Simulação física de fluxos gravitacionais : efeitos da variação de concentração e vazão do fluxo no depósito gerado / Physical simulation of gravitational flows : the effects of variations in concertration and output of the flow in the deposit generated

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

29/08/2011

RESUMO

Simulações físicas de correntes de densidade em escala reduzida têm sido desenvolvidas para o entendimento dos processos físicos que ocorrem nos eventos naturais. O presente trabalho apresenta modelagens físicas de fluxos gravitacionais realizadas em tanque com forma de canal (4,5x0,15x0,5m). O objetivo foi o entendimento dos processos hidrodinâmicos e deposicionais de tais fluxos, mediante variações de vazão e concentração. Os dados obtidos experimentalmente foram correlacionados com informações extraídas de afloramentos e do monitoramento dos eventos naturais, obtidas na literatura. Os sedimentos eram constituídos por 30% carvão, 30% ballotini e 40% caulim do volume total de massa da mistura, com frações granulométricas entre argila e areia fina. Foram simuladas correntes: i) com vazão constante e alta concentração (20%); ii) com vazão constante e baixa concentração (10%); iii) com vazão variada e alta concentração (20%); iv) com vazão variada e baixa concentração (10%). As variações da vazão foram diretamente proporcionais às variações da altura e velocidade da corrente. A maior intensidade das vazões e das velocidades ocasionou uma maior força de resistência do fluído ambiente. O desenvolvimento da altura da corrente foi favorecido devido a essa ação de reação da água ambiente. A variação da concentração foi diretamente proporcional à variação da velocidade e inversamente proporcional à variação da altura da corrente. Esse comportamento foi explicado pelo número de Reynolds. O aumento da concentração do fluxo ocasionou a diminuição da intensidade da turbulência e das alturas desenvolvidas pelo corpo da corrente. Quanto menor a viscosidade de um fluxo, maior é o número de Reynolds, e seu escoamento tende a caracterizar um fluxo turbulento. As correntes apresentaram estratificação vertical de densidade (fluxo bipartido). A porção inferior foi caracterizada pelo fluxo cisalhante basal, onde a deposição ocorreu por progressiva gradação, e pelo fluxo laminar ou região de plug, onde a deposição ocorreu por congelamento em massa. A porção superior foi caracterizada pelo fluxo de turbidez cujo mecanismo de deposição foi a decantação e tração. O aumento da concentração favoreceu o desenvolvimento do debris flow. A porção superior turbulenta foi substituída por uma nuvem diluída de grãos finos. Os sedimentos apresentaram tendência de acumulação na porção proximal do tanque, com diminuição da espessura e frações granulométricas dos depósitos em direção à porção distal. Concluiu-se que o aumento da concentração implicou no aumento da massa do depósito, porém a sua espessura tendeu a permanecer constante. Os grãos foram transportados para mais longe, o que fez com que o comprimento do depósito aumentasse. Isso foi decorrente da interação entre os grãos, a qual favoreceu a capacidade de transporte e inibiu a decantação dos sedimentos (hindered settling). As correntes simuladas corresponderam aos fluxos gravitacionais subcríticos monitorados na natureza, cujos sedimentos foram representados por grãos de tamanho entre areia muito fina e seixos. Os resultados experimentais apresentaram analogia com a Unidade Apiúna, localizada na Bacia do Itajaí (Santa Catarina/Brasil), a qual representa uma seqüência clássica de depósitos de água profundo.

ASSUNTO(S)

densidade simulação e modelagem sedimentos (geologia) density simulation and modeling sediments (geology)

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