O canal permite simular de forma controlada a interação complexa entre a atmosfera e a superfície da água
O canal de geração de ondas pelo vento (wind-wave flume) é resultado da cooperação acadêmica e científica entre o Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e a Universidade Federal do Paraná (UFPR), com apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Através da simulação de forma controlada, o canal permite simular a interação complexa entre a atmosfera e a superfície da água, o que possibilita a medição de variáveis aerodinâmicas e hidrodinâmicas.
A instalação consiste em um ventilador axial de alta vazão, seguido por uma câmara de estabilização do fluxo de ar. O ar entra em uma seção de testes com 13,5 m de extensão e 0,4 m x 0,4 m de seção para o fluxo de ar e 0,25 m de profundidade da coluna de água. Um variador de tensão permite ajustar de forma contínua e precisa a velocidade do vento de 0 a 14 m/s na seção de testes.
Esquema do canal de ventos e ondas do IPH/Fonte: Arquivo institucional.
Ao final do canal, um sistema esponjoso absorve e dissipa a energia das ondas, reduzindo a reflexão. O fundo falso recircula a água, evitando efeitos de corrente de retorno nas ondas. As paredes de vidro permitem a visualização dos fenômenos estudados, e as medições da velocidade do vento são realizadas com um anemômetro de fio quente que, devido às suas dimensões reduzidas, minimiza a perturbação no fluxo de ar.
Pesquisa em andamento
A infraestrutura foi desenvolvida no âmbito do projeto de Doutorado Sanduíche no País (CNPq) intitulado “Interação Vento-Ondas e sua Influência na Troca de Quantidade de Movimento e Energia na Superfície de Lagos e Reservatórios” (Chamada CNPq Nº 49/2024). Esse projeto possibilitou a mobilidade de um pesquisador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental (PPGERHA) da UFPR para o Núcleo de Estudos de Correntes de Densidade (NECOD) do IPH.
O projeto foca nos seguintes eixos:
- Caracterização da camada limite do vento sob efeito de ondas: análise da rugosidade aerodinâmica e do coeficiente de arrasto;
- Análise da transferência de quantidade de movimento: foco na interface ar-água em lagos e reservatórios;
- Geração de ondas pelo vento: investigações em condições limitadas por pista (fetch-limited).
Perspectivas e pesquisas futuras
A versatilidade do canal de vento-ondas abre espaço para novos estudos interdisciplinares e parcerias tecnológicas:
- Interação oceano-atmosfera e mudanças climáticas: investigação da transferência de quantidade de movimento/energia e do acoplamento dinâmico entre o fluxo de ar e a superfície da água;
- Calibração e validação de modelos numéricos: uso de dados experimentais para aprimorar modelos meteoceanográficos e de dinâmica dos fluidos computacional (CFD);
- Engenharia offshore: testes de estabilidade em escala reduzida para estruturas flutuantes, como turbinas eólicas offshore e plataformas;
- Fenômenos de transporte: adição de sedimentos ou poluentes para estudos de dispersão por ondas e vento no meio ambiente;
- Instrumentação: integração de técnicas de medição óptica e sensores de alta precisão para análise detalhada da turbulência e do espectro de ondas;