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[en] NUMERICAL ANALYSIS OF THE TRANSPORT OF CONTAMINANTS IN POROUS MEDIA CONSIDERING CHEMICAL INTERACTION / [es] ANÁLISIS NÚMERICA DEL TRANSPORTE DE CONTAMINANTES EN MEDIOS POROSOS CON REACCIONES QUÍMICAS / [pt] ANÁLISE NUMÉRICA DO TRANSPORTE DE CONTAMINANTES EM MEIOS POROSOS COM REAÇÕES QUÍMICAS

JOAO LUIZ ELIAS CAMPOS 24 August 2001 (has links)
[pt] O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta para o estudo de problemas de transporte de contaminantes na água subterrânea. No desenvolvimento desta ferramenta foram utilizados métodos de estabilização na solução da equação de transporte e o método dos gradientes conjugados. Os métodos de estabilização buscam superar as limitações impostas pelo número de Peclet. O método dos Gradientes Conjugados, por sua vez, tem como objetivo melhorar a eficiência da solução do sistema de equações decorrente da utilização do método dos elementos finitos na solução do problema de transporte. Desenvolveu-se um modelo de reação química que fosse capaz de lidar com compostos que possuem propriedades de transporte diferentes. O desenvolvimento deste modelo levou à idealização de uma metodologia que abrange outros modelos químicos de uma forma única. Para descrever essa metodologia foi utilizado o paradigma de Orientação a Objetos que deu origem a uma hierarquia de classes capaz de suportar o desenvolvimento de modelos químicos das mais variadas formas. Por fim utilizou-se a ferramenta desenvolvida para avaliar alguns problemas decorrentes da contaminação por HCH da Cidade dos Meninos no município de Duque de Caxias, estado de Rio de Janeiro, e a avaliação da técnica de barreiras reativas como alternativa de remediação de águas subterrâneas contaminadas. / [en] This work presents the development of a tool to study the water contamination problem. This tool involves the utilization of stabilization methods and the utilization of the Conjugate Gradient method. The stabilization methods aims at overcoming the limitations imposed by the grid Peclet number. The Conjugate Gradient method aims at providing an eficient method to solve the system of equations which arises from the application of the finite element method in the solution of the contamination problem. As part of this work a chemical model was developed to simulate the interaction among chemical species involved in the transport process. These species sometimes have different physical properties that have to be taken under consideration by the chemical model. Taking advantage of the Object Oriented paradigm, we proposed a class hierarchy (OOP) to support the development of a chemical model. Finally the developed program was used to study a contamination problem with HCH at Cidade dos Meninos city in Duque de Caxias township, Rio de Janeiro, and to evaluate the reactive barrier design as a remediation method. / [es] Este trabajo presenta el desarrollo de una herramienta para el estudio de problemas de transporte de contaminantes en el agua subterránea. En el desarrollo de esta herramienta se utilizaron métodos de estabilización en la solución de la ecuación de transporte y el método del gradiente conjugado. Los métodos de estabilización intentan superar las limitaciones impuestas por el número de Peclet. El método del Gradiente Conjugados, por su vez, tiene como objetivo mejorar la eficiencia de la solución del sistema de ecuaciones que resulta de utilizar el método de los elementos finitos en la solución del problema de transporte. Se dearrolló un modelo de reacción química para compuestos que poseen propriedades de transporte diferentes. El desarrollo de este modelo tiene como resultado a formulación de una metodología que contiene otros modelos químicos de una forma única. Para describir esa metodología fue utilizado el paradigma de Orientación a Objetos que dió origen a una jerarquía de clases capaz de soportar el desarrollo de modelos químicos de las más variadas formas. Se utilizó la herramienta desarrollada para evaluar algunos problemas provocados por la contaminación por HCH de la Ciudad de los Meninos en el municipio de Duque de Caxias, estado de Rio de Janeiro, y la evaluación de la técnica de barreras reactivas como alternativas de remediación de aguas subterráneas contaminadas.
