Questões de aeração forçada ou natural estão intimamente ligadas à capacidade de autodepuração dos corpos hídricos, ou seja, oxidar substâncias agressivas para resultar em baixo teor de toxicidade. Uma das etapas do processamento de efluentes consiste na dissolução de oxigênio em água e, para realizar essa dissolução, utilizam-se aeradores que são unidades (tanques) onde o ar é borbulhado no meio líquido, o qual se desloca em um regime contínuo de escoamento. Esta pesquisa refere-se à obtenção experimental de valores de viscosidade turbulenta para inserção em modelagem fenomenológica da transferência de oxigênio das bolhas de ar para o meio líquido. Tais modelos, se bem realísticos, podem contribuir aos estudos de gestão de recursos hídricos ou em operações nos tratamentos de efluentes líquidos. O método experimental empregado foi a velocimetria por imagem de partículas, no qual foi possível obter velocidades instantâneas do fluido (água). Estas consideram o movimento turbulento, que é o principal responsável pelo transporte de oxigênio da superfície para o seio do corpo hídrico, sendo que essa superfície pode ser livre para o ambiente, ou a superfície de uma bolha. Praticamente, o método consiste em correlacionar posições de partículas traçadoras em suspensão no fluido, as quais são assumidas ter a mesma velocidade do fluido. As posições consecutivas para fornecer a trajetória e a velocidade foram obtidas por imagens capturadas em uma freqüência definida através de uma câmera digital, onde a luz do laser contrastou as partículas em uma área desejada com uma precisão elevada. Então, nessa área (um plano), foi possível correlacionar um perfil de velocidades. Assim, os valores de viscosidade turbulenta foram obtidos para serem usados em modelagem da transferência de oxigênio, os quais poderão contribuir nos estudos de aeração em corpos hídricos. / Problems involving natural or forced aeration are intimately bind to the reaeration of water bodies. Pollutants are oxidized to yield low toxicity conditions. One of the steps of wastewater treatment consists in dissolving oxygen in water. To perform this, aeration tanks are used where bubbling air crosses the continuous liquid flow. This research focuses on the experimental determination of turbulent viscosity values to be used in modeling of oxygen transfer from air bubbles to the bulk liquid. Such models, if realistic enough, may contribute to water resources management studies or in wastewater treatment operations. Particle image velocimetry method was used, by means of which it became possible to obtain instantaneous velocities of the fluid (water). These velocities embody the turbulent flow, which is the main responsible for oxygen transport from the surface to the bulk liquid. This surface may be either facing the atmosphere or the interior of a bubble. In practice, the method consists in correlating tracking particles suspended in the liquid, which are supposed to have the same velocity of the fluid. The successive positions that give path and speed were obtained by images took in predefined intervals by a digital camera. The laser light illuminated the particles in a predefined area with high precision, making possible to determine velocity profiles. Turbulent viscosity values were so determined and may be used in the modeling of oxygen transfer, which may contribute to water body aeration studies.

