Fluidi plastici di Bingham: fluidi non newtoniani con tensione di snervamento, utilizzati in cementazione di pozzi di petrolio, produzione di alimenti e cosmetici.
Fluidi Plastici di Bingham | Tensione di Snervamento e Applicazioni Industriali
I fluidi plastici di Bingham sono un tipo di fluido non newtoniano che richiedono una tensione minima, chiamata “tensione di snervamento”, per iniziare a scorrere. Questo comportamento li differenzia dai fluidi newtoniani, i quali seguono la legge di viscosità di Newton dove la tensione di taglio è proporzionale al gradiente di velocità.
Tensione di Snervamento
La tensione di snervamento (\(\tau\)0) è la soglia di tensione che un fluido deve superare per iniziare a deformarsi o a scorrere. Nei fluidi plastici di Bingham, fino a quando la tensione applicata non raggiunge questa soglia, il fluido si comporta come un solido rigido. Solo quando la tensione supera la tensione di snervamento, il fluido comincia a muoversi con una velocità proporzionale alla tensione in eccesso. L’espressione matematica che descrive questo comportamento è:
\(\tau = \tau_0 + \eta \cdot \frac{du}{dy}\)
Qui:
- \(\tau\) rappresenta la tensione di taglio applicata
- \(\tau_0\) è la tensione di snervamento
- \(\eta\) è la viscosità plastica
- \(\frac{du}{dy}\) è il gradiente di velocità del fluido
Applicazioni Industriali
I fluidi plastici di Bingham trovano applicazioni in vari settori industriali grazie alla loro unica caratteristica di tensione di snervamento. Alcuni degli usi principali includono:
- Cementazione nei Pozzi di Petrolio: Durante le operazioni di perforazione, fanghi di trivellazione spesso agiscono come fluidi plastici di Bingham. La tensione di snervamento aiuta a mantenere i particolati in sospensione, prevenendo l’insabbiamento del pozzo di trivellazione.
- Produzione di Cibi Processati: Molti alimenti come yogurt e salse mostrano comportamenti di fluidi plastici di Bingham. La tensione di snervamento garantisce che questi prodotti mantengano una consistenza desiderata fino a che una forza sufficiente viene applicata, come nella mescolazione o nel consumo.
- Materiali da Costruzione: Paste di cemento e argille usate nel settore edile si comportano frequentemente come fluidi plastici di Bingham. Questo comportamento permette loro di flusso solo sotto l’azione di una forza significativa, garantendo stabilità e facilità di modellazione.
- Produzione di Cosmetici: Creme, lozioni e altri prodotti per la cura della pelle spesso sfruttano il comportamento plastico di Bingham per garantire una facile applicazione senza colare o gocciolare.
