ABSORVEDOR DE ONDAS

Assim como no litoral as praias dissipam a energia oriunda das ondas marítimas, em um tanque é fundamental instalar um absorvedor com o mesmo propósito. Desta forma, evita-se que a onda gerada atinja a parede vertical paralela à sua frente e ocorra sua reflexão, o que provocaria a interferência da onda refletida com outras ondas geradas.

O absorvedor é um obstáculo colocado ao final do tanque para que, ao passar sobre ele, a onda comece a perder sua energia até cessar seu movimento antes de tocar na parede vertical. Consequentemente, evitam-se reflexões e interferências entre ondas geradas e incidentes.

Há diversos modelos desenvolvidos relatados na literatura, com variação do seu formato (linear, rampa de dupla inclinação, parabólico etc.) e do material com qual é construído (chapa de aço, madeira, pedras, espumas). Cada configuração exige um determinado comprimento mínimo para sua eficiência.

Devido a limitação de espaço disponível dentro do tanque utilizado no HidroUFF (comprimento de 4 m), primeiramente, foi necessário dimensionar alguns modelos mais comuns e verificar qual é viável instalar, levando em consideração o espaço ocupado para garantir eficiência.

Um absorvedor de ondas pode ir do fundo ao topo de um tanque ou ser suspenso, desde que o absorvedor atinja, a partir da superfície, uma

profundidade equivalente ou maior à metade do comprimento da onda gerada. Para o projeto desenvolvido, como a onda esperada tem comprimento de 0,50 m, o absorvedor precisa atingir 0,25 m de profundidade. Mas para segurança no projeto, acrescentou-se 0,05 m acima da superfície, totalizando 0,30 m de altura.

O primeiro modelo estudado foi o linear. Como sua superfície é composta por um plano inclinado, é necessário apenas determinar o seu ângulo de inclinação, a. Para isso, é importante definir como deve ocorrer a rebentação da onda.

Existem quatro tipos de praia: a progressiva, mergulhante, colapsante e ondulação. Entre todas as opções, a progressiva possui a menor declividade. Com isso, a energia é dissipada gradativamente, a medida que a onda se movimenta sobre ela. Já a mergulhante varia sua inclinação de suave a moderada. Com isso, ocasiona a formação de um vórtice e, consequentemente, a quebra da onda é mais abruptamente.

Sutherland e O'Donighue (1998) realizaram um estudo relacionando o número de Iribarren, Ir, com o tipo de reflexão ocorrido na praia e concluíram

que esses dados são diretamente proporcionais. Ou seja, quanto maior o Ir, mais reflexões ocorreram. Ele depende do ângulo de inclinação existente entre a superfície da praia e o fundo, da altura e do comprimento da onda, conforme a Equação 22. Na Tabela 8, são apresentados os intervalos de valores do número de Iribarren correspondente a cada tipo de rebentação.

𝐼_𝑟 = tan 𝜃 √𝐻 𝜆

⁄ (22)

Tabela 8. Tipos de rebentação de ondas conforme número de Iribarren Tipo de rebentação Número de Iribarren

Progressiva Ir < 0,4 Mergulhante 0,4 < Ir < 2,3

Colapsante 2,4 < Ir < 3,2 Ondulação 3,2 < Ir

Como o desejável é amortecer totalmente a onda antes que atinja a parede vertical do tanque, o absorvedor de ondas linear deve simular uma praia progressiva. Logo, o maior Ir permitido é de 0,4. Aplicando a Equação 22, foi possível determinar o ângulo máximo de 10º para a praia linear

0,4 = tan 𝜃 √0,10 0,50 ⁄ tan 𝜃 = 0,4 × √0,10 0,50 tan 𝜃 = 0,179 𝜃 = tan−1_0,179 𝜃 = 10° 𝑥₁ = 0,85 tan 10 𝑥₁ = 4,8 𝑚

Figura 33. Absorvedor de ondas linear

𝑥2 = 0,30 tan 10 𝑥₂ = 1,70 𝑚

Figura 34. Absorvedor de ondas linear suspenso

Em seguida, foi calculada a extensão do absorvedor com perfil parabólico, conforme a Equação 23 indicada por Mello (2006). Nota-se que o perfil do absorvedor depende unicamente do período da onda gerada, visto que a aceleração da gravidade, g, é constante e igual a 9,81 m/s².

𝑦 = 𝑥2 4𝑔𝑇2 (23) . 𝑦 = 𝑥 2 4 × 9,81 × 0,572 𝑦 = 0,078𝑥2 𝑦 = 0,078𝑥2 0,85 = 0,078𝑥₁2 𝑥1 = 3,3 𝑚

𝑦 = 0,078𝑥2 0,30 = 0,078𝑥₂2 𝑥₂ = 1,96 𝑚

Figura 36. Absorvedor de perfil parabólico suspenso.

O terceiro modelo dimensionado foi de placas paralelas desenvolvido por Twu e Lin (1991). Ele é composto por uma sequência de 10 placas porosas, de modo que, à medida que a onda passa por elas, sua energia é dissipada. A porosidade da placa consecutiva deve ser sempre menor que a anterior. Ao final do estudo, os autores da pesquisa conseguiram detectar que o espaçamento entre as placas deve corresponder a 0,88 vezes o valor da altura da lâmina d'água. Como a profundidade da água é de 0,80 m, a distância entre as placas deve ser de 0,70 m. Logo, o comprimento final do sistema de absorção de ondas é de 7,0 m.

𝑛 = 0,88ℎ_𝑎 𝑛 = 0,88 × 0,80 𝑛 = 0,70 𝑚

Considerando todas as configurações estudadas, optou-se por utilizar a parabólica suspensa. Mesmo não sendo a que exige menor extensão, espera- se melhor eficiência na dissipação de energia, visto que seu formato curvo permite maior superfície de contato entre o absorvedor e a onda. Portanto, dissipa mais energia do que a linear suspensa, que possui menor comprimento.

Para construção do absorvedor, optou-se por furar placas de madeira com comprimento equivalente a largura interna do tanque e com largura igual a 2 cm, furando todas exatamente iguais em dois pontos, de modo que dividisse

cada placa em 3 partes iguais. Então, passou-se um cabo de aço de pequeno diâmetro.

A fim de reduzir a quantidade de madeira necessária para confecção do absorvedor, optou-se por intercalar as peças de madeira com um espaçador. Ele é um tubo feito de borracha. Cortou-se os pedaços no tamanho desejado de 2 cm. Logo, foi reduzida 50% da quantidade de madeira necessária.

Com essa construção, a praia fictícia seria permeável. Como não é o desejado, foi colada na parte superior dela uma lona impermeável. Na Figura 37, é possível ver a configuração final do topo do absorvedor de ondas após colagem da lona.

Figura 37. Topo do absorvedor de ondas finalizado

Como suporte, foram utilizadas duas barras chatas de alumínio, as quais foram entortadas manualmente para adquirirem o formato curvo característico, apoiadas cada uma sobre oito pedaços de madeira com as dimensões 2,5 x 2 x 1 cm. Estes foram colados nas laterais do tanque, seguindo o formato da parábola. Para a fixação deles, optou-se por fita dupla face e cola quente, conforme apresentado na Figura 38. Então, sua montagem finalizada pode ser observada na Figura 39.

Figura 38. Fixação parcialmente feita do suporte do absorvedor

Figura 39. Ondas atingindo o absorvedor de ondas

3.5. DIFICULDADES ENFRENTADAS E SOLUÇÕES PRÁTICAS