Análise da dispersão de poluentes no solo usando fluidodinâmica computacional - Camelo, Sinara Martins (2024)
O transporte de poluentes através de meios porosos é um grande problema e causa preocupação significativa em todo o mundo. Nesse cenário, torna-se essencial avaliar os mecanismos de transporte de poluentes através de meios porosos, a fim de estimar sua dispersão final. Esse trabalho concentrou-se em realizar um experimento em uma caixa de areia em escala laboratorial, onde a migração de um marcador de corante em um meio poroso saturado foi examinado por de análise de imagens digitais. Foi realizada uma simulação numérica utilizando Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) comparando-se os resultados experimentais com a simulação numérica. Utilizou-se a técnica dos volumes finitos em uma malha tridimensional estruturada, regime laminar, meio isotrópico, solo saturado e escoamento multifásico. Os resultados demonstraram um alinhamento favorável entre os resultados numéricos e experimentais. Validado, o método foi empregado para avaliar a dispersão de poluentes no solo provenientes de um possível vazamento de uma lagoa de estabilização genérica. Foram utilizadas dois tipos de geometria, um em camada única de solo e um modelo em multicamadas. Com a geometria em camada única foram realizadas simulações com diferentes velocidades de fluxo, fração volumétrica dos poluentes, porosidade e permeabilidade do solo. Os resultados apontaram que a concentração do poluente aumenta à medida que aumentam as velocidades de fluxo, porém, reduz o tempo necessário para atingir o maior valor poluente, indicando que o grau de poluição do meio poroso foi maior. Ao reduzir a porosidade e permeabilidade, ocorreu uma redução no tempo necessário para atingir o maior valor do poluente, no entanto, não ocorreu uma redução na concentração. Quando a porosidade aumenta e a permeabilidade diminui, o tempo para atingir o maior valor do poluente em todos os pontos analisados foi maior, no entanto, a concentração não apresentou diferença significativa para ambos os casos. Os resultados do modelo de solo em multicamada mostraram que ao utilizar um solo com baixa porosidade e permeabilidade na camada superficial, ocorre uma menor retenção de água, facilitando sua transmissão para as camadas inferiores do solo. Ao se comparar o modelo de camada única com o modelo em multicamadas, constatou-se que a profundidade alcançada pela pluma foi menor no modelo em multicamada, no entanto, não houve uma diminuição significativa nos valores de fração volumétrica dos poluentes nas camadas do solo.