Uma observação estranha há muito intrigava os engenheiros da mina subterrânea de Sanford, em Dakota do Sul: durante fortes chuvas, o fluxo de ar em alguns poços se invertia. Esse comportamento inesperado acaba de encontrar uma explicação, com implicações notáveis para a segurança das minas.
Esta instalação, o Sanford Underground Research Facility (SURF), não está mais em operação de mineração, mas necessita de ventilação constante para a segurança. Jason Connot, engenheiro de minas, supervisiona esse sistema. Pouco depois de sua chegada em 2019, ele e sua equipe notaram um comportamento estranho durante as tempestades: o ventilador do poço 5 ficava incontrolável, e algumas áreas viam seu ar desacelerado ou até invertido.
Jason Connot, engenheiro de minas no Sanford Underground Research Facility, na antiga forja a 335 metros de profundidade.
Crédito: Stephen Kenny / SURF Para compreender esse fenômeno, foram necessárias medições mais precisas. Sensores de fluxo de ar foram instalados, e Steve Gabriel, um professor de ciências, projetou com seus alunos monitores que capturaram um evento-chave durante um teste do sistema de irrigação do nível 4850. "Sentimos um aumento no fluxo de ar, isso desencadeou tudo", explica Jason Connot.
A causa era surpreendente: a água da chuva, direcionada para o poço 5 para evitar inundações, age como uma seringa gigante. Ao cair, ela empurra o ar à sua frente, forçando uma circulação anormal na rede de ventilação. Jason Connot encontrou na literatura equações que explicam esse fenômeno em esgotos e, com a ajuda de colegas da Escola de Minas de Dakota do Sul, as adaptou ao local. Os cálculos correspondiam perfeitamente às observações.
Essa descoberta vai muito além de uma simples curiosidade. Em caso de incêndio subterrâneo, os engenheiros frequentemente despejam água em um poço. "Saber que isso pode alterar o fluxo de ar é uma informação essencial", indica Jason Connot. Graças a esse trabalho, a equipe pode agora antecipar essas variações e configurar a ventilação de acordo, melhorando a segurança.
Essas pesquisas de Jason Connot, publicadas na revista
Mining, Metallurgy & Exploration, foram elogiadas por seus pares. Andrea Brickey, sua orientadora, louva sua curiosidade: "Ele identificou um fenômeno que afeta os sistemas de ventilação e buscou prevê-lo. Ele conseguiu."
O princípio da seringa hidráulica
O mecanismo baseia-se no princípio de uma seringa hidráulica. Quando se empurra o pistão, o ar sai pela agulha. Em uma mina, a água que cai em um poço desempenha o papel do pistão. A coluna d'água descendente comprime o ar situado abaixo, criando uma diferença de pressão que força o ar a se deslocar pelas galerias.
Esse mecanismo é bem conhecido em redes de esgotos urbanos, onde quedas d'água significativas podem impulsionar o ar através das tubulações. No entanto, aplicá-lo a uma mina requer cálculos precisos que levam em conta a forma dos poços, o volume de água e as características do sistema de ventilação.
A descoberta dos engenheiros do SURF mostra que mesmo pequenas quantidades de água, como a chuva, podem ter um efeito significativo. Isso abre caminho para modelos preditivos para antecipar essas mudanças no fluxo de ar, o que é essencial para a segurança.
No caso do poço 5 do SURF, a água excedente é despejada em uma cavidade profunda. Ao cair por várias centenas de metros, ela adquire velocidade suficiente para deslocar uma grande massa de ar. Os engenheiros mediram que o fluxo de ar podia ser duplicado ou mais durante uma tempestade.
Fonte: Mining, Metallurgy & Exploration