Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-09Bitstream added on 2014-06-13T20:02:24Z : No. of bitstreams: 1 lima_ma_dr_botfca.pdf: 6910754 bytes, checksum: 12da98a63ff4ae3c0c8a93b721f86f4f (MD5) / Outros / Para determinar como se inicia a convecção na região sudoeste da Amazônia, foram analisados dados do TRMM/LBA (Tropical Rainfall Measuring Mission / Large-scale Biosphere Atmosphere). A base para determinar onde e quando a convecção iniciou foi o radar banda-S, com polarização dual (S-Pol), do National Center for Atmospheric Research (NCAR). Utilizaram-se, adicionalmente, dados do canal visível do satélite GOES-8 para identificar piscinas frias produzidas pela precipitação convectiva. Essas informações, em conjunto com dados topográficos de alta resolução, foram utilizadas na determinação dos mecanismos possíveis de disparos da convecção. A elevação do terreno na área de estudo varia de 100 a 600m. Este estudo apresenta os resultados de 5 de fevereiro de 1999. Um total de 315 tempestades iniciou-se dentro do raio de 130km do radar S-Pol. Nesse dia, classificado como de fraco regime de monção, a convecção desenvolveu-se em resposta ao ciclo diurno do aquecimento solar. Cúmulos rasos espalhados durante a manhã desenvolveram-se em convecção profunda no início da tarde. As tempestades tiveram início após as 11h, com um pico de iniciação entre 15 e 16h. As causas de início de tempestades foram classificadas em 4 categorias. O modo mais comum de iniciação foi o levantamento forçado por frente de rajada (36%). A categoria, que inclui forçantes topográficas (>300m), sem a influência de nenhum outro mecanismo, é responsável por 21% das iniciações e a colisão de frentes de rajada por 16%. Nos 27% restantes, não foi possível a identificação de nenhum mecanismo. O exame de todos os dias do experimento TRMM/LBA mostrou que o dia estudado em detalhe foi representativo de muitos outros dias. Um modelo conceitual para o início e a evolução de tempestades é apresentado. Esses resultados, que devem ter implicações para outros... / Radar and satellite data from the Tropical Rainfall Measuring Mission / Large-scale Biosphere Atmosphere (TRMM/LBA) project have been examined to determine causes for convective storm initiation in the southwest Amazon region. The locations and times of storm initiation were based on the National Center for Atmospheric Research (NCAR) S-band dual-polarization Doppler radar (S-Pol). Both the radar and GOES-8 visible data were used to identify cold pools produced by convective precipitation. This data along with high-resolution topographic data were used to determine possible convective storm triggering mechanisms. The terrain elevation varied from 100 – 600 m. Tropical forests cover the area with numerous clear cut areas used for cattle grazing and farming. This study presents the results from 5 February 1999. A total of 315 storms initiated within 130 km of the S-Pol radar. This day was classified as a weak monsoon regime where convection developed in response to the diurnal cycle of solar heating. Scattered shallow cumulus during the morning developed into deep convection by early afternoon. Storm initiation began about 1100 LST and peaked around 1500-1600 LST. The causes of storm initiation were classified into 4 categories. The most common initiation mechanism was caused by forced lifting by a gust front (36%). Forcing by terrain (>300 m) without any other triggering mechanism accounted for 21% of the initiations and colliding gust fronts 16%. For the remaining 27% a triggering mechanism was not identified. Examination of all days during TRMM/LBA showed that this one detailed study day was representative of many days. A conceptual model of storm initiation and evolution is presented. The results of this study should have implications for other locations when synoptic scale forcing mechanisms are at a minimum... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1329035 bytes, checksum: 466183a4f40b6f6df088719837cbee35 (MD5) Previous issue date: 2010-03-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Biofuels obtained from the avocado have become most promising because of the great potential of oil that can be extracted from the pulp of the fruit and the ethanol that can be obtained from the fruit stone. In order to be able to take out oil from the avocado pulp, one must dry up the fruit first. The purpose of the present work has been to study the drying process used for sliced avocado based on mathematical models so as to simulate mass transfer during this procedure. The equations applied to the mathematical models were numerically solved, and, by using the method of the least squares, it was possible to obtain the Effective Diffusivity and the Mass Transfer Convective Coefficient. The experimental conditions studied during the drying operation required that the velocity set at 3m/sec at temperatures of 50, 60 and 70º C were taken into account. A thorough knowledge of the mass transfer coefficients was of paramount importance for the drying process, as the Coefficient of Convective Mass Transfer is associated to the product s organic and geometric influences as well as to the thermodynamic properties of the air. On analyzing the results, it was observed that a rise in temperature favored the process of mass transfer, increasing these