1. Introdução
Escoamentos multifásicos são aqueles onde é possível observar uma distinção, acima do nível molecular, dentre as fases presentes. Geralmente esses escoamentos são nomeados pelo estado das fases presentes, por exemplo, escoamentos gás-sólido, líquido-líquido, gás-líquido, líquido-sólido onde existem apenas duas fases.
É importante a definição deste conceito pois, por exemplo, um escoamento de água pode ser considerado bifásico a nível molecular, já que a água é composta por duas substâncias (oxigênio e hidrogênio). A modelagem da influência de diferentes substâncias a nível molecular é chamada de multicomponente.
2. Onde podemos encontrar escoamentos multifásicos?
Voltando aos escoamentos multifásicos, eles estão presentes no nosso dia a dia de diversas formas. Podem ser observados na natureza, por exemplo, na formação de ondas no mar, na chuva caindo, no transporte de sedimentos em rios, entre outros. Além disso são encontrados também em situações simples que acontecem diariamente nas nossas vidas como a água saindo da torneira, o desodorante que utilizamos em forma de spray ou o escoamento observado ao colocarmos refrigerante no copo ou mesmo no sangue que corre em nosso corpo.
Figura 1: Formação de uma onda no mar. Exemplo de um
escoamento multifásico na natureza.
Além de estarem presentes em situações do dia a dia, os escoamentos multifásicos têm grande relevância nas indústrias de diversos segmentos. No setor de óleo e gás por exemplo podem ser observados escoamentos do tipo gás-sólido, líquido-líquido, gás-líquido e líquido-sólido nas linhas de perfuração de poços e extração de óleo e gás. Nas linhas de refino do petróleo esses escoamentos também são encontrados em diversos pontos.
Figura 2: Escoamento simultâneo de gás, óleo e água
em uma linha de transporte.
Diante de tal relevância, é importante, dentro da área de fluidodinâmica computacional, ter um conhecimento a respeito dos tipos de modelagem que podem ser empregados nas simulações computacionais de escoamentos multifásicos.
3. Classificação dos escoamentos multifásicos quanto à morfologia
Morfologicamente os sistemas multifásicos podem ser classificados de duas formas: os sistemas dispersos e os sistemas segregados, conforme esquematizado na figura a seguir.
Figura 3: Esquematização dos tipos de sistemas multifásicos.
Sistema Disperso: sistemas nos quais uma fase é dispersa, como regiões isoladas não contínuas, dentro da outra fase (a fase contínua).
Sistema Estratificado: sistemas nos quais existem uma porções consideráveis do domínio preenchidas por uma única fase. Uma característica marcante desses sistemas são as interfaces bem definidas entre as fases.
Os escoamentos multifásicos constituem um universo vasto com diversas particularidades e com muitos fenômenos físicos complexos envolvidos. Existem outros tipos de abordagens e classificações como, por exemplo, a classificação que leva em conta os padrões de distribuição das fases em tubulações, que possuem grande relevância na indústria de óleo e gás.
Na Wikki Brasil, nós utilizamos a fluidodinâmica computacional para simular escoamentos multifásicos, tanto estratificados como dispersos, a fim de prever o comportamento dos fluidos no processo de extração de petróleo por exemplo. Além do processo de extração a predição do comportamento dos escoamentos multifásicos é importante também em linhas de transporte ou até mesmo no processo de refino do petróleo mostrando assim sua importância para a formação e especialização de profissionais que atuam em diversas áreas da indústria.
4. Referências
Figura 1 - https://jooinn.com/wavy-water.html
Figura 2 - https://www.iahrmedialibrary.net/the-library/7
Figura 3 - Adaptado de Shoham (2006)