O parâmetro que determina o processo de transferência de oxigênio através da interface ar-água em escoamentos com superficie livre é o coeficiente de reaeração superficial, \'K IND.2\'. Existe um grande número de equações na literatura científica que realizam a previsão do coeficiente de reaeração, no entanto, a maioria dessas equações considera apenas algumas características hidráulicas do corpo de água como a velocidade e a profundidade, e ainda, como em sua maioria são de natureza empírica, acabam sendo adequadas para corpos de água específicos. Além destes dois parâmetros (velocidade e profundidade do escoamento), existem outros doze que são considerados importantes para estudos de reoxigenação em águas superficiais. É neste contexto que o objetivo deste trabalho foi estudar em condições de laboratório a influência da rugosidade do leito de um canal sobre o coeficiente de reaeração superficial. Além da rugosidade, foram variadas as condições de velocidade média do escoamento e profundidade da lâmina de água. A variação da rugosidade foi realizada através da implementação de obstáculos com geometria conhecida, dispostos transversalmente ao escoamento, e denominados como macro-rugosidades. Os resultados demonstraram evidências de que o coeficiente de reaeração superficial é controlado de forma significativa pela rugosidade do leito do canal. Foram desenvolvidos dois modelos matemáticos de natureza semi-empírica para a previsão do \'K IND.2\', os quais incorporam variáveis hidrodinâmicas e geométricas consideradas relevantes para o processo de transferência de massa na interface ar-água. / The parameter that determines the process of oxygen transfer through the air-water interface in flows with free surface is the superficial reaeration coefficient, \'K IND.2\'. There are a large quantity of equations in the cientific literature that perform the prevision of the reaeration coefficient; however, most of them consider only some of the hydraulic characteristics of water body; for example, the velocity and the depth. Most of these equations have empirical origin and are adequate just for a specific water body. In addition to these two parameters (velocity and depth of flow), there are another twelve important parameters in reoxygenation studies in superficial waters. In this context, the aim of this work was to study the influence of bed roughness of a channel on the superficial reaeration coefficient, under laboratory conditions. Besides the roughness, the conditions of mean velocity of the flow and depth of water were varied. The variation of roughness was done with implementation of obstacles with known geometry, arranged transversely to the flow direction, and called macro-roughness. The results have shown evidences that the surface reaeration coefficient is controlled significantly by the roughness of the channel bed. Two mathematical models of semi-empirical origin for the \'K IND.2\' prevision were developed, which incorporate hydrodynamic and geometric variables considered relevant in the process of mass transfer in air-water interface.

A reoxigenação de água residuária é tratada na literatura técnica de maneira análoga à reoxigenação na água limpa; os efeitos do consumo de oxigênio pela população bacteriana ativa são quantificados pela introdução dos parâmetros alfa e beta. Alfa corrige o coeficiente volumétrico de transferência de massa do oxigênio e beta corrige a concentração de saturação do oxigênio dissolvido na água. Com o presente estudo pretende-se tornar explícitos os parâmetros cinéticos envolvidos no processo, de modo a fornecer base conceitual para um melhor entendimento do fenômeno. A pesquisa é feita a partir de trabalho experimental, seguido de modelagem matemática conceitual. No entanto, no lugar dos microrganismos como sumidouro de oxigênio dissolvido foi utilizado o borbulhamento sub-superficial de gás nitrogênio, em processo de stripping. Um processo físico, portanto, substitui o processo bioquímico no papel de retirar o oxigênio dissolvido no seio líquido. O modelo matemático proposto ajustou-se bem aos dados experimentais, sendo que a sua validação pôde ser obtida através das análises estatísticas realizadas. / The reoxygenation in wastewater is seen in the technical literature in an analogous way as the reoxygenation of clean water. The effects of the oxygen consumed by active bacteria population are quantified with the introduction of the parameters alpha and beta. Alpha corrects for the volumetric mass transfer coefficient and beta corrects for the dissolved oxygen saturation concentration. The present research intends to make explicit the kinetic of the process, in order to supply conceptual support to a better understanding of the phenomenon. The research is done through experimental work, followed by conceptual, mathematical modeling. Stripping with nitrogen is used as an oxygen sink instead of microorganisms. Thus, a physical process replaces the biochemical process. The proposed mathematical model fitted well to the experimental data, and its validation could be obtained through the statistical analyses done.