Estudo da erosão, por acção do vento, de pilhas de armazenamento

Abstract

Apresenta-se, um estudo experimental da erosão, por acção do vento, de pilhas de armazenamento. O trabalho refere-se à realização de ensaios laboratoriais, efectuados em túnel aerodinâmico.

A erosão define-se pelo conjunto de processos que implicam a remoção de partículas da superfície de um determinado material. Tem como principais agentes de transporte, a água, o vento, gelo. A erosão provocada pelo vento, também denominada por erosão eólica, tem dois efeitos principais. No primeiro, as partículas são deslocadas de uma zona para outra, e, no segundo, essas partículas em suspensão no escoamento colidem com a superfície granular causando a sua erosão. É nas zonas áridas, como desertos, ou em zonas com pouca vegetação, como as zonas agrícolas, que a erosão eólica mais se manifesta.

Neste trabalho propõe-se como objectivo principal, o estudo da erosão eólica em pilhas de armazenamento, com base em simulações em túnel aerodinâmico, analisando a deformação que o escoamento provoca na pilha em diversas situações.

Escolheu-se a modelação em túnel de vento pela sua facilidade de utilização e pela qualidade dos resultados que apresenta. Esta técnica é muito utilizado no estudo do vento, prende-se por utilizar modelos construídos à escala onde se tenta simular as principais características da situação real.

Este trabalho incidiu sobre a simulação experimental e a avaliação das características da erosão por acção do vento em pilhas de armazenamento. Apresenta-se, como uma continuação do estudo realizado por Ferreira e Lambert (2009). No capítulo um delinearam-se como principais objectivos, o teste do equipamento de medida utilizado na simulação experimental e avaliar a deformação da pilha provoca pela acção do escoamento. Os experimentos realizaram-se de forma sistemáticas de forma a fornecer resultados comparáveis e fidedignos. No segundo capítulo expõe-se a metodologia seguida na realização das simulações experimentais, bem como uma breve referência ao estudo realizado por Stunder e Arya (1988), que serviu de base para comparação com o presente trabalho.

No capítulo três apresenta-se uma breve introdução aos mecanismos utilizados, onde se referem os principais aspectos da montagem experimental, assim como as características principais da instrumentação utilizada nos ensaios em túnel de vento. O capítulo quarto é dedicado à apresentação dos resultados obtidos nos experimentos, e nele serão analisados e discutidos todos os resultados obtidos durante a realização do trabalho.

Por fim, no capítulo cinco, apresenta-se uma discussão geral de todos os aspectos do trabalho, expondo-se as conclusões mais importantes retiradas na realização deste estudo.

Na análise do sensor, constatou-se que o mesmo apresenta uma precisão de medição excelente e ainda uma repetibilidade muito boa. No teste de repetibilidade da construção da pilha, reconheceu-se que existe dificuldade em construir duas pilhas exactamente iguais, mas os valores das diferenças obtidos podem considerar-se desprezáveis, podendo admitir-se que a repetição de construção/reconstrução da pilha é perfeitamente aceitável. O primeiro teste de erosão efectuou-se para a pilha sem protecção, tendo-se observado grandes valores de deformação. Nesta parte do trabalho analisou-se a simetria da deformação, e os resultados obtidos foram de uma maneira geral, aceitáveis comprovando-se assim a similaridade da deformação. O mesmo não se pode afirmar dos testes em que a barreira foi colocada em vários ângulos em relação ao escoamento, simulando-se assim ventos com incidência lateral.

Em relação aos testes efectuados à barreira sólida, às distâncias H, 2H, 3H e 4H, apurou-se que as pilhas em que as barreiras foram colocadas às distâncias 3H e 4H, apresentam as maiores deformações, mas constatou-se que a bolha de recirculação que se forma atrás da barreira interfere pouco na erosão da pilha. As pilhas em que as barreiras foram colocadas a H e 2H, registaram as menores deformações, mas ao contrário das distâncias 3H e 4H, a recirculação de ar atrás da barreira influência bastante a deformação da pilha, existindo grande acumulação de areia atrás da barreira.

No estudo da barreira com porosidade e = 70%, realizaram ensaios em que a barreira se colocou a 10º, 20º, 40º, em relação à direcção do escoamento. Verificou-se que a incidência de ventos laterais na barreira protectora tem influência na forma como a pilha se deforma. Como o escoamento incide lateralmente na pilha, a zona de abrigo formada pela barreira é alterada, originando assim mudança na forma como a pilha se deforma. A maior deformação registou-se na pilha com a barreira colocada a 40º, enquanto a barreira colocada a 10º induziu a menor deformação. Com isto conclui-se que a erosão da pilha aumenta com o aumento do ângulo de incidência do escoamento. Também se aferiu, neste caso, que a distância a que a barreira é colocada influencia a erosão, na medida em que aumentando a distância também aumenta a erosão da pilha.