AREIA FLUIDIZADA COMO OLHOS DE ÁGUA

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1 AREIA FLUIDIZADA COMO OLHOS DE ÁGUA UM POTENCIAL RISCO MÁRIO AR TALAIA Deartamento de Física, Universidade de Aveiro

2 A natureza, em termos de areia, oferece-nos um rande número de fenómenos físicos que nos faz ensar. Na realidade cada um de nós tenta encontrar uma exlicação ara a sua interretação. Por exemlo, quando visitamos a raia no Alarve chamada de olhos de áua (sita em Albufeira), durante a vazante, ficamos deslumbrados com um fenómeno físico que ocorre no areal da raia denominado de olhos de áua.

3 No entanto, os olhos de áua são fenómenos naturais que merecem aluma viilância ois odem indiciar risco ara crianças. Na rática, uma criança deixada ao abandono numa raia onde se formam olhos de áua cuja alimentação é muito abaixo da suerfície livre de areia ode criar condições de risco devido ao leito fixo de areia se tornar num leito de areia fluidizado. Este trabalho mostra como se odem avaliar condições ara que um leito fixo de areia se torne um leito de areia fluidizado.

4 Formação de olhos de áua

5 Esquema exerimental

6 Teoria Diâmetro médio das artículas d = 1 i ( x d ) em que xi reresenta a fracção do eso das artículas de diâmetro di, em cada ama de artículas considerada i i Velocidade mínima de fluidização acontece quando ela rimeira vez, à menor velocidade suerficial o eso das artículas iuala π 4 D, ou seja u u = Q Δ P f ( ) ΔP = ( ρ ρ ) L ( 1 ε ) Exerimentalmente odem-se criar condições ara um reime laminar ou ara um reime de transição e turbulento. Para um reime laminar, a velocidade mínima de fluidização, ode ser revista a artir da iualdade da exressão (A) com a equação de Carman-Kozeni (B) Para um reime de transição e turbulento a velocidade mínima de fluidização, ode ser revista a artir da equação de Erun f (C) k = ΔP f + 1,75 = 150 ( 1 ε ) ε A ( 1 ε ) ( 1 ε ) ε 3 ε μ u 3 ρ u L φ d d (A) L ( ρ ρ ) L ( 1 ε ) 3 u L μ φ d (B) = +

7 Iualando as exressões (A) e (C) e reoranizando o resultado, será ( 1 ε ) 1 Ga = 150 φ Ga Re 1,75 Re ε φ ε ( ρ ρ ) [ ] 3 ρ d μ = número de Galileu (número de Arquimedes, Ar) Re = ( ρ u d ) μ número de Reynolds Na literatura disonível há inúmeras exressões que ermitem avaliar o valor da velocidade mínima de fluidização (deendem do diâmetro da artícula) MELHOR É A EXPERIMENTAÇÃO diferença de ressão (cm ca) Dados exerimentais recta de ajuste (r = 0.998) leito fluidizado: D = cm ca velocidade (cm/s)

8 velocidade mínima de fluidização ara a areia com = 15 µm d diferença de ressão (cmca) dados exerimentais: m = 478,8 dados exerimentais: m = 358,9 dados exerimentais: m = 38,9 dados exerimentais: m = 150,9 leito fluidizado: D = 46,3 cm ca leito fluidizado: D = 33,7 cm ca leito fluidizado: D = 0,9 cm ca leito fluidizado: D = 11,7 cm ca linha da velocidade mínima fluidização velocidade (cm/s) Velocidade mínima de fluidização diferentes alturas de areia

9 diferença de ressão (cm ca) Dados exerimentais recta de ajuste (r = 0.998) leito fluidizado: D = cm ca velocidade (cm/s) areia de diâmetro inferior (cerca de 170 µm)

10 Bolhas de ar a ascenderem num leito fluidizado

11 Os resultados obtidos estão de acordo com a literatura disonível Foram realizadas actividades exerimentais no sistema ar - areia Não foram realizadas exeriências num sistema áua areia Éena risco de liberdade (laboratório tomado...)

12 Considerações finais A exerimentação mostra que: A amostra de areia condiciona a velocidade mínima de fluidização (fluido usado é determinante). A situação de condição mínima de fluidização ocorre quando a diferença de ressão do leito é suficiente ara suortar o eso das artículas do leito or unidade de área. Quando o fluido é áua (no luar do ar) deve ter-se em atenção que a densidade é factor determinante (a força de arrasto deende directamente da massa volúmica do fluido usado).

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