Na engenharia de fluidos, a maioria dos projetos industriais assume que o fluido de trabalho é newtoniano, e essa simplificação funciona bem para água, óleos minerais e a maior parte dos fluidos encontrados em tubulações e sistemas de bombeamento convencionais.

Mas quando o engenheiro começa a lidar com polímeros, suspensões, lamas, fluidos de perfuração ou produtos alimentícios, essa premissa deixa de valer. É aí que entra a distinção fundamental entre fluidos newtonianos e não newtonianos, ponto de partida desta aula da pós-graduação em Engenharia de Movimentação de Fluidos e Equipamentos Industriais.

A diferença central está na Lei de Newton da Viscosidade: fluidos newtonianos obedecem a essa lei, mantendo viscosidade constante independentemente da tensão aplicada. Fluidos não newtonianos, por sua vez, quebram essa relação linear, a viscosidade varia conforme a taxa de deformação, o histórico de escoamento ou o tempo.

Esse comportamento é o objeto de estudo da reologia, ciência que investiga a relação entre tensão aplicada e deformação resultante nos materiais. Enquanto a mecânica dos fluidos clássica raramente menciona esse campo, projetos que envolvem fluidos de comportamento complexo exigem que o engenheiro domine seus conceitos fundamentais.

Três grandezas são essenciais para interpretar os gráficos reológicos e as equações de escoamento: a deformação por cisalhamento, a taxa de cisalhamento e o gradiente de velocidade. A deformação por cisalhamento ocorre quando camadas adjacentes de um material deslizam umas sobre as outras, matematicamente, é a relação entre o deslocamento horizontal e a distância entre camadas.

A taxa de cisalhamento, por sua vez, expressa a rapidez com que essa distorção acontece no tempo: quanto maior a diferença de velocidade entre camadas próximas, maior a taxa. Em escoamento em tubos, o caso mais comum na indústria, a taxa de cisalhamento é máxima na parede da tubulação (onde a velocidade do fluido cai a zero pela condição de aderência) e mínima no centro, onde o perfil de velocidades é mais uniforme.

O gradiente de velocidade conecta todas essas grandezas: é a forma matemática que expressa a variação de velocidade entre camadas de fluido, e no escoamento por cisalhamento simples torna-se numericamente igual à taxa de cisalhamento.

Na prática, esse gradiente é responsável por gerar tensão interna no fluido, definir o perfil de velocidades na seção transversal do tubo e determinar a resistência ao escoamento, fatores críticos no dimensionamento de tubulações, bombas e sistemas de transporte de fluidos industriais.

Dominar esses conceitos é o ponto de partida para trabalhar com fluidos não newtonianos com segurança técnica, e é exatamente o que a pós-graduação em Engenharia de Movimentação de Fluidos e Equipamentos Industriais se propõe a oferecer ao engenheiro que quer ir além do que os livros tradicionais ensinam.