coefficients. It was also noted that the Fick model did not fit the experimental data well; whereas the Newton model showed better results, being capable of predicting the mass transfer on the product surface. The results were most significant because they made known the mass transfer during the convective drying of the avocado pulp. / A obtenção de biocombustíveis extraídos do abacate tem-se mostrado promissores pelo grande potencial de se extrair óleo da popa e etanol do caroço. Para se obter o óleo da polpa do abacate faz-se necessário o processo de secagem da mesma. O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de secagem do abacate cortado em fatias e de se utilizar modelos matemáticos para simular a transferência de massa durante este processo. As equações dos modelos matemáticos resultantes foram resolvidas numericamente e com o método dos mínimos quadrados foram identificados à Difusividade Efetiva e o Coeficiente Convectivo de Transferência de Massa ao longo do processo. As condições experimentais estudadas no processo de secagem levam em consideração a velocidade do ar fixada em 3m/s e temperaturas usadas de 50, 60 e 70ºC. O conhecimento dos coeficientes de transferência de massa é de suma importância para a secagem, sendo que o Coeficiente Convectivo de Transferência de Massa está associado às influências orgânicas e geométricas do produto e as propriedades termodinâmicas do ar. Analisando os resultados, observou-se que o aumento da temperatura favoreceu o processo de transferência de massa e com isso o aumento desses coeficientes. Observou-se também que o modelo de Fick não teve um bom ajuste aos dados experimentais, enquanto que o de Newton demonstrou ser capaz de predizer melhor a transferência de massa na superfície do produto. Os resultados obtidos foram importantes, pois permitiram o conhecimento da transferência de massa durante o processo de secagem convectiva da polpa do abacate.

Orientador: Florência Cecília Menegalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:52:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_JulianadeAlmeida_M.pdf: 23795201 bytes, checksum: bfbabbd676cb98b26b07e555c628e1a8 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A carambola e fonte de importantes nutrientes como vitaminas, minerais e muitos fitoquimicos que exercem papeis importantes na saude humana. No entanto, o seu elevado conteudo de agua e a interferencia de agentes externos, como oxigenio e microorganismos, tornam esse produto perecivel e de facil deterioracao. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da formulacao de coberturas comestiveis aditivadas com antioxidantes, aplicadas previamente a secagem, que assegurem a manutencao das propriedades funcionais de carambola em fatias. Na primeira etapa deste trabalho, fatias de carambolas foram revestidas com coberturas de pectina (2% m/m) e acidos citrico (0,5% m/m) e ascorbico (0,5% m/m), com coberturas de alginato (1% m/m) e acidos citrico (0,5% m/m) e ascorbico (0,5% m/m), com coberturas de pectina (2% m/m) e suco de uva (26% m/m) e com coberturas de alginato (1% m/m) e suco de uva (26% m/m), e desidratadas em secador de ar convectivo nas temperaturas de 50, 60 e 70°C, a fim de verificar a influencia da aplicacao das coberturas sobre a cinetica de secagem e sobre o encolhimento das amostras. Na segunda etapa do trabalho, as amostras foram novamente revestidas, secas e entao armazenadas por 21 dias, com temperatura controlada de 35°C, para avaliar suas caracteristicas nutricionais e fisicas. Verificou-se que a aplicacao das coberturas nao influenciou na cinetica de secagem. A manutencao da forca maxima de ruptura foi mais eficaz nas amostras revestidas, e a retencao da cor foi mais eficiente nas amostras cobertas com pectina e acidos. Em relacao as propriedades nutricionais, a aplicacao das coberturas de pectina auxiliou na retencao de carotenoides, vitamina C e polifenois / Abstract: The star fruit is a source of important nutrients such as vitamins, minerals and phytochemicals that play many important roles in human health. However, its high water content and the interference of external agents, such as oxygen and microorganisms, make this perishable product and easy to damage. The aim of this work was to study the effect of the formulation of biodegradable coatings added with antioxidants, applied prior to drying to ensure the maintenance of functional properties of star fruit slices. In the first stage of this work, star fruit slices were coated with pectin (2% w / w) and citric acid (0.5% w/w) and ascorbic (0.5% w / w) with coat of alginate (1% w / w) and citric acid (0.5% w / w) and ascorbic (0.5% w/ w) with coat of pectin (2% w / w) and grape juice (26%, w / w) and coated with alginate (1% w / w) and grape juice (26% w / w) and were dried in an air convective dryer at temperatures of 50, 60 and 70 ° C to verify the influence the application of the coating on the kinetics of drying and the shrinkage of the samples. In the second stage of this work, the samples were again coated, dried and then stored for 21 days, at temperatures of 35°C, to evaluate their nutritional and physical characteristics. It was found that the application of the coating did not influence the drying kinetics. The maintaining of the maximum tensile was more effective in samples coated and the