O presente trabalho tem como objetivo investigar o comportamento hidráulico e mecânico de misturas de solo-bentonita (SB) e de solo-cimento-bentonita (SCB), bem como analisar a influência da variação do teor de bentonita e cimento com a finalidade de propiciar resultados capazes de auxiliar para um projeto construtivo de barreiras verticais de contaminantes. O programa experimental consistiu na realização de ensaios de compressão não-confinada, ensaios triaxiais convencionais adensados não-drenados (CIU) e ensaios de condutividade hidráulica a fim de se estudar o comportamento das misturas de SB e SCB em termos de tensão-deformação-resistência e permeabilidade. Foram analisados diferentes fatores água-cimento, teores de umidade, tensões confinantes. Também foi avaliado o comportamento desses materiais através da definição de três valores distintos de teor de bentonita nas amostras de SCB. Já para as amostras de SB foram avaliados dois teores de bentonita. Em um primeiro instante, os resultados dos ensaios realizados para cada tipo de mistura foram analisados separadamente. A análise global dos resultados permitiu identificar as alterações provocadas na resistência, deformabilidade e condutividade hidráulica pela variação dos parâmetros. Os resultados dos ensaios de compressão não-confinada demonstraram que a variação do teor de umidade não implicou na variação de resistência ao cisalhamento de pico para amostras com mesmo fator águacimento. Os ensaios CIU indicaram que o aumento do teor de bentonita nas amostras acarretou em um aumento da resistência ao cisalhamento de pico e da rigidez do material. A condutividade hidráulica das misturas de SB apresentaram valores inferiores em relação às misturas de SCB.

A transição à turbulência em uma camada de mistura estavelmente estratificada é de grande interesse para uma variedade de problemas geofísicos e de engenharia. Esta transição é controlada pela competição entre o cisalhamento do escoamento de base e as forças de empuxo, devido à estratificação em densidade do ambiente. Os efeitos do empuxo atuam no escoamento reduzindo a taxa de crescimento das perturbações e retardando a transição à turbulência, enquanto o cisalhamento fornece energia cinética ao escoamento. O presente trabalho investiga a natureza da transição à turbulência em uma camada de mistura temporal estavelmente estratificada através de Simulação Numérica Direta (DNS) e Simulação de Grandes Escalas (LES). O propósito da investigação é analisar o efeito da estratificação estável no desenvolvimento da instabilidade de Kelvin-Helmholtz (K-H) e na formação dos vórtices longitudinais, que se formam após a saturação dos turbilhões primários de K-H. Além deste propósito, é examinado, utilizando de DNS e LES, o desenvolvimento das instabilidades secundárias de K-H na camada baroclínica. Os testes numéricos tridimensionais são realizados com diferentes tipos de condições iniciais para a flutuação de velocidade transversal, enquanto uma condição forçada é usada para as outras duas componentes de flutuação de velocidade. Em particular, o efeito do comprimento transversal do domínio de cálculo é testado empregando diferentes comprimentos, enquanto são usadas as mesmas dimensões para a direção longitudinal e vertical. As simulações bidimensionais mostram que o aumento da estratificação inibe o processo de emparelhamento, reduz a troca de energia entre os turbilhões de K-H e o escoamento, atenua a instabilidade de K-H e diminui o fluxo vertical de massa. A instabilidade secundária do tipo K-H é identtificada na camada baroclínica para Re ¸ 500 quando há o processo de emparelhamento dos vórtices simulados. Na simulação a Re = 500, a instabilidade secundária de K-H aparece tanto para Ri = 0.07 (fraca estratificação) como para Ri = 0.167 (forte estratificação). Os resultados tridimensionais demonstram que os vórtices longitudinais são claramente formados na camada a Ri = 0. Por outro lado, nos casos estratificados os vórtices são enfraquecidos, devido ao gradiente longitudinal de densidade, que diminui a vorticidade nos turbilhões de K-H enquanto aumenta na região entre eles.

Esta tese tem como objetivo o estabelecimento de bases técnicas para o dimensionamento de aproveitamentos híbridos hidrelétricos fotovoltaicos. Nesse sentido, investigam-se o funcionamento e a viabilidade técnica de uma configuração para esses aproveitamentos quanto aos efeitos de diferentes capacidades das baterias ou perfis de demanda, entre outros fatores. A tese traz à tona a questão da complementariedade entre fontes de energia, avaliando a influência de diferentes gradações de complementação entre as energias hídrica e solar e caracterizando essa complementariedade ao longo do Estado do Rio Grande do Sul. O sistema estudado é constituído por dois aproveitamentos, um hidrelétrico e outro fotovoltaico, operando em paralelo para atender a demanda. O desempenho foi investigado a partir da proposição de uma metodologia de análise, que consiste em um balanço energético baseado em disponibilidades energéticas idealizadas, resultando em um parâmetro para comparação de desempenho (um índice de falhas no atendimento). A idealização dos dados permite investigar a influência de determinado parâmetro, “filtrando” os efeitos de outros fatores (como condições climáticas). A avaliação dos efeitos da complementariedade foi efetuada pela proposição de índices matemáticos adimensionais. As simulações confirmaram tendências esperadas, como o aumento das falhas para baterias de menor capacidade e para menor complementariedade no tempo ou a redução das falhas para perfis com picos de demanda ao meio dia, entre outras, e mostraram como pequenas variações na capacidade das baterias, na potência hidrelétrica instalada ou na área dos módulos fotovoltaicos podem influenciar o desempenho do sistema. Uma avaliação da “aderência” dessas idealizações com a realidade foi obtida com simulações a partir de dados reais e com uma simulação experimental. Em ambos os casos houve forte semelhança qualitativa dos resultados, mostrando a influência de efeitos climáticos e de outros fatores sobre o comportamento dos componentes do sistema. Os ensaios experimentais foram realizados em duas bancadas, uma no Laboratório de Energia Solar, da Escola de Engenharia, e a outra no Laboratório de Ensino de Hidráulica, do Instituto de Pesquisas Hidráulicas, ambos nesta Universidade. Os resultados experimentais forneceram também subsídios para definir o controle do sistema, mostrando como deve ser o controle de carga das baterias e a inserção da corrente fornecida pelo gerador hidrelétrico. Enfim, foram estabelecidas diretrizes para o dimensionamento de aproveitamentos hidrelétricos fotovoltaicos com base na aplicação da metodologia proposta para análise, além de ter sido avaliada de forma expedita a aplicabilidade desse tipo de sistema de geração no Estado. / This thesis purposes to establish the technical bases for component sizing of hydroelectric photovoltaic hybrid plants. In this sense, the operation and technical viability of a specific configuration of these plants were investigated with regard to the effects of different battery capacities or demand profiles, among others. The thesis deals with