The construction of big electrical power dams on the São Francisco river channel have led to changes in its hydrological system and altered its discharge and sediment s transport behaviour, and then generating some environmental impacts and potencialized others. The accelerated bank erosion is considered one of the most harmful ones leading to application of various of alternatives in order to control it and consequently the channel sedimentation. This research was developed in order to monitor bank erosion process in the right margin of the Low San Francisco River, during January 2004 until February 2005, in four different sites located from Propriá to the river estuary, studying the possible causes and also the riprap efficiency in order to control the river bank erosion. The pegs methods was used to measure erosion rate and to describe it the profiling method was used in four different sites (A, B, C and D). Water Level Indicators in three of the studied sections was installed in order to study the subterranean waters flux on the river banks. The annual rates of bank erosion was 2,06 meter to site A, 4,06 meter to site B, 4,35 meter to site C and 10,03 meter to site D. They are lower numbers then was recorded in previous years, explained by the redesign of the bank morphology promoted by the occurenc of January 2004 flood, which promotes an apparent stabilization of the erosion process. The variation of erosion among the sites was related to the localization, soil texture, the bank height climate and hydrological features, also wind speed, monthly amplitude waves near the edge and the hydraulic flux from soil to the river. The behavior of riprap constructed in order to control the erosion is efficient in the most of locals they were implanted, although they could collapse in the future because of lack of studies related to the river morphological changes near them. These data can subsidy public decisions in order to minimize the environment negative impacts caused by unsustainable natural resources uses in the San Francisco River Basin. / A implantação de grandes projetos hidrelétricos na Bacia do Rio São Francisco tem provocado modificações no regime hídrico e alterado o comportamento de descarga e transporte da carga sólida do rio, e, assim, gerado impactos ambientais ou potencializado outros. A acelerada erosão marginal é considerada uma das mais graves alterações ambientais nesta bacia hidrográfica e tem levado à implementação de várias alternativas para o seu controle e do conseqüente assoreamento. Este estudo teve como objetivos monitorar as taxas de recuo da margem direita do rio São Francisco, no período de janeiro de 2004 a fevereiro de 2005, em quatro seções localizadas no trecho entre o município de Propriá e a foz do rio, estudar as causas do processo e verificar a eficiência dos enrocamentos implantados no controle da erosão no trecho em estudo. Para quantificação das taxas de erosão foi utilizado o Método das Estacas e para descrição do processo erosivo atuante na margem o Método das Perfilagens Sucessivas em quatro diferentes seções (A, B, C e D). As seções foram instrumentadas com Indicadores de Nível D água INAs, para o estudo da interação das águas superficiais e subterrâneas na interface dos taludes marginais. O recuo do topo do talude, nas seções estudadas foram de 2,06 m na seção A, 4,06 m na seção B, 4,35 m na seção C e 10,03 m na seção D. São números bem inferiores em relação aos anos anteriores, explicados pelo retaludamento promovido pelas cheias de janeiro de 2004, que temporariamente promoveram uma desaceleração do processo. A variação das taxas de erosão aconteceu em função da localização das seções, da composição granulométrica do material que compõe a face dos taludes, da altura dos barrancos, da pequena variação mensal da cota do nível d água, da ação dos ventos e conseqüente formação de ondas, da velocidade do fluxo próximo à margem e devido ao sentido do fluxo hidráulico nos taludes, do solo para o rio. Os enrocamentos têm evitado o avanço do processo erosivo na maioria dos pontos em que foram implantados. Porém, poderá haver um futuro colapso da estrutura, em conseqüência do solapamento de sua base devido ao impacto das ondas. Os dados obtidos servirão para subsidiar decisões voltadas para o planejamento e gestão ambiental da região que busquem minimizar os impactos ambientais negativos resultantes das políticas públicas de utilização dos recursos hídricos da Bacia do Rio São Francisco.