color retention was more efficient in samples coated with pectin and acid. In relation to nutritional properties, the application of the coatings of pectin help in the retention of carotenoids, vitamin C and polyphenols / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Florencia Cecilia Menegalli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Monnerat_SandraMourao_D.pdf: 2359962 bytes, checksum: 3df7969a948ecae9b1a169de42e7087a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho investigou-se a desidratação osmótica de maçãs (variedade Fuji), seguida ou não de secagem convectiva com ar quente. Foram determinados perfis de concentração de água e soluto(s) em amostras de maçãs cortadas ao meio e desidratadas osmoticamente em soluções aquosas binárias (30% e 50% de sacarose, p/p) e solução ternária (50% de sacarose e 10% de cloreto de sódio, m/m), sob agitação vigorosa e temperatura constante (27°C). As amostras imersas na solução osmótica durante 2, 4 e 8 h foram fatiadas a partir da superfície plana exposta. A densidade e os teores de água, açúcares totais e redutores e cloreto de sódio foram determinados em cada fatia. O modelo matemático que descreve o transporte de cada espécie estudada (água, sacarose e cloreto de sódio) se baseia na equação de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido. O modelo foi ajustado aos dados experimentais, através do método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson para determinar os coeficientes efetivos de difusão como uma função da concentração, utilizando coordenadas materiais e integrando simultaneamente as equações diferenciais de cada componente (água e sacarose ou água, sacarose e cloreto de sódio). Imagens de microscopia ótica de tecidos tratados osmoticamente, previamente pigmentados com o corante vital vermelho neutro, foram obtidas variando-se a concentração das soluções e o tempo de exposição. Os registros fotográficos retratam alterações da estrutura celular, que variam de acordo com a intensidade do processo de desidratação. A secagem convectiva com ar quente foi realizada em amostras de maçãs cortadas ao meio, frescas e previamente tratadas em solução aquosa de sacarose a 50% p/p durante 4 horas (27°C). Os perfis de umidade foram determinados a partir da superfície, após a exposição da face plana das metades das maçãs ao fluxo de ar quente (60°C ) durante 3, 6, 10 e 24 horas de secagem. O modelo matemático que descreve o transporte da água se baseia nas equações de continuidade e na Lei de Fick e considera o encolhimento do tecido e a concentração inicial não homogênea para o tecido previamente tratado. De maneira similar à desidratação osmótica, a difusividade de água na secagem também foi determinada em função da concentração, utilizando-se o método implícito de diferenças finitas de Crank-Nicolson e coordenadas materiais. Obtevese um bom ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais de desidratação osmótica e de secagem. A ordem de magnitude dos coeficientes obtidos para a desidratação osmótica foi uma ou duas vezes menor que de coeficientes de difusão binários de soluções puras de sacarose e de cloreto de sódio. No caso da secagem, o comportamento da difusividade mostrou dependência significativa com a concentração de água. O tecido fresco apresentou coeficientes superiores aos do tecido pré-tratado osmoticamente além de funcionalidades distintas para diferentes tempos de secagem (inferior e superior a 6 horas). O tecido tratado apresentou um comportamento mais estável da difusividade da água no material e foi descrito por uma única função. Este fato está relacionado com as mudanças estruturais ocorridas durante a secagem, mais severas para o tecido fresco em relação ao tecido tratado / Abstract: In this study it was investigated the osmotic dehydration of apples (Fuji variety) followed or not by convective drying with hot air. Concentration profiles were determined for water and solute(s) in samples of apples cut in half and osmotically dehydrated in binary aqueous solutions (30% and 50% sucrose, w/w) and ternary solution (50% sucrose and 10% sodium chloride, w/w) under vigorous stirring and constant temperature (27°C). The samples immersed in the osmotic solution for 2, 4 and 8 h were sliced from the exposed flat surface. The density and water, total and reducing sugars and sodium chloride contents were determined in each slice. The mathematical model that describes the transport of each species studied (water, sucrose and sodium chloride) is based on the continuity equation and on the of Fick's diffusion law and considers the tissue shrinkage. The model was fitted to experimental data through the finite difference implicit method of Crank-Nicolson, to determine the effective diffusion coefficients as a function of concentration, using material coordinates and integrating simultaneously the differential equations of each component (water and sucrose or water, sucrose and sodium chloride). Light microscopy images of osmotically processed tissues previously pigmented with the vital dye neutral red, were obtained, varying the concentration of solutions and time of exposure. The photographic records show changes in cellular structure, which vary with the intensity of the dehydration process. The convective air drying was carried out on samples of apples cut in