Modelação matemática do comportamento térmico de lagoas de estabilização : a estratificação e seus efeitos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2000 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-28052024-143817/ |
Resumo: | A estratificação térmica, caracterizada por um elevado gradiente térmico ao longo da profundidade, normalmente é observada em lagos profundos. No entanto, embora as lagoas de estabilização apresentem pequena profundidade, a alta turbidez dessas unidades de tratamento proporcionam condições favoráveis à ocorrência desse fenômeno, principalmente durante o verão. Durante essa época do ano, as camadas mais próximas à superfície concentram uma maior quantidade de energia térmica em relaçãoas camadas mais profundas, gerando então, um diferencial de temperatura entre a superfície e o fundo das lagoas. O aquecimento diferenciado das camadas de água gera um perfil de densidade, estando as camadas menos densas localizadas junto à superfície da lagoa e, as mais densas, junto ao fundo. Essa diferença de densidade na coluna líquida provoca alteração no padrão de escoamento e a diminuição do volume útil da lagoa. Esta tese apresenta modelo matemático desenvolvido para previsão das condições de estratificação térmica em lagoas de estabilização, permitindo estimar o volume efetivamente utilizado para o tratamento das águas residuárias, assim como corrigir o tempo médio de residência do líquido na lagoa. Os resultados teóricos foram comparados com observações experimentais obtendo-se diferenças máximas de 15% entre os perfis de temperatura calculados e observados |
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Modelação matemática do comportamento térmico de lagoas de estabilização : a estratificação e seus efeitosMathematical modelling of the thermal behavior of stabilization ponds : the stratification and its effectsestratificação térmicainsolaçãoínsolationlagoas de estabilizaçãomathematical modelmodelo matemáticostabilization pondsthermal stratificationA estratificação térmica, caracterizada por um elevado gradiente térmico ao longo da profundidade, normalmente é observada em lagos profundos. No entanto, embora as lagoas de estabilização apresentem pequena profundidade, a alta turbidez dessas unidades de tratamento proporcionam condições favoráveis à ocorrência desse fenômeno, principalmente durante o verão. Durante essa época do ano, as camadas mais próximas à superfície concentram uma maior quantidade de energia térmica em relaçãoas camadas mais profundas, gerando então, um diferencial de temperatura entre a superfície e o fundo das lagoas. O aquecimento diferenciado das camadas de água gera um perfil de densidade, estando as camadas menos densas localizadas junto à superfície da lagoa e, as mais densas, junto ao fundo. Essa diferença de densidade na coluna líquida provoca alteração no padrão de escoamento e a diminuição do volume útil da lagoa. Esta tese apresenta modelo matemático desenvolvido para previsão das condições de estratificação térmica em lagoas de estabilização, permitindo estimar o volume efetivamente utilizado para o tratamento das águas residuárias, assim como corrigir o tempo médio de residência do líquido na lagoa. Os resultados teóricos foram comparados com observações experimentais obtendo-se diferenças máximas de 15% entre os perfis de temperatura calculados e observadosThermal stratification, which is characterized by a high thermal gradient along the depth, is usually observed in deep lakes. However, although stabilization ponds present small depths, the high turbidity of those units of treatment provides favorable conditions for the occurrence of that phenomenon, mainly during the summer. During that time of the year, the layers nearest to the surface concentrate a larger amount of thermal energy compared to the deepest layers, which results in a temperature difference between the surface and the bottom of the pond. As a consequence a density profile appears, with the less dense layers located at the surface of the pond and the densest ones close to the bottom. This stratification inthe liquid column induces alterations in the flow pattern and a decrease of the useful volume of the pond. This thesis presents a mathematical model developed to forecast the conditions of thermal stratification in stabilization ponds and the volume really used for the treatment of the waste water\'s. With these values it is possible to correct the average residence time of the liquid in the pond. The theoretical results were compared with experimental observations with maximum differences of 15% between the calculated and observed temperature profilesBiblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPPires, Eduardo CletoKellner, Erich2000-11-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-28052024-143817/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-05-28T19:33:02Zoai:teses.usp.br:tde-28052024-143817Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-05-28T19:33:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A estratificação térmica, caracterizada por um elevado gradiente térmico ao longo da profundidade, normalmente é observada em lagos profundos. No entanto, embora as lagoas de estabilização apresentem pequena profundidade, a alta turbidez dessas unidades de tratamento proporcionam condições favoráveis à ocorrência desse fenômeno, principalmente durante o verão. Durante essa época do ano, as camadas mais próximas à superfície concentram uma maior quantidade de energia térmica em relaçãoas camadas mais profundas, gerando então, um diferencial de temperatura entre a superfície e o fundo das lagoas. O aquecimento diferenciado das camadas de água gera um perfil de densidade, estando as camadas menos densas localizadas junto à superfície da lagoa e, as mais densas, junto ao fundo. Essa diferença de densidade na coluna líquida provoca alteração no padrão de escoamento e a diminuição do volume útil da lagoa. Esta tese apresenta modelo matemático desenvolvido para previsão das condições de estratificação térmica em lagoas de estabilização, permitindo estimar o volume efetivamente utilizado para o tratamento das águas residuárias, assim como corrigir o tempo médio de residência do líquido na lagoa. Os resultados teóricos foram comparados com observações experimentais obtendo-se diferenças máximas de 15% entre os perfis de temperatura calculados e observados |
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