MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO TRATAMENTO DE ÁGUA OLEOSA USANDO HIDROCICLONES. / MODELING AND SIMULATION OF OILY WATER TREATMENT USING HYDROCYCLONES.
AUTOR(ES)
Andréa Gonçalves Bueno de Freitas
FONTE
IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia
DATA DE PUBLICAÇÃO
02/02/2012
RESUMO
O aumento da poluição industrial tem levado os órgãos de controle ambiental a rever a legislação em vigor e a limitar de forma mais rigorosa o descarte de efluentes industriais. Em contrapartida, as empresas têm melhorado os sistemas de tratamento de seus efluentes, aplicando novas tecnologias. Na indústria de petróleo, na separação óleo-água, são usados flotadores e hidrociclones. A flotação procura recuperar o resíduo de óleo através de separação gravitacional, enquanto que os hidrociclones procuram acelerar este processo com o uso da força centrífuga. Os hidrociclones em estudo são equipamentos constituídos de uma parte cilíndrica e duas partes cônicas justapostas, nas quais a alimentação é constituída por duas entradas em voluta, diametralmente opostas, apresentando um eixo normal ao do equipamento e posicionada tangencialmente à parede lateral do cilindro. O separador tem duas aberturas para saída, posicionadas axialmente ao equipamento, uma delas, chamada overflow, situada próxima à seção de alimentação e a outra, chamada underflow, situada próxima ao vértice do corpo cônico do hidrociclone. A análise do comportamento fluidodinâmico do hidrociclone foi conduzida através da simulação numérica do tratamento da água produzida, aplicando-se métodos de Fluidodinâmica Computacional (CFD). Na ferramenta computacional utilizada, CFX, é possível construir a geometria, desenhar a malha numérica, ajustar os parâmetros de simulação, resolver e analisar os resultados, podendo ser aplicado para diversos tipos de escoamento. Realizou-se um planejamento experimental com o objetivo de analisar a influência da geometria na eficiência de separação do hidrociclone, ou seja, saber quais variáveis eram mais relevantes para a eficiência de separação. Para avaliar o desempenho do equipamento foram calculadas a Razão de Fluido (Rf) e a Eficiência Granulométrica Reduzida (G), para cada geometria. Devido ao grande número de variáveis testadas, quais sejam Dc, Do, Du, Hc, VF e L1 optou-se por não analisar o efeito de cada uma em separado, mas a interações destas. As diferentes simulações numéricas foram consideradas como experimentos computacionais. Em todos os 19 experimentos computacionais, as simulações foram iniciadas com o modelo de turbulência k-, estas últimas utilizadas como valores iniciais para as simulações com o modelo de turbulência SSG, pois este último é o que melhor representa o escoamento no hidrociclone. As análises feitas no Essential Regression mostram que as variáveis que mais influenciam a eficiência de separação são os diâmetros de overflow e de underflow. As eficiências granulométricas reduzidas ficaram bem distribuídas na faixa 0-96%, o que mostra que a escolha do tamanho de gota testado (250 mm) foi adequada. Os maiores valores de razão de fluido foram obtidos para Do/Du @ 1,0 e os menores, excluindo-se Rf = 0, para Do/Du @ 0,2. Nos intervalos estudados, os maiores valores de Eficiência Granulométrica Reduzida são obtidos com os maiores valores de Do e os menores de Du. Os menores resultados de Razão de Fluido são obtidos com os menores valores de Do e os maiores valores de Du.
ASSUNTO(S)
hidrociclone água oleosa cfx eficiência granulométrica reduzida razão de fluido engenharia quimica hydrocyclone oil-water cfx reduced grade efficiency flow ratio
