6sed Transporte de sedimentos

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Física dos processos sedimentares
(Transporte de sedimentos)
Isaac D. Rudnitzki
Sedimentologia
GEO 153 (21-23)
Transporte de sedimentos
Elementos do transporte de 
sedimentos:
• Grão;
• Agente de transporte;
– Tipo de fluxo;
– Tipo de transporte;
Forças que movem o grão
➢ Forças de corpo – relacionado diretamente com o volume ou massa 
da partícula;
• Força Peso X Empuxo = Força resultante
Forças que movem o grão
• Densidade efetiva – diferença entre 
densidade do grão e do fluido;
• DE negativa = flutua;
• DE positiva = afunda
Forças que movem o grão:
➢ Forças de superfícies – agem sobre a superfície da partícula
• Coesão
• Fricção
• Esforço tangencial (ação e reação)
• Ascendente
Forças que movem o grão
Coesão
• Atração eletrostática;
• Micas e Argilominerias
• Ligação de van der Wall, estruturas cristalinas unidas por cargas 
residuais na superfície do mineral de caráter fraco;
• Formam clivagens e lamelas;
Esforço tangencial e Ascendente 
• Fricção - Atrito entre os grãos;
Esforço tangencial – processo 
de ação e reação entre o fluxo 
do fluido e a partícula;
Ascendente – produzida pela 
turbulêcia devido a um 
obstáculo do leito;
Efeito Bernoulli
• Redução da pressão proporcional ao aumento de velocidade do fluxo quando 
fluxo encontra um obstáculo;
• Forças de arrasto e forças de ascensão atuam juntas para transportar os 
grãos de sedimentos;
Característica dos flúido
• Em canais abertos destacam-se dois tipos de fluxos:
• Fluxo laminar - As partículas movimentam-se em linhas de fluxo 
retas ou levemente curvas paralelas umas as outras com 
velocidade uniforme.
• Velocidade do fluxo relativamente lenta;
• Fluidos com maior viscosidade;
• Vazão abaixo do limite superior;
• Não ocorre evidencia 
Tipo de fluxo
Movimento e energia da água corrente
• Em canais abertos destacam-se dois tipos de fluxos:
• Fluxo turbulento – As partículas movimentam-se em linhas de 
fluxos que se cruzam (misturam) e formam espirais e turbilhões.
• Ocorrem em leitos com irregularidades ou rugosos;
• Velocidade excede o limite “força viscosa”;
• Vazão acima do limite superior;
• Turbulência – é a medida das irregularidades e turbilhonamento
do fluxo. Pode ser baixa ou alta.
O tipo de fluxo depende de três 
fatores:
- Velocidade (taxa de movimento)
- Geometria (profundidade e 
rugosidade do leito)
- Viscosidade (resistência ao 
movimento)
Maior viscosidade, tendência ao fluxo 
laminar
Número de Reynolds (fluxo laminar vs. fluxo turbulento)
V= velocidade do fluxo; D= profundidade; = viscosidade cinemática 
(viscosidade dinâmica/densidade do fluido)
• A turbulência é produzida pela alta velocidade do fluxo, 
profundidade e baixa viscosidade(Re>2000); 
• Fluxo laminar ocorre quando o inverso acontece (Re<500).
• O ar e a água são quase sempre turbulentos.
v
DV 
Re
Tipo de fluxo
Modificado de Sundborg (1956)
Número de Froude (fluxo subcrítico vs. fluxo supercrítico)
V= velocidade do fluxo; d= profundidade; gd= celeridade (velocidade da 
onda)
• Regime de Fluxo Superior (RFS) - Quando a velocidade do fluxo 
excede a velocidade da propagação das ondas (Fr>1) se tem um 
fluxo supercrítico
• Regime de Fluxo Inferior (RFI) – quando a velocidade de 
propagação das ondas é maior do que a do fluxo (Fr<1) se tem 
um fluxo subcrítico
• Alguns autores admitem uma região de transição entre o fluxo 
subcrítico para um fluxo supercrítico (ou vise versa) é 
caracterizado por um “salto hidráulico”
gd
V
Fr 
vídeo
Grãos X fluídos:
> Competência: tamanho máximo da partícula que o fluido é
capaz de transportar;
> Capacidade: medido do volume total de partículas que o fluido é
capaz de transformar;
> Viscosidade: resistência do fluido ao escoamento
(movimentação);
Tipos de transporte em um fluido turbulento
• Arrasto (empurrado sobre a superfície do leito)
• Tração (rolando sobre a superfície do leito)
• Saltação (saltando sobre a superfície do leito)
• Suspensão (transporte permanente junto com o fluido)
• Solução (transporte químico)
➢ Essas partículas constituem a:
– Carga de fundo (bed load)
– Carga de suspensão (suspended load)
– Carga em soluçaõ (dissolded load)
Gráfico de Hjulström: velocidade necessária para erodir, transportar e depositar
sedimentos em função da granulometria.
