Investigação do comportamento do solo em torno de vazamentos em sistemas de captação e distribuição de água

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Benites, Igor Matheus
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Conceptual developments for leaks; Desenvolvimentos conceituais para vazamentos; Detecção de vazamento; Erosão do solo; Escoamento em meio poroso; Flow in porous media; Leak Detection; Perdas de água; Redes de distribuição; Soil erosion; Water losses
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-01022021-174146/

Os vazamentos observados em sistemas de distribuição de água implicam não apenas em perdas significativas de água, mas também na erosão do solo em volta da tubulação, havendo potencial risco à sustentabilidade do sistema como um todo. A detecção de pontos de vazamentos em redes de captação e distribuição de água é tema e inspiração de uma grande quantidade de estudos no cenário científico. Porém, a investigação do comportamento do solo em torno de vazamentos é um tópico ainda considerado recente e carente de métricas necessárias para compor um banco de dados amplo e acessível. É neste panorama que se insere a presente pesquisa, que buscou investigar a interação solo-vazamento por meio de uma investigação experimental do fenômeno da fluidização decorrente de um jato ascendente de água através de um orifício. Este jato tem a função de simular um vazamento que adentra a camada granular circundante à tubulação, que, no presente estudo, foi simulada de forma ideal por microesferas de vidro de diâmetro reduzido denominadas Ballotini. O método de investigação consistiu na utilização de uma configuração experimental desenvolvida com a finalidade de permitir a medição das distribuições de pressões excedentes (valores acima das pressões medidas em estado estático, isto é, antes da ocorrência da fluidização) e as velocidades geradas pelo fenômeno da fluidização interna. Além disso, a técnica PIV (Particle Image Velocimetry) foi empregada para a obtenção de campos de velocidades instantâneas com uma interferência mínima na ocorrência do fenômeno. São feitas ainda considerações acerca da geometria da região fluidizada associando-a a uma nova formulação teórica desenvolvida. Os resultados encontrados revelam que um estado permanente de recirculação ocorre na região próxima ao orifício de entrada, sendo que este estado impede que o vazamento aflore a superfície. Métricas e relações adimensionais para as características geométricas de cavidades provocadas no fenômeno da fluidização são apresentadas e foram avaliadas as influências de alguns parâmetros empíricos. Uma análise de sensibilidade sobre a influência da vazão de entrada e da altura da camada granular é apresentada.