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Contaminación de Aguas Subterráneas: Determinación del Coeficiente de Dispersión Mediante el uso de Trazadores Conservativos

Apey Freire, Ashley André January 2009 (has links)
El objetivo principal del presente trabajo de título es identificar distintas metodologías que permitan cuantificar el transporte dispersivo de contaminantes en agua subterránea, con el objeto de mejorar la capacidad predictiva del comportamiento de una pluma de contaminante bajo condiciones de gradiente natural y para el diseño de técnicas de remediación. Las metodologías que permiten determinar valor de la dispersividad longitudinal son clasificadas en tres grupos: técnicas de laboratorio, técnicas de terreno y soluciones bibliográficas. Las dos primeras utilizan soluciones analíticas, mientras que soluciones bibliográficas corresponden a gráficos y expresiones matemáticas desarrolladas a partir de la recolección de datos, siendo de gran utilidad cuando no se dispone de información de la zona de estudio. De acuerdo a los antecedentes presentados en este trabajo, un modelo de simulación de transporte debe considerar que el valor de la dispersividad en la dirección principal de flujo aumenta a medida que la distancia recorrida por el contaminante aumenta. Adicionalmente, el valor de dispersividad depende de la estructura del acuífero. Luego, no existe una expresión universal que permita estimar el valor de la dispersividad longitudinal de manera exacta. No obstante, a escala de terreno, se sugiere estimar el valor de dispersividad longitudinal mediante soluciones bibliográficas con el objeto de definir un rango de valores o el orden de magnitud del valor esperado. Si el objetivo es caracterizar en detalle parámetros de transporte en un acuífero en particular, se sugiere implementar técnicas de terreno con trazadores. Mediciones de concentración en puntos de monitoreo permiten evaluar el valor de dispersividad longitudinal mediante el ajuste de soluciones analíticas que asumen un medio idealizado. Considerando lo anterior, el presente trabajo presenta un análisis crítico de soluciones analíticas para evaluar el valor de la dispersividad longitudinal a partir de técnicas de terreno. Se realizaron una serie de simulaciones numéricas en dos técnicas de terreno: prueba de pozo individual con fases de inyección y extracción, y prueba de dos pozos caracterizada por un flujo de tipo dipolo y una inyección de tipo instantánea sin recirculación. La modelación numérica se realizó en MODFLOW y MT3DMS, los cuales permiten modelar el flujo de aguas subterráneas y el transporte de solutos, respectivamente. Se seleccionó al método numérico TVD como técnica de solución por presentar un buen manejo de dispersión numérica y oscilaciones artificiales. Las técnicas de terreno son simuladas en tres tipos de acuífero: (1) acuífero confinado-homogéneo con el objetivo de validar soluciones analíticas; (2) acuífero libre-homogéneo para evaluar el efecto de la velocidad del flujo de agua subterránea generado por un gradiente natural constante; (3) acuífero libre y heterogéneo para analizar el efecto de la variabilidad natural del medio.
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[en] AN ASSESSMENT OF THE USE OF PROCESSED OIL GROUND AS LIVER MATERIAL OF LANDFILLS / [pt] AVALIAÇÃO DO USO DE BORRA OLEOSA PROCESSADA EM SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO DE ATERROS

SIMONE HARTH OLIVEIRA 09 September 2002 (has links)
[pt] Este trabalho tem como objetivo apresentar uma avaliação do uso de borra oleosa processada como material de construção em sistemas de impermeabilização de Aterros Sanitários. O estudo se baseia em resultados de ensaios de laboratório e em dados fornecidos pela PETROBRAS, além de informações da literatura, as quais foram utilizadas para prever a mobilidade do contaminante e os principais mecanismos de interação entre este e a borra.Foi desenvolvido um equipamento para a realização de ensaios de transporte em laboratório, que permite a determinação dos parâmetros de transporte do contaminante no solo. / [en] The purpose of this thesis is to present an evaluation of the use o processed oil ground as a building material for barrier systems in Landfill facylities. The study is based on experimental laboratory results and on PETROBRAS data, besides literature data, which have been used for predicting the contaminant mobility and the main mechanisms of its interaction with the soil.An equipment has been developed to carry out laboratory tests on confined soil samples using water and a contaminant solution as the percolating fluid, which allows the determination of the transport parameters of the contaminant in the soil.
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Cinética de adsorção de Pb e Cd em solo argiloso laterítico. / Adsorption kinetic of Ph and Cd in a lateritic soil.