the question of complementarity between energy resources, evaluating the influence of different complementarity gradations between hydro and solar energies and describing this complementarity along the State of Rio Grande do Sul. The studied system consists of two plants, a hydroelectric and a photovoltaic, operating in parallel to supply the consumers. The performance was investigated from the proposition of an analysis methodology, based on an energetic balance with idealized resources availability, resulting into a comparison parameter (a supply failure index). The data idealization allows to investigate the influence of each parameter, filtering off another effects (as climatic conditions). The complementarity effects were evaluated from the proposition of adimensional mathematical indexes. Expected tendencies, like an increase of failures due to smaller battery capacities and smaller time complementarity, or a decrease due to demand profiles with peak of demand concentrated at noon, were confirmed by the computational simulations, as well as how small variations of battery dimension, of installed hydro power and of photovoltaic area affects the system performance were also demonstrated by these simulations. The simulation with real meteorological data and an experimental simulation provides an evaluation of the adherence of idealizations with reality. In both cases, there was a strong qualitative similarity between results, showing the influence of climatic conditions and other factors on the system performance. The experimental tests were performed at Laboratório de Energia Solar, Escola de Engenharia, and at Laboratório de Ensino de Hidráulica, Instituto de Pesquisas Hidráulicas, in this University. The laboratory experiments results in information to define the control of the system, showing how to control the charge of batteries and how to insert the hydro power into the dc bus. Finally, technical bases for sizing methodology of hydro photovoltaic plants were established, based on the analysis methodology proposed. The aplicability of these kind of energy system was also evaluated.

Este trabalho investiga o uso e a adequação de uma abordagem estocástica para o processo de avaliação de risco à saúde humana devido à ingestão de água subterrânea contaminada. A referida abordagem estocástica se caracteriza pela representação da variabilidade espacial e das incertezas associadas à condutividade hidráulica do meio poroso. A metodologia proposta é ilustrada através de um estudo de caso. Em função da metodologia utilizada, a avaliação de risco fornece, como resultado, uma informação adicional ao tomador de decisão, uma vez que são estimados o risco e a sua chance de ocorrência. Deste modo, o conceito de risco passa a ter uma conotação mais abrangente, já que o mesmo é expresso por duas dimensões: a conseqüência e a sua probabilidade associada. A execução deste trabalho exigiu o estudo e o desenvolvimento dos seguintes tópicos: - Geração de campos aleatórios bidimensionais de condutividade hidráulica, usando o método de Simulação Gaussiana Seqüencial (SGS). - Implementação computacional de um modelo numérico de fluxo permanente unidimensional em meio poroso não saturado. - Implementação computacional de um modelo numérico de transporte de contaminantes unidimensional em meio poroso não saturado sob regime de fluxo permanente. - Implementação computacional de um modelo numérico de fluxo permanente tridimensional em meio poroso saturado. - Implementação computacional de um modelo numérico de transporte de contaminantes tridimensional em meio poroso saturado sob regime de fluxo permanente. O modelo numérico de fluxo permanente unidimensional em meio poroso não saturado foi baseado no conceito de continuidade e no uso da equação de Darcy para meios porosos, particularizados para o caso de regime permanente. O principal objetivo do desenvolvimento do referido modelo foi a obtenção de curvas de saturação e de carga hidráulica para utilização no modelo de transporte de contaminantes unidimensional em meio poroso não saturado. O modelo numérico de transporte de contaminantes unidimensional em meio poroso não saturado foi baseado na equação clássica de advecção-difusão utilizada para descrever o transporte de contaminantes em meio poroso não saturado, particularizada para as hipóteses de regime permanente, substância não reativa, equilíbrio local e relação linear entre as concentrações na fase sólida e na fase aquosa. O modelo numérico de fluxo permanente tridimensional em meio poroso saturado foi também baseado no conceito de continuidade e no uso da equação de Darcy para meios porosos, particularizados para o caso de regime permanente. Do ponto de vista de implementação computacional, o modelo foi desenvolvido tendo como inspiração a versão original do modelo MODFLOW. O principal objetivo do desenvolvimento do referido modelo foi a obtenção dos campos de velocidades para utilização no modelo de transporte de contaminantes tridimensional em meio poroso saturado. O modelo numérico de transporte de contaminantes tridimensional em meio poroso saturado foi baseado na equação clássica de advecção-dispersão usada para descrever o transporte de contaminantes em meio poroso saturado, particularizada para as hipóteses de regime permanente, substância não reativa, equilíbrio local e relação linear entre as concentrações na fase sólida e na fase aquosa. O modelo computacional adota o método das características modificado (MMOC) para a solução da equação de transporte. Os resultados obtidos pelos modelos computacionais desenvolvidos foram comparados a soluções analíticas e a soluções fornecidas por outros modelos disponíveis no mercado e o desempenho foi considerado satisfatório. O objetivo principal do desenvolvimento dos modelos foi o de se ter acesso e controle do código-fonte para criar versões que permitissem múltiplas execuções com diferentes campos de condutividade hidráulica. O estudo de caso analisado neste trabalho se caracteriza pela existência de uma lagoa, utilizada no passado como destinação final de efluentes líquidos provenientes de uma indústria. O uso da lagoa como área de descarte dos efluentes implicou em sedimentação de finos e resíduos do processo produtivo no fundo da lagoa, gerando uma fonte de contaminação da água subterrânea. Do ponto de vista da avaliação de risco, quando considerada a água subterrânea como caminho de exposição, foram estabelecidos dois cenários: cenário 01 (estação chuvosa) e cenário 02 (estação seca). No caso do cenário 01 (estação chuvosa), a contaminação da água subterrânea se dá através da contribuição da lagoa para o aqüífero em razão da diferença de carga hidráulica entre os dois. No caso do cenário 02 (estação seca), continua existindo a contribuição da lagoa para aqüífero, mas em uma área menor, em função da retração da lagoa na estação seca. A área correspondente ao solo exposto com a retração da lagoa continua contribuindo como fonte de contaminação, mas agora devido à recarga do aqüífero. Os resultados da avaliação de risco mostraram uma probabilidade de excedência do limite para o risco de 1 x 10-6 (um caso adicional de câncer em uma população de um milhão de pessoas) de 4,9 %, para o