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Projeto e modelagem numérica de armadilha de sedimentos aplicada ao lago do Parque Joaquim Teodoro de Oliveira de Campo Mourão - Paraná

Based on the results of studies already carried out in the Rio do Campo basin, this work presents the stages of the development of a solution proposal for the advancement of aggradation of the lake in the Joaquim Teodoro de Oliveira park in Campo Mourão, state of Paraná, a natural process that reach...

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Autor principal: Silva, Sabrina Aguiar da
Formato: Dissertação
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:
Fluidodinâmica computacional
Sedimentação e depósitos
Computational fluid dynamics
Sedimentation and deposition
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23554
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spelling riut-1-235542020-12-15T06:09:52Z Projeto e modelagem numérica de armadilha de sedimentos aplicada ao lago do Parque Joaquim Teodoro de Oliveira de Campo Mourão - Paraná Silva, Sabrina Aguiar da Arantes, Eudes José https://orcid.org/0000-0002-7684-3069 http://lattes.cnpq.br/5368039952110556 Arantes, Eudes José https://orcid.org/0000-0002-7684-3069 http://lattes.cnpq.br/5368039952110556 Cardoso, Flávia Aparecida Reitz https://orcid.org/0000-0002-0432-9191 http://lattes.cnpq.br/2663975071704461 Botari, Alexandre https://orcid.org/0000-0002-0736-8372 http://lattes.cnpq.br/2788746611966148 Fluidodinâmica computacional Sedimentação e depósitos Computational fluid dynamics Sedimentation and deposition CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA Engenharia/Tecnologia/Gestão Based on the results of studies already carried out in the Rio do Campo basin, this work presents the stages of the development of a solution proposal for the advancement of aggradation of the lake in the Joaquim Teodoro de Oliveira park in Campo Mourão, state of Paraná, a natural process that reaches virtually all water reservoirs and compromises its storage capacity. Initially it was determined that the average flow of the Rio do Campo is 2.21 m³ / s and that the contribution of the sediment load that reaches the lake is approximately 0.18 kg / s. Based on these data, the conception of the initial constructive design of the sediment trap was initiated by means of the desander dimensioning methodology (NBR 12213 (1992)), since a specific and consolidated methodology was not found in the bibliography for the dimensioning of sediment traps. To check the efficiency of the initial project, numerical modeling was used based on computational fluid dynamics (CFD package), a tool that allows the identification of problems and design errors before it is executed, which guarantees reduction of costs, time and optimization of the project, while still in the design phase. The benefits of the tool used were proven by the identification of 4 possibilities for improvement in the initial project: Increased catchment width to eliminate a “dead zone” identified in the first simulation; Changing the location of the sediment discharge gate to take advantage of the direction of the current lines to facilitate the outflow of sediment; Elimination of the internal slope, which proved to be unnecessary after changing the location of the sediment discharge gate and Increasing the diameter of the discharge pipe, to decrease the sediment discharge speed. Therefore, changes in the project were provided and, through it, a new simulation was made. The results of the second simulation proved the benefits of the changes and the goals of the changes could be achieved. Therefore, it can be said that the sediment trap project developed is an effective tool for the control of advancing aggradation of lakes and reservoirs, since it has a minimum efficiency equal to 76% when the entire granulometric distribution of the sediments is considered and 100% in the retention of sediments classified as sand. Finally, it is important to emphasize that one of the premises of this study is its ability to adapt for implantation in other reservoirs, according to the particular characteristics of each location. Partindo-se de resultados de estudos já realizados na bacia do Rio do Campo, este trabalho apresenta as etapas do desenvolvimento de uma proposta de solução para o avanço do assoreamento do lago do parque Joaquim Teodoro de Oliveira em Campo Mourão no Paraná, processo natural que atinge praticamente todos os reservatórios de água e que compromete sua capacidade de armazenamento. Inicialmente determinou-se que a vazão média do Rio do Campo é de 2,21 m³/s e que a contribuição da carga de sedimentos que chega até o lago é de, aproximadamente, 0,18 kg/s. Com base nestes dados deu-se início à concepção do projeto construtivo inicial da armadilha de sedimentos por meio da metodologia para dimensionamento de desarenadores (NBR 12213 (1992)), já que não encontrou-se, na bibliografia, uma metodologia específica e consolidada para o dimensionamento de armadilhas de sedimentos. Para verificar a eficiência do projeto inicial foi feito