Método permite aumentar eficiência do tratamento de água

Simulação por computador calcula desempenho de equipamento que faz separação de sólidos e líquidos

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Presentes em estações de tratamento de água, sedimentadores contínuos possem forma geométrica que permite o fluxo permanente de líquido, ao mesmo tempo em que partículas sólidas se acumulam no fundo do equipamento, garantindo sua separação da água- Foto: Wikimedia Commons

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Sedimentadores contínuos são equipamentos instalados em estações de tratamento de água, desenhados para separar o líquido que flui em seu interior de materiais sólidos em suspensão. Para cumprir as exigências da legislação ambiental, os engenheiros precisam estimar a quantidade exata de sólidos removidos da água. Por essa razão, pesquisadores da Escola Politécnica (Poli) da USP desenvolveram um método que simula no computador o desempenho do equipamento durante a elaboração do projeto. A metodologia demonstrou que um aumento do diâmetro do sedimentador favorece a separação de sólidos e eleva sua eficiência.

O equipamento também é utilizado em aplicações que necessitam obter grandes concentrações de sólidos, como na mineração. “Nesse tipo de sedimentador, o líquido flui continuamente graças a forma geométrica com que é projetado, a qual também permite o acúmulo de partículas sólidas em suspensão no fundo do equipamento”, explica o professor Ardson dos Santos Vianna Júnior, do Departamento de Engenharia Química da Poli, que orientou a pesquisa de doutorado de Flavia Daylane Tavares de Luna, que estudou os sedimentadores contínuos. “Assim, o equipamento obtém um líquido clarificado, sem partículas em suspensão, o que permite a aplicação no tratamento de água.”

Segundo o professor Ardson dos Santos Vianna Junior, estimativa do desempenho dos sedimentadores na separação de sólidos e líquidos é feita por meio de técnicas de fluidodinâmica computacional – Foto: Marcos Santos/USP Imagens

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De acordo com o professor, as técnicas de fluidodinâmica computacional facilitam a estimativa do desempenho dos sedimentadores contínuos. “Normalmente, esse tipo de equipamento é de grandes dimensões, em alguns casos podendo chegar a 40 metros (m) de diâmetro”, aponta. “A eficiência da separação depende não apenas das dimensões do sedimentador, mas também das relações geométricas (altura e o diâmetro do equipamento, por exemplo) e das características das partículas em suspensão no líquido.”

O método desenvolvido na pesquisa utiliza fórmulas matemáticas para, a partir das medidas do equipamento e da forma como será construído, estimar no computador o fluxo de líquido e o acúmulo de sólidos. “Para validar a metodologia, foi preciso fazer a comprovação experimental”, relata Vianna Júnior. “Os testes envolveram a construção de um sedimentador na Universidade Santa Cecília, em Santos (litoral de São Paulo), testado no Departamento de Engenharia Mecânica da Poli, com supervisão do professor Jurandir Itizo Yanagihara.”

O sedimentador foi testado com uma mistura de água e carbonato de cálcio (pó de giz). “Durante os experimentos, foi utilizada uma técnica conhecida como velocimetria de imageamento de partículas (PIV), em que um laser interage com as partículas em suspensão no líquido e fornece a velocidade de deslocamento dentro do equipamento”, descreve o professor. Os testes comprovaram que um aumento de 40% no diâmetro do sedimentador eleva a eficiência da separação em 17,5%, enquanto o aumento da altura em 40% reduz a eficiência em 27,5%.

Segundo Vianna Júnior, a análise precisa da separação de sólidos possibilitará o atendimento das exigências da legislação ambiental no momento em que os sedimentadores são projetados. “O método demonstra se o equipamento obtém um líquido clarificado que tenha a concentração de sólidos estipulada por lei”, observa. “Além do tratamento de água, os sedimentadores são empregados em aplicações que necessitam obter uma grande concentração de sólidos acumulados, como na mineração”.

Mais informações: e-mail ardson@usp.br, com Ardson Vianna Júnior

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