Realizado em Goiânia/GO, de 04 a 06 de Setembro de 2017.
ISBN: 978-85-85905-20-0
TÍTULO: ADVECÇÃO, DISPERSÃO E DIFUSÃO DE PLUMA SALINA EM CANALETA DE BANCADA COM LEITO LISO E RUGOSO
AUTORES: Pereira, R.S. (CCET/UEG) ; Dinalo, L.O. (CCET/UEG) ; Monteiro, W.L. (CCET/UEG) ; Rocha, W.D. (CCET/UEG) ; Oliveira, B.L. (CCET/UEG) ; Oliveira, M.S. (CCET/UEG) ; Costa, O.S. (CCET/UEG)
RESUMO: Descarga poluidora em rios está sujeita à dispersão. Neste trabalho visou-se
estudar transferência de massa em escoamento de água superficial. Na
canaleta central da bancada do laboratório, simulou-se fluxo de água em
leito liso para caracterização, onde foi injetada solução salina à montante.
Amostras de água foram coletadas à jusante e analisadas por condutimetria.
Nova simulação e caracterização foram realizadas em leito rugoso. As
condutividades elétricas dos picos das plumas salinas foram 84,2 e 27,6 mS,
bem como os tempos de viagem foram 9,2 e 14,8 s para os leitos liso e
rugoso, respectivamente. Ambos os fluxos foram classificados como
parcialmente turbulento. Concluindo-se que o transporte de massa foi por
advecção pura no leito liso e advecção com dispersão no leito rugoso.
PALAVRAS CHAVES: Transporte; Massa; Condutividade
INTRODUÇÃO: O entendimento dos mecanismos de transporte de massa nos escoamentos de
águas superficiais, reside na importância de seus diversos usos. Destacando-
se as dispersões de poluentes em meios aquáticos, cuja avaliação na prática
é extremamente complexa em função dos fatores ambientais interferentes, como
por exemplo, perfis de pressão; características hidráulicas; variações das
massas específicas em função da temperatura; condições climáticas; entre
outros.
Dentro deste contexto, as simulações de situações reais de descarga
poluidora em escoamento de água superficial são relevantes aos estudos de
transporte de massa pelos mecanismos de advecção, dispersão e difusão. Uma
vez que, se pode controlar as condições do meio em escala de laboratório.
Associado a estes ensaios de simulação, faz-se necessário o entendimento das
seguintes fundamentações teóricas: escoamento em canais; caracterização
hidráulica; descarga poluidora e mecanismos de transporte de massa.
Este trabalho visou o estudo dos mecanismos combinados de transferência de
massa por meio da técnica condutimétrica, simulando a descarga de uma fonte
poluidora pontual, de natureza salina, em um escoamento de água desenvolvido
em canal de bancada, sob duas condições, uma com leito liso e outra com
leito rugoso.
MATERIAL E MÉTODOS: O escoamento de água superficial foi desenvolvido na canaleta central da
bancada do laboratório de Físico-Química, do campus de Ciências Exatas e
Tecnológicas, da Universidade Estadual de Goiás. No meio da canaleta foi
instalada uma barragem de plástico a fim de direcionar o fluxo e a queda d
´água para a cuba da pia. Três seções de medições (montante, meio e jusante)
foram demarcadas ao longo do canal.
Após o estabelecimento do regime permanente para escoamento em leito liso,
fez-se a caracterização hidráulica. Uma solução de NaCl foi injetada na
seção montante do canal, simulando a fonte poluidora pontual. Amostras de
água foram coletadas no local da queda d´água, para medição da condutividade
elétrica. Esta técnica foi empregada como medida indireta no estudo dos
mecanismos de transferência de massa.
Em seguida, novo ensaio de dispersão foi simulado, porém desta vez, com
leito rugoso, onde seixos rolados foram inseridos no fundo do canal. Ambos
os escoamentos, tanto em leitos liso quanto em leito rugoso, foram
classificados pelo número de Reynolds em função da caracterização
hidráulica. Por fim, os perfis de condutividade elétrica das soluções
salinas em função do tempo de viagem das manchas associados com a
classificação do escoamento foram avaliados no estudo dos mecanismos de
transferência de massa por advecção, dispersão e difusão.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1 ilustra os perfis de condutividade elétrica em função do tempo de
viagem da mancha poluidora para os escoamento superficiais de água em leitos
liso e rugoso com seixos rolados. Os picos de condutividade elétrica (CE),
correspondentes ao centro de massa da pluma salina, foram iguais a 84,2 mS
no escoamento em leito liso e 27,6 mS no leito rugoso, onde se observa a
predominância do mecanismo de advecção pura no escoamento de leito liso,
enquanto que no leito rugoso ocorre advecção com dispersão.
Comparando-se os tempos de viagem do centro de massa das plumas, iguais a
tliso = 9,2 s e trugoso = 14,8 s, verificou-se que o escoamento em leito
rugoso foi 1,6 vezes superior do que em leito liso. E que os números de
Reynolds foram Reliso = 693 e Rerugoso = 546, classificando ambos os
escoamentos em turbulento parcialmente desenvolvido.
Apesar do nível de turbulência um pouco maior no leito liso, este aspecto
não foi suficiente para dispersar o poluente salino, predominando o
transporte advectivo, influenciado pelo gradiente hidráulico e caracterizado
pelo avanço do fluxo como se fosse um pistão. Enquanto que, na dispersão
mecânica prevaleceu o gradiente de velocidade devido à inserção dos seixos
rolados, que refletiu a desuniformidade a que o escoamento esteve submetido.
Perfis de condutividade elétrica em função do tempo
CONCLUSÕES: A simulação por meio ensaios de dispersão de poluente em escoamentos
superficiais em água, no nível de bancada, mostrou-se ser uma importante
ferramenta nos estudos dos mecanismos de transporte de massa quando associado
à técnica condutimétrica. A avaliação dos perfis de condutividade elétrica em
função do tempo de viagem da mancha salina, descarregada pontualmente no
escoamento superficial de água, indicaram que a advecção pura foi o mecanismo
de transporte de massa predominante no leito liso, enquanto que a advecção com
dispersão esteve presente no escoamento realizado em leito rugoso.
AGRADECIMENTOS: Aos técnicos e estagiários dos laboratórios de Química-CCET/UEG.
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