Jiménez Vega, Bernardo José 24 October 2016 (has links)
A adsorção de metais em solos tem sido estudada no escopo da geotecnia ambiental principalmente para prever formação de plumas, estudar viabilidade de técnicas de remediação e projetar revestimentos impermeabilizantes em sistemas de disposição de resíduos, entre outros. A consideração da adsorção como um fenômeno imediato e reversível é geralmente aceitável nessas aplicações, porém tem-se verificado que para solos tropicais o estudo da cinética pode melhorar as retroanálises de dados de campo e as interpretações de resultados experimentais. Este trabalho apresenta aspectos teóricos da cinética de adsorção, incluindo fatores que afetam a cinética de adsorção, modelos para determinar os mecanismos que controlam a cinética de adsorção e modelos de cinética de adsorção. A adsorção e a cinética de adsorção de cádmio e chumbo em um Latossolo roxo foram investigadas por meio de ensaios de adsorção tipo Batch. As concentrações iniciais nas soluções variaram de 2 mg/L até 2000 mg/L. OS tempos de contatos variaram de 5 minutos até 6 meses. Também foram realizados ensaios de extração e digestão química. A seguir, foram aplicados modelos para determinar os mecanismos que controlam a cinética de adsorção e também foram ajustados modelos de cinética de adsorção aos dados experimentais. Os resultados mostram que a adsorção pode ser representada por dois distintos comportamentos: curto prazo, até cerca de 8 horas, e longo prazo, para tempos superiores. A adsorção não específica aumenta com o aumento da concentração do contaminante na fase sólida no caso do cádmio, enquanto para o chumbo esta relação não ficou clara. Os modelos de cinética de adsorção testados representam apenas o comportamento de curto prazo e o ajuste desses modelos aos dados experimentais, mesmo para a adsorção de curto prazo, varia consideravelmente em função do método matemático utilizado. Finalmente, concluiu-se que a cinética de adsorção é bem representada por uma função tipo potência com expoente negativo. / Metal adsorption in soils has been studied in the scope of environmental geotechnics mainly to predict migration of contaminant plumes, to study feasibility of remediation techniques, and to design waste disposal sites. The consideration of adsorption as an immediate and reversible phenomenon is generally accepted in those applications; however, the study of adsorption kinetics in tropical soils may improve back-calculation of field data and interpretation of experimental results. This study presents theoretical aspects of adsorption kinetics, including factors that affect adsorption kinetics, models to determine mechanisms that control adsorption kinetics and adsorption kinetics models. Adsorption and adsorption kinetics of cadmium and lead in a Brazilian lateritic red clay were investigated by means of Batch adsorption tests on. Initial solutions concentrations varied from 2 mg/L to 2000 mg/L. Contact times varied from 5 minutes to 6 months. Chemical extraction and digestion tests were also performed. Models were then applied to experimental data to determine the mechanisms that control adsorption kinetics and adsorption kinetics models were also fitted to experimental data. The results show that adsorption can be represented by two different behaviors: a short time behavior, until circa 8 hours, and a long time behavior, for longer times. For cadmium, the importance of non specific adsorption increases as the contaminant concentration in the solid phase increases, while this relation is not clear for lead. The investigated adsorption kinetics models can only represent the short time behavior, and fitting of these models, even for short-time adsorption, depends considerably on the utilized mathematical method. Finally, adsorption kinetics can be well represented by a power function with negative exponent.
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Cinética de adsorção de Pb e Cd em solo argiloso laterítico. / Adsorption kinetic of Ph and Cd in a lateritic soil.

