Eficiência hidrodinâmica de um decantador de fluxo ascendente modelado matematicamente com curvas braquistócronas

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Morais, Fellipe José de
• Orientador(a): Lobeiro, Adilandri Mércio
• Banca de defesa: Lobeiro, Adilandri Mércio, Cardoso, Flávia Aparecida Reitz, Castro, Thiago Morais, Botari, Alexandre
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso embargado
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Campo Mourao
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Inovações Tecnológicas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fluidodinâmica computacional; Escoamento; Sedimentação e depósitos; Sustentabilidade; Computational fluid dynamics; Runoff; Sedimentation and deposition; Sustainability
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4437

A utilização dos recursos ambientais de forma sustentável tem sido tema relevante em debates que tratam do desperdício de água. Melhorar a eficiência no tratamento de água segue como um dos fatores primordiais quando se trata de fornecedores de água, como a Sanepar. Essa melhoria abrange o comportamento hidrodinâmico de um decantador utilizado para separar sólidos grosseiros em suspensão em uma mistura. O tanque de decantação utilizado pela Sanepar é de fluxo ascendente e são necessárias lavagens constantes para retirar os sólidos sedimentados, gerando gastos de água e afetando os recursos naturais. Assim, o objetivo deste trabalho foi propor uma nova geometria com base na braquistócrona para o tanque de decantação, a fim de avaliar seu comportamento hidrodinâmico e suas características de sedimentação e lavagem. Para tanto, buscou-se uma modelagem calculando as dimensões do modelo atual e, posteriormente, utilizando curvas braquistócronas nesse modelo, a fim de desenvolver um novo tanque com a diminuição de zonas mortas, ocasionando uma periodicidade de lavagem menor e consequentemente um menor gasto com água a ser descartada. Foi utilizado o Maple® para obter a representatividade do projeto, além de estudar o comportamento dos tanques (atual e proposto) por meio de uma simulação fluidodinâmica computacional aplicando as características operacionais da Sanepar, verificando de forma precisa e detalhada seus desempenhos hidrodinâmicos. Os resultados obtidos evidenciaram uma amplitude menor de fluxo de massa nas regiões internas no novo modelo devido a sua maior abrangência comportamental, com valor de 1,821 kg/s enquanto no modelo atual e de 2,701 kg/s. Ao analisar outras características como a velocidade, mesmo com a velocidade máxima aproximada de ambos ser de 0,09 m/s, foi constatada uma movimentação mais abrangente do lodo na parte inferior do tanque, diminuindo os caminhos preferenciais de deslocamento, além de diminuir a intensidade de passagem desse material com maior turbidez para a próxima etapa de tratamento, que no modelo atual atinge 0,021 m/s e no proposto apenas 0,008 m/s. Desta forma, foi possível concluir sobre a eficiência e viabilidade do modelo obtido tomando por base esses dados hidrodinâmicos, permitindo uma comparação sobre um potencial melhor aproveitamento dos recursos hídricos.