TÜRKİYE’DE DIŞ TİCARETİN TARİHSEL GELİŞİMİ

nanolubrificantes nas concentrações de 1,19 e 1,98 g/L foram ligeiramente inferiores à do óleo mineral puro em cerca de 1,2%, a 10o_{C. As concentrações de 0,1 e 0,5 g/L}

apresentaram viscosidades ligeiramente superiores ao óleo mineral puro em cerca de 3,9%, a 10o_C.

A partir de 20o_{C e com a elevação da temperatura, as viscosidades se tornam}

praticamente iguais para todas as amostras. A máxima incerteza obtida nas medições das viscosidades foi de ±12 cP (temperatura de 10o_{C). A mínima incerteza obtida nas}

medições foi de ±1 cP (temperatura de 45o_{C), conforme procedimento proposto pelo}

fabricante.

Figura 33. Viscosidades dinâmicas das amostras de nanolubrificante em função da temperatura.

Neste sentido, observou-se uma tendência pouco comentada na literatura: a de redução da viscosidade do nanolubrificante com a presença de baixas concentrações de

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 V is co si d a d e d in â m ic a ( cP ) Temperatura (

°

consideram movimento Browniano e termoforese) existentes para determinação da viscosidade de nanofluidos já que, nestes modelos, a viscosidade do nanofluido sempre é superior à viscosidade do fluido base, em qualquer concentração. A dependência da temperatura apresentou comportamento esperado. Os resultados indicam que o aumento da viscosidade devido à adição de nanopartículas é mais proeminente em baixas temperaturas.

Chen et al. (2008) constataram que a viscosidade de um nanofluido (à base de água destilada e nanotubos de carbono) aumenta depois de uma certa faixa de fração volumétrica de nanopartículas. Assim, em reduzidas frações volumétricas (abaixo de 0,4 %) os nanofluidos apresentam viscosidade inferior ao fluido base correspondente devido ao efeito de lubrificação das nanopartículas. Mas, a viscosidade aumenta quando a concentração de nanopartículas é superior a 0,4 %, em volume.

Na lubrificação hidrodinâmica, um aumento da viscosidade do óleo é vantajoso, em termos da capacidade de carga, mas não favorável com relação à perda de potência por atrito. No caso da condição de contorno, um aumento da viscosidade vai resultar em redução da perda de potência por atrito (Sabareesh et al., 2012).

No entanto, é importante minimizar ou otimizar o uso de aditivos em óleo mineral, de forma a obter o mérito desejado sem afetar outras propriedades desejadas. Neste sentido, torna-se importante a avaliação do coeficiente de atrito e condições tribológicas destes nanolubrificantes.

O aumento da viscosidade para as amostras com concentrações de 0,1 (0,0025%) e 0,η (0,012%) g/δ ficou dentro da faixa de incerteza associada a cada medida (≈12 cP) na temperatura de 10o_{C. Já no caso das amostras com concentração volumétrica de 0,03 e}

0,05 %, houve uma ligeira redução de aproximadamente 8% na viscosidade dinâmica medida, estando fora da faixa de incerteza associada.

Ao comparar os valores medidos para a viscosidade, com os obtidos através dos modelos teóricos, ainda dentro da incerteza associada, observa-se que não existe coerência entre estes. Mesmo necessitando de mais evidências de qual o modelo que pode ser utilizado, nota-se que para baixas concentrações, a maioria das correlações existentes não estão próximas dos valores medidos neste trabalho, já que o comportamento observado foi o de redução da viscosidade.

Os resultados propostos por Wang et al. (1999) apresentam uma correlação de viscosidade diferente para a suspensão de nanopartículas de Al2O3 em etileno-glicol:

= [ − , 9 + ]

Onde é a viscosidade do nanofluido e é a viscosidade do fluido base a uma determinada concentração de nanopartículas (φ).

Rudyak (2013) cita que esta correlação não é universal, pois, sob baixas concentrações o resultado é de redução da viscosidade, constituindo um resultado irracional do ponto de vista físico. Porém, esta redução pode ser associada aos transientes caóticos entre os mecanismos difusivos e convectivos, conforme número de Péclet e efeito de termoforese.