Bernardo José Jiménez Vega 24 October 2016 (has links)
A adsorção de metais em solos tem sido estudada no escopo da geotecnia ambiental principalmente para prever formação de plumas, estudar viabilidade de técnicas de remediação e projetar revestimentos impermeabilizantes em sistemas de disposição de resíduos, entre outros. A consideração da adsorção como um fenômeno imediato e reversível é geralmente aceitável nessas aplicações, porém tem-se verificado que para solos tropicais o estudo da cinética pode melhorar as retroanálises de dados de campo e as interpretações de resultados experimentais. Este trabalho apresenta aspectos teóricos da cinética de adsorção, incluindo fatores que afetam a cinética de adsorção, modelos para determinar os mecanismos que controlam a cinética de adsorção e modelos de cinética de adsorção. A adsorção e a cinética de adsorção de cádmio e chumbo em um Latossolo roxo foram investigadas por meio de ensaios de adsorção tipo Batch. As concentrações iniciais nas soluções variaram de 2 mg/L até 2000 mg/L. OS tempos de contatos variaram de 5 minutos até 6 meses. Também foram realizados ensaios de extração e digestão química. A seguir, foram aplicados modelos para determinar os mecanismos que controlam a cinética de adsorção e também foram ajustados modelos de cinética de adsorção aos dados experimentais. Os resultados mostram que a adsorção pode ser representada por dois distintos comportamentos: curto prazo, até cerca de 8 horas, e longo prazo, para tempos superiores. A adsorção não específica aumenta com o aumento da concentração do contaminante na fase sólida no caso do cádmio, enquanto para o chumbo esta relação não ficou clara. Os modelos de cinética de adsorção testados representam apenas o comportamento de curto prazo e o ajuste desses modelos aos dados experimentais, mesmo para a adsorção de curto prazo, varia consideravelmente em função do método matemático utilizado. Finalmente, concluiu-se que a cinética de adsorção é bem representada por uma função tipo potência com expoente negativo. / Metal adsorption in soils has been studied in the scope of environmental geotechnics mainly to predict migration of contaminant plumes, to study feasibility of remediation techniques, and to design waste disposal sites. The consideration of adsorption as an immediate and reversible phenomenon is generally accepted in those applications; however, the study of adsorption kinetics in tropical soils may improve back-calculation of field data and interpretation of experimental results. This study presents theoretical aspects of adsorption kinetics, including factors that affect adsorption kinetics, models to determine mechanisms that control adsorption kinetics and adsorption kinetics models. Adsorption and adsorption kinetics of cadmium and lead in a Brazilian lateritic red clay were investigated by means of Batch adsorption tests on. Initial solutions concentrations varied from 2 mg/L to 2000 mg/L. Contact times varied from 5 minutes to 6 months. Chemical extraction and digestion tests were also performed. Models were then applied to experimental data to determine the mechanisms that control adsorption kinetics and adsorption kinetics models were also fitted to experimental data. The results show that adsorption can be represented by two different behaviors: a short time behavior, until circa 8 hours, and a long time behavior, for longer times. For cadmium, the importance of non specific adsorption increases as the contaminant concentration in the solid phase increases, while this relation is not clear for lead. The investigated adsorption kinetics models can only represent the short time behavior, and fitting of these models, even for short-time adsorption, depends considerably on the utilized mathematical method. Finally, adsorption kinetics can be well represented by a power function with negative exponent.
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[en] LABORATORY ASSEISMENT OF SOIL CONTAMINANT TRANSPORT IN SAUIPE MUNICIPAL WASTE LANDFILL / [pt] AVALIAÇÃO EM LABORATÓRIO DO TRANSPORTE DE CONTAMINANTES NO SOLO DO ATERRO SANITÁRIO DE SAUÍPE/BA

PEDRO OLIVEIRA DA SILVA COSTA 09 September 2002 (has links)
[pt] Este trabalho tem como objetivo apresentar uma avaliação da mobilidade do chorume no solo do aterro Sanitário de Sauípe, no município de Entre Rios, BA. O estudo se baseia em resultados de ensaios de laboratório e em dados encontrados na literatura, os quais foram utilizados para prever o transporte do contaminante e os principais mecanismos de interação entre este e o solo.Foi utilizado um equipamento desenvolvido para a realização de ensaios de transporte em laboratório, que permite a determinação dos parâmetros de transporte do contaminante no solo. / [en] The purpose of this thesis is to present an evaluation of the mobility of leachate in the soil of Sauípe s Sanitary Landfill, located in the municipality of Entre Rios, in the State of Bahia. The study is based on experimental laboratory results and on literature data, which have been used for predicting the contaminant transport and the main mechanisms of its interaction with the soil. To carry out the laboratory tests has been used an equipment developed for this purpose, which allows the determination of the transport parameters of the contaminant in the soil.
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Desenvolvimento de um equipamento para o estudo do transporte de poluentes automotivos em solos não saturados.

