no desenvolvimento e andamento das etapas posteriores do estudo, pois permitiu uma primeira familiarização com o método experimental para a simulação de tais correntes.
Numa segunda fase, foi realizada uma nova série de ensaios, no canal de pequeno porte, com o intuito de analisar qual a variação no padrão de deposição, na geometria e na velocidade destas correntes em função da variação de seus principais parâmetros: como a massa específica da mistura, a faixa granulométrica e o material utilizado. Esta série de ensaios serviu, também, para implementar as sugestões de correção dos problemas apresentados na metodologia de ensaios proposta na primeira fase de ensaios.
Uma das grandes dificuldades encontradas pelos pesquisadores no estudo de correntes gravitacionais, é estimar qual a quantidade de sedimentos que provocou o fluxo e como foi sua distribuição no tempo. A partir desta incerteza, foi proposta a terceira série de ensaios, visando o estudo das condições iniciais de aporte de sedimentos. Para isso, com um mesmo material e uma mesma concentração, foi variada a vazão e o volume de entrada de mistura, avaliando assim, qual a variação dos depósitos formados, bem como as características geométricas e dinâmicas da corrente. Assim, esta última fase do estudo foi caracterizada pela avaliação das correntes de densidades não conservativas numa topografia simplificada, no caso um cânion retilíneo estilizado implantado dentro do canal tridimensional de geometria simplificada.
Com estas três fases do estudo, buscou-se enriquecer o conhecimento sobre as correntes de densidade não conservativas, propondo uma metodologia de ensaio, sugerindo o tipo de material a ser utilizado, realizando uma primeira avaliação dos depósitos gerados em diversas situações que possam ocorrer, contribuindo para o entendimento do comportamento da dinâmica e dos depósitos sob diferentes cenários de início do fenômeno.
4.2 APARATO EXPERIMENTAL
As instalações utilizadas para o desenvolvimento do trabalho experimental foram dois canais com características distintas: um canal de pequeno porte e um canal tridimensional de geometria simplificada.
4.2.1 Canal de pequeno porte
O canal de pequeno porte foi construído em acrílico, sobre uma estrutura de aço (Figura 4.1). Ele possui dois tripés, com alturas reguláveis, situados perto de suas extremidades, que permitem a modificação da declividade do canal. Suas dimensões são: 300cm de comprimento; 12.5cm de largura e; 15cm de altura.
Para a realização dos ensaios, o canal sofreu adaptações para permitir implantar o método de início da corrente através de fluxo contínuo de material. Essas modificações foram as seguintes:
- retirada da comporta fixa que delimitava o canal;
- o antigo compartimento de alimentação do canal transformou-se na zona de dissipação da corrente de densidade não conservativa, servindo também para o esgotamento do canal, realizado através de uma mangueira conectada a este compartimento e dotada de um registro esfera no seu final para o controle do fluxo; - colocação de uma comporta inicialmente a 2,0cm do fundo, junto ao sistema de alimentação contínua de material para direcionar o fluxo;
- instalação do sistema de alimentação contínua de material composta por dois funis circulares de vidro com capacidade de 7 litros cada. As dimensões de cada um dos reservatórios de alimentação de material são as seguintes: altura de 45cm sendo que desses, os primeiros 15cm têm um diâmetro de 2,5cm, 10cm são de transição para o alargamento de 2,5cm para 25cm e os 20cm finais têm 25cm de diâmetro.
Na saída do funil existe uma mangueira com um registro esfera que controla a vazão de entrada de material e um difusor no fim que distribui o fluxo transversalmente no canal. A altura do sistema de alimentação ao canal é 25cm.
4.2.2 Canal tridimensional de geometria simplificada
O canal tridimensional de geometria simplificada (Figura 4.2) foi construído em concreto e alvenaria e possui quatro janelas de vidro para a visualização do fluxo durante os ensaios. Considerando suas medidas internas, o canal tem altura de 1,20m e comprimento total de 13,85m, distribuídos da seguinte maneira: nos primeiros 6,85m a sua largura é de 0,96m e nos últimos 7,0m sofre um alargamento para 4,66m. Há ainda a possibilidade de se colocar uma comporta móvel de acionamento rápido que pode ser instalada na parte estreita do canal, formando um compartimento de mistura de material com 1,15m x 0,96m x 1,20m.
Figura 4.1: Canal de pequeno porte.
As quatro janelas de vidro servem para a visualização do fluxo. Três delas se encontram na parte estreita do canal com dimensões de aproximadamente de 50cm de largura por 100cm de altura e 1,0cm de espessura a outra na parede do alargamento direita com 60cm de largura por 100cm de altura e 1,0cm de espessura.
Foram instaladas sete esperas para instalações hidráulicas junto ao piso do canal, das quais, seis se destinam para o enchimento/esvaziamento de água e uma para a entrada de material de ensaio. Estas esperas de enchimento/esvaziamento foram ligadas em série até a canalização de alimentação de água do pavilhão fluvial.
Dentro do canal tridimensional de geometria simplificada, foi implementada uma configuração estilizada e simplificada de um cânion submarino com as seguintes características: a) seção transversal com forma parabólica com 20cm de largura e 8cm de profundidade na região confinada do canal, com 5,70m de comprimento e terminando exatamente no início da região não confinada do canal ; b) declividades da calha parabólica: nos primeiros 4,20m iniciais do canal com 7,60o, nos próximos 2,80m do canal com 2,45o e na região não confinada no canal, uma declividade plana (0o).
Para a preparação da mistura dos materiais, foi utilizado um reservatório de alimentação, o qual está colocado a uma altura de 3,20m do chão, sendo sustentado por um pórtico de aço, com um volume total de 1750l. Dentro deste reservatório foi instalado um agitador eletromecânico, com hélice, para homogeneizar a mistura do fluido mais denso. A velocidade do motor do agitador pode ser controlada através de um conversor de freqüência, instalado abaixo do reservatório.
Quanto à instalação hidráulica do reservatório de alimentação, ela se caracteriza por uma entrada de 50mm derivada da canalização de abastecimento do pavilhão fluvial e por uma saída de 50mm junto ao fundo do reservatório que leva o material até o medidor eletromagnético de vazão (20mm), responsável pelo controle de material injetado no canal. Uma tubulação flexível foi instalada do medidor de vazão até a entrada de material no canal tridimensional de geometria simplificada.
Figura 4.2: Canal tridimensional de geometria simplificada