La utilización práctica del efecto Doppler en la emisión láser fue propuesta desde los inicios del desarrollo de los láseres en los años sesenta. Sólo en los años ochenta la investigación realizada pudo salir del laboratorio y dar lugar a la fabricación de aparatos de medida de velocidad comerciales. A partir de los noventa estos aparatos se popularizaron rápidamente. Actualmente se utilizan medidores de velocidad láser por efecto Doppler en múltiples aplicaciones, entre las que sobresale la medida de velocidad de fluidos, para estudios aéreo e hidrodinámicos. Sus características únicas, como la precisión obtenida en la medida, su alta resolución espacial y el carácter no intrusivo, sólo han comenzado recientemente a tener rivales de consideración, como pueden ser la velocimetría de imagen de partículas (PIV). También la medida de velocidades de móviles sólidos comienza a resultar, con el abaratamiento general de los componentes opto-electrónicos, un objetivo para muchas empresas. Entre las aplicaciones de este tipo se contemplan el control de velocidad de los vehículos en carretera y el control de procesos industriales del ramo textil, papelero y deempresas fabricantes de cables, entre otros. Empresas europeas y americanas, como Dantec Electronik y TSI, por citar las más representativas, comercializan aparatos LDA de propósito general de altas prestaciones. Hasta la fecha estos sistemas sólo podían ser adquiridos por importantes centros de investigación o grandes empresas, debido a su elevado coste. El futuro comercial de la velocimetría láser Doppler exige la fabricación de aparatos más económicos y adaptados a las necesidades del cliente. Muchos de los sistemas actuales son voluminosos,difíciles de manejar y con potencias de trabajo elevadas. Se está llevando a cabo un importante trabajo para conseguir reducir el tamaño y coste de los equipos sin perder sus principales prestaciones. Asimismo la alta velocidad y capacidad de cálculo de los ordenadores personales actuales debe hacer innecesaria la inclusión de procesadores específicos para estos equipos.Presentamos el diseño y construcción de un sistema integral de medida de dos componentes de la velocidad, sistema 2D-LDA, para aplicaciones industriales e hidrodinámicas de baja potencia. Siguiendo la filosofía delineada arriba, el diseño de nuestro sistema LDA fue realizado utilizando únicamente una fuente laser y un módulo detector. Los sistemas LDA de medida de dos componentes de velocidad comercialmente disponibles, por el contrario, emplean dos longitudes de onda óptica y dos fotodetectores independientes. Las emisiones azul y verde típicas de los láseres de ion-Ar son las longitudes de onda a menudo elegidas en este tipo de medidas. Por otra parte, se ha empleado los dos canales de entrada de una tarjeta de adquisición de uso general para realizar el disparo multinivel. Esta configuración permite trabajar en cada momento con la parte de señal burst teóricamente más adecuada, con mayor valor de relación señal a ruido.Este trabajo ha sido financiado por la CICYT Proyecto PETRI 95-0249-OP:REALIZACIÓN DE SISTEMAS LÁSER PORTÁTILES DE MEDIDA DE VELOCIDAD POR EFECTO DOPPLER (LDA-LDV) DE BAJO COSTE PARA APLICACIONES INDUSTRIALES E HIDRODINÁMICAS. / The practical use of the Doppler effect at optical wavelengths was proposed at the early beginning of the development of the laser, in the sixties. However, it was only in the eighties when the results of the experimental work could finally get out of the laboratories, and the first Laser Velocimeters were commercially available. In the nineties this kind of systems became rapidly popular. Nowadays the Laser Velocimeters based on the Doppler frequency shift find a lot of important applications, especially in some industrial processes and in hydrodynamic and aerodynamic research.The unique characteristics of the Laser Doppler Velocimetry (LDV) only recently have encountered a rival technique in the Particle Image Velocimetry (PIV), for applications on fluids. The main features of LDV systems are the accuracy and the speed of the measurements, the high spatial resolution and, of course, the non-intrusive character of the technique. Moreover this kind of systems present advantages not only in fluid applications: actually it can compete with the microwave radar in the estimation of the velocity of solid targets. This becomes possible due to theprogressive reduction of prices of optoelectronic devices and the improvement of its performances. The monitoring of the traffic velocity and the control of machinery in the manufacture of paper, wires and cables or thread can be mentioned among these applications.European an American companies, as Dantek Electronic or TSI, to mention the two most representative, commercialize high performance general-purpose LDV systems. Up to the date these instruments are sizeable and expensive, and its use requires some special training. There is not doubt that the future market of the LDV systems goes through a substantial decrease of prices and, indeed, through the possibility of custom-built designs. The potential number of users would increase then in an important manner. Many efforts are now being devoted by researchers in that direction. Moreover, the