Recentes catástrofes provocadas por eventos hidrológicos extremos ocorridos nas cidades brasileiras revelaram a fragilidade das atuais políticas empregadas no tratamento do problema das inundações. Freqüentemente, faltam recursos mesmo para as ações emergenciais, e as ações estruturais aplicadas muitas vezes consistem de medidas pontuais e paliativas que não promovem soluções definitivas no âmbito de bacia hidrográfica. O tratamento do problema de inundações de maneira orientada ao risco, em lugar da tradicional abordagem orientada a evento, é uma alternativa que propicia soluções mais eficientes e sustentáveis. A gestão do risco de desastres naturais compreende três níveis: antes, durante e após o evento extremo, com base em ações que visam à redução do risco por meio de suas três componentes: ameaça, vulnerabilidade e exposição. No contexto do desenvolvimento e fortalecimento econômico do Brasil, os seguros para desastres naturais têm papel importante como agentes de transferência do risco que possibilitam a recuperação econômica das áreas atingidas. Vencido o entrave inicial à implantação de seguros deste tipo no Brasil, que foi a abertura, em 2007, ao mercado ressegurador internacional, o desafio que se apresenta atualmente é o desenvolvimento de metodologias que possibilitem relacionar a magnitude do evento natural extremo com o prejuízo monetário correspondente e o prêmio de seguro que possibilite ressarcir as perdas contabilizadas, considerando cenários de longo prazo. O modelo de seguros proposto neste trabalho é baseado no princípio de seguro indexado, em que o pagamento de indenizações é vinculado a uma variável climática, no caso, a vazão máxima de cheia. Foram utilizadas ferramentas de modelagem e simulação hidráulico-hidrológica para gerar mapas de risco de inundação e quantificar os prejuízos correspondentes às cheias de diferentes probabilidades de ocorrência. Em seguida, foi simulado um modelo econômico de seguros para obter o prêmio ótimo capaz de ressarcir os prejuízos estimados, considerando diferentes cenários de longo prazo. Um estudo de caso ilustra a aplicação do método em uma bacia hidrográfica caracterizada por problemas recorrentes de inundação, dado o processo de expansão urbana que nela vem ocorrendo. Foram avaliadas faixas de cobertura em função dos períodos de retorno das cheias correspondentes. Os resultados mostraram que a metodologia é adequada à análise do comportamento do fundo de seguros. Resseguros podem ser requeridos para o tratamento de eventos de períodos de retorno muito extremos. / Recent disasters caused by extreme hydrological events, occurred in Brazilian cities, have exposed how fragile the current policies are to manage such situation. Often, a lack of resources is observed even for emergency actions, while structural actions commonly consist of palliative and punctual measures that do not promote real solutions considering the watershed sphere. To face the problem based on a risk-oriented approach instead of the traditional event-oriented approach represents an alternative that provides more efficient and sustainable solutions. Disaster risk management comprehends three time-oriented phases: before, during and after the extreme event, each phase focusing on the three risk\'s components: hazard, vulnerability and exposition. As Brazil\'s economy grows stronger and more stable, natural disaster insurance plays an important role as a risk transfer mechanism, promoting economic resilience in damaged areas. After the opening of the reinsurance\'s market in 2007, Brazil\'s challenge is to develop methodologies relating extreme events hazard with its corresponding damage and an insurance premium, in a way that the losses can be refunded in long term sceneries. The insurance model proposed in this work is based on the indexed insurance, where the refunds are linked to a weather variable - the maximum discharge. Hydrologic and hydraulic simulations were developed in order to generate risk maps and to quantify the damage related to floods with different return periods. Afterwards, a flood insurance model was simulated in order to obtain the optimal insurance premium sufficient to refund the expected damage for long term sceneries. A case study illustrates the method in a watershed where flood events are frequent due to urban occupation. The insurance coverage associated to each flood return period was examined and the results have shown that the methodology is suitable for the analysis of the flood insurance\'s behavior. Reinsurance may be required to deal with extreme events with high return periods.

