Simulação de escoamento em equipamento de decantação para Estações de Tratamento de Água usando o software livre OpenFOAM
Resumo
A Estação de Tratamento de Água (ETA), cujo objetivo principal é fornecer água potável para a população atendida, é de extrema importância para a sociedade. Seu bom funcionamento de extrema importância, pois seu funcionamento adequado pode reduzir a contaminação da população por doenças que são transmissíveis através da água. Com o intuito de aprimorar o funcionamento de uma EtA, este estudo se dedica à análise do decantador, equipamento cujo o objetivo é separar sedimentos (sujidades da água coletada dos mananciais) do fluido de maneira mecânica e gravitacional. O decantador, dependendo de sua operação, pode ser encontrado em formato retangular ou circular. Os sedimentos mais pesados ficam depositados no fundo dos decantadores formando uma massa sólida, conhecida como lodo. A decantação é um processo simples, barato e amplamente difundido que depende basicamente de se conhecer o tamanho e a classificação das partículas, a sua densidade, a densidade do fluido. O objetivo deste trabalho é simular o escoamento em um decantador convencional. Para isso, ferramentas de fluidodinâmica computacional foram utilizadas, mais especificamente o ambiente livre OpenFOAM, pois reduzem fortemente o custo do projeto, experimentos de bancada e desperdício de material. As análises possibilitaram identificar as linhas de corrente do equipamento, e compreender melhor o fenômeno de decantação, identificando regiões que necessitam de melhorias geométricas.
Referências
[2] Márcia Valéria Porto de Oliveira Cunha. A importância de frequência de descarte de lodo na eficiência de decantadores de estações de tratamento de água em ciclo completo. PhD thesis, Universidade Federal do Pará, 2004.
[3] Paula Jaíne Alves da Silva and Evelise Roman Corbalan Góis Freire. Simulação computacional do escoamento em degrau porvolumes finitos utilizando openfoam. Revista de Matemática da UFOP, 1(1):132–150, 2020.
[4] Marwan Darwish and Fadl Moukalled. The Finite Volume Method in Computatio196 nal Fluid Dynamics: An Advanced Introduction with OpenFOAM® and Matlab®. Springer, 2021.
[5] Armando O. Fortuna. Técnicas Computacionais para Dinâmica dos Fluidos: Conceitos Básicos e Aplicações. Editora da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000.
[6] Tobias Holzmann. Mathematics, Numerics, Derivation and OpenFOAM: The Basics for Numerical Simulations. CFD, Leoben, 2017.
[7] P. Larsen. On the hydraulics of rectangular settling basins, experimental and theoretical studies. Lund Inst of Tech, 1977.
[8] P. A. Melo, E. R. C. G. Freire, J. L. Ansoni, L. F. C. Oliveira, and c. s. Franco. Velocity gradient optimization in a perforated tray-type flocculator using openfoam: Cfd as a tool in water treatment. Journal of Applied Fluid Mechanics, 15(2):387– 397, 2022.
[9] Ben Redondo, Milinkumar T. Shah, Vishnu K. Pareek, Ranjeet P. Utikar, Paul A. Webley, Jim Patel, Woo Jin Lee, and Tejas Bhatelia. Intensified isothermal reactor for methanol synthesis. Chemical Engineering and Processing, 143, September 2019.
[10] Lacramioara Diana Robescu and Elena Elisabeta Manea. Using cfd techniques inteaching rectangular settling tank hydrodynamics. Balkan Region Conference on Engineering and Business Education, 1(1):41–48, 2015
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