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REOLOGIA DOS FLUIDOS

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UNIVERSIDADE JOS DO ROSRIO VELLANO UNIFENAS

REOLOGIA DOS FLUIDOS FARMACOTCNICA II

MARINE BITTENCOURT SIMONE SONARA OLIVEIRA SUZANA SAMARA OLIVEIRA HENRY L. PIRES MARCUS HENRIQUE LILIANA OLIVEIRA PROF. MSC. WANDER ARAJO MESQUITA

DIVINPOLIS 2007

INTRODUO

As formas farmacuticas fluidas so tidas como sistemas que tm a capacidade de escoamento, sem que retenham a sua forma quando no se encontram confinadas a um recipiente.As formas semi-slidas tm um comportamento mais difcil de definir.Apesar de reterem a sua forma quando no esto confinadas a um recipiente, escoam com uma certa facilidade quando lhes aplica uma fora externa, apresentando assim, um comportamento fluido.(LACHMAN, et. Al.2001). Exemplos de formas farmacuticas deste tipo so as pomadas ou pastas que retm sua forma quando no extrusadas a partir de um tubo, sendo, pois, consideradas materiais semi-slidos.As propriedades deste dois tipos extremos de materiais no so descontnuas. (LACHMAN, et.al.2001). A reologia ( do grego RHEOS que significa escoamento e LOGOS que significa conhecimento) consiste no estudo do escoamento ou deformao do material em estudo, quando submetido a uma tenso.( LACHMAN, et. al.2001). Numa fase de investigao e desenvolvimento de formulaes, as medies reolgicas so usadas para caracterizar a facilidade com que o material pode ser despejado de um frasco, ser apertado num tubo ou outro recipiente deformvel, manter a forma do produto num frasco, ou, aps a extruso, esfregar o produto sobre a pele ou bombear o produto do equipamento onde se procedeu a mistura ou enchimento.( LACHMAN, et. Al.2001). Em geral, a reologia tem por finalidade manter as propriedades intrnsecas de

escoamento de um produto, durante o tempo em que ele permanece na prateleira. (ANSEL et. al.2000).

Os produtos so divididos de acordo com sua composio.Alguns produtos possuem uma nica viscosidade a uma dada temperatura, independente de uma temperatura e uma fora chamada CISALHAMENTO, que uma fora aplicada em uma determinada rea do fluido.Estes produtos so denominados de FLUIDOS NEWTONIANOS. Outros produtos (outros fluidos que so a maioria) apresentam um comportamento reolgico mais complexo e a determinao da viscosidade no um tpico simples ( ANSEL, et. Al.2000). Outros produtos ainda apresentam um comportamento reolgico bastante variado, dependentes do tempo e da viscoelasticidade. ( ANSEL, et. al.2000). A reologia muito importante para: Determinar a funcionalidade de ingredientes no desenvolvimento de produtos; Controle de qualidade do produto final ou intermedirio; Determinao da vida de prateleira de um produto; Avaliao da textura para correlao com dados sensoriais; Clculo de engenharia de processos englobando uma grande quantidade de equipamentos como agitadores, extrusoras, bombas e trocadores de calor. Existem vrios instrumentos disponveis para a realizao das medidas de viscosidade e reologia, com princpio de funcionamento rotacional ou tubular.Os instrumentos rotacionais posem operar em cisalhamento estacionrio ( velocidade angular constante), ou dinmico ( oscilatrio).( ANSEL, et. Al.2000). Os equipamentos comerciais mais simples fornecem curvas de escoamento (viscosidade), enquanto que instrumentos mais sofisticados fornecem comportamento reolgico e tambm do informaes de visco - elasticidade do material.Todos os parmetros como curva de escoamento,

tendncia reolgica e visco-elasticidade so importantespara a completa caracterizao.( LACHMAN et. al.2001). importante observar tambm que os comportamentos no so exclusivos, ou seja, um material pode apresentar pseudoplasticidade, tixotropia e visco-elasticidade. (ANSEL, et. al.2000)

CONCEITOS BSICOS E TERMINOLOGIAS

A aplicao de fora tangencial a um corpo, e a sua deformao subseqente, constituem a base de observao numa anlise reolgica. Se esta fora for aplica por um perodo de tempo, aps o qual retirada, diz-se que a deformao elstica se o material readquire a sua forma inicial, ou plstica se a deformao permanece. Nesta perspectiva um fluido ou um lquido, constituem materiais que fluem sobre a ao de uma fora chamada gravidade que leva ao deslocamento de um lquido. Existem alguns conceitos bsicos e terminologias especficas que so usados em se tratando de medidas reolgicas como: Fluxo quando se aplica uma fora de cisalhamento em um lquido e este origina uma deformao. Tenso de cisalhamento ou tenso de corte quantidade de fora ( tenso ) aplicada em uma determinada rea do fluido. A fora cisalhante aplicada em uma determinada rea de um fluido em contato com um plano estacionado a tenso de cisalhamento. Quando maior a viscosidade de um lquido maior a tenso de cisalhamento necessria para produzir certa velocidade de cisalhamento. Taxa de cisalhamento ou gradiente de corte ( y ) o gradiente de velocidade de cisalhamento por uma determinada distncia. Exemplo: espalhar margarina com uma esptula em um po. Ao espalhar com uma esptula aplica um fora com a mo ( tenso ) e uma velocidade de espalhamento esptula a distncia ( dx ) . Y= dv velocidade ( cm/s ) = s-1( dv )

. a altura da camada de margarina formada entre o po e a

dx

distncia ( cm )

Tenso de deformao inicial a tenso mnima exigida para um material comece a fluir. Essa tenso benfica para evitar sedimentao ou sinerese ou para estabelecer a caracterstica de um produto em cima de uma faca ou colher sem escorrer. Esse parmetro ser desfavorvel se um produto tem que preencher cavidades atravs do escoamento do material.