Los desastres ocasionados por las inundaciones son cada vez más comunes alrededor del mundo, tal como ocurre en la parte Occidental de América del Norte y Sur, debido a la presencia del Fenómeno “El Niño” (FEN), que provoca un aumento de las precipitaciones y caudales de los ríos provocando inundaciones. Por este motivo, en el presente trabajo se ha realizado la simulación numérica de inundación frente a eventos extremos como El Niño, con la finalidad de disminuir el área y nivel de inundación ante probables y distintos eventos en zonas cercanas a los cauces de ríos. Se ha empleado datos hidrológicos de caudales promedios y máximos instantáneos de un periodo de 40 años. Para la caracterización morfológica de la zona se ha empleado información de un modelo de elevación digital del terreno (DEM), obtenido del satélite SPOT-7, de resolución de 6x6m. La información hidrológica fue procesada mediante el método de Gumbel para obtener los caudales de simulación para periodos de retorno de 2, 5, 10, 50, 100 y 500 años. La modelación numérica fue realizada empleando HEC-RAS 5.0.7, con lo que se obtuvo el área de inundación para el FEN 2017 y se utilizó la imagen satelital SENTINEL-2 para validar el modelo. Asimismo, se modeló eventos extremos con periodos de retorno mayores a 10 años, ya que sus resultados son relevantes para la implementación de obras de protección ribereñas, en lugares estratégicos identificados por su mayor vulnerabilidad. Finalmente, dichas obras lograron mitigar el impacto generado al disminuir en un porcentaje el área inundada en la zona de estudio, desde la represa “Los Ejidos” hasta el puente Bolognesi en la provincia de Piura. / Disasters caused by floods are increasingly common around the world, such as the case in the western part of North and South America, due to the presence of the “El Niño” phenomenon, which causes an increase in rainfall and flow rates. The rivers causing floods. For this reason, this present work has carried a numerical simulation of flooding in the face of extreme events such as El Niño, with the purpose of reducing the area and level of flooding before probable and different events in areas close to riverbeds. Hydrological data of average flows and instantaneous maximums over a period of 40 years has been used. For the morphological characterization of the area, information has been used on a digital terrain elevation model (DEM), obtained from the SPOT-7 satellite, with a resolution of 6x6m. The hydrological in-formation was processed using the Gumbel method to obtain simulation flows for return periods of 2, 5, 10, 50, 100 and 500 years. The numerical modeling was carried out using HEC-RAS 5.0.7, the flood area for FEN 2017 was obtained and compared with the SENTINEL-2 satellite image for validation. Likewise, extreme events were modeled with return periods greater than 10 years, since their results are relevant for the implementation of riverine protection structures, in strategic locations identified with greater vulnerability. Finally, these works managed to mitigate impact showing reduction in a percentage of the flooding area in the study area, from “Los Ejidos” dam to Bolognesi Bridge, in the province of Piura. / Tesis

La presente tesis muestra el modelamiento hidrológico e hidráulico de la quebrada Malanche, ubicada en el distrito de Punta Hermosa, con la finalidad de obtener el mapa de amenazas para crear un ambiente de conciencia frente a este fenómeno y generar planes para evitar o mitigar el impacto de este fenómeno. Se presenta un marco teórico que aborda conceptos relacionados al estudio, la metodología de la investigación y el desarrollo del modelo. Para el modelo hidrológico, se obtuvo los parámetros principales de la quebrada, fue necesario la adquisición de los datos históricos de precipitación de 24h máxima para elaborar su hidrograma. Asimismo, se usó el software Hyfran para el análisis estadístico de dicha data. El modelo hidrológico fue realizado con el software HEC-HMS 4.4 con ArcGIS 10.5 y su extensión HEC-GeoHMS. Así, se pudo determinar los caudales máximos para periodos de retorno de 25, 50, 100, 200 años. El modelo hidráulico fue desarrollado con FLO-2D PRO, el cual simula flujo de lodos. Para ello, se necesita al hidrograma calculado, a la topografía digital del terreno, la rugosidad del canal y de la planicie de inundación, hidrogramas sólidos y parámetros reológicos. De esta manera, FL0-2D nos reporta tirantes