[pt] O crescente processo de urbanização no Brasil se iniciou de forma rápida e desordenada causando inúmeros impactos sociais e no ambiente natural. As bacias hidrográficas vêm sendo modificadas com a expansão urbana, causando impactos negativos nas cidades, como a ocorrência de catástrofes associadas a eventos pluviais de alta intensidade. De forma a mitigar os danos de ordem social e ambiental advindos de enchentes, medidas compensatórias em manejo de águas pluviais tornam-se imperativas. O presente trabalho tem por objetivo apresentar técnicas de controle para a redução do escoamento superficial, integrando ações sustentáveis de valorização de cursos d água na paisagem, e promovendo o aumento da resiliência em centros urbanos, acompanhado de um gerenciamento e monitoramento satisfatório. Em um estudo de caso na macrodrenagem, na bacia hidrográfica do rio das Tintas, localizado na zona oeste da cidade do Rio de Janeiro, foi avaliado o comportamento hidrológico-hidráulico da calha através do modelo Storm Water Management Model (SWMM), prevendo-se a implantação de reservatório para amortecimento de cheias com fins múltiplos. O reservatório projetado, off-line, promoveu uma redução do pico do hidrograma de cheia da ordem de 11,6 por cento, de 74,8m(3)/s para 66,1m(3)/s na seção de deságue, no rio Sarapuí. Associado à implantação de medidas de baixo impacto (LID) e ações de valorização de cursos d água comprovou-se um aumento da resiliência e a consequente redução dos impactos advindos de enchentes urbanas na área de intervenção proposta. / [en] The increasing process of urbanization in Brazil began in a fast and disorderly way causing numerous social and natural impacts. Urban sprawl has modified the watersheds, causing negative impacts on the cities, such as the occurrence of catastrophes associated with storm events. In order to mitigate the social, environmental and financial damages caused by floods, associated with the promotion of watercourses in the urban landscape and increasing resilience in cities, compensatory measures in stormwater management become imperative.The goal of this work reffers to present alternatives and control techniques applied to drainage systems, contemplating sustainable actions to value the watercourses, integrating them to the landscape and promoting the increase of resilience in urban centers, followed by an effective management and satisfactory monitoring.

[pt] A aplicação de espumas na indústria de petróleo ganhou interesse significativo nos últimos anos, demandando espumas estáveis nas condições da aplicação. Neste trabalho, foi realizado um estudo sistemático envolvendo surfactantes de diferentes naturezas químicas (aniônico, catiônico, não iônico e zwitteriônico) para formular espumas de N2 e CO2 em salmouras. Altas concentrações de sais promoveram a precipitação dos surfactantes aniônicos, especialmente com cátions bivalentes (Ca2+ e Mg2+). O coarsening foi significativamente mais intenso nas espumas de CO2, devido à sua grande solubilidade na fase aquosa. Posteriormente, três surfactantes e duas nanopartículas (NPs) de óxidos (SiO2 e Al2O3) foram usados em combinações de cargas similares ou opostas para estabilizar espumas de CO2 em salmoura com formulação complexa (DSW). Experimentos de tensão superficial, viscosidade, potencial zeta e tamanho hidrodinâmico permitiram a análise da estabilidade da espuma de CO2 com base no impacto das interações surfactante/NP nas propriedades em bulk e interfaciais. Sistemas com cargas opostas aumentaram a estabilidade da espuma; no entanto, maior concentração de NPs foi necessária para surfactantes de alta eficiência de adsorção em interface. Tanto a viscosidade quanto a rigidez dos filmes interfaciais aumentaram nesses sistemas, reduzindo a drenagem. Os resultados desta tese mostraram que ouso de NPs deve ser adaptado ao surfactante escolhido, considerandoas condições de salinidade e o pH do meio, para alcançar a interação entre propriedades interfaciais e reológicas capazes de reduzir a drenagem em aplicações envolvendo espuma de CO2 em salmoura. / [en] The application of foams in the petroleum industry has gained significant interest in the past few years, demanding stable foams under applications conditions. In this work, a systematic screening study was carried out using surfactants of different chemical natures (anionic, cationic, non-ionic, and zwitterionic) to formulate N2- and CO2-foams in different brines. High concentrations of salts, especially bivalent cations (Ca2+ and Mg2+), led to a decrease in foam stability of anionic surfactants due to precipitation. In addition, coarsening dominated the foam destruction mechanisms of CO2-foams, due to the large gas solubility in the aqueous phase, compared to N2. Subsequently, three ionic surfactants and two oxide nanoparticles (NPs) (SiO2 and Al2O3) were used in combinations of similar or opposite charges to stabilize CO2 foams in a complex brine, typical of injection fluids (desulfated seawater - DSW). Surface tension, viscosity, zeta potential and hydrodynamic size experiments allowed the analysis of CO2 foam stability based on the impact of surfactant/NP interactions on bulk and interfacial properties. All oppositely charged systems improved the foam half-life; however, a higher NP concentration was required for surfactants with high interface adsorption efficiency. Both bulk viscosity and rigidity of the interfacial films drastically increased in these systems, reducing foam drainage. The results from this thesis showed that the use of NPs should be tailored to the surfactant of choice, considering the conditions of salinity and pH of the medium, to achieve an interplay of interfacial and rheological properties able to reduce foam drainage in applications involving CO2 foam in brine.