cenário 01, e de 17,4 %, para o cenário 02, considerando-se o receptor mais afetado. Estes resultados constituem o ponto central do desenvolvimento da presente tese, já que conferem uma dimensão a mais ao risco estimado. Portanto, verificou-se que o cenário 02 representou uma condição mais crítica do que o cenário 01. Foram comparadas duas abordagens estocásticas distintas em termos de representação da variabilidade espacial da condutividade hidráulica, considerando-se a estação chuvosa (Cenário 01). A primeira abordagem considera o meio heterogêneo e a segunda abordagem considera o meio homogêneo. Os resultados obtidos mostraram que a consideração de meio homogêneo resultou em uma subestimativa do risco em comparação à condição de meio heterogêneo. Em comparação a outros estudos já realizados relativos à questão da integração do conceito de análise de incerteza na propagação do contaminante com a avaliação do risco à saúde humana, este estudo apresenta algumas importantes diferenças, destacando-se principalmente: a natureza do estudo de caso; a análise do fluxo e transporte no meio não saturado; a geração de simulações condicionadas dos campos aleatórios de condutividade hidráulica; e a comparação direta entre duas abordagens estocásticas distintas quanto à variabilidade espacial da condutividade hidráulica. / This work investigates the use and adequacy of a stochastic approach to the process of human health risk assessment due to ingestion of contaminated groundwater. Such approach is characterized by the representation of spatial variability and uncertainty related to the hydraulic conductivity of the porous medium. The proposed methodology is illustrated with the presentation of a real case study. As a consequence of the proposed methodology, the risk assessment provides additional information to the decision-makers, once it estimates not only the risk but also its chance of occurrence. Thus, the concept of risk is represented by a broader meaning, as it is expressed by two dimensions: the consequence and its related probability. The present work required the study and development of the following: - Simulation of two-dimensional random hydraulic conductivity fields, using the Sequential Gaussian Simulation Method (SMS). - Computational implementation of a 1-dimensional steady-state unsaturated flow numerical model. - Computational implementation of a 1-dimensional contaminant transport numerical model for the vadose zone, assuming steady-state flow. - Computational implementation of a 3-dimensional steady-state saturated flow numerical model - Computational implementation of a 3-dimensional contaminant transport numerical model for the saturated zone, assuming steady-state flow. The 1-dimensional unsaturated flow model was based on the mass conservation and Darcy's equation for porous media, simplified by the steady-state flow hypothesis. The model was mainly developed to obtain saturation curves and hydraulic heads to be used as input to the contaminant transport model for the vadose zone. The 1-dimensional contaminant transport model for the vadose zone was based on the classical advection-diffusion equation, used to describe the contaminant transport in unsaturated porous media, assuming the hypotheses of steady-state flow, non-reactive substance, local equilibrium, and linear relationship between the concentrations in solid and aqueous phases. The 3-dimensional saturated flow model was also based on the mass conservation and Darcy's equation for porous media, simplified by the steady-state flow hypothesis. From the viewpoint of computational implementation, the model was developed taking as inspiration the MODFLOW original version. The model was mainly developed to obtain the velocity fields to be used as input to the contaminant transport model for the saturated zone. The 3-dimensional contaminant transport model for the saturated zone was based on the classical advection-dispersion equation, used to describe contaminant transport in saturated porous media, assuming the hypotheses of steady-state flow, non-reactive substance, local equilibrium, and linear relationship between the concentrations in solid and aqueous phases. The computational model adopts the modified method of characteristics (MMOC) to solve the transport equation. The results from the developed computational models were compared to analytical solutions and to solutions provided by other models that are free available in the market. The overall performance of the developed models was considered satisfactory. The main goal of developing the computational models was to get access and control of the source code to create versions that allow multiple runs with different hydraulic conductivity fields. The case study is characterized by the existence of a pond, used in the past as a final destination to an industrial effluent. Such use resulted in sedimentation of fine particles and production process wastes at the bottom of the pond, originating a source of groundwater contamination. To perform the human health risk assessment, when considering only groundwater as a exposure pathway, two scenarios were established: scenario 01 (rainy season) and scenario 02 (dry season). In the scenario 01 (rainy season) case, the groundwater contamination is due to the pond contribution to the aquifer, as a result of hydraulic head difference between them. On the other hand, in the scenario 02 (dry season) case, there is still the pond contribution to the aquifer, but in a smaller area, according to the shrinkage of the pond during the dry season. The resulting area of exposed contaminated soil continues contributing as a source of groundwater contamination, but now due to the natural aquifer recharge.In relation to a 1 x 10-6 (one additional case of cancer in a population of one million people) risk limit, the risk assessment showed an exceedance of 4.9 % for the scenario 01, and 17.4 % for the scenario 02, considering the most affected receptor. These results represent the main goal of the present work, since they bring an additional dimension to the estimated risk. Furthermore, the results showed that the scenario 02 (dry season) is more critical than the scenario 01 (rainy season), considering again the most affected receptor. Two different stochastic approaches in terms of representation of spatial variability of the hydraulic conductivity were compared, considering the rainy season (Scenario 01). The first approach assumes a heterogeneous porous medium, and the second one supposes a homogeneous porous medium. The results showed that the homogeneous porous medium approach led to a underestimation of the risks compared to the heterogeneous one. Compared to previous studies that relates the uncertainty analysis of the contaminant migration to the human health risk assessment, this study presents some important differences, especially the following: the nature of the real case study; the analysis of flow and transport in the unsaturated zone; the generation of conditionated simulations of hydraulic conductivity random fields; and direct comparison between two different stochastic approaches to the representation of spatial variability of the hydraulic conductivity.

