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Engenheiros da Sanford Underground Research Facility descobriram que a água em queda pelo Poço 5 empurrava o ar pelo sistema de ventilação, afetando o fluxo durante tempestades e situações com grande volume hídrico
A ventilação subterrânea da Instalação de Pesquisa Subterrânea de Sanford, na Dakota do Sul, começou a apresentar mudanças inesperadas durante fortes chuvas, com redução e até inversão temporária do fluxo de ar. Engenheiros descobriram que a água em queda pelo Poço 5 estava empurrando o ar pelo sistema, como um pistão gigante.
Chuva mudou o comportamento do ar no subsolo
A descoberta começou a partir de um problema observado há alguns anos na Sanford Underground Research Facility, conhecida como SURF.
Durante tempestades fortes, engenheiros perceberam que partes do sistema de ventilação subterrânea se comportavam de forma diferente do esperado.
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Segundo a Autoridade de Ciência e Tecnologia da Dakota do Sul, o fluxo de ar às vezes diminuía ou chegava a se inverter por breves períodos. A princípio, a equipe não sabia explicar por que isso acontecia.
Jason Connot, engenheiro de mineração que trabalha na SURF desde 2019, foi um dos primeiros a notar o padrão incomum.
Ele relatou que o ventilador ficava “descontrolado” no Poço 5, enquanto algumas áreas registravam redução ou inversão no fluxo de ar durante chuvas intensas.
Em uma instalação subterrânea, esse tipo de alteração tem importância prática. O ar fresco precisa circular de forma controlada, enquanto a água subterrânea e a água da chuva que se infiltram abaixo da superfície precisam ser removidas com segurança.
Poço 5 também recebe excesso de água da chuva
Normalmente, o ar fresco entra na instalação por dois poços de admissão e sai por dois poços de exaustão. Um desses caminhos de saída é o Poço 5, que também cumpre outra função durante chuvas fortes.
Quando entra mais água na instalação do que o sistema de bombeamento consegue processar, o excesso é enviado pelo poço até uma piscina subterrânea profunda. Depois, essa água é bombeada de volta à superfície.
Essa relação entre água em queda e mudança no fluxo de ar não era evidente no começo. Os engenheiros conseguiam observar o efeito no sistema, mas ainda não sabiam qual mecanismo estava provocando a alteração.
O avanço veio com a instalação de sensores de fluxo de ar Maestro no nível 2000. O novo equipamento deu aos engenheiros uma visão mais clara de como o ar se movimentava pelas galerias subterrâneas.
Sensores e teste no nível 4850 ajudaram a explicar o fenômeno
A investigação também contou com uma pista anterior obtida por Steve Gabriel, então professor de ciências da Spearfish High School, e seus alunos.
Eles construíram e instalaram monitores de fluxo de ar que registraram um aumento inesperado durante um teste do sistema de dilúvio do poço no nível 4850.
Connot afirmou que a equipe sentiu um aumento no fluxo de ar nesse nível durante o teste. A observação criou a correlação que ajudou a iniciar a investigação sobre o impacto da água no sistema de ventilação.
A partir daí, os engenheiros passaram a suspeitar que a coluna de água em queda dentro do Poço 5 estivesse funcionando como um grande pistão. Ao descer, a água empurrava o ar através da rede subterrânea.
Um estudo publicado na revista Mining, Metallurgy & Exploration descreve efeitos semelhantes em grandes sistemas municipais de esgoto.
Connot e colegas da South Dakota Mines adaptaram essas equações de dinâmica de fluidos ao layout subterrâneo da SURF.
Segundo Connot, quando os números e parâmetros da instalação foram inseridos no modelo, os resultados coincidiram com as medições feitas pelos engenheiros.
Ele destacou que o peso das gotas de água conseguia mover uma quantidade de ar maior do que se imaginaria.
Descoberta pode ajudar em emergências subterrâneas
O efeito observado não se limita a tempestades. A informação também é relevante para situações de emergência, como incêndios subterrâneos, quando engenheiros podem despejar grandes volumes de água pelo poço.
Connot explicou que, em caso de incêndio, engenheiros de mineração às vezes abrem uma válvula no topo e lançam água no poço. Saber que isso pode alterar o fluxo de ar é considerado uma informação crucial para a equipe.
A pesquisa já está ajudando a SURF a prever melhor como o sistema de ventilação subterrânea responde quando grandes volumes de água entram no poço. Essa previsão permite antecipar ajustes e reduzir riscos operacionais.
Bryce Pietzyk, diretor de operações subterrâneas da instalação, afirmou que o trabalho permite que os engenheiros ajustem os controles de ventilação antes que as mudanças no fluxo de ar se tornem um problema.
Na prática, a descoberta mostra que dois sistemas essenciais, drenagem de água e circulação de ar, podem estar mais conectados do que parecia. Em ambientes subterrâneos complexos, entender essa ligação ajuda a manter a operação mais segura.
Esta matéria foi elaborada com base em informações da Autoridade de Ciência e Tecnologia da Dakota do Sul, do Sanford Underground Research Facility e da revista Mining, Metallurgy & Exploration, com dados, números e declarações preservados conforme o material consultado.