uso da modelagem numérica com base na fluidodinâmica computacional (pacote CFD), ferramenta que permite identificar problemas e erros de projeto antes que o mesmo seja executado, o que garante redução de custos, tempo e otimização do projeto ainda em fase de concepção. Os benefícios da ferramenta utilizada foram comprovados, já que foram identificadas 4 possibilidades de melhorias no projeto inicial: Aumento da largura de captação para eliminação de uma “zona morta” identificada na primeira simulação; Alteração da localização da comporta de descarga de sedimentos para aproveitar o sentido das linhas de corrente para facilitar a o fluxo de saída dos sedimentos; Eliminação da inclinação interna, que mostrou-se desnecessária após alteração da localização da comporta de descarga de sedimentos e Aumento do diâmetro da tubulação de descarga, para diminuição da velocidade de descarga dos sedimentos. Sendo assim, as alterações no projeto foram providenciadas e, por meio dele, foi feita uma nova simulação. Os resultados da segunda simulação comprovaram os benefícios das alterações e os objetivos das mesmas puderam ser atingidos. Portanto, pode-se dizer que o projeto da armadilha de sedimentos desenvolvido é uma ferramenta eficaz de controle de avanço de assoreamento de lagos e reservatórios, já que a mesma apresenta eficiência mínima igual a 76% quando toda a distribuição granulométrica dos sedimentos é considerada e de 100% na retenção de sedimentos classificados como areia. Finalmente, é importante frisar que uma das premissas deste estudo é sua capacidade de adaptação para implantação em outros reservatórios, de acordo com as características particulares de cada local. 2020-12-14T19:30:16Z 2020-12-14T19:30:16Z 2020-09-17 masterThesis SILVA, Sabrina Aguiar da. Projeto e modelagem numérica de armadilha de sedimentos aplicada ao lago do Parque Joaquim Teodoro de Oliveira de Campo Mourão - Paraná. 2020. Dissertação (Mestrado em Inovações Tecnológicas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23554 por openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Campo Mourao Brasil Inovações Tecnológicas UTFPR
institution Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
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Sedimentação e depósitos
Computational fluid dynamics
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Engenharia/Tecnologia/Gestão
Silva, Sabrina Aguiar da
Projeto e modelagem numérica de armadilha de sedimentos aplicada ao lago do Parque Joaquim Teodoro de Oliveira de Campo Mourão - Paraná
description Based on the results of studies already carried out in the Rio do Campo basin, this work presents the stages of the development of a solution proposal for the advancement of aggradation of the lake in the Joaquim Teodoro de Oliveira park in Campo Mourão, state of Paraná, a natural process that reaches virtually all water reservoirs and compromises its storage capacity. Initially it was determined that the average flow of the Rio do Campo is 2.21 m³ / s and that the contribution of the sediment load that reaches the lake is approximately 0.18 kg / s. Based on these data, the conception of the initial constructive design of the sediment trap was initiated by means of the desander dimensioning methodology (NBR 12213 (1992)), since a specific and consolidated methodology was not found in the bibliography for the dimensioning of sediment traps. To check the efficiency of the initial project, numerical modeling was used based on computational fluid dynamics (CFD package), a tool that allows the identification of problems and design errors before it is executed, which guarantees reduction of costs, time and optimization of the project, while still in the design phase. The benefits of the tool used were proven by the identification of 4 possibilities for improvement in the initial project: Increased catchment width to eliminate a “dead zone” identified in the first simulation; Changing the location of the sediment discharge gate to take advantage of the direction of the current lines to facilitate the outflow of sediment; Elimination of the internal slope, which proved to be unnecessary after changing the location of the sediment discharge gate and Increasing the diameter of the discharge pipe, to decrease the sediment discharge speed. Therefore, changes in the project were provided and, through it, a new simulation was made. The results of the second simulation proved the benefits of the changes and the goals of the changes could be achieved. Therefore, it can be said that the sediment trap project developed is an effective tool for the control of advancing aggradation of lakes and reservoirs, since it has a minimum efficiency equal to 76% when the entire granulometric distribution of the sediments is considered and 100% in the retention of sediments classified as sand. Finally, it is important to emphasize that one of the premises of this study is its ability to adapt for implantation in other reservoirs, according to the particular characteristics of each location.
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