Submitted by Pós graduação Engenharia Civil (ppec@ufba.br) on 2017-08-11T17:53:53Z No. of bitstreams: 1 _DISSERTACAO_SANTIAGO_APENDICES_FINAL.pdf: 14347630 bytes, checksum: 0679653add68682948963ed2dbd27231 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-08-18T15:26:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 _DISSERTACAO_SANTIAGO_APENDICES_FINAL.pdf: 14347630 bytes, checksum: 0679653add68682948963ed2dbd27231 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T15:26:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 _DISSERTACAO_SANTIAGO_APENDICES_FINAL.pdf: 14347630 bytes, checksum: 0679653add68682948963ed2dbd27231 (MD5) / no Rio Saracura-Ba foi balizada na comparação entre as alturas do nível d’água medidas em campo e as simuladas, os resultados mostram que a variação em área assemelha-se a uma progressão aritmética, alternando em média 4.000m² com a modificação do coeficiente; para uma vazão de 183,61 (m3/s) a maior diferença em área chega a 17.382,35 m². A maior diferença na área encontrada na mancha de inundação utilizando o MDT-SRTM e o MDT-GNSS na modelagem hidráulica foi 16.347,75m² (19,11%), já utilizando o MDT-VANT e o MDT-GNSS foi 13.706,61m² (24,70%). A simulação da mancha de inundação ocorrida em 2013 com dados de posicionamento GNSS (mais precisa) quando comparada com a área da poligonal gerada pela equipe da UFBA através da interpolação dos pontos coletados em campo, apresenta diferença em área de valores que chegam a 22.694,25m² (22,08%) e em perímetro 75.84m (2.90%). Apesar do canal não ter sido apresentado com detalhamento de projeto, é possível observar que o mesmo não comporta a vazão de cheia do tempo de recorrência estudado, mostrando-se insuficiente para confinar o escoamento em sua calha, assim como, existem trechos do canal que não estão localizados no ponto de altitude mais baixa. Constata-se que atualmente ainda há residências em áreas de risco com a necessidade de serem relocadas. / O Brasil encontra-se entre os países do mundo mais atingidos por inundações e enchentes. Com o intuito de priorizar a redução dos riscos de desastres naturais, existe a necessidade de reorientar os esforços sobre o desenvolvimento de estratégias e ações para a redução do risco hidrológico investindo na evolução tecnológica com o intuito de aumentar a resiliência das comunidades mais susceptíveis ao risco. A pesquisa concentra seu estudo no canal do Rio Saracura onde a cidade de Lajedinho está localizada, esta, que em dezembro de 2013 foi atingida por uma inundação, onde as margens do rio foram ocupadas, ocasionando a destruição de casas e equipamentos urbanos, causando irreparáveis danos sociais, econômicos e naturais, assim como, dezessete vítimas fatais. A proposta deste trabalho baseia-se na utilização e análise dos Modelos Digitais de Terreno (MDT) derivados de imagens SRTM, de levantamento GNSS e por imageamento com Veículo Aéreo não Tripulado (VANT) aplicado a uma modelagem hidráulica para definição de áreas de risco de inundação. O escoamento no canal do rio Saracura foi modelado utilizando a equação da Energia, considerando o fluxo unidimensional e o regime permanente implementado no software HEC-RAS 5.0.3. Realizou-se a simulação da mancha de inundação da cheia de dezembro de 2013 observada em Lajedinho-Ba, comparando com dados de relatórios da época. Foram realizadas comparações entre as manchas de inundação geradas por MDT obtido por diferentes métodos de aquisição referentes às vazões máximas associadas aos períodos de retorno de 100, 300, 650, 1000 anos. A análise das discrepâncias das coordenadas do MDT-GNSS e MDT-SRTM atingiram resultados melhores que os esperados nesta pesquisa, a média das discrepâncias analisadas foi de 2.60m sendo menores que as discrepâncias utilizando o MDT-VANT de 4.12m. A calibração do coeficiente de Manning (n)

ALEXANDRE, A. R. A. Identificação de vazamento em redes de distribuição de água por meio de algoritmo genético com dados transientes. 2005. 136 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-06-06T19:00:26Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_araalexandre.pdf: 829086 bytes, checksum: 52577be588b4bd19fdd4d9d424184f9b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-07-19T17:44:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_araalexandre.pdf: 829086 bytes, checksum: 52577be588b4bd19fdd4d9d424184f9b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-19T17:44:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_araalexandre.pdf: 829086 bytes, checksum: 52577be588b4bd19fdd4d9d424184f9b (MD5) Previous issue date: 2005 / A great present problem in the nets of distribution of water in the World is the presence of index of losses, whose considerable portion elapses of the presence of physical losses, tends as the largest component the leaks. These leaks cause not only operational and financial difficulties, as well as waste of this limited natural resource. It constitutes goal in the modern society the decrease of this it records problem. The present work approaches the theme and it proposes a methodology of study of a detection technique and quantification of leaks in distribution nets by of the modeling of this parameter. The employed method in the solution of the inverse problem is the use of data transients for calibration of the parameter leak through the genetic algorithm. In the analysis of the phenomenon transient, the Method of the Characteristics is used. A net example is used to study the identification of leaks and to evaluate the reliability of the method. Several results were presented and discussed with the application of this method in different situations and compared the results obtained by the genetic algorithm