y velocidades del flujo de lodo para cada periodo de retorno. Su calibración consistió en verificar que los tirantes del modelo sean muy similares a las marcas de flujo de lodo registradas en campo. A partir de ello, se logró elaborar mapas de amenazas. / Mud flows are natural phenomena with great destructive power, very common in Peru. Affected areas are spaces delimited by a certain break, resulting in the main impacts in the delta. The damage they cause is considerable for their great energy, destroying or razing everything in its path, even demolishing structures of armed concrete. The present thesis shows the hydrological and hydraulic modeling of the Quebrada Malanche, located in the district of Punta Hermosa, developed with the purpose of obtaining the hazard map, which will allow the creation of an environment of awareness to natural phenomena and generate plans for the construction of structures that avoid or mitigate the impact of this phenomenon. A theoretical framework is presented that addresses the basic concepts related to the study of hydrology and hydraulics, the research methodology and the development of each model. For the hydrological model, the characterization of thr Quebrada Malanche was carried out and its main parameters were obtained, as well as the acquisition of historical data on maximum 24-hour rainfall. Hyfran software was also used for statistical analysis of this data. Thus, the hydrological model was made with the HEC-HMS version 4.4 software in collaboration with ArcGIS version 10. 5 and its HEC-GeoHMS extension. Thus, it was possible to determine the maximum flows under the return periods of 25, 50, 100, 200 years. The hydraulic model was developed with FLO-2D PRO software, which simulates non-Newtonian fluid flow. To do this, the input parameters to the hygrogram calculated in the hydrological model, the digital topography of the terrain, estimated values of the roughness of the channel and the floodplain, solid hygrograms and rheological parameters such as viscosity and yieldion effort were taken as input parameters. In this way you get the simulation for each established scenario, so, the FL0-2D program reports straps and speeds of the sludge flow for each return period. The calibration of the numerical model consisted of trying to match the straps of the model with the flow marks registered in the field and by analyzing their topography. From validation and with program outputs, a threat map can be developed to help mitigate the effects of sludge flow in areas surrounding the Malanche Quebrada. / Tesis

As crescentes exigências sobre o desempenho de sistemas de bombeamento multifásico combinadas aos aspectos relacionados com a maior disponibilidade operacional desses sistemas, bem como as futuras condições de funcionamento atingindo pressões perto de 150 bar, destacam a importância de desenvolver modelos matemáticos precisos para prever o comportamento do desempenho nestes equipamentos. Nesta tese foi aperfeiçoado o modelo termo-hidráulico de uma bomba multifásica de tipo duplo parafuso desenvolvido por Nakashima (2005) e foram incluídos os efeitos da abertura gradual da última câmara, recirculação de líquido entre a sucção e descarga, transferência de calor através do liner e expansão térmica. Uma vez fornecidos os dados geométricos da bomba e as suas condições de operação, é possível calcular os parâmetros de desempenho mais importantes, como: eficiência volumétrica, vazão de sucção e refluxo, potência consumida e distribuição de pressão e temperatura. As equações implementadas foram desenvolvidas a partir dos balanços de massa e energia nas câmaras, tendo em conta a geometria da bomba e a variação das fendas durante sua operação. As rotinas e métodos necessários para a sua solução numérica foram implementadas utilizando programação orientada a objetos (C++). Os resultados fornecidos pelo modelo aperfeiçoado foram comparados com dados experimentais da literatura e uma boa concordância foi encontrada na faixa de até 95 % FVG, nos casos estudados, para bombas com e sem tecnologia de recirculação. Devido à complexidade dos fenômenos físicos envolvidos durante a operação da bomba, o impacto de cada um dos efeitos incorporados nos cálculos do modelo foi avaliado e discutido individualmente. Assim, foi demonstrada a grande influencia da recirculação, da abertura gradual da câmara de descarga e da expansão térmica nos cálculos dos parâmetros de