Estudo da reaeração da água em canal com fundo deslizante - Queiroz, Flávia Martins de (2013)
Este trabalho teve por objetivos estudar o processo de reaeração de água limpa em canal raso; avaliar os principais fatores intervenientes; e propor equações preditoras, que possibilitassem a estimativa do coeficiente de reaeração (K2), a partir das variáveis hidráulicas e de outras que representassem o processo de transferência de massa do oxigênio do ar para a água, no seu escoamento. Para a execução do experimento, foi necessária a construção de canal hidráulico, nas dimensões de comprimento, largura e altura de 5,00 m x 1,60 m x 0,80 m, e esteira transportadora, que foi posicionada no fundo do canal para movimentar a água em diferentes velocidades e promover turbulência. Para a condução dos testes de reaeração, inicialmente, o oxigênio dissolvido, presente na água da rede de abastecimento, foi removido por meio da adição de sulfito de sódio. A reintrodução do oxigênio na água ocorreu pelo fenômeno físico de transferência de massa, que foi favorecido pela movimentação da água em escoamento. Os testes foram conduzidos submetendo a esteira às velocidades de 0,54; 0,67; 0,74; 0,84; 0,94; 1,14; e 1,35 ms-1, com profundidade das lâminas d águas na faixa de 0,11 a 0,25 m. Essas condições proporcionaram à água, velocidade média na faixa de 0,05 ms-1 a 0,20 ms-1. Aos dados experimentais previamente tratados e transformados em déficit de oxigênio dissolvido ajustou-se o modelo cinético de decaimento de primeira ordem e determinou-se o parâmetro denominado coeficiente de reaeração (K2) da água para os 27 testes conduzidos. Com os dados hidráulicos do canal, calculou-se o valor de K2, utilizando-se várias equações preditoras teóricas, semiempíricas e empíricas disponíveis na literatura. A avaliação da adequabilidade das equações se deu por meio da análise do coeficiente de determinação (R²) e das estatísticas do erro-padrão de estimativa (SE), erro médio normalizado (NME) e erro médio multiplicativo (MME). Valores de K2 estimados utilizandoxv se as equações preditoras foram comparados com os calculados a partir de dados obtidos nos testes (medição da quantidade de oxigênio incorporado), tendo sido verificado que os melhores ajustamentos ocorreram nas equações semiempíricas propostas por Krenkel e Orlob (1962), Cadwallader e McDonnell (1969), Parkhurst e Pomeroy (1972), embora algumas equações empíricas também tenham fornecido bom ajuste. Foram testadas 20 combinações de variáveis para que se obtivesse uma equação preditiva geral, de bom ajuste aos dados experimentais. A equação que envolveu as variáveis fator de forma, declividade e número de Reynolds foi considerada a mais adequada porque além de ter apresentado coeficiente de determinação elevado e parâmetros significativos, as variáveis apresentaram semelhante grau de importância na análise de sensibilidade do modelo matemático. Foi analisado também um modelo co base na teoria da renovação superficial e no fenômeno da turbulência, que indicou que os grandes vórtices foram os agentes principais no transporte de oxigênio do ar para a água. Com isso, foi proposta outra equação, ajustada, utilizando-se dados deste trabalho e do de Moog e Jirka (1999), em que se obteve estimativa do fenômeno físico.