Velocidade 
crítica
Grão finos (<0,01mm) transportados em carga de suspensão (suspensed load),
erosão de leitos finos inconsolidados
Velocidade 
crítica
Transporte de grãos tamanho areia por saltação (intermitente suspensão), como
carga de fundo (bedload)
Velocidade 
crítica
Predomina tração de grãos em carga de fundo, transporte de partículas grossas
Velocidade 
crítica
Limite para deposição
Velocidade 
crítica
Zona de erosão do leito consolidado = leitos de pelito necessitam de alta energia
de fluxo para ser erodido.
Velocidade 
crítica
Gráfico de regime de fluxo x forma de leito
Sedimentação em água parada
Lei de Stokes (ajuste da velocidade em um fluido não dinâmico)
vg= ajuste da velocidade; D= diâmetro do grão; g= densidade do grão;
f= densidade do fluido; = viscosidade dinâmica
• A lei de Stokes é aplica apenas para os finos (<100 m).
μ 18
)ρ(ρgD
v
fg
2
g


Agentes transportadores
Agentes de transportes – COMPETÊNCIA X VISCOSIDADE
➢ TRANSPORTE DE GRÃOS LIVRES: fluidos de baixa viscosidade e 
a interação dos grãos adjacentes não comprometem a trajetória 
do movimento;
• Água
• Ar
➢ TRANSPORTE GRAVITACIONAL: fluidos alta viscosidade devido 
a alta concentração e maior interação entre as partículas 
transportadas;
• Gravidade
• Gelo
Água
• 4 tipos de fluxo:
• Corrente;
• Oscilatório ou ondas;
• Marés;
• Correntes oceanicas;
• Fluxo unidirecional e bidirecional;
• Turbulento ou laminar (difícil observar na natureza);
• Regime de fluxo inferior ou superior;
• Todos os sistemas deposicionais subaquosos continentais e marinhos
Corrente Oscilatório
Maré Correntes oceânicas
Vento
• Fluxo eólico (vento);
• Unidirecional;
• Transporte por tração, saltação e suspensão;
• Marcas onduladas e dunas;
• Desertos e zonas costeiras (Backshore e foreshore);
Gravidade
• Fluxo gravitacional (ou movimento de massa): transporte de 
sedimentos por efeito ocorre da gravidade, partículas dispersas 
paralelamente ao substrato;
• Três regimes:
– Regime rúptil:
– Regime dúctil:
– Regime fluidal:
Gravidade
• Regime rúptil: deslizamento/cisalhamento ao longo de fraturas em 
taludes, com deslocamento de blocos homogêneos e incoesos;
Gravidade
• Regime dúctil regime plástico com contribuição de água, representado
por fluxo granular (dunas eólicas), fluxo de detritos (leques aluviais) e
fluidificação;
Fluidal -
Turbiditos
• Regime fluidal fluxo turbulento 
subaquoso de alta densidade 
(Turbiditos), com elevada relação 
fluido grão o que leva o transporte 
por tração e suspensão, 
associados a leques submarinos;
Gelo
Exercício
EaES 350-9 54
Leituras complementares:
- Suguio, K. 2003 Geologia Sedimentar – Cap. 8 itens 2.4.3 a 2.4.8
- Press, F. et al. 2006 Para entender a Terra – Cap. 14 páginas 341 a 345
- Teixeira, W. et al 2000 Decifrando a Terra – Cap. 9 itens 9.2 e 9.5