operação mais importantes da bomba. Além disso, a transferência de calor pode ser considerada desprezível, já que seu valor é baixo quando comparado com a potência fornecida pela bomba e, portanto, não influencia os balanços de energia que determinam os estados termodinâmicos das câmaras. No entanto, esse efeito é necessário para calcular a distribuição de temperatura da bomba e a expansão térmica nos parafusos e no liner. / The increasing requirements about the performance of multiphase pumping systems combined with those related to a higher operational availability of such systems, as well as future operating conditions with pressure increase at about 150 bar, highlights the importance of developing accurate mathematical models to predict the performance behavior of these equipments. In this thesis it was improved the thermo-hydraulic behavior of a twin screw multiphase pump developed by Nakashima (2005), and were included the effects of the gradual opening of the last chamber, fluid recirculation between suction and discharge of the pump, heat transfer though the liner, thermal expansion and different working fluids (water-air and oil-gas). Giving pump geometry and operational conditions, it is possible to calculate the most important pump parameters performance, such as, volumetric efficiency, suction flow, back-flow, power consumption and pressure and temperature distribution. The model equations were developed based on mass and energy balances in the chambers taking into account the pump geometry and the clearance variation due to operation. Its implementation was made in C++. The results obtained by the new model were compared with experimental data of the bibliography, and a good accuracy was found in it with values till 95% GVF for the studied cases, with and without recirculation technology. Due to the physical phenomenon complexity related with the pump operation, the impact of each effect in the model calculations was evaluated and discussed separately. So, it was demonstrated the importance of the recirculation, the gradual opening of the last chamber and the thermal expansion in the calculation of the most important pump operation parameters. However, the heat transfer can be neglected, because its value is very low when compared with the pump power supply, and therefore, it does not influence the energy balances that determine thermodynamic state in the chambers. However, this effect is necessary to calculate the temperature distribution along the pump and the thermal expansion in the screws and the liner.

Estudos convencionais de identificacao e de viabilidade de potenciais de producao de energia eletrica eolica e hidroeletrica de pequena escala demandam trabalhos de campo que, muitas vezes, implicam na inviabilidade economica do negocio em funcao dos seus onerosos custos. Alem disso, a execucao desses trabalhos nao assegura ao investidor a recuperacao desses onerosos recursos despendidos, principalmente se o potencial estudado apresentar inviabilidade tecnico-economica. Acrescenta-se ainda a esse risco, a possibilidade do investidorexecutor dos estudos iniciais (estimativa e inventario/viabilidade) nao contrair a outorga de exploracao do potencial, que e oferecida publicamente pelo Orgao Regulador. Entretanto, esse risco pode ser mitigado com a indicacao orientativa de viabilidade, com custos reduzidos. Por outro lado, ha uma forte tendencia de implantacao de pequenas centrais de producao de energia, caracterizadas como \"Geracao Distribuida\" (GD), em virtude dos atuais incentivos regulatorios para essas fontes, das recentes restricoes ambientais e da escassez de investimentos em grandes projetos. Neste contexto, esta dissertacao apresenta um modelo de obtencao de pre-viabilidade de potenciais fundamentado em caracteristicas tecnicas de componentes de Usinas Eolicas (EOL\'s) e Pequenas Centrais Hidreletricas (PCH\'s), com atributos fisicos geograficamente representados e consultados em um ambiente de geoprocessamento informatizado. Esse modelo proposto realiza estimativa de indicadores tecnico-economicos de centrais, produzindo estudos de pre-viabilidade com rapidez e baixo custo. De posse desse modelo o investidor pode simular a implementacao de varios aproveitamentos eolicos e hidroeletricos, antes de mobilizacao e de levantamentos de campo mais precisos e onerosos, obtendo dessa forma orientacoes importantes para direcionar sua atencao, com minimizacao de incertezas