half, fresh and treated in aqueous solution of sucrose to 50% w/w for 4 hours (27°C). The moisture profiles were determined from the surface, after exposure of the flat face of half of the apples to the flow of hot air (60 ° C) during 3, 6, 10 and 24 hours of drying. The mathematical model that describes the water transport is based on the continuity equation, the Fick's diffusion law, the tissue shrinkage and the nonhomogeneous initial concentration of the previously treated tissue. Similarly to the osmotic dehydration, the water diffusivity in drying was also determined in terms of concentration, using the finite difference implicit method of Crank-Nicolson and coordinated materials. It was possible to obtained a good fit of mathematical models to experimental data of osmotic dehydration and drying. The order of magnitude of the coefficients obtained for the osmotic dehydration was one or two times lower than diffusion coefficients of pure binary solutions of sucrose and sodium chloride. For drying, the behavior of diffusivity showed significant dependence with the concentration of water. The fresh tissue showed coefficients greater than the osmotically pre-treated tissue than it needs distinct functions for different times of drying (and less than 6 hours). The treated tissue showed a more stable behavior of the water diffusivity in the material and was described by a single function. This fact is related to the structural changes during drying, more severe for the fresh tissue than for the treated tissue / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Em linhas gerais, esta dissertação de mestrado envolve o estudo de padrões de escoaomento durante a ebulição convectiva em microcanais. Resultados experimentais foram levantados para um tubo com diâmetro de 2,32 mm durante a evaporação convectiva dos refrigerantes R134a e R245fa. Para a investigação, técnicas experimentais e de análise foram desenvolvidas. A caracterização dos padrões de escoamento envolveu o tratamento simultâneo de sinais provenientes dos seguintes dispositivos: um par diodo/sensor-laser tendo um tubo transparente entre eles no interior do qual ocorre o escoamento bifásico; um transdutor de pressão piezo-elétrico de tamanho reduzido com o objetivo de determinar a variação local da pressão do escoamento; e de um micro-termopar em contato com o fluido refrigerante. A técnica de tratamento de dados utilizada envolve a aglomeração progressiva de dados que apresentem características médias similares através do algoritmo k-means. Os sinais de pressão, intensidade de radiação e temperatura foram adquiridos simultaneamente a uma freqüência de 25 kHz. Imagens simultâneas do escoamento bifásico a uma velocidade de captura em torno de 10.000 imagens/s foram levantadas através de uma câmera de filmagem rápida (até 100.000 imagens/s), e os padrões de escoamentos observados contrastados aos resultados fornecidos pelo método proposto. Baseado nesta análise, mapas de escoamento foram propostos, os quais incorporaram não apenas critérios subjetivos como a visualização, mas também objetivos como as variações transientes da pressão local do escoamento e da morfologia do escoamento através do seu efeito na dispersão da radiação emitida pelo foto-diodo. Os resultados previstos pelo método objetivo apresentam concordância razoável com os dados caracterizados com base em visualizações. Adicionalmente, características de bolhas alongadas foram determinadas. / The present research has been focused on the study of flow patterns inside channels of diameter less than 3 mm during the convective evaporation of refrigerants such as R134a and R245fa. For the investigation of such topics, experimental techniques and methods of analysis of results were developed. A broad database was gathered in an experimental test facility. The characterization of flow patterns involved the simultaneous processing of signals from the following devices: a pair diode / laser-sensor having a transparent tube between them, within which occurs the two-phase flow; a micro piezoelectric pressure transducer to determine the local variation of pressure of the flow and a micro-thermocouple fixed within the fluid. The technique used in data processing involves the gradual agglomeration of data having similar average characteristics; this method was developed based on the k-means clustering algorithm. The signals from the transducers were acquired simultaneously at a frequency of 25 kHz. The program for the acquisition and for processing of the signals was developed using LabView. Simultaneous images of two-phase flow at a speed of capture around 10,000 images / s were obtained through a high speed camera and the observed flow patterns were contrasted to the results provided by the objective method. Based on this analysis, flow maps were proposed, which incorporate not only subjective criteria such as visualization, but also objective criteria like the transient variations of local pressure of the flow, temperature of the fluid and the effect of the flow morphology based on the dispersion of light which effect was captured by the photo-diode. The maps obtained by the objective method were compared against flow pattern segregated based on visualization and a reasonable agreement was obtained. Besides the elongated bubble characteristics were determined.

