais são obtidas monitorando-se a evolução de um filamento a dada uma certa tensão de esticamento em função do tempo. Fluidos viscoelásticos em processos de fluxo através de bocais (recobrimento com tintas a pressão), modelagem por injeção (impressão) e formação de gotas podem ser avaliados por meio desse equipamento.