with the previous knowledge of the conditions permanent initials and without the use of this knowledge. / Um grande problema presente nas redes de distribuição de água no Mundo é a presença de índice de perdas, cuja parcela considerável decorre da presença de perdas físicas, tendo como o maior componente os vazamentos. Estes vazamentos ocasionam não só dificuldades operacionais e financeiras, como também desperdício deste recurso natural limitado. Constitui meta na sociedade moderna a diminuição deste grave problema. O presente trabalho aborda o tema e propõe uma metodologia de estudo de uma técnica de detecção e quantificação de vazamentos em redes de distribuição mediante modelagem deste parâmetro. O método empregado na solução do problema inverso é a utilização de dados transientes para calibração do parâmetro vazamento por meio do algoritmo genético. Na análise do fenômeno transiente, é utilizado o Método das Características. Uma rede exemplo é usada para estudar a identificação de vazamentos e avaliar a confiabilidade do método. Vários resultados foram apresentados e discutidos com a aplicação deste método em diferentes situações e comparados os resultados obtidos pelo algoritmo genético com o conhecimento prévio das condições permanentes iniciais e sem o uso deste conhecimento.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / Este trabalho aborda o problema da modelagem de sistemas de servo posicionamento hidráulico e analisa a questão do projeto e aplicação neste contexto de sistemas de controle não convencionais. Para tanto, uma bancada de testes apropiada é descrita com det

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-16T17:47:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1472672 bytes, checksum: 051ad4e1d252fa2dd5d9dbd7c12c5d0e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-16T17:47:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1472672 bytes, checksum: 051ad4e1d252fa2dd5d9dbd7c12c5d0e (MD5) Previous issue date: 2003-08-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os modelos de infiltração embasados em princípios físicos são uma importante ferramenta a ser utilizada na modelagem hidrológica. O modelo de Green-Ampt é uma dessas ferramentas que vem sendo usada em diversas áreas relacionadas ao assunto. Entretanto, a adequação de seus parâmetros a solos brasileiros ainda precisa ser melhor estudada. Este trabalho teve por objetivo avaliar diferentes proposições de determinação dos parâmetros (umidade de saturação, θ s ; condutividade hidráulica, K e potencial matricial na frente de umedecimento, ψ f ) do modelo de Green-Ampt modificado por Mein e Larson (GAML) e sua aplicabilidade a diferentes condições de perfis homogêneo e heterogêneo de solo. O experimento foi conduzido em oito colunas de solo montadas com combinações distintas de horizontes (A, B e C) e massa específica (1,03 g/cm 3 e 1,23 g/cm 3 ), sendo seis colunas com perfil homogêneo e duas com perfil estratificado, sob condições de precipitação constante. Determinaram as características físico-hídricas dos solos das colunas necessárias à aplicação do modelo de GAML e, por meio da técnica chamada de “Time Domain Reflectometry” (TDR), foi possível determinar o avanço da frente de umedecimento a partir da qual foram determinadas a infiltração acumulada (Ia) e a taxa de infiltração (Ti). Os valores da umidade na zona de transmissão (θ w ), determinada ao final dos testes de infiltração, variaram de 0,76 a 0,94 da porosidade, dependendo da textura e da massa específica em questão. Esses valores foram usados como um dos parâmetros de entrada no modelo GAML. Curvas de avanço da frente de umedecimento, de infiltração acumulada e de taxa de infiltração foram simuladas usando o modelo GAML com 36 combinações de proposições para correção de Kw e ψ f . Os resultados simulados e experimentais foram comparados, usando-se coeficientes estatísticos e análise gráfica. Também foram comparados os tempos correspondentes ao início do escoamento superficial determinados experimentalmente e simulados. Não foi encontrada uma única combinação de proposições que melhor representasse todos os casos. No entanto, o uso da condutividade hidráulica (K w ) sendo igual a taxa de infiltração básica (Tib) e o do potencial matricial (ψ f ) calculado em função da textura e da porosidade do solo, fez com que o modelo GAML simulasse bem o processo de infiltração em solos com perfil de massa específica homogênea. Outra combinação que merece destaque é o uso de K w igual à condutividade hidráulica do solo saturado (K 0 ), determinada pelo método do permeâmetro de carga constante, associado ao potencial matricial (ψ f ) correspondente à umidade na zona de transmissão, que representou muito bem as curvas de infiltração obtidas nas colunas com perfil homogêneo dos horizontes A e B, para as duas condições de compactação. De modo geral, quando os parâmetros de entrada do modelo de GAML são bem determinados, o mesmo pode ser usado para a estimativa do processo de infiltração, em solos homogêneos. Em solos heterogêneos, o modelo foi sensível às variações físico-hídricas do perfil do solo, mas não foi preciso em estimar o tempo de ocorrência das mudanças na taxa de infiltração devido à estratificação do solo. / The infiltration models based on physical principles are important tools to be used on the hydrological modeling. The Green-Ampt model is one of these tools that has been being used in different areas related to the subject. However, the adequacy of its parameters to Brazilian soils still needs to be better studied. This work’s objective is to evaluate the different propositions of parameters determination (saturation humidity, q s ; hydraulic conductivity, K