Reações cinéticas em simulações computacionais. estudo de caso: transformações de espécies nitrogenadas no ambiente aquático
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REAÇÕES CINÉTICAS EM SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS. ESTUDO DE CASO: TRANSFORMAÇÕES DE ESPÉCIES NITROGENADAS NO AMBIENTE AQUÁTICOKalas, F.A.
1 2
1,2
; Lima, M.A.
1,3
; Rodrigues, P.P.G.W.
1,4
Intituto Politécnico do Rio de Janeiro (IPRJ/UERJ) – R.Alberto Rangel, s/n. Vila Nova. Nova Friburgo/RJ fakalas@iprj.uerj.br; 3malima@iprj.uerj.br; 4pwatts@iprj.uerj.br;
RESUMO
Os processos físicos, químicos e biológicos atuantes no ambiente aquático podem ser estudados sob o enfoque matemático através da simulação e predição de diferentes cenários, onde variáveis desconhecidas são avaliadas de acordo com as transformações ocorridas ao longo do tempo. O presente trabalho avalia as reações cinéticas atuantes nos mecanismos de transformação das espécies nitrogenadas com uso de simulações numéricas aplicadas a dados experimentais. Os resultados obtidos mostraram-se mais satisfatórios quando do uso de reações do tipo Michaelis-Menten, em comparação ao uso de reações de 1ª ordem.
Palavras chave: Dinâmica Ambiental, Nutrientes, Métodos Numéricos
INTRODUÇÃO
A modelagem matemática do transporte de constituintes no meio aquático é normalmente efetuada através da equação do transporte (Eq. 1). As reações que resultam da adição ou remoção de compostos no meio (termo da Eq.1), são o foco de interesse neste estudo, sendo avaliadas para cada variável considerada no balanço de massas. (1) Onde: é concentração do constituinte modelado; é o coeficiente de difusão (molecular ou turbulenta); são os componentes da velocidade; é o tempo; e as dimensões consideradas no modelo. Estas reações podem ser classificadas em: (a) reações de ordem zero; (b) reações de primeira ordem; ou (c) reações baseadas em funções Monod ou Michaelis-Menten. Para reações de ordem zero, a taxa de reação não é afetada por variações na concentração do constituinte. As reações de primeira ordem representam o decaimento biológico de forma exponencial e dependem das condições específicas do meio