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Tipo: Monografia
Título: Modelagem matemática de um sistema de biorreatores
Autor(es): Neckel, Acacio
Primeiro Orientador: Borges, Pedro Augusto Pereira
Resumo: O tratamento de esgoto é assunto de políticas públicas. Esse serviço, quando disponibilizado para a população, pode evitar a transmissão de doenças. A modelagem matemática de reatores tem se mostrado um recurso técnico, que permite estimar parâmetros e simular o funcionamento de sistemas com custo reduzido, em relação aos modelos experimentais. O objetivo do presente trabalho é simular as variações da concentração de matéria orgânica (DBO) em um sistema composto por dois biorreatores acoplados em série (um anaeróbio e outro do tipo wetlands) em função do tempo. O problema foi modelado considerando ambos os reatores como de mistura completa, através de um sistema de equações diferenciais ordinárias de primeira ordem, cujas condições de fronteira são as cargas de entrada e saída. A taxa de reação em ambos os reatores foi simulada como uma função constante – conforme sugere a literatura - e variável, considerando três tipos de funções: função afim, exponencial e logarítmica. Os parâmetros do modelo foram obtidos resolvendo o problema inverso, através do Método de Procura em Rede, tendo como base dados experimentais disponíveis na literatura. As simulações mostraram que, apesar da forte dispersão das medidas experimentais de DBO, ocasionadas por fatores não modelados (tais como chuva e temperatura), as taxas de reação expressas com as funções afim e logarítmica apresentaram curva de DBO mais compatíveis com os dados experimentais, do que as outras funções testadas.
Abstract/Resumen: Sewage treatment is a subject of public policy. This service, when available to the population, can prevent the transmission of diseases. The mathematical modeling of reactors has proven to be a technical resource that permits the estimation of parameters and that simulates system operations at a reduced cost in relation to the experimental models. The objective of this present work is to simulate the variations of organic matter concentration (BOD) in a system composed of two bioreactors coupled in a series (one anaerobic and the other a wetlands type) as a matter of time. The problem was modeled considering both reactors as a complete mixture, through a system of first order ordinary differential equations, whose boundary conditions are the input and output loads. The reaction rate in both reactors was simulated as a constant function - as suggested by the literature - and variable, considering three types of functions: affine, exponential and logarithmic function. The parameters of the model were obtained by solving the inverse problem through the Network Search Method, based on experimental data available in the literature. The simulations showed that, in spite of the strong dispersion of experimental measures of the BOD caused by non-modeled factors (such as rainfall and temperature), the reaction rates expressed with the affine and logarithmic functions presented a BOD curve which was more compatible with the experimental data, than with the other functions that were tested.
Palavras-chave: Modelagem Matemática
Reatores
Simulação
Taxa de Reação
Matemática
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Chapecó
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/2092
Data do documento: 2018
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