Análise comparativa entre correntes de densidade e jatos - Ferreira, Pedro Luiz da Costa (2013)
Buscando compreender melhor os fenômenos envolvidos na geração de correntes de turbidez hiperpicnais e hipopicnais, o presente trabalho abordou o tema apresentando uma análise comparativa com tipos de jatos e plumas. As análises realizadas foram quanto às características geométricas (espessura da corrente), dinâmicas (velocidade), concentração e fluxos (volumétrico, de quantidade de movimento e oriundo da diferença de massas específicas). Através de modelagem física, foram realizados experimentos, majoritariamente, em ambiente salino, contudo, também utilizou-se ambiente de água pura. Os ensaios foram realizados nas instalações do laboratório NECOD, utilizando um canal de aço e vidro, medindo 1540 cm de comprimento, 40 cm de largura (dividido em duas partes de 20 cm, sendo utilizada somente uma delas) e 100 cm de profundidade. O material utilizado para a geração das correntes foi composto por uma mistura de água e carvão mineral do tipo Cardiff 205, tendo a sua massa específica variando entre 1012 kg/m³ e 1033 kg/m³. Já o fluido ambiente foi composto por água e uma mistura de água e sal, tendo a sua massa específica entre 996 kg/m³ e 1024 kg/m³. Seis seções ao longo do canal foram monitoradas, a 12,5 cm, 50 cm, 110 cm, 315 cm, 520 cm e 720 cm do início do fluxo. Em cada uma, registros visuais possibilitaram a avaliação das espessuras das correntes, enquanto sondas ADV possibilitaram a obtenção das velocidades longitudinais. Em seis ensaios, houveram coletas do material em transporte pela corrente, possibilitando analisar as suas concentrações. Pôde-se também registrar a transição entre correntes hiperpicnais e hipopicnais, notando-se uma relação entre o ponto de desprendimento e a diferença entre as massas específicas do fluido ambiente e do fluido injetado no canal. Sobre a espessura das correntes hiperpicnais, observou-se que elas não apresentaram um crescimento constante, como em casos de jatos de parede, e os seus valores foram menores. O decaimento das velocidades das correntes foi analisado em relação às suas origens real e virtual. No primeiro caso, o decréscimo das correntes foi mais suave e não tão definido, quanto o caso de jatos de paredes. Para o segundo, a sua evolução não foi linear, como esperado, além de apresentarem números de Reynolds iniciais diferentes dos esperados. A relação de decaimento do fluxo de quantidade de movimento inicial apresentou uma relação semelhante a jatos, porém, em uma ordem de grandeza maior. Já o crescimento do fluxo oriundo da diferença de massas específicas não mostra-se tão linear, quanto jatos, e com valores superiores. Visto as diferenças entre esses dois fluxos, não se pôde classificar as correntes hiperpicnais e hipopicnais como jatos. Analisou-se a diluição adimensional, a qual não apresentou um comportamento homogêneo, como em jatos e plumas, porém, os seus valores se aproximaram mais de plumas, quanto à ordem de grandeza. Por fim, considera-se que jatos apresentam a quantidade de movimento constante, enquanto plumas apresentam o fluxo oriundo da diferença de massas específicas constante. Para o caso de correntes hiperpicnais e hipopicnais, nenhum dos dois comportamentos foi observado. Ambos apresentaram-se de forma não definida. Através das análises realizadas neste trabalho, notou-se que as correntes de densidade geradas em laboratório não podem ser relacionadas diretamente com jatos e plumas, sendo fenômenos distintos. Contudo, a quantidade de movimento inicial e a diluição adimensional apresentam comportamentos característicos para as correntes, merecendo maiores atenções em trabalhos futuros. Por último, pôde-se observar um comportamento padrão para o desprendimento das correntes, passando de hiperpicnal para hipopicnal.