De modo geral, as correlações existentes são dissimilares e não-universais. A razão para isso é a possível dependência da viscosidade com o diâmetro da nanopartícula e material (Rudyak, 2013).

O aumento da viscosidade do nanolubrificante não obedece as equações convencionais como a de Einstein e a taxa de aumento da viscosidade para fluidos com baixa viscosidade (como a água) é maior que para fluidos com elevada viscosidade, no caso de óleos (Jamshidi et al., 2012).

A relação entre as viscosidades do nanolubrificante baseado em Al2O3 ( nf) e do óleo

mineral puro ( ) com a variação da temperatura é apresentada na Figura 34.

0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 V is co si d a d e r e la ti v a ( -) Temperatura (°C) 0,0025% 0,012% 0,03% 0,05%

Observa-se que na maioria dos pontos de medição, para todas as concentrações, a viscosidade relativa é menor que 1. Isto indica uma leve redução de viscosidade após a introdução das nanopartículas. Este fato pode ser atribuído ao efeito de termoforese, no qual as partículas são induzidas a se locomover sob ação de um gradiente de temperatura. As variações na concentração de nanopartículas na direção radial do béquer resultam em variações de viscosidade. A viscosidade reduz no centro do béquer sob resfriamento, pois as nanopartículas tendem a se movimentar para a região próxima à parede do béquer (Kozlova e Ryzhkov, 2014). Neste sentido, como as medições de viscosidade foram realizadas no ciclo de resfriamento das amostras e o spindle do reômetro foi inserido no centro do béquer, o efeito de termoforese pode ter ocasionado a redução da concentração de partículas na região do spindle, resultando em valores de viscosidade inferiores. Outro fato importante é o avanço da redução da viscosidade com o aumento da concentração de nanopartículas, fato este devido às instabilidades na região de medição (termoforese, transientes caóticos, etc).

Apesar de existirem diversos mecanismos de movimentação entre as partículas e o fluido base, como: inércia, difusão Browniana, termoforese, difusioforese, efeito Magnus, drenagem de fluido e gravidade; somente a difusão Browniana e a termoforese são os mecanismos importantes na ausência de efeitos turbulentos (Buongiorno apud Haddad et al., 2012).

Outro mecanismo de movimentação caótica existente em nanofluidos é o efeito Marangoni. Pode ser definido como a transferência de massa em uma interface entre dois fluidos devido ao gradiente de tensões superficiais. Uma vez que um líquido com tensão superficial elevada induz um movimento de maior intensidade do que um com tensão superficial reduzida, a presença de um gradiente de tensão na superfície da mistura entre os liquidos irá, naturalmente, fazer com que este líquido escoe para regiões de baixa tensão superficial. Este gradiente de tensão superficial pode ser causado por um gradiente de concentração ou de temperatura (Getling, 1998).

Johnson et al. (2008) observaram o fluxo de fluido quando uma determinada concentração de nanopartículas de prata (Ag) dispersas em clorofórmio é misturada com água/etanol contendo surfactante. Os autores constataram experimentalmente que os

gradientes de tensão interfaciais devidos à concentração do surfactante, temperatura e potencial eletrostático ao longo dos fluidos imiscíveis são os responsáveis por direcionar o movimento interfacial (efeito Marangoni).

Conforme constatado no estudo de Johnson et al. (2008), este mecanismo de movimentação é mais evidente a partir do momento em que existe uma composição coloidal e se introduz um novo líquido, passando a uma mistura de três componentes ou mais. Mistura de fluidos com elevada diferença de tensão superficial irá ocasionar uma separação (movimentação) das partículas. Este tipo de movimentação é de efeito secundário para fins de análise no presente estudo, pois não se utilizaram surfactantes e somente foi utilizado um fluido base (óleo mineral) nas medições de viscosidade e condutividade térmica.

5.2. CONDUTIVIDADE TÉRMICA DOS NANOLUBRIFICANTES