viscosidade - UniSALESIANO

Turma Farmácia- 4º Termo
Profa. Dra. Milena Araújo Tonon Corrêa
Reologia e Reometria
Reologia: rheo = escoar; logos = estudo
“ Estudo do comportamento no escoamento”
Reometria: instrumentação e medidas
Atualmente reologia e reometria tratam também de
propriedades Viscoelásticas dos materiais.
O escoamento pode ser também aplicado á sólidos dependendo da tensão
aplicada
1) Fluidos:
a) Agitação e Mistura;
b) Redução do tamanho de partículas de Sistemas Dispersos por meio de
Cisalhamento;
c) Estabilidade física de sistemas dispersos;
d) Passagem através de orifícios (incluindo enchimento e esvaziamento de frascos,
passagem através de seringas hipodérmicas);
e) Transferência de fluidos (incluindo bombeamento e fluxo por tubulações)
2) Pastas e Pomadas:
a) Espalhamento e aderência na pele;
b) Remoção de frascos ou extrusão de tubos;
c) Capacidade de mistura dos sólidos, com líquidos miscíveis;
d) Liberação dos princípios ativos.
3) Sólidos:
a) Fluxo dos pós em máquinas de compressão e em
processos de encapsulação;
b) Propriedades de empacotamento de sólidos granulados ou
pulverulentos.
4) Processamento:
a) Capacidade de produção dos equipamentos;
b) Eficiência dos processos.
Viscosidade, reologia e fluxo de fluidos
A viscosidade de um fluido pode ser descrita como a sua
resistência ao fluxo ou movimento
O que é mais fácil de agitar: a água ou o xarope?
Uma compreensão adequada das propriedades reológicas de materiais
farmacêuticos é essencial à preparação, desenvolvimento, avaliação e ao
desempenho das formas farmacêuticas.
Fluidos Newtonianos
Newton foi o primeiro a perceber que a velocidade do fluxo (γ) é
diretamente proporcional à tensão aplicada (σ) : a constante de
proporcionalidade é o coeficiente de viscosidade dinâmica (η)
(viscosidade)
Fluidos newtonianos: obedecem essa relação
Fluidos não-newtonianos: não obedecem essa relação
σ =ηγ
Força
σ =ηγ
η =σ /γ
η (viscosidade) N m-2 s
σ (tensão de cisalhamento) N m-2
γ (velocidade de cisalhamento) s-1
Viscosidade cinemática é a viscosidade dinâmica dividida pela densidade do fluído
Viscosidade relativa é a viscosidade da solução dividida pela viscosidade do solvente
A viscosidade específica é a Viscosidade relativa menos 1
Materiais Newtonianos
σ =ηγ
Fluidos newtonianos: obedecem essa relação
Um
fluido
viscosidade
newtoniano
a
uma
mostra
dada
um
único
temperatura.
valor
de
Exemplos:
Líquidos com baixo peso molecular: soluções aquosas
muito diluídas, gases em geral, óleos vegetais, água,
soluções açucaradas.
Plásticos de Bingham
Plásticos de Bingham : necessitam de uma tensão de
cisalhamentos inicial para começarem a escoar. ™
Este tipo de fluido apresenta uma relação linear entre a tensão
de cisalhamento e a taxa de deformação, a partir do momento em
que se atinge uma tensão de cisalhamento inicial
Plásticos de Bingham
: fluidos de perfuração de poços de
petróleo, algumas suspensões de sólidos granulares.
Materiais independentes do tempo
B) Dependentes do cisalhamento:
1) Pseudoplásticos
2) Dilatantes
Tensão
Pseudoplástico
Newtoniano
Dilatante
Taxa de cisalhamento
Pseudoplásticos : diminui a viscosidade aparente com o
aumento da tensão de cisalhamento
São substâncias que, em repouso, apresentam suas moléculas
em um estado desordenado, e quando submetidas a uma tensão
de cisalhamento, suas moléculas tendem a se orientar na direção
da força
aplicada. E quanto maior esta força, maior será a
ordenação e, conseqUentemente, menor será a viscosidade
aparente.
Pseudoplásticos: Soluções de polímeros (CMC), suspensões de amido, fluidos biológicos
em geral, maionese, sabão, etc
A Pseudoplastia é boa para a indústria farmacêutica?
