Modelagem matemÃtica de sistemas de aeraÃÃo e oxigenaÃÃo artificial em lagos e reservatÃrios - Priscila AraÃjo Barbosa Parente (2014)
Devido Ã degradaÃÃo progressiva dos corpos hÃdricos em geral, tem-se dado bastante atenÃÃo a alternativas para a recuperaÃÃo da qualidade de suas Ãguas. TÃcnicas de aeraÃÃo e oxigenaÃÃo artificial via injeÃÃo de ar ou oxigÃnio puro na Ãgua (plumas de bolhas) podem ser utilizadas para tal finalidade. Nesse contexto, o presente trabalho desenvolveu um modelo integral para avaliaÃÃo da transferÃncia de massa de plumas de bolhas circulares em ambientes nÃo estratificados, o qual Ã baseado em uma distribuiÃÃo radial do tipo Gaussiana das propriedades do escoamento e em relaÃÃes matemÃticas para o coeficiente de entrada turbulenta e o fator de amplificaÃÃo da quantidade de movimento devido Ã turbulÃncia. O impacto da transferÃncia de massa na hidrodinÃmica de plumas de bolhas foi investigado considerando diferentes diÃmetros de bolha, vazÃes de gÃs e profundidades em sistemas de aeraÃÃo e oxigenaÃÃo. Os resultados revelaram impacto significativo quando bolhas finas sÃo consideradas mesmo em profundidades moderadas. Bolhas mÃdias apresentaram, em geral, comportamento semelhante ao de bolhas grossas. As simulaÃÃes tambÃm indicaram que, em condiÃÃes de vazÃes relativamente baixas e elevadas profundidades, dissoluÃÃo e turbulÃncia podem afetar a hidrodinÃmica da pluma de bolhas, o que demonstra a importÃncia de se levar o fator de amplificaÃÃo da quantidade de movimento em consideraÃÃo. SimulaÃÃes utilizando o modelo proposto e modelos clÃssicos disponÃveis na literatura resultaram em boa concordÃncia tanto para processos de aeraÃÃo quanto de oxigenaÃÃo. Finalmente, foram apresentados estudos de caso para os dois processos.