Aperfeiçoamento do modelo de estimativa da eficiência de remoção de turbidez em floculadores tubulares helicoidais: Compreensão da física do processo e sua inter-relação com a eficiência de tratamento

Nome: Bruno Peterle Vaneli
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 30/09/2016
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Edmilson Costa Teixeira Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Edmilson Costa Teixeira Orientador
Julio Tomás Aquije Chacaltana Examinador Interno
William Bonino Rauen Examinador Externo

Resumo: Oliveira (2014) desenvolveu modelos (linear e não linear) para estimativa da eficiência de remoção de turbidez em Floculadores Tubulares Helicoidais (FTHs), relacionando a eficiência do processo com sete parâmetros adimensionais representativos da geometria (&#119863;/&#119889; e &#119901;/&#119871;), hidráulica (&#119862;&#119886; e &#119877;&#119890;) e hidrodinâmica (&#119878;&#119899;, &#119864;&#119886;&#119889;&#119898; e &#119867;&#119886;&#119889;&#119898;) dessas unidades. Neste trabalho, três aspectos dos modelos propostos são tomados para aperfeiçoamento: I) por produzir um coeficiente de determinação maior, Oliveira (2014) tomou o modelo não linear como referência. Porém, o desvio relativo médio produzido pelo modelo linear foi menor que o observado no modelo não linear; II) foi empregado, no âmbito da modelagem fluidodinâmica computacional, o modelo laminar para modelar o escoamento nos FTHs cujo &#119877;&#119890; era superior ao Reynolds crítico (&#119877;&#119890;&#119888;) – valor que marca o final do regime laminar e o início do regime de transição; III) dentre os parâmetros hidrodinâmicos incorporados nos modelos desenvolvidos, não se encontra o gradiente de pressão normal – parâmetro importante para caracterizar o escoamento secundário. Como resultado: verificou-se que o modelo linear proposto possui maior capacidade de predição dos dados experimentais quando comparado ao modelo não linear, e por isso foi tomado como referência para aperfeiçoamento; recomendou-se para a estimativa do valor do &#119877;&#119890;&#119888; em tubos de curvatura forte (&#119863;/&#119889;&#8804;35,7) o emprego da formulação proposta por Kühnen et al. (2015) e em tubos de curvatura média (35,7<&#119863;/&#119889;&#8804;110) e fraca (110<&#119863;/&#119889;) o emprego da formulação proposta por Cioncolini e Santini (2006). Assim, para a aquisição dos parâmetros hidrodinâmicos, empregou-se o modelo laminar para modelar o escoamento nos FTHs operando com &#119877;&#119890; inferior ao &#119877;&#119890;&#119888; e o modelo de turbulência &#119896;&#8722;&#120596; nos casos em que o &#119877;&#119890; do escoamento era superior ao &#119877;&#119890;&#119888;. Ao considerar a modelagem da turbulência, foi verificada uma melhoria na qualidade do ajuste do modelo linear proposto por Oliveira (2014); constatou-se que o gradiente médio de pressão normal (&#119866;&#119875;&#119886;&#119889;&#119898;) deve ser considerado no modelo de estimativa da eficiência de remoção de turbidez. Quando considerado, os parâmetros &#119878;&#119899; e &#119867;&#119886;&#119889;&#119898; passam a ser estatisticamente insignificantes, obtendo-se um modelo mais simples e com estatísticas melhores do que o modelo linear proposto por Oliveira (2014).

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