O que é tensão crítica de escoamento?
Passo 1
Beleza, então a pergunta é “O que é tensão crítica de escoamento?” – ou seja, a gente tá na parte de Mecânica dos Fluidos/Rheologia e precisa entender o conceito de limite de tensão que faz o material “começar a escorregar” ou fluir. Para resolver isso, vamos precisar de noções de esforço de cisalhamento (tensão de cisalhamento) e do comportamento de fluidos que têm “tensão de rendição” (yield stress).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é tensão de cisalhamento (shear stress). Imagina empurrar um bloco de gelo sobre uma superfície: a força que você aplica paralela à superfície divide essa força pela área de contato; isso é a tensão de cisalhamento, normalmente denotada por
. Em fluidos simples (Newtonianos), qualquer pequena
já faz o fluido deformar (fluír). Mas em certos materiais (como lama, argila, alguns polímeros, pasta de dente) existe uma “tensão mínima” que você tem que ultrapassar pra começar a escorregar – abaixo disso ele se comporta quase como um sólido.
Passo 3
Esse valor mínimo é a tensão crítica de escoamento (também chamada de “tensão de escoamento” ou “tensão de rendição” e em mecatrônica/rheologia aparece como
). A forma mais comum de traduzir isso em fórmula é no modelo de Bingham, dado por:
onde
-
é a tensão de cisalhamento aplicada, -
é a tensão crítica de escoamento, -
é a viscosidade plástica (ou viscosidade aparente), -
é a taxa de deformação (gradiente de velocidade do fluido).
Interpretando: se
, o fluido não escorre (ficaria “parado”); se
, aí sim ele começa a fluir com uma taxa
que cresce conforme
aumenta.
Passo 4
Em resumo, a gente usa a tensão crítica de escoamento para caracterizar materiais que não fluem imediatamente: é o “porta de entrada” do escoamento. Na prática, medir
ajuda a saber, por exemplo, qual esforço de bomba ou vazão mínima é preciso pra transportar lama, pasta ou concreto dentro de um cano sem que entupa ou pare de fluir.
Resposta
A tensão crítica de escoamento (ou tensão de rendição,
) é o valor mínimo de tensão de cisalhamento que precisa ser aplicado num fluido (ou material plástico) para que ele deixe de se comportar como um sólido e passe a fluir.