Cardoso, Larissa da Silva Paes January 2006 (has links)
Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-10T18:01:55Z No. of bitstreams: 1 Larissa.pdf: 5126272 bytes, checksum: a3bdd5baa6428581b82237fd62ec38c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Meirelles(rodrigomei@ufba.br) on 2013-04-22T19:36:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Larissa.pdf: 5126272 bytes, checksum: a3bdd5baa6428581b82237fd62ec38c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-22T19:36:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larissa.pdf: 5126272 bytes, checksum: a3bdd5baa6428581b82237fd62ec38c6 (MD5) Previous issue date: 2006 / Este trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um equipamento para a determinação experimental da curva característica de sucção, e a determinação experimental da permeabilidade efetiva a fluidos imiscíveis em sistemas multifásicos (três fases), especificamente gasolina, água e ar, enfocandose as diversas propriedades envolvidas no fluxo multifásico de fluidos em solos não saturados. Para tanto foi projetado, construído e colocado em operação, no Laboratório de Geotecnia Ambiental da Escola Politécnica da UFBA, um equipamento constituído de quatro permeâmetros de parede flexível, sistema de medição de vazão nas três fases, sistema de aquisição de dados automatizado, sistema de aplicação e controle de pressão em todas as fases de forma independente e sistema de aplicação de vazão constante (bomba de fluxo). É apresentado neste trabalho uma descrição detalhada de todas as unidades componentes do equipamento desenvolvido, assim como os procedimentos adotados para a realização dos ensaios, as dificuldades encontradas e as soluções adotadas. Visando avaliar o funcionamento do equipamento desenvolvido, foram realizados testes de pré-operação e aferição, com o solo sedimentar da formação Barreiras. Os resultados dos testes realizados indicam que o equipamento desenvolvido e as técnicas experimentais implementadas podem se constituir em importantes ferramentas para a obtenção de dados referentes a interação e transporte da gasolina, em solos não saturados. / Salvador
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[en] APPLICATIONS OF NUMERICAL ANALYSIS TO THE REACTIVE TRANSPORT OF CONTAMINANTS IN POROUS MEDIA / [es] APLICACIONES DE LOS MÉTODOS DE ANÁLISIS NUMÉRICO DE TRANSPORTE REACTIVO DE MULTICOMPUESTOS EN MEDIOS PORORSOS / [pt] APLICAÇÕES DE MÉTODOS DE ANÁLISE NUMÉRICA DE TRANSPORTE REATIVO DE MULTICOMPOSTOS EM MEIOS POROSOS

ISABELLE DE ARAUJO TELLES 28 September 2001 (has links)
[pt] O presente trabalho apresenta estudos de simulações dos processos de transporte e atenuação do derramamento de gasolina nas condições encontradas em postos de gasolina. Estas simulações são realizadas através da aplicação de métodos numéricos para análise de transporte de multicompostos em meios porosos. Na simulação são utilizados programas para análise tridimensional de fluxo e transporte de contaminantes, bem como um programa de pré- e pós-processamento gráfico utilizado na definição da geometria, geração da malha de diferenças finitas, definição dos parâmetros adotados e visualização dos resultados. Um estudo detalhado dos programas utilizados nas análises é realizado. Este estudo inclui um teste para validar os dados fornecidos pelo programa de análise de transporte de contaminantes, bem como, a implementação numérica de uma nova reação química (reação do BTEX com o reagente de Fenton). Como aplicação dos procedimentos estudados, foi utilizado um caso de derramamento de gasolina em um posto na cidade do Rio de Janeiro-RJ. Para representar este derramamento, a simulação foi dividida em três etapas. A primeira refere-se à tentativa de reproduzir as condições de fluxo e contaminação do BTEX, medidos no campo, até o instante de retirada dos tanques. A segunda etapa da simulação corresponde ao período após a substituição dos tanques. A última etapa da simulação, corresponde ao início da injeção de oxigênio usado para bioremediação da área contaminada. O trabalho apresenta uma descrição dos programas utilizados e sua formulação. Apresenta e comenta também os resultados das análises e implementação efetuada. / [en] The present work presents studies related to the simulation of transport and attenuation processes of gasoline spills in conditions normally encountered in petrol stations. These studies are carried out through the application of numerical methods for the analysis of transport of multicomponents in porous media. Computer programs for 3D analysis of flow and transport of contaminants were used as well as graphics routines for the visualization of results. A detailed study of the programs used was carried out. Validation tests were performed as well as an external