ABSTRACT
RESUMO A sonda solúvel flutuante (SSF) é considerada uma técnica de baixo custo para a estimativa do coeficiente de transferência de massa de oxigênio na interface ar-água (KL). Essa técnica se baseia no fato que KL pode ser correlacionado com a velocidade de dissolução do sólido solúvel (VS), uma vez que ambos os parâmetros são influenciados pela turbulência na superfície do escoamento. O objetivo do presente estudo consistiu em calibrar uma nova configuração da SSF. Experimentos de reaeração superficial e dissolução da sonda solúvel foram realizados em dois aparatos experimentais (tanque agitado por jatos e um canal hidráulico circular), de modo que diferentes níveis de turbulência foram produzidos. Os resultados mostraram forte correlação entre KL e VS; r = 0,953 para experimentos realizados no tanque e r = 0,895 para experimentos realizados no canal. A nova configuração da SSF forneceu razão KL.VS -1 crescente em função do número de Reynolds, indicando que a relação entre os dois parâmetros é dependente da turbulência. Conclui-se que a técnica SSF possui elevado potencial. Entretanto, para que se possa atribuir utilidade definitiva, verificações em cursos d'água naturais e em equipamentos com estrutura de turbulência diferentes das utilizadas neste estudo ainda são necessárias.
ABSTRACT The floating solid soluble probe is a low-cost technique for estimating the mass transfer coefficient of oxygen in the air-water interface (Ka). This technique is based on the fact that Ka can be correlated with the dissolution rate of a soluble solid (VS), since both parameters are influenced by the surface turbulence. The aim of this study was to calibrate a new floating solid soluble probe configuration. Surface reaeration experiments and dissolution of the soluble solid probe were performed in two experimental apparatus (jets stirred tank and a circular hydraulic channel), in which different levels of turbulence were produced. The results showed a strong correlation between Ka and VS, r = 0.953 for experiments performed on the tank and r = 0.895 for experiments performed on the channel. The new floating solid soluble probe configuration provided an increasing Ka.VS -1 ratio as a function of the Reynolds number, indicating that the relationship between these two parameters depends on the surface turbulence. We conclude that the floating solid soluble probe technique has a high potential, despite calibrations in natural water bodies and equipment with a turbulence structure different from those used in this study are still necessary to definitive utility.
ABSTRACT
A oxigenação da água constitui-se em importante fator no desenvolvimento do fenômeno de autodepuração de rios. A reposição do oxigênio dissolvido pode ser representada pelo coeficiente de reaeração (K2). Neste trabalho foi testado o uso do GLP como fonte do traçador gás propano em ensaios de reaeração. Foram executados 15 ensaios em trechos de rios com características hidrodinâmicas distintas. Os experimentos mostraram que a utilização do GLP como fonte do traçador gasoso é viável, tanto do ponto de vista analítico, quanto do ponto de vista econômico. Do ponto de vista analítico, os resultados foram equiparáveis e até superiores à técnica tradicional de traçador gasoso. Do ponto de vista econômico, houve redução do custo para a realização de cada ensaio.
The water oxygenation constitutes an important factor in the development of self-purification phenomenon in rivers. The replenishment of dissolved oxygen in water can be represented by the reaeration coefficient (K2). This work was used propane contained in the GLP as tracer in reaeration tests. The tests showed that the use of LPG is feasible, both from analytical point of view, as of the economic. From an analytical standpoint, the results were comparable and even superior to the traditional technique of tracer gas. From an economic standpoint, the cost to perform each test has been reduced.
ABSTRACT
Particle Image Velocimetry (PIV) é uma técnica recente de medição não-intrusiva de campos de velocidades em escoamentos. Neste trabalho, foi desenvolvido um equipamento de medição com características similares aos convencionais, porém com algumas características exclusivas, como o método óptico de aquisição de imagens e a calibração de coordenadas, que resultaram na utilização de uma única câmera convencional para obtenção de imagens e dados tridimensionais em escoamentos de baixa turbulência, proporcionando significativa economia na implantação. Foi desenvolvido um software específico e os resultados consistem em campos de velocidades tridimensionais. A aplicação destinou-se à medição de velocidades na superfície do escoamento em um tanque de grades oscilantes de forma a correlacionar a turbulência superficial com a capacidade de reaeração dos corpos da água.
Particle Image Velocimetry (PIV) is a recent technique of flow measurement labeled as a non-intrusive methodology. The system developed in this paper used principles similar to conventional systems including some exclusive characteristics as the optical method of image acquisition and the calibration process of the coordinate system. The measurement system, resulted from these characteristics, uses a single conventional digital video camera to obtain three-dimensional data in low turbulence flow, which provided significant economy in the system implantation. A specific software was developed and the results consist of fields of three-dimensional velocities obtained from the digital video file. The application was destined to the measurement of velocities on the flow surface in a tank of oscillating grids in order to correlate the surface turbulence with the rearation capacity of the bodies of water.