Resumo
O monitoramento do transporte de sedimentos em suspensão é de extrema importância para a manutenção dos recursos hídricos e atividades econômicas relacionadas ao seu uso. A medição do sedimento em suspensão transportado pode ser realizada direta ou indiretamente, porém os métodos indiretos têm desenvolvidos como substitutos dos métodos tradicionais de coleta de sedimentos por permitirem um monitoramento mais eficiente. Entre os métodos indiretos, o sensor de turbidez ganhou proeminência no monitoramento da concentração de sedimentos em suspensão (CSS), porém pode ser influenciado pelas características da partícula do sedimento, pelas características ópticas e geométricas do sensor e ainda pelas propriedades do escoamento. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da granulometria dos sedimentos na estimativa da concentração de sólidos em suspensão utilizando um sensor de turbidez em escala de laboratório. Para isso realizou-se a medida da turbidez e da CSS em um canal artificial alimentado por água e sedimento. Foram realizados testes com 5 faixas granulométricas: 20-38, 38-45, 45-53, 53-63 e 63-75μm. Cada teste teve a duração de 1 hora, durante este tempo a turbidez foi medida a cada 14 segundos pelo sensor SOLAR SL 2000 PNV. Nesta 1 hora de teste a vazão de entrada de sedimento foi alterada a cada 10min, totalizando 6 diferentes vazões: q1=0,005, q2=0,008, q3=0,010, q4=0,012, q5=0,015, q6=0,017 L/s. Para cada uma destas vazões, coletou-se 3 amostras de água+sedimento que foram filtradas para obter-se a CSS. Desta forma conclui-se que a granulometria dos sedimentos influencia a determinação da concentração de sedimentos em suspensão utilizando o sensor de turbidez e ainda que a relação CSS x T é melhor representada pelo ajuste linear com coeficiente linear igual a zero.
Introdução
Os sedimentos fazem parte dos fenômenos que afetam a qualidade e quantidade da água em uma bacia hidrográfica. Para a gestão dos recursos hídricos é importante a compreensão dos processos de sedimentação (erosão, transporte e deposição de sedimentos) a fim de minimizar os impactos causados por estes. O estudo hidrossedimetológico de uma bacia hidrográfica é uma importante ferramenta para estudos ambientais.
O transporte do sedimento prejudica o consumo e outros usos da água devido ao aumento da turbidez, o que aumenta o custo do tratamento. Outros problemas são: a redução da qualidade estética da água, diminuição da fotossíntese, diminuição da população de peixes, transporte de poluentes (nutrientes, herbicidas, metais pesados), transporte de bactérias e vírus, perturbação da forma do canal, provocação de enchentes devido à elevação do leito e abrasão de turbinas.
Um elemento essencial de um programa de monitoramento de fluxo de transporte de sedimentos é a escolha da técnica de medição da CSS, a qual pode afetar tanto os custos como a confiabilidade dos dados. A medida da quantidade de sedimentos transportados pode ser realizada de forma direta ou indireta. Os métodos diretos são os mais tradicionais e possuem um maior custo por exigirem um monitoramento intenso. Os métodos indiretos vêm sendo desenvolvidos para facilitar a medição do sedimento em suspensão. Estes substituem os métodos tradicionais de coleta de sedimentos e permitem um monitoramento mais eficiente, sendo utilizados in situ.
Um destes métodos indiretos utiliza o sensor de turbidez, que permite o monitoramento automático e contínuo do sedimento suspenso. O sensor de turbidez é usado para medir o fluxo constante de sedimentos, pela relação indireta entre turbidez e concentração de sedimentos em suspensão (CSS). O funcionamento do sensor de baseia no princípio óptico no qual um raio incide em uma mistura e pode sofrer absorção, dispersão e transmissão devido à presença de partículas suspensas no meio líquido.
O sensor de turbidez é confiável e vantajoso e faz com que não seja necessária a coleta de material para análise em laboratório, porém pode ser influenciado pelas características da partícula do sedimento, pelas características ópticas e geométricas do sensor e ainda pelas propriedades do escoamento. Algumas das características da partícula que podem influenciar a medida do sensor são: CSS, tamanho, forma, cor e composição mineralógica. Algumas características ópticas e geométricas do sensor que podem influenciar a medida são: design óptico, geometria de emissão e detecção da luz incidente. Por fim, algumas características do escoamento que podem influenciar a medida são: presença de bolhas, microrganismos, poluentes e matéria orgânica, floculação e turbulência.
Dentre todos estes fatores o tamanho da partícula é a característica física do sedimento com maior relevância no processo de calibração, principalmente se este for muito variado. O conhecimento do comportamento do sensor diante deste fator é imprescindível para a devida calibração do equipamento e desta forma, para a estimativa da concentração do sedimento em suspensão.
Autores: Fabiana Gonçalves Carvalho Oliveira; Alexandre Silveira; Rafael de Oliveira Tiezzi e Paulo Henrique Bretanha Junker Menezes.