A presente pesquisa teve por objetivo o estudo da ebulição convectiva dos novos refrigerantes halogenados no interior de tubos horizontais de cobre. Uma busca na literatura pertinente ao assunto mostrou que a determinação do coeficiente de transferência de calor pode ser determinado por correlações que, aqui, foram classificadas como: 1- Estritamente Convectivas, 2- Superposição de Efeitos e 3- Estritamente Empíricas. Essas correlações mostraram-se inadequadas a generalizações. Uma bancada experimental foi concebida e construída, o que permitiu a obtenção de dados experimentais envolvendo uma ampla faixa de condições operacionais. Efeitos de parâmetros físicos como a velocidade mássica, fluxo de calor, temperatura de saturação e título, foram investigados. Os dados experimentais obtidos foram utilizados no desenvolvimento de uma correlação para o coeficiente de transferência de calor na ebulição convectiva que satisfizesse adequadamente esses dados obtidos para condições operacionais típicas de aplicações frigoríficas. A partir da análise efetuada foi proposto um modelo no qual foram introduzidos os adimensionais que envolvem os principais efeitos relacionados à mudança de fase. O modelo proposto apresentou resultados bastante adequados não apenas na correlação dos resultados experimentais obtidos na presente pesquisa como também em dados encontrados na literatura. / Present research has aimed at the study of convective boiling of recently introduced halocarbon refrigerants inside horizontal copper tubes. A comprehensive literature survey has revealed that the correlations for the convective boiling heat transfer coefficient can be divided into three main categories: (1) strictly convective; (2) superposition of effects; (3) strictly empirical. As a general rule these correlations are not fitted for generalizations. An experimental set up has been developed and constructed in order to raise data involving a relatively wide range of operational conditions. These data have been used to investigate effects of such parameters as heat flux, mass velocity, quality and evaporating temperature. In addition gathered data have been used in the development of a correlation for the heat transfer coefficient under convective boiling conditions typical of refrigeration applications. The model has been developed in terms of the main intervening non dimensional groups. The proposed equation correlated very well not only experimental data from present investigation but data obtained else where.

Técnicas de rastreamento como o Forecasting and Tracking the evolution of Cloud Clusters (ForTraCC) e simulações numéricas têm sido utilizadas para entender o desenvolvimento de sistemas convectivos de mesoecala (SCMs), que estão associados à precipitação intensa, rajadas de vento, granizo e até mesmo tornados. Este trabalho adaptou o ForTraCC para rastrear SCMs na radiação de onda longa emergente (ROLE) nas simulações climáticas do RegCM4. As simulações utilizaram a reanálise ERA-Interim como condições inicial e de fronteira em um domínio cobrindo a América do Sul (AS) para os períodos outubro-maio (8 meses) de 1997-2003. A climatologia simulada pelo RegCM4 reproduziu os principais padrões atmosféricos observados na AS, com melhor desempenho no setor sul da AS. Foram investigadas características (morfológicas e cinemáticas) dos SCMs no setor tropical (AMZ) e subtropical (BP). O ForTraCC rastreou número semelhante de SCMs nestas regiões, mas com características diferentes. Na AMZ (BP) a simulação mostra máxima frequência de SCMs em novembro (janeiro) e com padrão de ciclo de vida apresentando início às 03 UTC (09 UTC), máxima extensão às 06 UTC (14 UTC) e dissipação às 12 UTC (23-00 UTC). Isto indica discrepância entre o ciclo de vida dos SCMs simulados e observados de acordo com a literatura, que mostra que os SCMs acompanham predominantemente o ciclo de radiação solar. A forte influência do jato de baixos níveis (JBN) explicaria o horário preferencial de início dos SCMs na BP. Nas simulações, os SCMs subtropicais são em geral maiores, duram mais tempo, possuem temperatura mínima menor e são mais lineares que os tropicais, características também reportadas na literatura. Na AMZ os SCMs não apresentam local preferencial de gênese e dissipação e nem trajetórias típicas, enquanto na BP embora se iniciem em qualquer posição movem-se principalmente para leste. Adicionalmente, para a área entre 10-45º S e 75-30º W foram rastreados os complexos convectivos de mesoescala (CCMs). Nas simulações, os CCMs formam-se preferencialmente às 04 UTC, atingem máxima extensão às 12 UTC (coincidindo com a máxima atividade do JBN) e dissipam-se às 15 UTC e 23 UTC. Os CCMs são predominantemente continentais, duram aproximadamente 16,5 horas (duração é maior que a reportada na literatura) e são maiores que os SCMs. O centro-norte da Argentina, sul-sudeste do Brasil, sul do Peru são as regiões preferenciais de