envolvidas na pre-viabilidade do potencial. / Identification and viability studies on small scale production of electrical energy based on wind and hydro power conventionally demand onerous field work whose costs frequently imply economic unfeasibility of the business. Moreover, the execution of these works does not assure that the investor will recover its expended resources, mainly if the potential analysis of the business demonstrates its technical and economic unfeasibility. Additionally, there is the possibility of not contracting the concession to this potential exploration, which is publicly offered by the Regulatory Agency, by the investor-executor of the initial studies (estimative, inventory and viability). However, this risk can be mitigated by the guiding indication of viability, with reduced costs. On the other hand, it has one strong trend of implantation of smallscale power generation, characterized as \"Distributed Generation\" (DG), because of its current legal incentives and also because of the recent ecological restrictions and the scarcity of investments in large enterprises. In this context, this work presents a pre-viability of potentials attainment model based on technical characteristics of Wind Plants and Small Hydroelectric Plants (SHP\'s) components, whose physical attributes are geographically represented and consulted in a geographic information system. The proposed model estimates the technical and economical pointers of power plants, producing fast and low-cost studies of pre-viability. Trough this model the investor can simulate wind power and hydropower exploration before mobilizating onerous and accurate field researches, getting an important guiding to its priorities, minimizing uncertainties in the process.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiane.pdf: 2244710 bytes, checksum: 7f1fb544f09e13f94b271e1202243132 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / In this study, it was evaluated the operational conditions, the organic matter, nitrogen and phosphorus removal efficiency and the hydrodynamic behavior of a continuously up-flow combined anaerobic-aerobic fixed bed reactor (RAALF), operated in bench-scale, filled with expanded clay and polyurethane foam cubic arrays as means of biomass immobilization support, in the treatment of raw effluent from a cattle slaughterhouse. Three different operational conditions were tested: Step I, characterized by the operation of RAALF in anaerobic condition; Step II, in combined condition (anaerobic-aerobic), and Step III, in combined condition with recirculation. In each operational step three different hydraulic retention times (14, 11 and 8 h) were tested. The hydrodynamics assays were determined using stimulus-response type pulse, with Eosina Y as a tracer to obtain the curves of residence time distribution (RTD). The results from the RAALF in the Step I, under anaerobic condition, indicated that operational conditions ensured the process of anaerobic digestion, with keeping of the pH and the RAALF s buffering, promoting a biochemical balance between acidogenic/acetogenic and methanogenic archaea. In this operational step, the HRT of 11 h showed better result, with removal efficiency of raw COD, filtered COD, TS, TSS and N-amon of 59, 60, 56, 76 and 16%, respectively. In Step II, the HRT of 14 h showed better results in terms of organic matter and solids removal efficiency, with 58, 66, 66 and 84% for raw COD, filtered COD, TS and TSS, respectively. The overall efficiency of nitrogen removal achieved in this study was 0, 17 and 7% at Step I; 37, 22 and 22% in Step II for the HRT 14, 11 and 8 h, respectively, and 50 and 29% for the HDT of 11 and 8 h in Step III. Therefore, there was an evolution in the overall nitrogen removal efficiency in Steps II and III when compared to Step I, due to the partial nitrification and denitrification. Denitrification has been compromised by factors such as liquid temperature, pH, and DQO/N-NO3- ratio. The efficiency of phosphorus removal was 0, 0 and 15% in Step I and 46, 0 and 0% in Step II for HRT 14, 11 and 8 h, respectively, and 10 and 0 % removal HRT to 11 and 8 h, respectively, in Step III. The ANOVA and Tukey tests indicated that the operational stages I, II and III were statistically different for all physical-chemical parameters evaluated, except for phosphorus, for which it can be stated that the efficiency of organic matter and nitrogen