implementation of a new routine to simulate a particular chemical reaction (reaction of BTEX with Fenton`s reagent) related to a special remediation technique. As application of the studied procedures, a case related to the gasoline spill in a petrol station located in the city of Rio de Janeiro-RJ was focused. In order to represent as close as possible the gasoline spill the simulation was divided into three stages. The first one, refers to an attempt to reproduce the flow and contamination conditions of BTEX compounds formed in situ until the removal of the underground tanks. The second stage corresponds to a period just after the replacement of the damaged tanks. Finally, the last stage consisted in the injection of oxygen used for bioremediation of the contaminated area. The present work describes the overall methodology used, the obtained results and pertinent comments. / [es] EL presente trabajo presenta estudios de simulación de los procesos de transporte y atenuación del derrame de gasolina en las condiciones encontradas en los puestos de gasolina. Estas simulaciones son realizadas aplicando métodos numéricos para el análisis de transporte de multicompuestos en medios porosos. En la simulación se utilizan programas par el análisis tridimensional de flujo y transporte de contaminantes, así como un programa de pré y postprocesamiento gráfico utilizado en la definición de la geometría, generación de la malla de diferencias finitas, definición de los parámetros adoptados y visualización de los resultados. Se incluye un detallado estudio de los programas utilizados en el análisis. Este estudio incluye una prueba para validar los datos suministrados por el programa de análisis de transporte de contaminantes, así como, la implementación numérica de una nueva reacción química (reacción del BTEX con el reagente de Fenton). Como aplicación de los procedimentos estudiados, fue utilizado un caso de derramamiento de gasolina en un puesto de la ciudad del Rio de Janeiro RJ. Para representar este derramamento, la simulación fue dividida en tres etapas. La primera intenta reproduzir las condiciones de flujo y contaminación del BTEX, medidos en el campo, hasta el instante de retirada de los tanques. La segunda etapa de la simulación corresponde al período después la substituición de los tanques. La última etapa, corresponde al início de la inyeción de oxígeno usado para biocuración de la área contaminada. EL trabajo presenta una descripción de los programas utilizados, de su formulación y los resultados del análisis son comentados.
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[en] NUMERICAL MODELLING OF TWO-PHASE FLOW AND TRANSPORT IN POROUS MEDIA WITH MASS TRANSFER AND COSOLVENCY / [pt] MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO BIFÁSICO E TRANSPORTE EM MEIOS POROSOS COM TRANSFERÊNCIA DE MASSA E CO-SOLVÊNCIA

ANDREA FERREIRA BORGES 24 February 2005 (has links)
[pt] Neste trabalho foi desenvolvido um programa para simulação numérica do fluxo bifásico em meios porosos com transferência de massa entre as duas fases e transporte dos solutos em cada fase. O programa calcula o aumento da mobilidade da fase não aquosa e da solubilidade de seus componentes na água como resultado da adição de um co- solvente. O objetivo foi simular problemas de contaminação no subsolo com líquidos imiscíveis com a água e a remediação através da técnica de injeção de co-solventes, assim como a contaminação a partir de vazamentos de gasolina acrescida de álcool em postos de abastecimento. Podem-se ainda resolver problemas de fluxo bifásico envolvendo uma fase gasosa. Foi desenvolvido e implementado um modelo para a transferência de massa durante o fluxo das duas fases. O cálculo das propriedades das duas fases ao longo do tempo é feito utilizando o diagrama ternário de fases. Para resolver as equações do fluxo e do transporte de solutos foi empregado o método de elementos finitos. / [en] A computer code was developed for numerical simulation of two-phase flow in porous media considering mass transfer between the phases involved and solute transport in each phase. Enhanced mobility of nonaqueous phase and enhanced aqueous solubility of its components as a result of cosolvent injection are calculated. The objective of this work was to simulate subsurface contamination by nonaqueous phase liquids and remediation utilizing cosolvent injection technique, and also contamination by gasoline with alcohol from fuel tanks. It is also possible to solve two-phase flow problems involving a gaseous phase. A model for mass transfer during two-phase flow was developed and implemented. Properties variation with time for both phases is calculated using ternary phase diagram. Finite element method was used to solve flow and solute transport equations.
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[en] DISSOLUTION OF GASOLINE IN PRESENCE OF WATER AND ETHANOL / [pt] DISSOLUÇÃO DE GASOLINA EM PRESENÇA DE ÁGUA E ETANOL

26 November 2001 (has links)
[pt] Muitos contaminantes orgânicos, incluindo derivados do petróleo, como por exemplo a gasolina, têm baixa solubilidade em água e migram na subsuperfície como uma fase separada da água sendo referidos como NAPLs (non aqueous liquid phases). Em seu processo de migração na subsuperficie os NAPLs deixam para trás segmentos de líquidos disconectados na forma de gânglios ou lentes que constituem a fase residual do contaminante. A presença do contaminante residual constitui-se numa das maiores dificuldades para a implementação de uma técnica adequada de limpeza ou recuperação de locais contaminados, uma vez que tais contaminantes representam uma fonte lenta e continua de contaminação de solos e água subterrânea, especialmente por sua dissolução na água. Nesta tese, estudou-se o efeito do etanol na dissolução de gasolina residual. Tal estudo foi motivado pela necessidade de se obter um melhor entendimento de um cenário de contaminação envolvendo gasolina e etanol uma vez que gasolina com 20 por cento de etanol em sua constituição e etanol puro estão sendo utilizados como combustível, no Brasil, nos últimos 20 anos. O uso de aditivos oxigenados à gasolina, tais como álcoois, objetiva aumentar o desempenho do motor dos automóveis bem como diminuir a emissão de CO2 destes para a atmosfera e este uso vem aumentando em muitos países. Experimentos tipo equilíbrio em lote e experimentos de coluna foram realizados para investigar efeitos do etanol na solubilidade de constituintes da gasolina e no coeficiente de transferência de massa da gasolina para fase aquosa. Colunas de solo arenoso com gasolina em saturação residual foram percoladas por soluções aquosas com diferentes teores de etanol. Os resultados das concentrações efluentes de contaminante ao longo do tempo, obtidas destes ensaios, foram interpretados segundo o modelo de dissolução proposto por Frind et al. (1997), modificado nesta tese para considerar os efeitos de cosolvência do etanol na solubilidade dos constituintes da gasolina. Os resultados experimentais obtidos indicam que um cenário de contaminação envolvendo etanol e gasolina deverá ser bastante diferente daquele de contaminação usual de gasolina.Em um cenário de contaminação envolvendo etanol e gasolina, concentrações mais altas de contaminantes na água serão esperadas bem como diferentes constituintes da gasolina, além do tradicional grupo BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e os isômeros xilenos) deverão estar presentes na água em concentrações nocivas ao meio ambiente. / [en] Many organic contaminants, including petroleum products, such as gasoline, have low aqueous solubilities and migrate through the subsurface as a separated phase called NAPLs (non aqueous liquid phases). In its flow path into the porous media the NAPLs let behind disconnected segments of organic liquids entrapped as ganglia or lenses that form the residual phase of the contaminant. The presence of the residual contaminant has been reported as one of the most difficulties in the development of an appropriate cleanup strategy as the residual phase represents a long and continuum source of contamination of soils and groundwater, specially by its dissolution into the water.In this thesis the effect of ethanol on dissolution of residual gasoline was studied, aiming at a better understanding of a scenario of groundwater contamination involving gasoline and ethanol, since 20 percent of ethanol has been added to the Brazilian gasoline in the last 20 years and also ethanol has been used as fuel in Brazil in these years. The use of oxygenated additives into the gasoline, such as alcohols, has the advantage of improving engine performance and reducing the air impact pollution by CO2 and its use has increasing in many countries.Equilibrium batch tests and column experiments were carried out to investigate the effect of ethanol on solubility of gasoline constituents and on the mass transfer coefficient from gasoline to aqueous phase. The results of the column experiments were interpreted with a dissolution numerical model proposed by Frind et al.(1997), modified in this thesis to include the cosolvent effects of the ethanol on the solubility of gasoline constituents.In terms of soil and groundwater contamination related to gasoline spills, chemicals like benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX group) have acute toxicity or carcinogenicity, are the most water- soluble and mobile gasoline components, receiving the greatest concern. In this work, an enormous enhancement of gasoline constituents solubility due to ethanol was observed, and it was also noticed that the mass transfer coefficient diminished due to ethanol. The highest increase in solubility were for the less water soluble components. Therefore, gasoline components, other than BTEX, are expected in significant concentrations, in a scenario of contamination involving ethanol and therefore more concern about this potential threat should be addressed.

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