gênese dos CCMs simulados e apresentam trajetórias típicas para leste. Embora existam algumas restrições e diferenças (p.ex.: resolução horizontal, intervalo de tempo entre imagens) nos critérios utilizados na classificação dos SCMs e CCMs simulados e os da literatura, o RegCM4 simulou as principais características morfológicas e cinemáticas desses sistemas. / Forecasting and Tracking the evolution of Cloud Clusters (ForTraCC) technique and numerical simulations have been used to understand the development of Mesoscale Convective Systems (MCSs). In general, these systems are associated with intense rainfall, wind gusts, hail and sometimes with tornados. This work has adapted the ForTraCC to track MCSs in the outgoing longwave radiation (OLR) from RegCM4 climatic simulations. The RegCM4 was nested in ERA-Interim reanalysis in a domain covering the South America (SA) for the periods of October-May (8 months) of 1997-2003. The RegCM4 simulated climatology reproduced the main atmospheric patterns observed in SA, with best performance in its southern part. The MCSs\' morphological and kinematic features were investigated in the tropical (AMZ) and subtropical (BP) sectors. ForTraCC tracked a similar number of MCSs in both regions, but the systems presented dierent features. In AMZ (BP) the simulations show the maximum frequency of MCSs in November (January). In terms of life cycle, in the AMZ (BP) the MCSs start at 03 UTC (09 UTC), attain the maximum extension at 06 UTC (14 UTC) and dissipate at 12 UTC (23-00 UTC). This indicates a discrepancy between simulated and observed MCSs\' life cycle according to the literature, which shows MCSs in AMZ following mainly the solar radiation cycle. The strong infuence of low level jet (LLJ) could explain the preferred time (09 UTC) of initiation of MCSs in the BP. In the simulations, the subtropical MCSs are generally larger, long-lived and colder and they are more linear than tropical ones, features also reported in the literature. In AMZ the MCSs do not show a preferential place for genesis and dissipation neither typical trajectories, while in BP they have no preferential place to start but move mainly eastward. Additionally, mesoscale convective complexes (MCCs) were tracked in the area between 10-45ºS and 75-30ºW. On average, the simulated MCCs form at 04 UTC, attain the maximum extension at 12 UTC (coinciding with maximum activity of LLJ), and dissipate at 15 UTC and 23 UTC. The MCCs are mostly continental, last approximately 16.5 hours (long-lived than reported in observations) and are larger than MCSs. The central-northern Argentina, southern-southeastern Brazil and southern Peru are the preferred regions for genesis of simulated MCCs, which present a typical eastward trajectory. Although there are some restrictions and dierences (e.g. horizontal resolution, interval between \"images\") in the used criteria to classify the simulated MCSs and MCCs and literature, the RegCM4 simulated the main observed morphological and kinematics features of these systems.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_cristiano_eichholz.pdf: 1178480 bytes, checksum: 3145cd7bbdd5409db9e7ff9d1f1706cd (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / The happening of Mesoscale Convective Systems (MCS) over a region causes impacts on the surface, that is usually associated with heavy precipitation, strong wind gusts and hail. This phenomenon is common in southern Brazil reach the Rio Grande do Sul (RS) and causes damage to its economy. Therefore the MCS study that reaching of RS is of great importance, as well as allowing a greater understanding of weather and climate of the region also provide knowledge to decision makers. Thus, the aim was to study the seasonal physics features of MCS whose genesis and maintenance happened southward of 20 º S, with life cycle of at least 6 h, with spontaneous initiation and normal dissipation and that reached the region covering the RS from 2004 to 2008, using the FORTRACC method (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters). Channel 4 Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES) images from 2004/01/01 to 2008/12/31, with 4 km x 4 km spatial resolution in your subsatellite point and ½ hour temporal resolution were used. These images were provided by DSA/CPTEC/INPE (Satellite Division and Environmental Systems/Center for Weather Forecast and Climate Studies/National Institute for Space Research) and served as a database for the use of the FORTRACC method. The results showed that: i) the MCS that affected the RS occurring majority in the warmest quarter of the year (JFM), ii) in the four quarters of the study period most of the MCS that affected the RS (64.7%) had lifetime between 6 and 12 h, iii) MCS with longer life cover larger areas, and iv) the minimum temperature (Tir) had lower mean values observed in the MCS in OND and JFM, v) in all periods of the year around 