Como funciona um viscosímetro em tensão controlada e em taxa controlada o que é impelido e o que é controlado.

Passo 1

O enunciado pede para entender os dois modos de operação de um viscosímetro (ou reômetro) rotacional: o modo em que controlamos a tensão (ou torque) aplicada ao fluido e o modo em que controlamos a taxa de deformação (ou velocidade de cisalhamento). Vamos ver o que é imposto (input) e o que é medido (output) em cada caso, usando conceitos de torque tau, velocidade angular omega e taxa de cisalhamento dotgamma.

Passo 2

Modo em tensão (torque) controlada
  1. O reômetro aplica diretamente um torque constante taurm imposta ao sistema (por exemplo, girando um disco ou cone de forma que o fluido sinta uma força de cisalhamento uniforme).
  2. Como o fluido reage ao torque, ele desenvolve uma certa velocidade angular omega. Essa rotação do rotor gera uma taxa de cisalhamento dotgamma no fluido, que costuma ser proporcional a omega conforme a geometria do instrumento.
  3. O instrumento mede a velocidade angular omega resultante e, a partir dela, calcula a taxa de cisalhamento dotgamma.
  4. Em resumo: impõe-se tau e controla-se/mede-se omega (ou dotgamma).

Passo 3

Modo em taxa (velocidade) controlada
  1. O reômetro impõe uma velocidade angular omegarm imposta ao rotor, ou diretamente uma taxa de cisalhamento dotgammarm imposta, girando o dispositivo a uma rotação estável.
  2. O fluido, ao ser “forçado” a girar naquele regime, oferece uma resistência que se manifesta como um torque tau.
  3. O instrumento mede o torque tau necessário para manter a rotação omegarm imposta.
  4. Em resumo: impõe-se omega (ou dotgamma) e controla-se/mede-se tau (ou a tensão de cisalhamento sigma, proporcional ao torque).

Passo 4

Relação prática entre as grandezas
  1. Para geometrias típicas (p. ex., cone-e-placa), a taxa de cisalhamento é
dotgamma = K,omega,
onde K depende do ângulo do cone e do raio.
2. A tensão de cisalhamento na amostra é proporcional ao torque medido:
tau = C,T,
onde T é o torque lido pelo instrumento e C é um fator geométrico.
3. Assim, nos dois modos de operação sempre há uma grandeza de entrada (input) e outra de saída (output) relacionadas por constantes que vêm do “setup” do viscosímetro.

Resposta

Modo tensão controlada: impõe-se o torque tau e mede-se a velocidade angular omega (logo dotgamma).
Modo taxa controlada: impõe-se omega (logo dotgamma) e mede-se o torque tau.

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