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Modelagem computacional para estudo de distribuição de vazão volumétrica na interface entre os tratamentos preliminar e primário de uma estação de tratamento de esgoto.

Almeida, Amauri Oliveira De

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2022-12-08

Acesso online

  • Título:
    Modelagem computacional para estudo de distribuição de vazão volumétrica na interface entre os tratamentos preliminar e primário de uma estação de tratamento de esgoto.
  • Autor: Almeida, Amauri Oliveira De
  • Orientador: Ortiz, Jayme Pinto
  • Assuntos: Dinâmica Dos Fluidos Computacional; Distribuição De Vazões; Ete; Computational Fluid Dynamics; Flow Distribution; Wwtp
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Notas Locais: Programa Engenharia Mecânica
  • Descrição: As estações de tratamento de esgoto (ETE) são instalações centrais na estrutura do saneamento básico e apresentam diversos desafios tecnológicos para uma operação mais eficiente, não somente do ponto de vista do tratamento, mas também sob a perspectiva energética. Este trabalho utilizou uma abordagem CFD (Computational Fluid Dynamics) para a analisar as distribuições das vazões volumétricas nos vertedores do tratamento preliminar e também na entrada dos Decantadores Primários (DP) de uma ETE. Os modelos e as simulações foram desenvolvidos utilizando-se o Ansys Fluent versão R1 2021, que utiliza o Método dos Volumes Finitos e todas as simulações foram feitas em regime permanente. Foram utilizadas malhas do tipo híbrida compostas por elementos prismáticos, poliédricos e hexaédricos. Foi adotado o modelo de turbulência kappa-epsilon padrão com funções de parede. Os resultados obtidos indicam que os modelos desenvolvidos conseguem representar bem os protótipos. Também foi possível concluir, a partir dos resultados, que é possível alterar a distribuição de vazões por meio da imposição de um desnível entre os vertedores ou pelo fechamento parcial de um dos vertedores. Um desnível de 5 cm entre as cristas dos vertedores provoca uma diferença de vazão de 1,4 m3/s e a mesma diferença de vazão é obtida quando são fechados dois ciclos em um dos vertedores. Além disso, as simulações realizadas mostraram que ocorre o afogamento do vertedor por montante para vazões iguais a 16 e 17,5 m3/s em cada módulo; também foi verificado que vazão de pico prevista para 2040, 17,5 m3/s em cada módulo, não ultrapassa a capacidade hidráulica da estrutura do canal dos DP. Com o modelo da região dos Decantadores Primários foi possível determinar a distribuição das vazões entre os DP e também concluir que os Decantadores mais próximos às entradas tem menor vazão por conta do campo de velocidades dessa região. Contudo, essas diferenças não ultrapassam 14 % da vazão média em um Decantador. Simulações com saídas assimétricas mostraram que a posição dos DP em relação às entradas é o fator preponderante na distribuição das vazões entre os DP. Simulações com entradas assimétricas provaram que uma diferença acentuada entre as vazões das duas entradas do canal de alimentação dos DP altera a distribuição das vazões entre os Decantadores Primários.
  • DOI: 10.11606/D.3.2022.tde-16022023-084250
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2022-12-08
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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