6.4% of the MCS showed a more linear format, approximately 64.0% have irregular shape and about 29.6% had more circular shape, vi) lower values of Tir are related to MCS with shape close to circular (eccentricity equal to or greater than 0.5) and longer duration, vii) the three phases of the life cycle of MCS that affected the RS can occur in a distributed manner throughout the day, viii) in all periods of years the births of MCS that affected RS occur predominantly in and around the grill that covers the RS, with a tendency to start over on the west side of the grid on the mainland; ix) in all quarters there is a tendency for the mean trend preferential be from west to east. / A passagem de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM) sobre uma região causa impactos em superfície, pois geralmente está associada à precipitação intensa, fortes rajadas de vento e granizo. Esse fenômeno bastante comum na região sul do Brasil afeta o Rio Grande do Sul (RS) e causa prejuízos a sua economia. Portanto o estudo dos SCM que atingem o RS é de grande importância, pois além de permitir um maior entendimento do tempo e do clima da região também fornece subsídios aos tomadores de decisão. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as características físicas sazonais dos SCM cuja gênese e manutenção ocorreu ao sul de 20ºS, que apresentaram ciclo de vida de no mínimo 6 h, que tiveram nascimento espontâneo e dissipação normal e que afetaram a região que cobre o RS durante o período de 2004 a 2008, utilizando a técnica ForTrACC (Forecasting and Tracking of Active Cloud Clusters). Foram utilizadas as imagens brutas do satélite GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) do canal 4, com resolução espacial no seu ponto subsatelite de 4 km x 4 km e resolução temporal de ½ hora, do período de 01/01/2004 a 31/12/2008. Essas imagens foram fornecidas pela Divisão de Satélites Ambientais do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (DSA/CPTEC/INPE) e serviram como base de dados para a utilização da técnica ForTrACC. Os resultados para o período de estudo mostraram que: i) os SCM que afetaram o RS apresentaram maior número de ocorrência no período mais quente do ano (JFM); ii) nos quatro trimestres do período de estudo a maioria dos SCM que afetou o RS (64,7%) apresentaram tempo de vida entre 6 e 12h; iii) SCM com maior tempo de vida cobrem áreas maiores; iv) a temperatura mínima (Tir) apresentou valores médios menores nos SCM observados em JFM e OND; v) em todos os períodos do ano em torno de 6,4% dos SCM apresentaram formato mais linear, aproximadamente 64,0% apresentaram formato irregular e em torno de 29,6% apresentaram formato mais circular; vi) valores menores de Tir estão relacionados à SCM com formato mais próximo do formato circular (excentricidade igual ou maior do que 0,5) e com maior duração; vii) as 3 fases do ciclo de vida dos SCM que afetaram o RS podem ocorrer de forma distribuída ao longo do dia; viii) em todos os períodos do ano os nascimentos dos SCM que afetaram o RS ocorrem predominantemente dentro e em torno da grade que cobre o RS, com tendência a iniciarem mais no lado oeste da grade sobre o continente; ix) em todos os trimestres há uma tendência de a trajetória média preferencial ser de oeste para leste.

This study aims to examine the throughput of nanoparticles through a Cladophora cellulose based virus removal filter. The effect of Brownian motion and flow velocity on the retention of 5 nm gold nanoparticles, 12.8 nm dextran nanoparticles and 28 nm ΦX174 bacteriophages was examined through MATLAB simulations and filtration experiments. Modeling of Brownian motion at different flow velocities was performed in MATLAB by solving the Langevin equation for particle position and velocity for all three types of particles. The motion of all three particle types was shown to be constrained at local flow velocities of 1∙10-2 m/s or greater. The constraint was greatest for ΦX174 bacteriophages, followed by dextran particles and then gold particles as a result of particle diameter. To verify the effect experimentally, virus removal filters were prepared with a peak pore width of 23 nm. Filtration experiments were performed at different flux values where gold and dextran particles did not exhibit any difference in retention between fluxes. However, a significant amount of gold and dextran particles were removed by the filter despite being smaller than the measured pore size. A decrease in retention with filtrated volume was observed for both particle types. Filtration of ΦX174 bacteriophages exhibited a difference in retention at different fluxes, where all bacteriophages where removed at a higher flux. The results from both simulations and experiments suggest that the retentive mechanism in filtering is more complex than what can be described only by size exclusion sieving, Brownian diffusion and hydrodynamic constraint of particles.

