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Tipo do documento: Tese
Título: Análise da dispersão de poluentes no solo usando fluidodinâmica computacional
Autor: Camelo, Sinara Martins 
Primeiro orientador: Vieira, Fernando Fernandes
Segundo orientador: Carvalho, Rita Fernandes de
Primeiro membro da banca: Santos, Laércio Leal dos
Segundo membro da banca: Almeida, Marcello Maia de
Terceiro membro da banca: Correia, António Alberto S.
Quarto membro da banca: Farias Neto, Severino Rodrigues de
Resumo: O transporte de poluentes através de meios porosos é um grande problema e causa preocupação significativa em todo o mundo. Nesse cenário, torna-se essencial avaliar os mecanismos de transporte de poluentes através de meios porosos, a fim de estimar sua dispersão final. Esse trabalho concentrou-se em realizar um experimento em uma caixa de areia em escala laboratorial, onde a migração de um marcador de corante em um meio poroso saturado foi examinado por de análise de imagens digitais. Foi realizada uma simulação numérica utilizando Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) comparando-se os resultados experimentais com a simulação numérica. Utilizou-se a técnica dos volumes finitos em uma malha tridimensional estruturada, regime laminar, meio isotrópico, solo saturado e escoamento multifásico. Os resultados demonstraram um alinhamento favorável entre os resultados numéricos e experimentais. Validado, o método foi empregado para avaliar a dispersão de poluentes no solo provenientes de um possível vazamento de uma lagoa de estabilização genérica. Foram utilizadas dois tipos de geometria, um em camada única de solo e um modelo em multicamadas. Com a geometria em camada única foram realizadas simulações com diferentes velocidades de fluxo, fração volumétrica dos poluentes, porosidade e permeabilidade do solo. Os resultados apontaram que a concentração do poluente aumenta à medida que aumentam as velocidades de fluxo, porém, reduz o tempo necessário para atingir o maior valor poluente, indicando que o grau de poluição do meio poroso foi maior. Ao reduzir a porosidade e permeabilidade, ocorreu uma redução no tempo necessário para atingir o maior valor do poluente, no entanto, não ocorreu uma redução na concentração. Quando a porosidade aumenta e a permeabilidade diminui, o tempo para atingir o maior valor do poluente em todos os pontos analisados foi maior, no entanto, a concentração não apresentou diferença significativa para ambos os casos. Os resultados do modelo de solo em multicamada mostraram que ao utilizar um solo com baixa porosidade e permeabilidade na camada superficial, ocorre uma menor retenção de água, facilitando sua transmissão para as camadas inferiores do solo. Ao se comparar o modelo de camada única com o modelo em multicamadas, constatou-se que a profundidade alcançada pela pluma foi menor no modelo em multicamada, no entanto, não houve uma diminuição significativa nos valores de fração volumétrica dos poluentes nas camadas do solo.
Abstract: The transport of pollutants through porous media is a major problem and causes significant concern worldwide. In this scenario, it becomes essential to evaluate the transport mechanisms of pollutants through porous media, in order to estimate their final dispersion. This work focused on carrying out a laboratory-scale sandbox experiment, where the migration of a dye marker in a saturated porous medium was examined through digital image analysis. A numerical simulation was carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD) and the experimental results were compared with the numerical simulation. The finite volume technique was used in a structured three-dimensional mesh, laminar regime, isotropic medium, saturated soil, and multiphase flow. The results demonstrated a favorable alignment between numerical and experimental results. Once validated, the method was used to evaluate the dispersion of pollutants in the soil from a possible leak from a generic stabilization pond. Two types of geometry were used, a single layer and a multilayer model. With the single-layer geometry, simulations were carried out with different flow speeds, volumetric fraction of pollutants, porosity, and soil permeability. The concentration of the pollutant increases as flow velocities increase, however, the time required to reach the highest pollutant value decreases, indicating that the degree of pollution of the porous medium was greater. By decreasing porosity and permeability, there was a decrease in the time needed to reach the highest value of the pollutant, however, there was no reduction in concentration. When porosity increases and permeability decreases, the time to reach the highest pollutant value at all points analyzed was longer, however, the concentration did not show a significant difference in both cases. The results of the multilayer model showed that when using a soil with low porosity and permeability in the surface layer, there is less water retention, facilitating its transmission to the lower layers of the soil. When comparing the single-layer model with the multilayer model, it was found that the depth reached by the plume was lower in the multilayer model, however, there was no significant decrease in the volumetric fraction values of pollutants in the soil layers.
Palavras-chave: Transporte de poluentes
Contaminação do solo
Fluidodinâmica computacional
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: CAMELO, Sinara. Análise da dispersão de poluentes no solo usando fluidodinâmica computacional. 2024. 179 p. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4977
Data de defesa: 28-Fev-2024
Aparece nas coleções:PPGCTA - Teses

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