and matrix potential before humidification, y f ) of the Green-Ampt model modified by Mein and Larson (GAML) and its applicability to different conditions of homogeneous and heterogeneous soil profiles. The experiment was carried out in eight columns of soil mounted with different horizons combinations (A, B and C) and specific mass (1.03 g/cm 3 and 1.23 g/cm 3 ), being six of the columns with homogeneous profile and two of them with stratified profile, under constant precipitation conditions. The physical-hydric characteristics of the columns soils needed to the GAML model application were determined, and through the technique called “Time Domain Reflectometry” (TDR), it was possible to determine the advancement of the humidification front from which the accumulated infiltration (Ia) and the infiltration rate (Ti) were determined. The humidity value on the transmission zone (θ w ), determined at the end of the infiltration tests, varied from 0.76 to 0.94 of porosity, depending on the texture and on the specific mass in question. These values were used as one of the entrance parameters into the GAML model. Advancement curves of the humidification front, of the accumulated infiltration, and of the infiltration rate were simulated using the GAML model with 36 propositions combinations for the correction of Kw and ψ f . The simulated and experimental results were compared using statistic coefficients and graphic analyses. The times correspondent to the beginning of the superficial drainage experimentally determined and simulated were also compared. A sole combination of proposition that better represented all the cases was not found. However, the use of hydraulic conductivity (K w ) as being equals to the basic infiltration rate (Tib) and to the matrix potential (ψ f ) calculated in relation to the texture and porosity of the soil, made the GAML model simulate well the infiltration process on soils with profile of homogeneous specific mass. Another combination that deserves to be highlighted is the use of Kw equals to the hydraulic conductivity of the saturated soil (K 0 ), determined by the constant charge permeameter method, associated to the matrix potential (ψ f ) correspondent to the transmission zone humidity, that represented very well the infiltration curves obtained on the columns with homogeneous profile of the A and B horizons, for both compactness conditions. In general, when the entrance parameters of the GAML model are well determined, it can be used for the estimate of the infiltration process in homogenous soils. In heterogeneous soils the model was sensitive to the physical-hydric variations of the soil profile, but it was not necessary to estimate the occurrence time of changes on the infiltration rate due to the soil stratification. / Dissertação imortada do Alexandria

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-21T12:39:01Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1915815 bytes, checksum: 97b2158ff14da9ffc9839e9ee3566d4e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-21T12:39:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1915815 bytes, checksum: 97b2158ff14da9ffc9839e9ee3566d4e (MD5) Previous issue date: 2003-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A dificuldade dos mecanismos de corte das colhedoras de grãos e de cana-de- açúcar em acompanhar, de maneira eficiente, o perfil do terreno pode favorecer a realização de um corte acima da altura ótima ou, até mesmo, o enterramento desses mecanismos. Estes fatos provocam perdas, presença de impurezas no material colhido, desgaste excessivo das lâminas de corte, sobrecarga dos elementos de transmissão, aumento da exigência de potência e, no caso da cana-de-açúcar, ainda danos às soqueiras. Com vistas a favorecer o acompanhamento da superfície do terreno, realizou-se o presente trabalho, desenvolvendo-se modelos para simular a dinâmica do mecanismo de corte em colhedoras dotadas com sistema de controle automático de posição. Os modelos foram implementados com base nas equações diferenciais, que descrevem a dinâmica da plataforma de corte e o comportamento do sistema de controle hidráulico. O sistema de controle realimentado, simulado neste trabalho, foi constituído de uma célula de carga, destinada a medir a força de contato entre o solo e o mecanismo de corte, um controlador e um sistema hidráulico de atuação. Programas computacionais foram desenvolvidos para simular o comportamento do sistema, utilizando três tipos de válvulas hidráulicas de controle (proporcional direcional de quatro vias, proporcional direcional de três vias e proporcional redutora de pressão) e três tipos de controladores (proporcional, proporcional-integral e proporcional-integral-derivativo). Analisou-se a influência dos seguintes fatores: velocidade de deslocamento da plataforma (1,0; 1,5 e 2,0 m s -1 ), pressão de suprimento do sistema hidráulico (6,8; 13,7 e 20,6 MPa), lastros representando a massa da plataforma (40, 60 e 80 kg) e força de contato de referência do controlador (200, 400 e 800 N) no desempenho do sistema de controle. Os experimentos de simulação demonstraram que a aplicação das técnicas de modelagem e simulação constituiu como ferramenta útil ao projeto de máquinas, bem como o conhecimento da dinâmica do sistema completo é uma ferramenta essencial no projeto de sistemas de controladores eficientes. Durante as simulações, o melhor desempenho do sistema de controle foi obtido, quando o controlador proporcional integral derivativo e a válvula direcional proporcional de quatro vias compunham a estratégia de controle. Os aumentos na pressão de suprimento, massa da plataforma e força de referência proporcionaram melhores condições para o