[pt] A drenagem ácida de minas (DAM) é um problema ambiental capaz de comprometer a qualidade dos recursos hídricos, que decorre da oxidação de sulfetos. A adoção de medidas corretivas e/ou preventivas dependerá do programa de predição escolhido, este geralmente inclui testes do potencial de geração de acidez (método estático), e da velocidade com que ocorre o processo (método cinético). No presente trabalho avaliou-se o potencial de geração de DAM usando o teste de Balanço Ácido Base Modificada (BABM), e monitorou-se a qualidade da água da drenagem dos rejeitos, durante 23 semanas, usando o método das colunas de lixiviação segundo a Acid Drainage Technology Initiative, para amostras de rejeitos provenientes da Carbonífera Criciúma e da Carbonífera Metropolitana. As duas amostras da Carbonífera Criciúma (SRA e SRB) apresentaram potencial de geração de acidez e as amostras da Metropolitana apresentam um pequeno risco de gerar acidez, segundo os resultados do BABM. Porém os resultados do método cinético, para todos os casos, mostram valores de pH menores que 4 e valores crescentes para a concentração do SO4 -2, acidez e o Eh, que mostra que são geradoras de DAM. Deve se ter em conta que o teste de BABM não leva em consideração a cinética das reações para a produção de acidez e sua neutralização. Os valores de concentração para o Zn, Mn e Al excedem os padrões de qualidade de água (segundo a Resolução No 357, CONAMA). No caso do Pb, os resultados não foram conclusivos devido ao alto limite de detecção do equipamento. Utilizando o modelo do núcleo não reagido, a etapa controladora da taxa de oxidação para a pirita (de FeS2 a SO4 -2) para as amostras SRA e SRB foi transferência de massa através da camada limite, com tempos teóricos para conversão completa (t) de 2,7 e 1,6 anos respectivamente, para as condições ensaiadas. A outra amostra da Carbonífera Criciúma (VR) apresentou como etapa controladora nas semanas iniciais a transferência de massa através da camada cinza e nas semanas finais a reação química propriamente dita, sendo t estimado em 3,4 anos para as condições ensaiadas. / [en] The acid rock mine drainage (ARD) arising from sulfides oxidation in mining areas is a serious environmental problem that markedly affects the quality of the surrounding water. Choosing the measure for remediation and/or preventing pollution effect depends on a suitable evaluation through a prediction program, it has principally tests of the acid generation potential (static method), and rate of the corresponding chemical reactions (kinetic methods). The present study aimed to evaluate the potential of ARD of wastes from two coal mines Criciúma and Metropolitana, using a Modified Acid Base Accounting (MABA) and evaluated the drainage water quality during 23 weeks using leaching columns test according Acid Drainage Technology Initiative protocol. According MABA results two coal mine Criciúma Samples (SRA e SRB) indicated an acid generation potential, and Metropolitana samples present a small risk to generate acidity. However the kinetic method results, for all the samples present pH < 4 and increasing concentrations values for SO4 -2, acidity and Eh that indicate acid generation potential. The MABA test does not consider the reaction rate of acid production and its neutralizations reactions. The concentrations values of Zn, Mn and Al exceeds water quality standard (Resolução No 357, CONAMA). In the case of Pb the results were inconclusives due to the equipment high detection limit for this element. Shrinking Core Model was used to determinate rate control to pyrite oxidation kinetic (de FeS2 a SO4 -2). SRA and SRB samples the layer diffusion control was the control rate, with complete conversion theoretical time (t) of 2.7 and 1.6 years, respectively, for the test conditions. The Criciúma Coal Mine sample (VR) presents product layer diffusion as control rate at the beginning weeks and then the chemical reaction was the control rate at the final weeks of the test and for this control the calculated t was 3.4 years for the test conditions.

