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Estudo reológico de suspensões de caulim e validação de um reômetro capilar de baixo custo
Bruno Kenji Nishitani Egami, Daniela Lupinacci Villanova, André Zimmer

Última alteração: 10-12-2025

Resumo


Este trabalho apresenta o desenvolvimento, a validação e a aplicação de um reômetro capilar de baixo custo para a caracterização de suspensões cerâmicas de caulim. O estudo foi motivado pela necessidade de um controle reológico preciso no processamento de materiais cerâmicos, um requisito fundamental para tecnologias emergentes como a manufatura aditiva por extrusão, conhecida como Direct Ink Writing. A capacidade de medir propriedades de fluxo de forma acessível é crucial para otimizar pastas que devem escoar facilmente durante a deposição e manter sua forma estrutural em seguida. Para atingir este objetivo, foi projetado e construído um sistema integrado de hardware e software. O hardware, fabricado com componentes de baixo custo e peças impressas em 3D, é gerenciado por um microcontrolador Arduino que realiza a leitura de um transdutor de pressão. A operação do equipamento e o tratamento dos dados são automatizados por um conjunto de scripts em Python. Este software não apenas controla o ensaio e a aquisição de dados, com um sistema de medição de tempo preciso baseado em gatilhos de pressão, mas também realiza um pós-processamento completo. Esta análise inclui a conversão de unidades, o cálculo de parâmetros aparentes, a aplicação de correções reológicas fundamentais como a de Weissenberg-Rabinowitsch e o ajuste dos dados a múltiplos modelos matemáticos, como o de Herschel-Bulkley. Foram preparadas e analisadas suspensões de caulim com concentrações de sólidos variando de 60% a 75% em massa. Os resultados experimentais confirmaram que todas as formulações testáveis exibem um comportamento pseudoplástico, ou shear-thinning, onde a viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento. Foi observado um aumento acentuado da viscosidade e da tensão de escoamento com o aumento da concentração de sólidos. A validação do sistema foi realizada comparando os resultados obtidos com os de um reômetro rotacional comercial. A análise comparativa mostrou uma boa concordância entre os equipamentos, especialmente em taxas de cisalhamento mais elevadas, confirmando o dispositivo desenvolvido como uma ferramenta confiável para a análise reológica e estabelecendo uma base metodológica para futuros trabalhos no desenvolvimento de pastas para impressão 3D.


Palavras-chave


Reologia; Suspensões Cerâmicas; Reômetro Capilar

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