Estabilidade de formulações dispersas (sedimentação ou separação de
fases, homogeneização mais fácil e rápida);
Injetáveis: aplicabilidade usando-se agulhas finas e
controle da liberação no sítio muscular;
Espalhabilidade de dermocosméticos, tornando – se fluído
durante a aplicação;
A Pseudoplastia é boa para a indústria farmacêutica?
Aspecto para o usuário, dando uma impressão de maior
consistência quando em repouso;
Esvaziamento de frascos, sem necessidade
de grandes pressões;
Tempo de processamento da formulação,
refletindo no custo operacional, e etc.
Dilatantes : aumenta a viscosidade aparente com o aumento da tensão de
cisalhamento
Causa: Mudanças bruscas do estado de porosidade local em suspensões
concentradas.
Exemplos: Goma arábica em água, pó de grafite em água, pós, suspensões
concentradas.
Dilatante : é bom para a indústria farmacêutica?
Via de regra: Inadequada para formulações farmacêuticas
Dilatante
é bom?
PSEUDOPLÁSTICO
Pseudoplásticos : diminui a
viscosidade aparente com o
aumento da tensão de cisalhamento
(força aplicada)
DILATANTE
Dilatantes : aumenta a viscosidade
aparente com o aumento da tensão
de cisalhamento (força aplicada)
Materiais dependentes do tempo
A) Tixotrópicos
B) Reopéticos
Tensão
Tixotrópico
2
3
2
1
4
Reopético
1
Taxa de cisalhamento
Tixotrópicos
Esta classe de fluidos tem sua viscosidade diminuída com o
tempo de aplicação da tensão de cisalhamento, voltando a ficar
mais viscosos com quando esta cessa.
Ex.: suspensões concentradas, emulsões, soluções protéicas,
petróleo cru,
tintas, ketchup Graxas, lamas, sucos, algumas
formulações de loções, cremes, pastas etc.
Reopéticos
Já este tipo de fluido apresenta um comportamento inverso ao
dos tixotrópicos. Desta forma, a
viscosidade destes fluidos
aumenta com o tempo de aplicação da tensão, retornando à
viscosidade inicial quando esta força cessa.
Ex.: argila bentonita.
Viscoelasticidade
Sólidos e líquidos: Comportamento simultaneamente viscoso e elástico.
Importância: Cosméticos, medicamentos, alimentos e outras.
Cosméticos Ex: Creme
Armazenagem – estabilidade
Uso – espalhamento
Ex.: massas de farinha de trigo,
gelatinas,
queijos,
líquidos
poliméricos, glicerina, plasma,
biopolímeros, ácido hialurônico,
saliva, goma xantana.
Reometria: medidas de parâmetros reológicos
Medida da viscosidade
Pontuais
Orifício: Copo Ford
Capilares: Ostwald e Ubelohde
Queda de esfera: Hoppler
Rotacionais
Cuba e cilindro: Searle, Couette, Brooksfield, Stormer, Rotovisco
Prato e cone: Ferranti - Shirley
Viscosímetro de Copo Ford
Viscosímetro de orifício. A viscosidade é medida pelo tempo que
um volume fixo de líquido gasta para escoar através de um
orifício existente no fundo de um recipiente.
Viscosímetro Capilar – Ubbelohde, Ostwald
Viscosímetro capilar. A viscosidade é
medida pela velocidade de escoamento
do líquido através de um capilar de
vidro.
É
medido
o
tempo
de
escoamento do líquido entre duas
marcas feitas no viscosímetro.
Viscosímetro Queda de Esfera - Hoppler
Viscosímetro de esfera. A viscosidade é
medida pela velocidade de queda de uma
esfera dentro de um líquido colocado em um
tubo vertical de vidro. É medido o tempo que
uma esfera gasta para percorrer o espaço
entre duas marcas feitas no viscosímetro
A
B
Viscosímetro rotacional
Viscosímetro de
Brookfield
Estes instrumentos podem determinar a viscosidade de fluidos
newtonianos e não-newtonianos contidos entre dois cilindros
coaxiais, duas placas paralelas ou geometria de cone-placa.
Viscosímetro rotacional. A viscosidade é medida pela
velocidade angular de uma parte móvel separada de uma
parte fixa pelo líquido. Nos viscosímetros de cilindros
concêntricos, a parte fixa é, em geral, a parede do próprio
recipiente cilíndrico onde está o líquido. A parte móvel pode
ser no formato de palhetas ou um cilindro. Nos viscosímetros
de cone-placa, um cone é girado sobre o líquido colocado
entre o cone e uma placa fixa.