Em uma indústria de hemoderivados, determinado engenheiro mecânico está projetando um sistema de escoamento para um fluido newtoniano através de um tubo de diâmetro constante. A temperatura do fluido não sofrerá variações ao longo do escoamento e o fluido pode ser considerado incompressível ou compressível, dependendo das condições de operação. Da mesma forma, o engenheiro mecânico deve avaliar se o escoamento é turbulento ou laminar. Com base nas informações fornecidas, sobre as propriedades e a natureza do fluido, assinale a afirmativa correta.
- A)O escoamento é considerado laminar e incompressível, pois a temperatura é constante e a viscosidade do fluido não afeta o tipo de escoamento.
Errada, porque temperatura constante não define escoamento laminar nem garante incompressibilidade, e a viscosidade influencia diretamente o regime de escoamento.
- B)Como a tensão de cisalhamento é indiretamente proporcional à taxa de deformação para fluidos newtonianos; o escoamento é considerado turbulento.
Errada, porque em fluidos newtonianos a tensão de cisalhamento é diretamente proporcional à taxa de deformação, não indiretamente, e isso não permite concluir que o escoamento é turbulento.
- C)O número de Reynolds deve ser calculado para determinar se o escoamento é laminar ou turbulento, dependendo da densidade, viscosidade e velocidade do fluido e do comprimento do tubo.
Certa, porque o número de Reynolds é o critério usado para avaliar se o escoamento em tubo tende a ser laminar ou turbulento, com base em densidade, viscosidade, velocidade e diâmetro característico.
- D)O número de Prandtl deve ser calculado para determinar se o escoamento é compressível ou incompressível, dependendo do diâmetro do tubo e da pressão, temperatura e viscosidade do fluido.
Errada, porque o número de Prandtl está ligado à difusividade de quantidade de movimento e térmica, não à classificação entre compressível e incompressível.
Gabarito: C
Quando o assunto é escoamento em tubo, uma das primeiras perguntas não é “será que é bonito?”, mas sim “é laminar ou turbulento?”. Para isso, o critério clássico é o número de Reynolds, um adimensional que compara forças de inércia com forças viscosas. Em termos práticos, ele leva em conta densidade, velocidade, diâmetro do tubo e viscosidade do fluido. Se o Reynolds é baixo, a viscosidade domina e o escoamento tende a ser laminar, com camadas deslizando de forma mais organizada. Se ele é alto, as forças de inércia ganham espaço e o movimento costuma ficar turbulento, com mistura e desordem maiores. Em tubos, essa análise é a ferramenta padrão da mecânica dos fluidos, ensinada em praticamente qualquer referência clássica, como Fox, White e Çengel. É por isso que a alternativa C está correta: para decidir se o escoamento será laminar ou turbulento, você calcula o número de Reynolds a partir das propriedades do fluido e das condições de escoamento. A menção ao comprimento do tubo não é o ponto central do critério clássico, mas a ideia da alternativa é justamente identificar que a classificação depende do Reynolds. Já a temperatura constante, por si só, não resolve a questão de ser laminar, turbulento, compressível ou incompressível. Compressibilidade depende principalmente da variação de densidade com a pressão e do regime de escoamento, não apenas da temperatura. Ou seja: aqui o protagonista é o Reynolds, e não outro número famoso do bairro hidráulico.