(EN) Carbon dioxide (CO2) sequestration in deep saline aquifers is one of the technologies considered to reduce the accumulation of this greenhouse gas in the atmosphere. The injection of CO2 into these deep geological formations and its dissolution in salt water lead to a buoyantly unstable stratification of denser CO2-enriched brine on top of less dense brine, which can give rise to buoyancy-driven convective fingering in the fluid. This convective dissolution of CO2 in brine is a favourable process for its sequestration as it accelerates the mixing of CO2 into the aqueous phase and therefore enhances the safety of the storage in the saline aquifer. The influence of chemical reactions between species and CO2 dissolved in the brine and hence of the physico-chemical characteristics of the geological reservoir on the development of this instability is still not completely understood. In this context, our goal is to determine experimentally whether chemical reactions in the aqueous phase can improve the efficiency of CO2 convective dissolution. To do so, we have developed an experimental device consisting of a vertical Hele-Shaw cell in which gaseous CO2 dissolves from above in aqueous solutions containing chemical reactants of various nature and concentration. The convective dynamics occurring within the transparent fluid are visualised with the help of a schlieren technique. First, we show that the presence of a color indicator in the aqueous solution can affect the fingering dynamics and that such indicators should therefore be used with caution in this kind of studies. We then study the stabilising effect of an increase in the salt concentration on CO2 convective dissolution in brine. In the reactive case, we show that the fingering instability develops faster in basic solutions of MOH (where M+ is an alkali metal cation) than in pure water and that convection is enhanced if the reactant concentration is increased. In addition, a change of the counter-ion M+ changes the density profile, not only through solutal effects, but also through differential diffusivity effects, which impacts the development of the convective instability. Finally, we explore the changes in the convective dynamics induced by precipitation reactions due to CO2 dissolution in aqueous solutions of Ca(OH)2 and CaCl2 in variable concentrations. Diverse precipitation and convective patterns develop in the aqueous solution depending on the nature and concentration of the reactant in the aqueous phase. Our results show that the convective dissolution of CO2 can be strengthened by chemical reactions and that this effect depends on the nature of the reactants and their concentrations. We conclude that chemical reactions can be favourable to the CO2 sequestration process and that a detailed analysis of the chemical composition of a potential storage site should be a prerequisite to assess its efficiency in dissolving CO2. / (FR) La séquestration du dioxyde de carbone (CO2) dans les aquifères salins profonds est l’une des technologies envisagées afin de réduire l’accumulation de ce gaz à effet de serre dans l’atmosphère. L'injection de CO2 dans ces formations géologiques profondes et sa dissolution dans l'eau salée génèrent une stratification de densité instable d’une saumure dense enrichie en CO2 au-dessus d’une saumure moins dense, pouvant donner naissance à une instabilité de digitation de densité dans la phase aqueuse. Cette dissolution convective du CO2 accélère le mélange de CO2 dans le réservoir et donc améliore la sécurité du stockage dans l’aquifère salin. L’influence des réactions chimiques entre les espèces et le CO2 dissous dans l’eau salée et donc des caractéristiques physico-chimiques du réservoir géologique sur le développement de cette instabilité est aujourd’hui encore peu connue. Dans ce cadre, notre objectif est de déterminer expérimentalement si une réaction chimique dans la phase aqueuse peut améliorer l’efficacité de la dissolution convective du CO2. Pour ce faire, nous avons mis au point un dispositif expérimental consistant en une cellule de Hele-Shaw verticale dans laquelle du CO2 gazeux se dissout par le haut dans des solutions aqueuses contenant des réactifs chimiques de nature et concentration variées. La dynamique convective est visualisée dans les solutions aqueuses transparentes à l’aide d’une technique schlieren. Tout d’abord, nous montrons que la présence d’un indicateur coloré dans la solution aqueuse peut affecter la dynamique de digitation et que ces indicateurs doivent être utilisés avec prudence dans ce genre d’études. Nous étudions ensuite l’effet stabilisateur d’une augmentation de la concentration en sel sur la dissolution convective de CO2 dans la saumure. Dans les cas réactifs, nous montrons que l’instabilité de digitation se développe plus vite dans des solutions basiques de MOH (où M+ est un cation de métal alcalin) que dans l’eau pure et que la convection est renforcée si la concentration du réactif est augmentée. De plus, un changement du contre-ion M+ de la base modifie le profil de densité, non seulement par le biais d’effets solutaux, mais aussi par des effets de diffusivité différentielle, ce qui modifie le développement de l’instabilité convective. Enfin, nous explorons les changements de dynamiques convectives induits par des réactions de précipitation dues à la dissolution de CO2 dans des solutions aqueuses de Ca(OH)2 et de CaCl2 de concentrations variables. Divers motifs de précipitation et de convection peuvent être obtenus selon la nature et la concentration du réactif dans la phase aqueuse. Nos résultats montrent que la dissolution convective de CO2 peut être renforcée par des réactions chimiques et que cet effet dépend de la nature des réactifs et de leur concentration. Nous concluons que les réactions chimiques peuvent favoriser le processus de séquestration du CO2 et qu’une analyse détaillée de la composition chimique d’un site potentiel de stockage devrait être un préalable à l’évaluation de son efficacité à stocker le CO2. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished