Transporte de grãos por leito móvel e instabilidades associadas

Resumo

O transporte de grãos por um fluido em escoamento é bastante comum na natureza e na indústria. Ele está presente na erosão de margens de rios, na formação e migração de dunas nos desertos, na extração de petróleo e em processos farmacêuticos. Se a tensão de cisalhamento exercida pelo fluido em escoamento sobre um leito de grãos permanece moderada, alguns grãos são postos em movimento, porém sem fluidização do leito. Os grãos em movimento formam então uma camada móvel (leito móvel) que se desloca mantendo contato com um fundo fixo. Sob certas condições de escoamento, o leito se torna instável: ele se deforma, originando rugas e dunas. No caso de rios, o aumento da resistência ao escoamento devido à deformação do leito provoca aumento da superfície livre, estando relacionado a problemas de cheias e de navegabilidade. Na indústria, a aplicação mais usual é o transporte de grãos em dutos. Neste caso, a formação e a migração de rugas e dunas provocam o aumento de perdas de carga e transientes de pressão e de vazão. Apesar de presentes em diversos domínios científicos, o transporte por leito móvel e a aparição destas formas continuam mal compreendidos. Este projeto propõe o estudo teórico e experimental do transporte de grãos por leito móvel e da formação e migração de rugas e dunas, contribuindo à melhor compreensão do problema. A parte teórica empregará Métodos de Perturbação, Análises Dimensionais e Análises de Estabilidade aplicadas, respectivamente, ao escoamento do fluido, ao transporte de grãos e ao leito. A parte experimental consistirá de ensaios em duto de material transparente, no interior do qual será imposto transporte por leito móvel. Medições de vazões de grãos, da formação e migração de rugas e dunas e do escoamento do fluido serão feitas por dispositivos ópticos. (AU)