Vertedores como dispositivos de aeração em canais: integração entre modelagem experimental e CFD para análise dos mecanismos hidrodinâmicos

Código

III-FLUHIDROS0017

Autores

Bruno de Oliveira Lázaro, Pedro Augusto Sousa Bessa

Tema

02 - Modelagem física e numérica de escoamentos em estruturas hidráulicas

Resumo

A aeração em canais abertos desempenha papel fundamental na melhoria da qualidade da água, sendo frequentemente promovida por estruturas hidráulicas como vertedores. Apesar de sua ampla utilização, os mecanismos hidrodinâmicos responsáveis pela indução e organização da aeração ainda não são completamente compreendidos. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento de um vertedor retangular como dispositivo de aeração, a partir de uma abordagem integrada entre dados experimentais e modelagem numérica via Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD). A etapa experimental consistiu na medição da lâmina d?água, da concentração de oxigênio dissolvido e da quantificação de bolhas de ar ao longo de um canal de seção retangular, evidenciando padrões espaciais bem definidos de aeração, com destaque para a região imediatamente a jusante do vertedor. Complementarmente, simulações CFD foram realizadas para obtenção dos campos de velocidade, permitindo identificar estruturas hidrodinâmicas relevantes, como a formação do jato livre, a zona de impacto e regiões de recirculação. A análise integrada dos resultados demonstrou que a aeração não ocorre de forma aleatória, mas é governada por estruturas coerentes do escoamento, que controlam o aprisionamento, transporte e tempo de residência das bolhas de ar. Dessa forma, o vertedor passa a ser interpretado como um dispositivo hidráulico de transferência de massa, cuja eficiência está diretamente associada à dinâmica do escoamento. Os resultados contribuem para o avanço do entendimento físico da aeração induzida e fornecem subsídios para o aprimoramento do projeto de estruturas hidráulicas com finalidade de oxigenação.