funcionamento do sistema de controle, utilizando válvula proporcional direcional de quatro vias. Quando o sistema trabalhou com a válvula proporcional direcional de quatro vias, a força de contato não foi influenciada pela velocidade de deslocamento para as maiores pressões, enquanto à velocidade de 2,0 m s -1 , para a pressão de 6,8 MPa, o desempenho do sistema de controle foi comprometido. Ao utilizar a válvula proporcional direcional de três vias, o comportamento da força de contato na maior pressão de suprimento não foi influenciado pelos demais parâmetros analisados, o que pode garantir o bom desempenho do sistema de controle. O sistema de controle que usa duas válvulas proporcionais redutoras de pressão apresentou melhor comportamento do que o sistema com uma única válvula. / The sugar cane and grain combines generally present problems in following the shape of soil surface. If the cutting mechanism is not efficient in this task, it may cut the crop above the optimum height or the mechanism may hit the soil surface. These facts cause losses of the material, dirty material is added to the harvested product, wear of the knives, and overload in the power transmission system. The objective of this work was to develop a mathematical model to analyze the dynamics of a cutting device used in combines with an automatic position control system. The differential equations that describe the dynamic of the cutting mechanism and the behavior of hydraulic control system were written. The simulated feedback control system was composed by a load cell that measures the contact force between the soil and the cutting device, a controller and a hydraulic actuator. Computer programs were developed to simulate the behavior of the system, three types of hydraulic valves (proportional directional four way valves and three way valves, proportional reducing pressure valves) and three types of feedback controllers (P, PI and PID controller). The effect of the following variables in the controller performance was analyzed: speed of the cutting device (1.0, 1.5 and 2.0 m s -1 ); pressure in the supplying line of the hydraulic system (6.8, 13.7 and 20.6 MPa); ballast added in the cutting mechanism (40, 60 and 80 kg) and the contact force between the cutting device and the soil (200, 400 and 800 N). The developed model showed to be a useful tool for analyzing the dynamics of the controller. The simulated results showed that better performance was obtained when a PID and a four- way proportional directional control valve were used. When a four way proportional directional control valve was used the contact force was not affected by the speed of the machine for the higher supplying pressures, however for the speed of 2.0 m s -1 and supplying pressure of 6.8 MPa, the control system did not worked well. Using a three-way proportional directional control valve, the controller worked well only with the 20.6 MPa pressure in the supplying line. The control system with two proportional reducing pressure valves worked better than a system with only one valve. / Tese importada do Alexandria

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-03-08T11:29:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6016494 bytes, checksum: 9ce93857c70aeae615223a77538b3c2b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-08T11:29:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6016494 bytes, checksum: 9ce93857c70aeae615223a77538b3c2b (MD5) Previous issue date: 2014-12-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Com a realização deste estudo, objetivou-se avaliar o efeito da inversão no sentido do escoamento nas condições hidrodinâmicas em sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS). Para possibilitar isso, foram instalados seis SACs-EHSS, nas dimensões de 0,6 m x 0,5 m x 2,0 m de altura, largura e comprimento, respectivamente, sem declividade de fundo, preenchidos com mistura de brita número 0 e 1 e mantidos em casa de vegetação, para se efetuar o tratamento de água residuária de suinocultura (ARS). Os SAC-EHSS 1 e SAC-EHSS 4 não foram cultivados com qualquer espécie vegetal, os SAC-EHSS 2 e SAC- EHSS 5 foram cultivados com capim tifton 85 (Cynodon spp.) e os SAC- EHSS 3 e SAC-EHSS 6 cultivados com alternantera (Alternanthera philoxeroides). Nos SACs-EHSS 1, 2 e 3 foram instaladas uma segunda entrada e uma segunda saída, visando possibilitar a inversão. Ao longo do período experimental foram realizados testes para determinar a condutividade hidráulica em meio saturado (Ks), no centro de cada terço, de cada sistema, e, também, cortes das plantas, para quantificação da produtividade de matéria seca. O período de monitoramento foi de 481 dias. Com relação à Ks, os valores analisados referem-se a um período de 813 dias. Em todos os SACs-EHSS foi aplicada, em média, uma taxa de carregamento orgânico de 444 kg ha-1 d-1 e vazão média de 0,020 m3 d-1, aplicada de forma intermitente, sendo o tempo de detenção hidráulica igual a 19,9 h. O monitoramento do avanço do escoamento superficial (ES) foi realizado com auxílio de fitas métricas instaladas nas bordas nos sistemas. A inversão no sentido de escoamento da água residuária foi realizada quando se observou que o ES da água residuária aplicada alcançou 50% do comprimento do SAC-EHSS. Fez-se uma única inversão em cada sistema, em datas distintas. Os SACs-EHSS invertidos foram denominados SACs- EHSS 1I, 2I e 3I. A título de comparação, determinou-se Ks em um SAC preenchido com brita, denominado SAC-EHSS 0. Ao fim do período experimental, foram retiradas amostras do leito dos SACs-EHSS com o objetivo de quantificar e caracterizar os sólidos intersticiais, as distâncias de 0,02, 1,0 e 1,98 m do início do