removal was affected by the operating condition. The hydrodynamic study conducted at RAALF indicated behavior tending to a complete mixing and deviations from ideality were found, such as dead zones, recirculation and long tail effect. The dispersion degrees were probably influenced by insertion of the aerobic phase, which improved the liquid mixture inside the reactor. The RAALF presented similar kinetic behavior in the operational steps I, II and III, represented by the first order model, with increase of k and vr parameters along the height of the anaerobic phase and decrease of the kinetic constant and degradation rate in the aerobic phase / Neste trabalho foram avaliadas as condições operacionais, a eficiência de remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo e o comportamento hidrodinâmico de um reator anaeróbio aeróbio de leito fixo (RAALF) e fluxo ascendente, vertical, operado de modo contínuo, em escala de bancada, preenchido com argila expandida e matrizes cúbicas de espuma de poliuretano como meio suporte para imobilização da biomassa, no tratamento de efluente bruto proveniente de um matadouro bovino. Foram testadas três condições operacionais distintas, sendo a Etapa I caracterizada pela operação do RAALF em condição anaeróbia, a Etapa II em condição combinada (anaeróbia-aeróbia) e a Etapa III em condição combinada com recirculação. Em cada etapa operacional foram testados três tempos de detenção hidráulicos diferentes (14, 11 e 8 h). O comportamento hidrodinâmico foi avaliado utilizando ensaios de estímulo-resposta, tipo pulso, com o uso de Eosina Y como traçador para obtenção das curvas de distribuição do tempo de residência (DTR). Os resultados da avaliação do RAALF na Etapa I, sob condição anaeróbia, indicaram que as condições operacionais garantiram o processo de digestão anaeróbia, com a manutenção do pH e tamponamento do sistema, promovendo um equilíbrio bioquímico entre microrganismos acidogênicos/acetogênicos e arqueas metanogênicas. Nesta etapa operacional, o TDH de 11 h apresentou melhores rendimentos, com eficiência de remoção de DQO bruta, DQO filtrada, ST, SST e N-amon de 59, 60, 56, 76 e 16%, respectivamente. Na Etapa II, o TDH de 14 horas apresentou melhores resultados em termos de eficiência de remoção de matéria orgânica e sólidos, com valores de 58, 66, 66 e 84% para DQO bruta, DQO filtrada, ST e SST, respectivamente. A eficiência global de remoção de nitrogênio alcançada neste estudo foi de 0, 17 e 7% na Etapa I, 37, 22 e 22% na Etapa II, para o TDH de 14, 11 e 8 h, respectivamente, e de 50 e 29% para o TDH de 11 e 8 h na Etapa III; portanto, verifica-se evolução da eficiência global na remoção de nitrogênio das Etapas II e III se comparada à Etapa I, decorrente do processo de nitrificação e desnitrificação parcial. A desnitrificação foi comprometida por fatores como temperatura do líquido, pH e relação DQO/N-NO3-. As eficiências de remoção de fósforo total foram de 0, 0 e 15% na Etapa I e de 46, 0 e 0% na Etapa II para os TDHs de 14, 11 e 8 h, respectivamente, e de 10 e 0% de remoção para o THD de 11 e 8 h, respectivamente, na Etapa III. O teste ANOVA e o teste Tukey indicaram que as etapas operacionais I, II e III foram estatisticamente diferentes entre si, para todos os parâmetros físico-químicos avaliados, com exceção do fósforo, podendo-se afirmar que a eficiência de remoção de matéria orgânica e nitrogenada foi afetada pela condição operacional. O estudo hidrodinâmico realizado no RAALF indicou comportamento tendendo ao de mistura completa e foram constatados desvios de idealidade, como zonas mortas, recirculações e efeito de cauda longa. Os graus de dispersão foram possivelmente influenciados pela inserção da fase aeróbia, que promoveu uma melhor mistura do líquido no interior do reator. O RAALF apresentou comportamento cinético similar nas etapas operacionais I, II e III, representado pelo modelo de primeira ordem, com aumento dos parâmetros k e vr ao longo da altura da fase anaeróbia, e diminuição da constante cinética e da velocidade de degradação na fase aeróbia