[pt] A pesquisa analisou o material concreto permeável visando a sua aplicação como revestimento de pavimentos permeáveis para atenuação de cheias urbanas. Desta maneira, diversas misturas foram estudadas experimentalmente, objetivando determinar suas características hidráulicas e mecânicas. Com base nos resultados experimentais e no uso pretendido em calçadas, foi definida a mistura mais adequada. A fim de analisar o impacto desta solução no escoamento superficial, foi escolhida a bacia hidrográfica do Rio dos Macacos localizada no Bairro Jardim Botânico no Rio de Janeiro a qual apresenta problemas recorrentes de inundação. Em função das características da bacia e em critérios mecânicos e hidráulicos do pavimento permeável de concreto, foram escolhidas as áreas para a sua aplicação e opavimento foi dimensionado. A bacia estudada foi modelada com auxílio dosoftware Storm Water Management Model para os cenários antes e após a aplicação dos pavimentos permeáveis de concreto em calçadas. Por fim, foi estimado o custo direto da solução proposta. Os resultados do estudo experimental do concreto permeável demonstraram que o material possui permeabilidade e resistências mecânicas adequadas para aplicação em calçadas. Os resultados do modelo computacional, obtidos através da comparação de hidrogramas de cheia, evidenciaram satisfatório amortecimento. A análise de custo demonstrou que a solução é economicamente viável. / [en] New techniques of urban drainage have emerged in order to mitigate the negative effects of urbanization. Initially, in the United States in 1970 denominated Best Management Practices (BMPs) and then in United Kingdom in 1980 as Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS). The goal of these techniques is to reproduce the natural hydrological cycle, mitigating flood peaks and reducing diffuse pollution through infiltration, retention and transport devices such as green roofs, percolation trenches and pervious pavements. (Canholi, 2014). Unlike traditional pavements, pervious pavements allow the infiltration of rainwater on the surface. The infiltrated water is stored temporarily before use, infiltration into the soil, or downstream controlled discharge. According to Field et al (1982) and Mullaney and Lucke (2013), all types of pervious pavement share the same objectives, which are: to allow the infiltration of water on its surface; reduce the increase in the rate and volume of runoff; and improve degradation of water quality resulting from urbanization and land use change. Depending on the soil permeability, they still have the advantage of allowing the recharge of the aquifers.

[pt] As reservas de óleos pesados têm obtido grande importância devido à diminuição das reservas de óleos leves e ao aumento dos preços do petróleo. Porém, precisa-se de aumentar a viscosidades destes óleos pesados para que possam fluir até superfície. Para reduzir a viscosidade foi escolhida a técnica de recuperação térmica SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) pelos seus altos valores de recobro. A redução da viscosidade é atingida pela transmissão de calor ao óleo pela injeção de vapor, porém uma parte deste calor é transmitida à rocha. Esta transmissão de calor junto com a produção de óleo geram uma variação no estado de tensões no reservatório o que por sua vez geram fenômenos geomecânicos. Os simuladores convencionais avaliam de uma forma muito simplificada estes fenômenos geomecânicos, o que faz necessários uma abordagem mais apropriada que acople o escoamento dos hidrocarbonetos e a transmissão de calor com a deformação da rocha. As mudanças no reservatório, especialmente a variação da saturação, afetam as propriedades sísmicas da rocha, as quais podem ser monitoradas para acompanhar o avanço da frente de vapor. A simulação fluxo-térmica-composicional-geomecânica é integrada à sísmica de monitoramento 4D da injeção de vapor (a través da física de rochas). Existe uma grande base de dados, integrada por propriedades dos fluidos do reservatório (PVT) (usado no arquivo de entrada de simulação de fluxo) e uma campanha de mecânica das rochas. Foram simulados vários cenários geomecânicos considerando a plasticidade e variação da permeabilidade. Foram avaliadas várias repostas geomecânicas e de propriedades de fluidos no pico de pressão e final do processo SAGD. A resposta geomecânica pode ser observada, porém foi minimizada devido à baixa pressão de injeção, sendo o mecanismo de transmissão de calor um fator importante na produção de óleo (pela redução da viscosidade) e a separação vertical entre poços. Foi também significativa à contribuição da plasticidade no aumento da produção de hidrocarbonetos. A impedância acústica foi calculada usando a Equação de substituição de fluidos de Gassmann. Os sismogramas sintéticos de incidência normal (para monitorar o avanço da frente o câmara de vapor) mostraram a área afetada pela injeção de vapor, porém com pouca variação devida principalmente à rigidez da rocha. / [en] The heavy oil reserves have gained importance due to the decreasing of the present light oil reserves. Although it is necessary to reduce the oil viscosity and makes it flows to surface. For its high recovery factor the SAGD (Steam Assited Gravity Drainage) thermal process was selected. The viscosity reduction is achieved by heat transfer from steam to oil, but some part of this heat goes to rock frame. This heat transfer together with oil production change the initial in-situ stress field what creates geomechanical effects. The conventional flux simulators have a very simplified approach of geomechanical effects, so it is necessary to consider a more suitable approach that considers the coupling between oil flux and heat transfer with rock deformation. The changes within the reservoir, specially the saturation change, affect the seismical rock properties which can be used to monitor the steam chamber growth. The flux-thermal geomechanics is integrated to steam chamber monitoring 4D seismic (through the rock physics). There is a great data base, integrated by reservoir fluid properties (PVT) (used in reservoir simulation dataset) and a rock mechanics campaign. Several scenaries were simulated considering the plasticity and permeability variation. Several geomechanical responses and flux properties at peak pressure and end of SAGD process were evaluated. The geomechanical response can be observed, but was minimized due to low steam injection pressure, being the heat transfer an important in oil production (for the viscosity reduction) and the vertical well separation, too. The plasticity has a significant contribution in the increment of oil production. Acoustic impedance was calculated by using Gassmann fluid substitution approach. 2D Synthetic seismograms, normal incidence (to monitor the steam camera front advance), showed the area affected by steam injection, but with little variation due principally to rock stiffness.