APLICAÇÃO DE MÉTODOS NUMÉRICOS EM TANQUES DE SEDIMENTAÇÃO

  • Daniel Fonseca
  • Leandro Blass
Rótulo Métodos, numéricos, Tanques, sedimentação, Aplicação, industrial

Resumo

Nos processos industriais há sempre a necessidade de estimar quantidades em todas as etapas, desde a obtenção de matérias-primas até o produto final. Nesse processo , na totalidade, há diversos problemas que envolvem diversas variáveis, dado pela sua complexidade, para resolver o problema será utilizado de métodos numéricos. Com a utilização desses métodos há uma grande economia de tempo, e consequentemente de dinheiro, visto que são prioritariamente aplicados com auxílio de softwares, que aceleram a resolução, e consequentemente facilitam o processo industrial como um todo. Apesar destes métodos trazer consigo uma aproximação do resultado, muitas vezes a diferença entre o valor exato e o valor aproximado são muito pequenos, sendo praticamente irrelevantes para o problema proposto. Um dos processos muito comuns em diversas indústrias é o uso de tanques de sedimentação para separar o soluto do solvente, dessa forma existe a necessidade de calcular a velocidade de sedimentação para diversos tipos de misturas. É importante destacar que a sedimentação ocorre de diferentes formas conforme a mistura, a sedimentação de lodos, que será fonte desse estudo, ocorre de forma específica para cada amostra, devido a presenças de bactérias, fungos e outros micro-organismos que podem influenciar na velocidade de sedimentação da mistura analisada. Devido à imprevisibilidade do quão bem a mistura sedimenta, há a necessidade de fazer medidas experimentais, para obter resultados e dessa forma postular uma função que representa a situação específica. Este trabalho tem como objetivo obter funções que descrevam as medidas experimentais em tanques de sedimentação de lodos misturados em água em que a composição química é desconhecida, por meio do Método dos Mínimos Quadrados e dessa forma, obter uma função genérica para calcular valores futuros. Para determinar uma equação geral para o problema, foi utilizado o Método de Mínimos Quadrados linear, polinomial, e exponencial. Os dados experimentais foram coletados e inseridos no software livre Libreoffice Calc, após foi gerado o gráfico de dispersão dos pontos. Após isto é necessário adicionar uma linha de tendência para cada ajuste em particular, gerando automaticamente a função, linear, polinomial e exponencial e o coeficiente de determinação R², que mede a robustez do ajuste realizado pelo Método dos Mínimos Quadrados. Os resultados obtidos em cada ajuste são: para o ajuste linear tem-se a função, V(C) = -0,0016·C + 9,3876 resultando em um coeficiente de correlação R2= 0,9818; o ajuste polinomial resultou na função, V(C) = 2,0962·10-07·C² - 0,0025·C + 9,9341 e o coeficiente de determinação é R²= 0,9998 e por fim tem-se o ajuste exponencial, com a função, V(C)=10,0163·e(-0,00027·C) e o coeficiente de correlação R2=0,9999, onde V(C) a Velocidade de Sedimentação(massa/hora) e C é a Concentração de lodo no tanque (mg/Litro). De todos os ajustes, o exponencial é o mais adequado, visto que o seu coeficiente de determinação comparado aos demais é o que mais se aproxima do valor 1, sendo assim o resultado mais próximo da situação real. Através dos dados e resultados é possível analisar que quanto maior a concentração de lodo no tanque menor é a velocidade de sedimentação. Por meio do uso do Método dos Mínimos Quadrados foi possível encontrar uma função para extrapolar os dados, isso só é possível tendo os dados experimentais, ou seja, saber como uma variável impacta conforme a outra. Destaca-se aqui, a importância do uso dos métodos numéricos e suas aplicações diante de problemas de engenharia, neste caso auxiliou na obtenção de resultados rápidos, e com precisão aceitável. É importante ressaltar também que, este método pode ser aplicado em muitos casos, nas mais variadas indústrias, e em vários tipos de misturas, por exemplo, indústria alimentícia, indústria química, tratamento de resíduos, entre outros.

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Publicado
2022-11-23
Como Citar
FONSECA, D.; BLASS, L. APLICAÇÃO DE MÉTODOS NUMÉRICOS EM TANQUES DE SEDIMENTAÇÃO. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 2, n. 14, 23 nov. 2022.