Mancha de inundação associada à ruptura hipotética de uma barragem de rejeitos: análises do tipo de fluido e diferentes modelos hidrodinâmicos

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dc.contributor.advisorSantos, Hersília de Andrade e
dc.contributor.advisor-coFernandes, Rafaela Baldi
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/8112385181042309
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3618369732101367
dc.contributor.authorNascimento, Karina Salatiel do
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2968234663247864
dc.contributor.refereeSantos, Hersília de Andrade e
dc.contributor.refereeFernandes, Rafaela Baldi
dc.contributor.refereeGuimarães Junior, Mario
dc.contributor.refereeFineza, Adonai Gomes
dc.date.accessioned2026-10-19T22:35:55Z
dc.date.available2026-10-19T22:35:55Z
dc.date.issued2024-06-24
dc.description.abstractAs imprecisões acerca da mancha de inundação gerada nos estudos de dam break de barragens de mineração estão associadas à fatores como a classificação reológica dos fluidos e o coeficiente de rugosidade. A taxa de deformação e a tensão de cisalhamento dos rejeitos de mineração não são constantes e a viscosidade das lamas contendo esses rejeitos pode ser viscoelástica, dependente ou independente do tempo, comportamento característico de fluidos não-newtonianos. A complexidade das características geotécnicas e hidráulicas desse material, impõem aos modelos numéricos de dam break um desafio relacionado às características que se deve considerar nos softwares disponíveis para tais fins. Esse trabalho objetiva realizar uma análise estatística da influência do tipo de fluido considerado no escoamento de uma ruptura hipotética de barragem, em função do coeficiente de rugosidade (n), caracterizando suas incertezas a partir da delimitação da área de mancha de inundação, profundidade máxima, tempo de chegada e velocidade do escoamento. Para isso, uma análise descritiva entre os hidrogramas de ruptura gerados por duas ferramentas distintas, EMBREA-MUD e HEC HMS, foi produzida. A partir destes hidrogramas avaliou-se, o modelo hidrodinâmico bidimensional do fluxo de lama não-newtoniano e newtoniano, a partir do software HEC-RAS 6.3.1. Para isso, foram simulados três cenários: o primeiro, alicerçado na propagação típica de água, com cenário newtoniano e coeficiente de manning normal-médio; o segundo, embasado no aumento do coeficiente de manning para um valor alto no vale de jusante (irreal) para assemelhar as características de fluidos não-newtonianos, e, o terceiro cenário, equivale à simulação do fluido não-newtoniano, que considera seu comportamento como plástico de Bingham, com parâmetros reológicos propostos na literatura e coeficiente de manning normal-médio. Os resultados das simulações mostraram áreas de manchas de inundação e profundidades máximas semelhantes entre si, para o primeiro e terceiro cenário; entretanto o fluido não-newtoniano percorreu uma área transversal superior aos demais cenários, sendo os parâmetros velocidade e tempo de chegada, divergentes, com os dois últimos mais próximos entre os cenários 2 e 3. Além disso, o cenário 2 retratou maior propagação longitudinalmente, o que é preocupante em estudos cuja finalidade é delimitar a Zona de Autossalvamento (ZAS). Por fim, a pesquisa mostrou que em áreas de inclinação acentuada, o fluido não-newtoniano se moveu mais rápido que o fluido newtoniano, uma vez que o peso do fluxo, que atua como uma força adicional, favoreceu a aceleração.
dc.description.abstractotherInaccuracies about the flood spot generated in dam break studies of mining dams are associated with factors such as the rheological classification of fluids and the roughness coefficient. The deformation rate and shear stress of mining tailings are not constant and the viscosity of the slurries containing these tailings can be viscoelastic, dependent or independent of time, a behavior characteristic of non-Newtonian fluids. The complexity of the geotechnical and hydraulic characteristics of this material imposes a challenge on numerical dam break models in terms of the characteristics that should be considered in the software available for these purposes. This work aims to carry out a statistical analysis of the influence of the type of fluid considered in the flow of a hypothetical dam break, as a function of the roughness coefficient (n), characterizing its uncertainties from the delimitation of the flood spot area, maximum depth, arrival time and flow velocity. To do this, a descriptive analysis was produced of the breach hydrographs generated by two different tools, EMBREA-MUD and HEC HMS. From these hydrographs, the two-dimensional hydrodynamic model of the non-Newtonian and Newtonian mudflow was evaluated using the HEC-RAS 6.3.1 software. For this, three scenarios were simulated: the first, based on the typical propagation of water, with a Newtonian scenario and normal-average manning coefficient; the second, based on increasing the manning coefficient to a high value in the downstream valley (unrealistic) to resemble the characteristics of non-Newtonian fluids, and the third scenario, equivalent to the simulation of the non-Newtonian fluid, which considers its behavior as Bingham plastic, with rheological parameters proposed in the literature and normal-average manning coefficient. The results of the simulations showed similar areas of flood stains and maximum depths for the first and third scenarios; however, the non-Newtonian fluid covered a larger cross-sectional area than the other scenarios, and the velocity and arrival time parameters diverged, with the latter two being closer between scenarios 2 and 3. In addition, scenario 2 showed greater longitudinal propagation, which is worrying in studies aimed at delimiting the Self-Rescue Zone (SRZ). Finally, the research showed that in areas of steep slope, the non-Newtonian fluid moved faster than the Newtonian fluid, since the weight of the flow, which acts as an additional force, favored acceleration.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/3165
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Minas
dc.subjectBarragens de rejeitos
dc.subjectRejeitos de minérios
dc.subjectHidrogramas de ruptura
dc.subjectReologia dos fluidos
dc.titleMancha de inundação associada à ruptura hipotética de uma barragem de rejeitos: análises do tipo de fluido e diferentes modelos hidrodinâmicos
dc.typeDissertação

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