Comportamento de escoamento

Newtoniano aquele fluido cuja viscosidade igual, independente da taxa de cisalhamento, na qual medida numa dada temperatura. Ao medir a viscosidade de um material em diferentes velocidades num viscosmetro rotacional, ou sob vrias condies de presso num viscosmetro capilar e as viscosidades resultantes forem equivalentes, ento o material Newtoniano, sobre as condies de cisalhamento em que foi medido. Exemplo: gua, solventes, solues muito diludas, leos minerais e fluidos de silicone.

No-Newtoniano so as substncias que no seguem o fluxo de Newton. Os materiais nonewtonianos podem ser classificado sem dois subgrupos: 1. No-Newtoniano independente de tempo. 2. No-Newtoniano dependente do tempo.

Independente do tempo

Fluidos pseudoplsticos ( com ou sem tenso de deformao inicial ). A viscosidade decresce com o aumento da taxa de cisalhamento. Isto chamado de cisalhamento fino. Ao efetuar a leitura em um viscosmetro, rotacionando de baixa para alta velocidade e voltar a baixa e as leituras nas mesmas velocidades coincidem, o material considerado pseudoplstico independente de tempo e de cisalhamento fino.

Fluidos dilatantes a viscosidade aumenta com o aumento de taxa de cisalhamento. Se o material medido de baixa para alta velocidade e a viscosidade aumenta com o aumento da velocidade ( gradiente de cisalhamento ), o material classificado como dilatante. Este tipo de comportamento mais raro que a pseudoplasticidade, e observado em fluidos contendo altos nveis de defloculantes como argilas, lama, amido de milho em gua, etc.

Plsticos este tipo de fluido comporta-se como slido em condies estticas ou de repouso e aps aplicao de uma certa fora comea a fluir. Esta fora aplicada denomina-se tenso de deformao. Aps comear a fluir o comportamento pode ser newtoniano, pseudoplstico ou dilatante. Ex.: catchup.

Plstico Bingham se o material apresenta foras intensas que o impeam de fluir at atingir a tenso de deformao inicial e em seguida comea a fluir apresentando em comportamento newtoniano, ele classificado como plstico Bingham.

Dependente de tempo

Alguns fluidos apresentam mudana na viscosidade em funo do tempo sob condies constantes de taxa de cisalhamento, sendo classificados em duas categorias: Tixotropia quando o fluido decresce a viscosidade com o tempo enquanto so submetidos a um constante cisalhamento. muito usado em algumas formulaes farmacuticas com grande utilidade, trata-se de uma transformao gel-sol reversvel. Com a secagem o gel forma uma retcula que serve de matriz rgida para a estabilizao de suspenses e gis: submetido a tenso ( por agitao ), essa matriz amolece e forma um sol, com as caractersticas de uma forma farmacutica lquida, para facilidade de uso. Reopexia quando os fluidos aumentam a viscosidade com o tempo a um cisalhamento constante.

PROPRIEDADES DE VISCOELASTICIDADE Reologia inclui o estudo da deformao e recuperao de um material, que exibe caractersticas de slido elstico e de lquido viscoso, ou seja, considerando viscoelstico.Podemos definir que as amostras viscoelsticas apresentam inicialmente comportamento slido e posteriormente lquido.Inicia-se a descrio desta propriedade diferenciando o comportamento de um slido e de um lquido quando submetidos a tenso de cisalhamento. Um slido ideal denominando o slido de Hooke, submetido a uma tenso constante (fora), sofrer distenses em todas as direes e a quantidade de distenso controlada pela quantidade de distenso. A distenso mantida at que a tenso seja removida, o qual ter uma completa e instantnea recuperao quando a tenso removida. O processo ocorre instantaneamente, portanto o tempo no uma varivel.. Em oposio a este comportamento, um lquido ao ser submetido a uma tenso, deforma iniciando imediatamente o fluxo, no recuperando a forma inicial. Um fluido ideal Newtoniano, que no apresenta caracterstica elstica inerente ou estrutura de gel, nem possui alta viscosidade, como a gua ou leo ao ser submetido a uma tenso constante escoar enquanto a tenso for mantida.Portanto, o estiramento do lquido funo de 2 variveis:tenso e tempo. As disperses de polmeros, os sistemas multifsicos, materiais com tecidos estruturais e semi-slidos tais como pastas e gis so viscoelsticos por apresentarem comportamento hbrido elstico e viscoso.Ao aplicar uma tenso em um mater

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