Avaliação de metodologias para a determinação indireta do coeficiente de reoxigenação superficial (K2) - Gonçalves, Julio Cesar de Souza Inácio (2012)
O coeficiente de reoxigenação superficial (K2) é o parâmetro mais importante dos modelos matemáticos usados para simular a qualidade da água em rios. Ele quantifica indiretamente a capacidade de um corpo dágua recuperar-se, em termos de concentração de oxigênio dissolvido, após receber cargas poluidoras. Técnicas de previsão foram criadas para estimar o valor desse coeficiente, mas obtiveram sucesso apenas parcial; algumas são imprecisas e outras são dispendiosas. Esse trabalho traz contribuições teóricas e experimentais acerca de metodologias para a determinação indireta do coeficiente de reoxigenação superficial. Os estudos foram realizados em um tanque hidrodinâmico agitado por jatos e planejados de forma a avaliar a existência de correlações entre o fenômeno de reoxigenação superficial e os fenômenos físicos associados às novas metodologias de previsão do K2 propostas nesse trabalho. O resfriamento de um sólido metálico, o decaimento da concentração de sólidos totais dissolvidos (STD) em esferas perfuradas com minibrocas de 0,4 e 0,5 mm de diâmetro e a variação da componente vertical da velocidade junto à superfície livre foram os fenômenos físicos investigados. Modelos matemáticos foram produzidos através de análises de regressão linear entre os parâmetros K2 e o coeficiente de transferência térmica (Kt), associado ao resfriamento do sólido metálico; K2 vs. H (profundidade da água no tanque) e o coeficiente de transferência de massa por convecção (hm), associado ao decaimento de STD; e K2 e a taxa de dissipação de energia cinética turbulenta por unidade de massa (ε), associada à intensidade turbulenta junto à superfície livre. Os resultados revelaram que há uma forte correlação entre o K2 e os parâmetros associados aos fenômenos físicos aqui investigados, com coeficientes de correlação acima de 0,9. A aplicabilidade dos modelos obtidos é restrita às condições hidrodinâmicas nas quais os ensaios foram realizados, uma vez que não há base teórica e nem experimental indicando que as relações entre os fenômenos sejam constantes e independentes da turbulência. Sugere-se que validações em campo, com desenvolvimento de métodos específicos, sejam um próximo passo em pesquisas futuras para que se possa atribuir utilidade definitiva às metodologias aqui estudadas.