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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/17709| Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Título: | Avaliação numérica da qualidade de mistura e identificação de zonas de estagnação e estratificação no interior de reservatórios de distribuição de água |
| Autor(es): | Carvalho, Lucas da Silva |
| Primeiro Orientador: | Brandão, Rodolfo Junqueira |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Melo, Larissa Lima de Arruda |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Almeida, Renata Maria Rosas Garcia |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Pimentel, Wagner Roberto de Oliveira |
| Resumo: | A redução significativa da concentração de cloro residual livre (CRL) é um dos fatores de maior preocupação nos sistemas de distribuição de água, tendo em vista que é um aspecto determinante quanto à potabilidade da água. Fatores como tempo de residência prolongado e tipo de mistura líquida levam à geração de zonas de estratificação e estagnação que contribuem para o decaimento de CRL. A fim de mitigar a problemática de decaimento de CRL nos reservatórios e garantir adequação aos parâmetros de qualidade para a potabilidade da água, o presente trabalho teve como objetivo realizar a análise numérica da qualidade de mistura e identificação de zonas de estagnação no interior de reservatórios de água. O objeto de estudo em questão foi um reservatório retangular de configuração semienterrada de armazenamento de água. As metodologias abordadas consistiram em realizar alterações nas variáveis de operação e projeto, as quais têm papel fundamental na geração de zonas de estagnação e de estratificação. A técnica utilizada foi o uso de resolvedores numéricos como a de fluidodinâmica computacional (CFD), para modelagem do processo e dos fenômenos associados, além da avaliação de aspectos quantitativos e qualitativos do escoamento em questão dentro do reservatório. Para a construção da geometria, modelagem da malha, resolução numérica e pós-processamento dos dados, foram utilizados os softwares da linha Ansys. Os achados deste estudo corroboram a literatura, que aponta a razão entre área de entrada e saída como um fator determinante na homogeneização do fluxo e na minimização de zonas de recirculação e estagnação. Configurações com maior razão E/S favorecem uma saída mais homogênea, enquanto configurações com menor razão podem gerar gradientes de pressão mais acentuados e favorecer a estratificação térmica. Além disso, a análise indicou que abordagens transientes poderiam fornecer uma representação mais precisa da dinâmica do escoamento, uma vez que o modelo estacionário pode limitar a captura de efeitos como oscilações turbulentas e instabilidades. Dessa forma, os resultados deste estudo contribuem para o entendimento da influência dos parâmetros geométricos e operacionais no comportamento do escoamento dentro de reservatórios, demonstrando que a otimização desses fatores pode maximizar a eficiência da mistura e minimizar efeitos indesejáveis, como estratificação e zonas de estagnação. A aplicação da fluidodinâmica computacional (CFD) mostrou-se uma ferramenta poderosa para essa análise, permitindo ajustes estratégicos na configuração do sistema. |
| Abstract: | A significant reduction in the concentration of free residual chlorine (FRC) is one of the main concerns in water distribution systems, as it is a key factor in determining water potability. Factors such as prolonged residence time and the type of liquid mixing lead to the formation of stratification and stagnation zones, which contribute to FRC decay. To mitigate the issue of FRC decay in reservoirs and ensure compliance with water potability quality standards, this study aims to conduct a numerical analysis of mixing quality and the identification of stagnation zones within water reservoirs. The subject of this study is a semi-buried rectangular water storage reservoir. The methodologies employed involved modifying operational and design variables, which play a fundamental role in the formation of stagnation and stratification zones. An evaluation of the residence time for the liquid mixture was conducted, considering convective and diffusive aspects, as its determination is essential for validating the proposed modifications. The approach used numerical solvers, specifically computational fluid dynamics (CFD) techniques, to model the process and assess both quantitative and qualitative aspects of the flow inside the reservoir. For geometry construction, mesh modeling, numerical resolution, and post-processing of data, Ansys software was utilized. The findings of this study align with the literature, which highlights the ratio between the inlet and outlet areas as a determining factor in flow homogenization and in minimizing recirculation and stagnation zones. Configurations with a higher inlet-to-outlet (I/O) ratio promote a more uniform outflow, while configurations with a lower ratio can generate steeper pressure gradients and favor thermal stratification. Additionally, the analysis indicated that transient approaches could provide a more accurate representation of flow dynamics, as the steady-state model may limit the capture of effects such as turbulent oscillations and instabilities. Thus, the results of this study contribute to understanding the influence of geometric and operational parameters on flow behavior within reservoirs, demonstrating that optimizing these factors can enhance mixing efficiency and minimize undesirable effects such as stratification and stagnation zones. The application of computational fluid dynamics (CFD) proved to be a powerful tool for this analysis, enabling strategic adjustments to the system configuration. |
| Palavras-chave: | Cloro residual livre Fluidodinâmica computacional Reservatórios - Escoamento Ansys (Software) Free residual chlorine Computational fluid dynamics Reservoirs - Drainage |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
| Sigla da Instituição: | UFAL |
| metadata.dc.publisher.department: | Curso de Engenharia Química- Bacharelado |
| Citação: | CARVALHO, Lucas da Silva. Avaliação numérica da qualidade de mistura e identificação de zonas de estagnação e estratificação no interior de reservatórios de distribuição de água. 2026. 86 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química), Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2025. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/17709 |
| Data do documento: | 27-fev-2025 |
| Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC |
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| Avaliação numérica da qualidade de mistura e identificação de zonas de estagnação e estratificação no interior de reservatórios de distribuição de água.pdf | 12.04 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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