O Método dos Elementos Discretos (DEM) é uma simulação numérica avançada que modela o comportamento individual de partículas como grãos, pós e minérios. Com ele, engenheiros preveem com alta precisão o fluxo de materiais em chutes, silos e transportadores — identificando pontos de impacto, zonas de obstrução e padrões de desgaste antes de qualquer intervenção.
Assim, o método calcula os deslocamentos de cada partícula ao longo do tempo, tornando-se valioso para sistemas complexos que, as equações contínuas demandariam recursos expressivos para descrever. Dessa forma, a análise por DEM revela o comportamento individual das partículas e sua influência direta nas propriedades macroscópicas do sistema como um todo.
Neste artigo, você vai entender como o método funciona, suas principais aplicações e conferir um caso real de uso pela Virtos Engenharia.
Como Funciona o DEM?
Primordialmente, o DEM simula dinamicamente a interação entre partículas e o meio em que estão inseridas. Estas partículas são elementos que simulam materiais granulares como grãos, pedras, pós, minérios, entre outros. Mas como esse cálculo funciona na prática?
Fundamentalmente, o método se baseia nas Leis de Newton e em métodos de contato de partículas (soft-sphere, hertz, linear spring dashpot, etc.), que permitem o cálculo das cargas, colisões e trajetórias de movimento de cada partícula.
Nesse aspecto, o DEM se diferencia do MEF (Método dos Elementos Finitos), que atua concentrando-se na análise estrutural e tendo como base de cálculo rigidezes e deformações.
Vale destacar, que eventuais deformações observadas durante as simulações do DEM perante o método soft-sphere, por exemplo, existem apenas no ambiente virtual. E cabe ao engenheiro responsável calibrar os parâmetros da simulação para garantir fidelidade ao modelo físico.
Além disso, os engenheiros realizam testes laboratoriais com os materiais trabalhados previamente à calibração do DEM. No laboratório, os engenheiros avaliam as propriedades do material como: geometria, umidade, peso e densidade, conduzem ensaios de ângulo de repouso, ângulo de cisalhamento, ângulos de atrito estático com diversas superfícies aplicáveis, bem como granulometria e peso específico. Com os resultados obtidos, o engenheiro consegue inserir parâmetros de equivalência do material no software e dar início a simulação.
Aplicações do DEM
A simulação por DEM modela diferentes tipos de sistemas granulares com alta fidelidade. Entre as aplicações mais comuns está a modelagem de sistemas de transporte de material, como correias transportadoras, chutes e silos. Nesses casos, o engenheiro analisa a dinâmica do material, considerando o atrito entre as partículas, as colisões e a interação com as paredes dos equipamentos.
O método também se aplica com precisão aos processos de britagem e moagem de minérios. Nesse contexto, a simulação permite analisar o comportamento das partículas ao longo do processo, avaliando variáveis como a distribuição granulométrica e, em casos mais complexos e específicos, os mecanismos de fratura.
Por fim, as simulações realizadas com o DEM otimizam processos como o dimensionamento de equipamentos, a seleção de materiais e a definição dos parâmetros operacionais ideais.
Caso Virtos: Chute de Transferência e DEM
Utilizado amplamente em projetos de engenharia, por sua abordagem dinâmica, o DEM foi decisivo em um desenvolvimento de chutes de transferência na Virtos Engenharia.
Nas reuniões iniciais, o cliente relatou que entupimentos frequentes nos chutes comprometiam a operação. Esses entupimentos têm diversas causas — a principal é a incompatibilidade entre a geometria do chute e o material transportado.
A partir disso, nossa equipe de engenheiros desenvolveu um processo completo de estudo para a modelagem ideal dos chutes. O primeiro passo foi a caracterização do material enviado pelo cliente.
A análise laboratorial do material permite uma avaliação completa do comportamento estático e dinâmico de cada partícula sendo possível a calibração da análise DEM.
Em paralelo, os engenheiros iniciaram o projeto conceitual dos chutes com base em medições in loco e na análise de integração do chute à operação. Eram também realizados os primeiros testes pelo DEM.
Após a validação de fluxo das simulações feitas pelo DEM, inicia-se o projeto básico do chute e posteriormente o projeto é detalhado em 3D. Com a aprovação dos projetos a equipe avança para o detalhamento que será enviado para a fábrica.
Com as estruturas em mãos enviadas pela fábrica, a equipe Virtos acompanha o processo de montagem para garantir os ajustes necessários e prevenir possíveis erros. Esse acompanhamento assegura que o chute entregue ao cliente esteja em total conformidade com o projeto, garantindo desempenho, durabilidade e eficiência.
Benefícios do DEM para Projetos de Engenharia
Engenheiros de mineração, indústria alimentícia e manuseio de sólidos a granel dependem do DEM como ferramenta estratégica. A tecnologia permite visualizar e ajustar o comportamento dos materiais antes de qualquer intervenção física. Com isso, as equipes eliminam acúmulos indesejados em sistemas de transporte e reduzem paradas não planejadas.
Também, com a simulação DEM, engenheiros analisam a movimentação real das partículas em chutes, silos e transportadores. O método identifica pontos de impacto críticos, zonas de obstrução e padrões de desgaste com precisão que nenhuma inspeção visual consegue alcançar — e faz isso ainda na fase de diagnóstico, antes que o problema vire custo.
Conclusão
Com os resultados da simulação DEM em mãos, a equipe toma decisões estratégicas que tornam os equipamentos mais eficientes e reduzem a dependência de manutenção corretiva.
A Virtos Engenharia aplica o DEM para otimizar o fluxo de materiais e aumentar a eficiência operacional — reduzindo diretamente o lucro cessante causado por paradas e gargalos. A análise detalhada do comportamento das partículas melhora a distribuição do material ao longo do sistema, gerando um fluxo mais uniforme e previsível. Cada entrega parte de simulações realistas, que elevam a produtividade e reforçam a segurança das operações industriais.