Caracterização reológica de uma mistura de água e sedimento

Abstract

Na natureza, correntes de turbidez são fluxos gerados pela diferença de densidade entre fluidos ocasionada pela presença de sedimentos em suspensão. Esse tipo de escoamento caracteriza uma das principais formas de transporte e deposição de material em meio subaquoso, como lagos e mar, onde tais depósitos podem constituir-se em reservatórios de hidrocarbonetos. No Necod/IPH/UFRGS esses fluxos, são simulados em laboratório, sob condições controladas, buscando-se entender o seu comportamento hidrodinâmico e deposicional. Além disso, para um entendimento completo do fenômeno natural, é importante estabelecer as características reológicas das misturas presentes no fluxo e seu comportamento mecânico quando submetidos a diferentes relações de tensão/taxa de deformação. Assim, o presente trabalho investigou o comportamento reológico dessas misturas de água e sedimentos utilizadas em experimentos físicos de correntes de densidade. O estudo contemplou o uso de um equipamento específico, o reômetro, para realização da medição das amostras e obtenção de reogramas (relação tensão/taxa de deformação). Para tanto, estabeleceu-se amostras homogêneas e ajustou-se um modelo reológico, cuja equação constitutiva refletisse o comportamento em termos da relação entre a tensão e a taxa de cisalhamento. Os ensaios foram realizados com uma mistura de água, argila (caulim) e carvão mineral, em diversas proporções, nas concentrações volumétricas de 5%, 7% e 15%. Foram realizados testes preliminares para o ajuste da metodologia de uso do reômetro, nos quais foram determinados a faixa de variação da tensão a ser aplicada (0 a 3 Pa e 0 a 2,5 Pa), o tempo (22 min para as suspensões e 37 mim para a água), o tipo de ensaio (variando a tensão de cisalhamento) e o spindle a ser utilizado (prato paralelo). Para as concentrações de 5% e 7%, as misturas ensaiadas apresentaram um comportamento Newtoniano, e, para a concentração de 15%, foi observado um comportamento não Newtoniano, sendo o modelo de Hershel-Bulkley o que melhor se ajustou aos resultados.