Velocidade de sedimentação de agregado fractal em tratamento de água: o efeito do tamanho, forma, orientação e permeabilidade

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Silva, Pedro Augusto Grava da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/214794
Resumo: A sedimentação gravitacional é uma técnica amplamente utilizada para a separação de material particulado em estações de tratamento de água (ETA), sendo crucial para o bom desempenho deste processo a atenção às velocidades de sedimentação. O presente trabalho buscou estudar o efeito de atributos físicos e morfológicos do agregado sobre a velocidade de sedimentação. A sedimentação de agregados da floculação de águas de abastecimento foi reproduzida em ensaio laboratorial em coluna de sedimentação e monitorada por técnicas não intrusivas de análise de imagem, como a Velocimetria de Partículas por Imagem (VPI). Os dados experimentais foram refinados com base em teste de consistência da velocidade e trajetória dos agregados e submetidos a análises estatísticas incluindo a Análise de Componentes Principais (ACP). Foram também realizadas análises individualizadas sobre a relação entre a Velocidade de Sedimentação Experimental e outros atributos do agregado, como o tamanho, o aspecto e a orientação. A permeabilidade do agregado foi analisada por meio dos parâmetros Permeabilidade Adimensional e Eficiência da Coleta de Fluido. Após a análise estatística, avaliou-se o desempenho de dois modelos para a predição da velocidade de sedimentação. O Modelo 01, com viés fenomenológico, tem a velocidade baseada na Porosidade Fractal do agregado. O Modelo 02, com viés empírico, utiliza cálculo computacional para determinar o coeficiente de arrasto (Cd2) baseado no fator de forma. Os resultados da ACP indicaram forte correlação positiva entre o Aspecto e a Densidade em contraste com a Porosidade, para o Componente Principal 01 (CP1) e a independência desses parâmetros para com o tamanho, velocidade e número de Reynolds, os quais se correlacionaram fortemente, segundo o Componente Principal 02 (CP2). Juntos, CP1 e CP2 explicaram 84% da variância amostral. As análises individualizadas entre os atributos físico/morfológicos e a velocidade de sedimentação apontaram para forte relação entre tamanho e velocidade. À margem da análise do tamanho, agregados alongados e agregados orientados horizontalmente estão relacionados a maiores velocidades de sedimentação. Os modelos avaliados apresentaram ajuste satisfatório aos dados experimentais. O efeito da permeabilidade sobre o coeficiente de arrasto dos agregados foi considerada desprezível (<2%). O Modelo 01 resultou na relação entre o Coeficiente de Arrasto (Cd) e o número de Reynolds (Re) de 106,97Cd/Re e coeficiente de ajuste T foi de 0,01934. O Modelo 02 obteve relação de 106,97Cd/Re para o fator de forma adotado de φ = w/l.