Análise cfd do comportamento hidrodinâmico de uma unidade de contato de fluxo contínuo utilizada no processo de desinfecção de água por cloração

Abstract

A Pesquisa Nacional de Saneamento Básico, realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2010), apontou que grande parte das Estações de Tratamento de Água (ETA) do Brasil utilizam a técnica de desinfecção de água por cloração. Isso deve-se principalmente ao baixo custo envolvido e à facilidade de operação. Nessa técnica, o escoamento da água destinada à desinfecção ocorre em unidades de contato de fluxo contínuo por um tempo suficiente para que ocorra o processo de cloração. No entanto, o projeto dessas unidades normalmente não leva em consideração as características reais do escoamento, sendo baseado em regimes ideais de fluxo e no tempo teórico de detenção. Dessa forma, as unidades de cloração acabam por operarem de forma inadequada, acarretando em uma eficiência de processo bem abaixo daquela esperada na fase de concepção do projeto. O entendimento da hidrodinâmica com a obtenção de campos de velocidade no interior de unidades de fluxo contínuo, proporciona um diagnóstico mais completo do desempenho do processo. Embora alguns estudos experimentais tenham sido desenvolvidos, a análise do comportamento hidrodinâmico muitas vezes não é viável, devido ao fato de que os equipamentos que medem velocidade no interior das unidades possuem elevado custo. Deste modo, neste trabalho objetiva-se realizar, computacionalmente, um estudo do comportamento hidrodinâmico de uma unidade de contato de fluxo contínuo do processo de desinfecção de água por cloração da estação de tratamento de água da sede do município de Linhares, ES. Para isso, um modelo da dinâmica dos fluidos computacional foi utilizado por meio do aplicativo comercial Ansys CFX® 16.0. O modelo numérico foi validado com dados experimentais obtidos em protótipo e com modelos reduzidos. Os resultados mostram que foi possível obter os campos de velocidade no interior das unidades com um baixo custo envolvido, possibilitando uma análise qualitativa e detalhada dos fenômenos físicos que estão ocorrendo, contribuindo também para o aperfeiçoamento de unidades de contato de fluxo contínuo já existentes e o desenvolvimento de projetos otimizados de novas unidades.