As linhas de fluxo são ferramentas práticas e muito utilizadas para resolver vários tipos de problemas de percolação e drenagem. Tais linhas de fluxo requerem habilidade em sua construção e dispõem de uma técnica para um “design” seguro e econômico de estruturas expostas aos danos causados pela água.

As redes de fluxo constituem uma solução gráfica da equação do fluxo. São formadas pelo conjunto das linhas equipotenciais e de fluxo, que podem ser nas seguintes condições:

Fluxo confinado – quando as fronteiras de saturação são conhecidas e por conseqüência a linha freática também.

Fluxo não-confinado – quando o nível de saturação está muito acima da linha freática e não é conhecido.

A idéia de um maior aprofundamento em “Barragens” surgiu de uma carência energética e pouco estudo no assunto. Percebeu-se a necessidade de aprimorar o complexo tema: Redes de Fluxo, e assim levar um modelo físico para ser apresentado aos alunos do curso de graduação em Engenharia Civil.

O modelo de laboratório vem ser a ferramenta principal, que unido ao software MATLAB, mostra o traçado da Rede de Fluxo após o lançamento das condições de contorno e solução da equação de Laplace.

As redes de fluxo são muito úteis para diversos segmentos da Engenharia, como por exemplo:

- Avaliar a segurança contra a possibilidade de ocorrência de areia movediça em barragens;

- Verificar possibilidade de ocorrência de erosão subterrânea;

- Instrumentação;

- Cálculo da vazão de percolação.

Através do programa MATLAB com recursos PDETOOL, as condições de contorno (do modelo) foram lançadas no programa que desenvolve equações diferenciais.

Utilizando a caixa de ferramentas (toolbox) de Equações Diferenciais Parciais do MATLAB, que é acionada pelo comando “pdetool” de dentro do MATLAB, foram lançadas as condições de contorno do modelo para que a rede de fluxo fosse traçada.

No presente trabalho foi utilizada uma caixa de vidro (10 mm) como modelo, com as dimensões de 100 x 50 x 20 cm.

Na parte lateral esquerda onde se denomina de montante, contém uma entrada de água com um furo de Ø 1 cm, para entrada da água de saturação do modelo.

Um extravasor de Ø 1 cm é colocado na parte onde se denomina jusante, com o objetivo de manter uma diferença de potencial hidráulico.

Encheu-se o modelo com areia até a altura de 25 cm acima do fundo do mesmo e saturou-se com água. O lado de montante ficará com um espelho de água de 18 cm acima da areia e o lado de jusante ficará com um espelho de água de 5 cm.

A seguir, faz-se percolar um líquido colorido (Solução de hidróxido de potássio e água + fenolftaleína) para dentro da face de montante da barragem em 4 pontos selecionados. Para isto, utiliza-se buretas com o líquido colorido de onde saem 4 tubos de borracha com agulhas em suas extremidades. Estas agulhas são introduzidas próximas à parede de vidro. Aparecerão na face do modelo as linhas de fluxo vermelhas.

Pode-se perceber perfeita concordância entre o método gráfico de traçado da rede de fluxo e o modelo real.

O uso da ferramenta MATLAB foi bastante significativo e contribuiu para chegar em resultados mais precisos de valores de pressão hidrostática, comparados aos resultados obtidos graficamente.

Ao final deste trabalho observando estabelecimento da Rede de Fluxo no corpo do modelo de barragem, pode-se concluir que a pesquisa foi de grande importância para a comunidade científica, e espera-se ser muito útil aos alunos graduandos em Engenharia Civil para a compreensão do funcionamento de uma barragem.

O modelo poderá auxiliar nos estudos sobre percolação, permeabilidade, piping, podendo também ser introduzido um filtro para pesquisas sobre drenagem.

Pôde-se perceber que o tema “Redes de Fluxo” é bem complexo e envolve vários estudos sobre percolação e ensaios de laboratório, que de forma alguma podem deixar de ser feitos em uma obra de barragem.