sistema. A análise estatística foi baseada em avaliação descritiva dos fenômenos físicos, químicos e biológicos observados, além das informações fornecidas pelos dados coletados e analisados. A produtividade média de matéria seca foi de 11,07, 10,63 e 11,62 t ha-1 nos SAC-EHSS 2I, SAC-EHSS 5NI e SACs-EHSS 3 / 6, respectivamente. A sequência cronológica de inversão no sentido de escoamento dos sistemas foi: SAC-EHSS 2, SAC-EHSS 1 e SAC-EHSS 3. Ao fim do experimento, esses três SACs-EHSS ficaram totalmente alagados. Em todos os sistemas, Ks diminuiu com o decorrer do tempo de condução do experimento. A variação de Ks, do início para o fim do período avaliado, considerando os 3 Terços, foi de 2.259,5 a 1.035,1 m d-1 no SAC-EHSS 1/1I, de 2.146,4 a 574,8 m d-1 no SAC-EHSS 2/2I, de 1886,7 a 103,2 m d-1 no SAC-EHSS 3/3I, de 3.505,3 a 756,8 m d-1 no SAC-EHSS 4/4NI, de 2.729,0 a 304,4 m d-1 no SAC-EHSS 5/5NI e de 2.495,9 a 169,4 m d-1 no SAC-EHSS 6/6NI. Em média e no geral, a inversão promoveu maior acúmulo de sólidos voláteis totais (SVT) nos interstícios dos SACs-EHSS, principalmente na região 3, onde passou a ser a plicada a ARS após a inversão. Concluiu-se que a utilização de ES à 50% do comprimento dos SACs-EHSS como referencial operacional de momento para se promover a inversão no sentido do escoamento da água residuária não foi um bom critério, já que, embora tenha proporcionado extinção momentânea do ES nos SACs-EHSS, não promoveu aumento de Ks nos SACs-EHSS 1I e 3I, ou apenas aumentou, momentaneamente, o Ks no SAC-EHSS 2I. Verificou-se decisiva participação da pequena fração SVT presente nos interstícios, na colmatação, seja em SACs-EHSS invertidos ou não. Os valores de Ks não apresentaram boa correlação com o grau de colmatação dos SACs-EHSS, em razão da metodologia utilizada para determinação da variável Ks. / The objective of the present study was to evaluate the effect of reversing the direction of flow in the hydrodynamic conditions in horizontal subsurface flow constructed wetland systems (SACs-EHSS). To make this possible six SACs-EHSS were installed with dimensions of 0.6 m x 0.5 m x 2.0 m in height, width and length, respectively, with no bottom slope, filled with pea gravel and maintained in a greenhouse for the treatment of swine wastewater (ARS). SAC-EHSS 1 and SAC-EHSS 4 were not cultivated with any plant species, SAC-EHSS 2 EHSS and SAC-EHSS 5 were planted with tifton 85 (Cynodon spp.), and SAC-EHSS 3 and SAC-EHSS 6 were planted with alternantera (Alternanthera philoxeroides). A second inlet and outlet, to enable reversing the direction of flow, were installed in SAC-EHSS 1, 2 and 3. During the experimental period tests were performed to determine the saturated hydraulic conductivity of media (Ks), in the center of each third of each system and the plants were harvested to quantify the dry material yield. The monitoring period was 481 days. With respect to Ks, the analyzed values refer to a period of 813 days. In all SACs-EHSS an average organic loading rate of 444 kg ha-1 d-1 was applied, an average flow rate of 0.020 m3 d-1 was applied intermittently, and the hydraulic retention time was equal to 19.9 h. The advance of the surface flow was monitorial with the aid of a measuring tape installed along the edges of the systems. Reversal in flow direction of wastewater was performed when it was observed that superficial flow reached 50% of the SAC-EHSS length. A single reversion was done in each system on different dates. The SACs-EHSS reversed were denominated SACs EHSS-1I, 2I and 3I. For the purpose of comparison, Ks in a SAC filled with pea gravel, called SAC-EHSS 0, was determined. At the end of the experimental period, samples from the porous material were taken at distances of 0.02, 1.0 and 1.98 m from the inlet, in order to quantify and characterize the interstitial solids. Statistical analysis was based on descriptive evaluation of physical, chemical and biological phenomena observed in addition to the information provided by the data collected and analyzed. The average dry matter yield was 11.07, 10.63 and 11.62 t ha-1 in the SAC-EHSS 2I, SAC-EHSS 5NI and SACs-EHSS 3 / 6, respectively. The chronological sequence of inversion of flow direction of the systems was: SAC-EHSS 2, SAC-EHSS 1 and SAC-EHSS 3. At the end of the experiment, these 3 SACs-EHSS were completely flooded. In all systems, Ks decreased during the conduction time of the experiment. The variation of Ks, from the beginning to the end of the study period, considering the 3 Thirds, was 2,259.5 to 1,035.1 m d-1 in SAC-EHSS 1 / 1I, 2,146.4 to 574.8 m d-1 in SAC- EHSS 2 / 2I, 1,886.7 to 103.2 m d-1 in SAC-EHSS 3 / 3I, 3,505.3 to 756.8 m d-1 in SAC-EHSS 4 / 4NI, 2,729.0 to 304.4 m d-1 in SAC-EHSS 5 / 5NI and 2,495.9 to 169.4 m d-1 in SAC-EHSS 6 / 6NI. On average and overall, inversion promoted a greater accumulation of volatile solids in the interstices of SACs-EHSS, especially in the last third, which became the point of wastewater application after inversion. It was concluded that the use of surface flow in 50% of the length of the SACs-EHSS as the time to promote flow reversal of the wastewater was not a good option, since, although it provided momentary extinction of surface flow in the SACs-EHSS, it did not increase Ks in SACs-EHSS 1I and 3I, or increased only momentarily the Ks in SAC-EHSS 2I. Participation of small fraction of volatile solids present in the interstices was decisive in clogging, in all the SACs-EHSS, inverted or not. The Ks values did not correlate well with the degree of clogging of the SACs- EHSS, because of the methodology used to measurements the variable Ks. / Não foi encontrado o termo de autorização para publicação eletrônica.