important improvement of capabilities of the desktop computers makes unnecessary the special electronic processors that, up to now, have been provided by the manufacturers of LDV systems as a part of them.In this Thesis the design and realization of a complete Laser Doppler Anemometer is presented. The system can measure two components of a fluid velocity (2D-LDA) and originally it was conceived to be used in industrial and hydrodynamics applications.Following the philosophy outlined above, the design of our LDA system was performed with only one laser source and one detector module. The common commercially available LDAs, on the contrary, designed to measure two components of velocity, use two different optical wavelengths and two independent photodiodes.On the other hand, a general-purpose acquisition card with two input channels has been used to implement a multilevel trigger. The configuration performed here permits to work in each moment with the part of the burst having the best signal to noise ratio.This work has been supported by the Spanish Government, CICYT project PETRI 95-0249-OP.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-27Bitstream added on 2014-06-13T20:47:57Z : No. of bitstreams: 1 mega_eaf_me_ilha.pdf: 5562341 bytes, checksum: b4568a8bd3a6a082c99afbb870a6bc28 (MD5) / Neste trabalho, um estudo experimental do escoamento em cavidades abertas, para diferentes razões de aspecto e números de Reynolds, foi realizado. Para a condução da campanha de ensaios, um canal de superfície livre em circuito fechado foi projetado e construído. Testes de qualificação foram conduzidos, com o propósito de verificar as características vibratórias do aparato e a qualidade do escoamento na seção de testes. A partir dos dados coletados nessa etapa, modificações foram introduzidas no projeto, melhorando significativamente as condições de funcionamento do dispositivo. Em seguida, os ensaios das cavidades abertas, propriamente ditos, foram executados. Para a determinação qualitativa dos padrões de escoamento encontrados em cavidades rasas e profundas, visualizações de escoamento foram realizadas, utilizando-se, como traçadores, corante líquido e partículas sólidas em suspensão. Com uma iluminação adequada, as duas técnicas foram capazes de fornecer elementos importantes para a identificação topológica deste tipo de escoamento. Além disso, medições de velocidade local e instantânea foram realizadas, dentro e fora das cavidades, com o auxílio de uma sonda ADV (acoustic Doppler velocimetry). Os resultados obtidos foram analisados fisicamente e comparados com dados experimentais e numéricos da literatura, apresentando excelente concordância / In this work, an experimental study of the flow inside open cavities, for different aspect ratios and Reynolds numbers, was performed. To carry out the experimental runs, a closed-circuit free-surface water channel has been designed and built. Qualification tests have been conducted to verify the vibrating characteristics of the device and the quality of the flow in the test section. From the data collected in this stage, constructive changes have been proposed and executed in the apparatus, improving significantly its operational conditions. Soon after the open cavities tests have been performed. For qualitative determination of the fluid motion inside deep and shallow cavities, flow visualizations techniques have been implemented using as tracers liquid dye and solid micro-particles in suspension. With the help of an adequate illumination system, both techniques were able to provide important information about the topological structure of the flow. Measurements of local instantaneous speed have also been performed within and outside the cavities by means of an ADV probe (acoustic Doppler velocimetry). The results have been physically analyzed and compared with available experimental and numerical data. An excellent agreement has been reached

Questões de aeração forçada ou natural estão intimamente ligadas à capacidade de autodepuração dos corpos hídricos, ou seja, oxidar substâncias agressivas para resultar em baixo teor de toxicidade. Uma das etapas do processamento de efluentes consiste na dissolução de oxigênio em água e, para realizar essa dissolução, utilizam-se aeradores que são unidades (tanques) onde o ar é borbulhado no meio líquido, o qual se desloca em um regime contínuo de escoamento. Esta pesquisa refere-se à obtenção experimental de valores de viscosidade turbulenta para inserção em modelagem fenomenológica da transferência de oxigênio das bolhas de ar para o meio líquido. Tais modelos, se bem realísticos, podem contribuir aos estudos de gestão de recursos hídricos ou em operações nos tratamentos de efluentes líquidos. O método experimental empregado foi a velocimetria por imagem de partículas, no qual foi possível obter velocidades instantâneas do fluido (água). Estas consideram o movimento turbulento, que é o principal responsável pelo transporte de oxigênio da superfície para o seio do corpo hídrico, sendo que essa superfície pode ser livre para o ambiente, ou a superfície de uma bolha. Praticamente, o método consiste em correlacionar posições de partículas traçadoras em suspensão no fluido, as quais são assumidas ter a mesma velocidade do fluido. As posições consecutivas para fornecer a trajetória e a velocidade foram obtidas por imagens capturadas em uma freqüência definida através de uma câmera digital, onde a luz do laser contrastou as partículas em uma área desejada com uma precisão elevada. Então, nessa área (um plano), foi possível correlacionar um perfil de velocidades. Assim, os valores de viscosidade turbulenta foram obtidos para serem usados em modelagem da transferência de oxigênio, os quais poderão contribuir nos estudos de aeração em corpos hídricos. / Problems involving natural or forced aeration are intimately bind to the reaeration of water bodies. Pollutants are oxidized to yield low toxicity conditions. One of the steps of wastewater treatment consists in dissolving oxygen in water. To perform this, aeration tanks are used where bubbling air crosses the continuous liquid flow. This research focuses on the experimental determination of turbulent viscosity values to be used in modeling of oxygen transfer from air bubbles to the bulk liquid. Such models, if realistic enough, may contribute to water resources management studies or in wastewater treatment operations. Particle image velocimetry method was used, by means of which it became possible to obtain instantaneous velocities of the fluid (water). These velocities embody the turbulent flow, which is the main responsible for oxygen transport from the surface to the bulk liquid. This surface may be either facing the atmosphere or the interior of a bubble. In practice, the method consists in correlating tracking particles suspended in the liquid, which are supposed to have the same velocity of the fluid. The successive positions that give path and speed were obtained by images took in predefined intervals by a digital camera. The laser light illuminated the particles in a predefined area with high precision, making possible to determine velocity profiles. Turbulent viscosity values were so determined and may be used in the modeling of oxygen transfer, which may contribute to water body aeration studies.

Uma vez que a maioria das complicações relacionadas ao funcionamento das próteses de válvulas cárdicas é devida aos distúrbios de escoamento, a sua caracterização hidrodinâmica é um auxílio útil no projeto de novas válvulas. Simulações do escoamento pulsátil através de próteses de válvulas cardíacas começaram há cerca de 60 anos, por meio do desenvolvimento de diferentes simuladores cardíacos, melhorando a interpretação dos resultados clínicos. Para o presente estudo, um simulador cardíaco foi desenvolvido completamente na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, no Departamento de Engenharia Mecânica, para estudar o fluxo através de próteses mitrais e aórticas. A sua concepção é baseada na geometria e na fisiologia do lado esquerdo do coração humano, no estado da arte desses simuladores e na norma ISO 584:2010. Neste trabalho, o simulador cardíaco desenvolvido foi aplicado para estudar experimentalmente o fluxo pulsátil através de próteses cardíacas mitrais biológicas de pericárdio bovino. Para tanto, após a validação do simulador para algumas freqüências cardíacas, as biopróteses foram submetidas a ensaios de velocimetria não invasiva, por meio de um equipamento Particle Image Velocimetry (PIV). Os experimentos, que se concentraram principalmente logo após o começo da diástole, mostraram qualitativamente uma diferença significativa no escoamento intraventricular em função de dois posicionamentos das biopróteses, defasadas entre si de 180º no sentido do seu eixo longitudinal. Além disso, produziram significativas mudanças no escoamento próximo à prótese aórtica considerada. Com a continuidade deste estudo, os resultados poderão induzir a um dado procedimento clínico. / Since most complications related to the operation of prosthetic heart valves are due to disturbances of flow, their hydrodynamic characterization is a useful aid in the design of new prostheses. Simulations of pulsatile flow in cardiac prostheses began nearly 60 years ago, through the development of different mock human circulatory systems, improving the clinical results interpretation. A complete design of a cardiac simulator was developed at Polytechnic School of USP, Mechanical Engineering Department, to study mitral and aortic prosthetic heart valves. The simulator design is based on the both geometry and physiology of the left side of the human heart, on state-of-art studies and also considering the ISO 584:2010 standard. The cardiac simulator was applied to pulsatile flow testing of bovine pericardium mitral prosthetic valves. For this, after the cardiac simulator validation for some heart rates, the bioprostheses were assayed by noninvasive velocimetry technics, i.e., a Particle Image Velocimetry (PIV) system. The testing, which mainly were focused on just after the beginning of diastole, qualitatively have showed a significant difference in the intraventricular flow according two different positions for the bioprostheses, dephased of 180° in the direction of their longitudinal axis. Moreover, they produced significant changes in flow close to the aortic prosthesis considered. Future works may lead to a particular medical procedure.

Este trabalho é continuação da linha de pesquisa em escoamentos de alta velocidade, aerados, conduzida no departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC/USP. O trabalho tem cunho experimental visando elucidar aspectos de enlaçamento de ar pela água, como resultado das flutuações turbulentas do escoamento do líquido. Medidas de vazão de ar e água, perfis de velocidade do escoamento líquido, perfis de concentração de ar no escoamento bifásico, perfis de intensidade turbulenta, comprimentos de jatos no salto sobre o aerador, foram efetuados com o fito de testar modelos que quantificam o enlaçamento de ar. Propostas básicas de quantificação de vazões de ar são apresentadas, fundamentadas em propostas da literatura, que mostram coerência entre vazões medidas diretamente e vazões estimadas. A metodologia desenvolvida no presente estudo permite obter adequadamente as grandezas relevantes para escoamentos aerados de alta velocidade. Quanto aos resultados obtidos, quando confrontados com os da literatura, indicam que há maiores incertezas para as propostas que envolvem principalmente as intensidades turbulentas. / This work is continuation of the research line in high-speed flows, aerations, lead in the Hydraulics Department and Sanitation of the EESC/USP. The work has experimental matrix aiming elucidate at to elucidate aspects of enlacement of air for water, as a result of the fluctuations turbulent of the flow of the liquid. Measures of outflow of air and water, speed profiles of the liquid flow, air concentration profiles in the two-phase flow, profiles of turbulent intensity, lengths of jets on the aerators, had been effected with look if to test models that quantify the enlacement of air. Flows quantification basic proposals of air are presented, based in proposals of the literature, which show coherence between flows measured directly and estimate flows. The methodology developed at study present allows obtaining adequately the important greatnesses for high-speed aerations flows. Regarding the obtained results, when confronted with the of the literature, indicate that exist larger uncertainties for the proposals that involve mostly the turbulent intensities.

Os sedimentos transportados por cursos de água, quando depositados nos reservatórios, podem lhes causar danos, como redução do seu volume de água, prejuízos à navegação, danificação de turbinas e bloqueio de tomadas de água e comportas. Para que medidas preventivas possam ser tomadas nesse sentido, a capacidade de predizer taxas de sedimentação e sua distribuição não-uniforme em reservatórios é muito importante, ainda em sua fase de projeto. Este trabalho compreende a construção e o assoreamento de uma armadilha de sedimentos em laboratório, bem como a utilização de um programa computacional para reprodução numérica do assoreamento. A comparação satisfatória entre resultados experimentais e simulados, tanto para o padrão do escoamento no interior da armadilha quanto para a deposição de sedimentos, permitiu avaliar o programa MIKE 21C como ferramenta útil no estudo e na estimativa do assoreamento de reservatórios / Sediment transport in alluvial rivers may cause serious problems to reservoirs, such as decrease in storage volume, impairment of navigability, damage to hydropower turbines, and blockage of gates and intakes. The capacity of predicting sedimentation and its non-uniform distribution inside reservoirs is very important, still in their phase of planning and design. This work comprehends the construction of a sand trap in a laboratory and its experimental sedimentation, as well as the use of a computational program to reproduce numerically the experiment. The satisfactory comparison between experimental and numerical results, for the flow pattern inside the trap and for the sediment deposition, validated the program MIKE 21C as a useful tool in the study and prediction of reservoir sedimentation

Este trabalho representa o início de uma série de pesquisas que visam o estudo da turbulência e de sua relação com processos de mistura e trocas gasosas entre ar e água, através de experimentos com grades oscilantes. Seu objetivo foi o projeto e a construção de um tanque de grade oscilante, equipamento que gera turbulência com intensidade controlável. Após a construção do tanque, experimentos para medições de velocidade turbulenta foram feitos, com uso de uma técnica de velocimetria a laser. Uma grade de 9x9 barras foi usada na agitação do fluido, com uma amplitude de oscilação de 3 cm, para 4 diferentes freqüências de oscilação. Adquiriu-se 9600 imagens do movimento do fluido, em 6 regiões do tanque, para a obtenção dos campos de velocidade turbulenta, calculados através do software Visiflow e de um programa computacional desenvolvido neste trabalho. Os gráficos criados a partir dos campos possibilitaram a observação do decaimento espacial da turbulência e da região de sua produção. Os campos médios de velocidade mostraram-se bem inferiores aos campos instantâneos, indicando a existência de baixo escoamento médio do fluido. As condições de isotropia e a homogeneidade espacial da turbulência são mais aproximadas à medida que se afasta da grade. A intensidade turbulenta produzida é diretamente relacionada com a freqüência de oscilação. O número de imagens para a obtenção de uma média representativa da velocidade turbulenta neste equipamento parece ser dependente da freqüência de oscilação da grade. Isto aponta para a necessidade de estabelecer corretamente as condições para os cálculos estatísticos em escoamentos turbulentos / This work presents the project and construction of a tank with an oscillating grid, equipment which provides for the experimental studies of turbulence and its relation to mixing processes and gas transfer across fluid interface. Experiments were carried out with the use of digital particle image velocimetry technique, to investigate the properties of the produced turbulence. A grid made of 9x9 square bars was used to stir the water, with a stroke of 3 cm and 4 different oscillation frequencies. A number of 9600 images were acquired, in 6 regions of the tank, for the generation of the turbulent velocity fields through the software Visiflow and a computational program developed in this work. The results showed that the current equipment, with a new concept for the grid oscillation system, can be conveniently useful for studies in this research field. Average velocity fields appeared to be considerably smaller than the instantaneous velocity fields, which leads to the existence of nearly-stationary turbulence in the water volume. Nearly-isotropic turbulence and spatial homogeneity were approximate as the measurements distanced from the grid. The turbulent intensity was directly dependent on the oscillation frequency. The spatial decay of the turbulence and the region near the grid where it is produced could also be observed. The number of images necessary for the calculus of reliable root-mean-square turbulent velocities seems to be dependent on the oscillation frequency of the grid. It results in the necessity of establishing correct statistical analysis of turbulent flows

O presente trabalho considera o problema de oxidação de matéria orgânica e inorgânica em esgoto sanitário através da ozonização, buscando aprofundar o conhecimento nos aspectos dúbios levantados em pesquisas conduzidas no Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) na USP (Universidade de São Paulo) e também citadas na literatura da área. O projeto que tem cunho experimental utilizou uma coluna de ozonização de seção transversal quadrada de 0,19 m de lado e 2,00 m de altura, formada por duas faces paralelas de acrílico e duas faces paralelas de vidro, onde as bolhas de ozônio ascensionais eram fornecidas por um difusor microporoso instalado na base da coluna. Gerou-se um banco de dados acerca das características hidrodinâmicas das bolhas ascensionais (velocidade ascensional, porcentagem pontual da concentração, diâmetro equivalente e área interfacial específica), além de alguns parâmetros físicos e químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), localizados como relevantes ao processo de oxidação de matéria orgânica e inorgânica através da ozonização, variando a vazão de ozônio de 50 a 300 L/h e o nível líquido de 0,30 a 1,80 m. Constatou-se que o valor de todas as características hidrodinâmicas estudadas aumenta com o aumento da vazão de gás ozônio injetado no difusor microporoso. Vale mencionar que a velocimetria a laser não intrusiva foi a ferramenta utilizada na determinação da velocidade bi-dimensional ascensional das bolhas, além de auxiliar na determinação do diâmetro equivalente. Já a porcentagem pontual da concentração das bolhas foi determinada através da contagem de radiação de uma sonda de Césio-137. As análises dos parâmetros físicos e químicos mostraram de forma geral e repetitiva que a redução de pH e alcalinidade não foram influenciadas pela dosagem de ozônio aplicada; que a porcentagem de redução da DQO teve um comportamento oscilatório, ora influenciado ora não influenciado pela dosagem de ozônio aplicada; que a condutividade teve redução nula; e que a turbidez e a cor verdadeira tiveram influência da dosagem de ozônio na eficiência de redução. A observação dos experimentos permitiu inferir que tanto as características físicas como as características de qualidade do efluente influem no tipo de comportamento observado para a DQO em função do tempo de contato. Os comportamentos previstos pela solução de equações básicas geradas para explicar o efeito inibidor de compostos intermediários permitiram obter evoluções monotonicamente crescentes ou monotonicamente decrescentes no tempo, além dos comportamentos oscilatórios da eficiência de redução da DQO observados neste trabalho. Os resultados experimentais das velocidades ascensionais, perfis da concentração das bolhas, diâmetros equivalente e áreas interfaciais específicas, em conjunto com os parâmetros físico-químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), formam um banco de dados a ser utilizado nas simulações da coluna de ozonização que virão a decorrer do presente trabalho. As equações governantes aqui apresentadas são merecedoras de estudos posteriores para o entendimento da dinâmica existente nas colunas de ozonização e a busca da otimização de seu uso. / This present work is a study about the oxidation problem of organic and inorganic matter in sanitary effluent by means of the ozonation, trying to improve the knowledge of dubious aspects considered in prior researches conducted in Department of Hydraulic and Sanitation of the EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) at USP (Universidade de São Paulo) and also found in specific studies. The project, which has experimental objective, used a column of ozonation of square transversal section of 0.19 m of side and 2.00 m of height with two parallel faces of acrylic and two parallel faces of glass, where bubbles of ozone in ascension were provided by a microporous diffuser installed in the base of the column. A file of data about hydrodynamic characteristics of the bubbles in ascension (velocity in ascension, punctual percentage of the concentration, equivalent diameter and specific interface area) was stored, besides some physical and chemical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon), important to the process of inorganic and organic matter oxidation by means of ozonation, changing the flow of the ozone from 50 to 300 L/h and the liquid level from 0.30 to 1.80 m. It was noticed that the value of all hydrodynamic characteristics analysed increases when the flow of the ozone injected in the microporous diffuser also increases. It is important to mention that no-indisposition laser velocimetry was used as an instrument to determine the bi-dimension velocity of the bubbles in ascension and to help determine the equivalent diameter, whereas the punctual percentage of the concentration of the bubbles was determined by means of counting Cesium-137 radiation. Analysis of chemical and physical parameters showed in a general and repetitive way that the reduction of the pH and alkalinity was not influenced by the dose of ozone used; the percentage of COD reduction had oscillated behaviour, being or not influenced by the dose of the ozone used. It also showed that conductivity had zero reduction and turbidity and real color here influenced by the dose of the ozone in terms of efficient reduction. The observation of the experiments permitted to infer that both physical and quality characteristics of the effluent influence the type of the behaviour of COD versus contact time. The behaviour expected by the solution of basic equations done to explain the inhibiting effect of intermediate compounds permitted to obtain increasing and decreasing evolutions in time, as well oscillated behaviour of the efficiency of COD reduction observed in this work. The experimental results of the velocities in ascension, the profile of the bubble concentration, equivalent diameter and specific interface area with chemical and physical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon) organize a file of data to be used in simulations of the ozonation column which will elapse from this present work. Specific equations here presented are worthy of further studies for the understanding of the dynamic present in the ozonation columns and the search of the optimization of its application.

[pt] Foi desenvolvido um sistema de mediação de campo completo de velocidade de escoamento de fluidos. A técnica empregada é conhecida como Particle Tracking Velocimetry (PTV). As medidas foram determinadas a partir de imagens de trajetórias de partículas em suspensão no fluido. As imagens foram digitalizadas e processadas automaticamente em um microcomputador. O processamento foi feito por um software dedicado que identifica as trajetórias e calcula as velocidades associadas. Para comparação dos resultados obtidos o sistema desenvolvido foi aplicado a um escoamento cujo perfil de velocidade é conhecido. Foram analisadas as influências nos resultados de características das imagens e de seu processamento. / [en] A system for full field velocity measurement in fluid flows has been developed. The technique employed is known as Particle Tracking Velocimetry (PTV). Velocity measurements have been performed based on images of particles seeded in the fluid. The images have been digitized and automatically processed in a micro-computer. Image processing tecniques have been employed using a dedicated software that identifies particles trajectories and calculates associated velocities. To compare the results obtained, the system developed was applied to test flows with known velocity profiles. A detailed uncertainty analisys developed revealed the influence. On the results. of the image characteristics and processing procedures.