Engenharia aplicada no dia a dia industrial.
Trechos das Aulas da Pós Graduação
BINGHAM VS NEWTONIANO: TENSÃO DE ESCOAMENTO
Pós-Graduação Engenharia de Movimentação de Fluidos e Equipamentos Industriais
Se o conteúdo fez sentido para você, imagine ter acesso ao curso completo, com apostila técnica, avaliações, certificado reconhecido e acompanhamento do Prof. Micelli Camargo.
A pós-graduação foi desenvolvida para engenheiros que precisam dominar sistemas de bombeamento, tubulações, válvulas, compressores e o comportamento de fluidos na prática industrial, o que a faculdade não ensina.
O fluido de Bingham só escoa depois de vencer uma tensão inicial (tensão de escoamento). Abaixo dela, comporta-se como sólido. Por isso a lama de mineração forma plug flow e não escoa sozinha, o que muda o dimensionamento da bomba.
Conteúdo da Aula
A lama nao escoa se a bomba nao vence tal zero. E e por isso que o engenheiro de mineracao precisa do modelo de Bingham.
A intuicao mais util vem do atrito mecanico. Para deslizar um bloco sobre uma mesa, o atrito estatico (forca para iniciar o movimento) e maior do que o dinamico (forca para mante-lo em movimento). O fluido de Bingham se comporta igual: existe uma tensao minima (tal zero) que precisa ser vencida antes de qualquer escoamento.
Uma vez vencido esse limite, o fluido escoa de forma linear. Mas o que acontece NA PRATICA dentro do tubo e fascinante:
- Proximo da parede, o cisalhamento e alto e o fluido escoa normalmente
- No centro do tubo, a tensao e menor que tal zero, e o fluido NAO se cisalha. Ele se desloca em bloco
Esse fenomeno tem nome: plug flow. E o nucleo se move como um corpo rigido, deslizando sobre a "lubrificacao" liquida da parede.
Na pratica, isso vira parametro de projeto:
- No fluido newtoniano, o engenheiro se preocupa com velocidade MAXIMA
- No fluido de Bingham, o engenheiro se preocupa com velocidade MINIMA, abaixo da qual a tensao na parede nao vence tal zero e o escoamento simplesmente para
Para avaliar o quanto a tensao de escoamento domina sobre os efeitos viscosos, usa-se o numero de Hedstrom. Hedstrom baixo, comportamento proximo do newtoniano. Hedstrom alto, risco real de plug flow e parada de escoamento.
O fator de atrito segue a formulacao de Buckingham-Reiner, que reduz ao 16/Re classico quando Hedstrom tende a zero.
No video abaixo, mostramos isso aplicado a dimensionamento de bomba para polpa de mineracao, em uma das aulas da pos-graduacao.
FAQ: Perguntas Frequentes
O QUE É UM FLUIDO DE BINGHAM?
É um fluido que precisa vencer uma tensão de escoamento inicial para começar a fluir. Abaixo dela age como sólido; acima, escoa como fluido viscoso.
______________________________
O QUE É PLUG FLOW?
É quando a região central do tubo se move como um bloco rígido, porque ali a tensão não supera a de escoamento. O cisalhamento ocorre só junto à parede.
______________________________
POR QUE ISSO IMPORTA NA MINERAÇÃO?
Polpas e lamas são fluidos de Bingham. Ignorar a tensão de escoamento leva a subdimensionar a bomba e a linha, que entope ou não parte.
______________________________
O QUE É O NÚMERO DE HEDSTROM?
É um adimensional que relaciona a tensão de escoamento com as forças viscosas, usado para caracterizar o escoamento de fluidos de Bingham em tubulação.