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiane.pdf: 2244710 bytes, checksum: 7f1fb544f09e13f94b271e1202243132 (MD5) Previous issue date: 2012-02-13 / In this study, it was evaluated the operational conditions, the organic matter, nitrogen and phosphorus removal efficiency and the hydrodynamic behavior of a continuously up-flow combined anaerobic-aerobic fixed bed reactor (RAALF), operated in bench-scale, filled with expanded clay and polyurethane foam cubic arrays as means of biomass immobilization support, in the treatment of raw effluent from a cattle slaughterhouse. Three different operational conditions were tested: Step I, characterized by the operation of RAALF in anaerobic condition; Step II, in combined condition (anaerobic-aerobic), and Step III, in combined condition with recirculation. In each operational step three different hydraulic retention times (14, 11 and 8 h) were tested. The hydrodynamics assays were determined using stimulus-response type pulse, with Eosina Y as a tracer to obtain the curves of residence time distribution (RTD). The results from the RAALF in the Step I, under anaerobic condition, indicated that operational conditions ensured the process of anaerobic digestion, with keeping of the pH and the RAALF s buffering, promoting a biochemical balance between acidogenic/acetogenic and methanogenic archaea. In this operational step, the HRT of 11 h showed better result, with removal efficiency of raw COD, filtered COD, TS, TSS and N-amon of 59, 60, 56, 76 and 16%, respectively. In Step II, the HRT of 14 h showed better results in terms of organic matter and solids removal efficiency, with 58, 66, 66 and 84% for raw COD, filtered COD, TS and TSS, respectively. The overall efficiency of nitrogen removal achieved in this study was 0, 17 and 7% at Step I; 37, 22 and 22% in Step II for the HRT 14, 11 and 8 h, respectively, and 50 and 29% for the HDT of 11 and 8 h in Step III. Therefore, there was an evolution in the overall nitrogen removal efficiency in Steps II and III when compared to Step I, due to the partial nitrification and denitrification. Denitrification has been compromised by factors such as liquid temperature, pH, and DQO/N-NO3- ratio. The efficiency of phosphorus removal was 0, 0 and 15% in Step I and 46, 0 and 0% in Step II for HRT 14, 11 and 8 h, respectively, and 10 and 0 % removal HRT to 11 and 8 h, respectively, in Step III. The ANOVA and Tukey tests indicated that the operational stages I, II and III were statistically different for all physical-chemical parameters evaluated, except for phosphorus, for which it can be stated that the efficiency of organic matter and nitrogen removal was affected by the operating condition. The hydrodynamic study conducted at RAALF indicated behavior tending to a complete mixing and deviations from ideality were found, such as dead zones, recirculation and long tail effect. The dispersion degrees were probably influenced by insertion of the aerobic phase, which improved the liquid mixture inside the reactor. The RAALF presented similar kinetic behavior in the operational steps I, II and III, represented by the first order model, with increase of k and vr parameters along the height of the anaerobic phase and decrease of the kinetic constant and degradation rate in the aerobic phase / Neste trabalho foram avaliadas as condições operacionais, a eficiência de remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo e o comportamento hidrodinâmico de um reator anaeróbio aeróbio de leito fixo (RAALF) e fluxo ascendente, vertical, operado de modo contínuo, em escala de bancada, preenchido com argila expandida e matrizes cúbicas de espuma de poliuretano como meio suporte para imobilização da biomassa, no tratamento de efluente bruto proveniente de um matadouro bovino. Foram testadas três condições operacionais distintas, sendo a Etapa I caracterizada pela operação do RAALF em condição anaeróbia, a Etapa II em condição combinada (anaeróbia-aeróbia) e a Etapa III em condição combinada com recirculação. Em cada etapa operacional foram testados três tempos de detenção hidráulicos diferentes (14, 11 e 8 h). O comportamento hidrodinâmico foi avaliado utilizando ensaios de estímulo-resposta, tipo pulso, com o uso de Eosina Y como traçador para obtenção das curvas de distribuição do tempo de residência (DTR). Os resultados da avaliação do RAALF na Etapa I, sob condição anaeróbia, indicaram que as condições operacionais garantiram o processo de digestão anaeróbia, com a manutenção do pH e tamponamento do sistema, promovendo um equilíbrio bioquímico entre microrganismos acidogênicos/acetogênicos e arqueas metanogênicas. Nesta etapa operacional, o TDH de 11 h apresentou melhores rendimentos, com eficiência de remoção de DQO bruta, DQO filtrada, ST, SST e N-amon de 59, 60, 56, 76 e 16%, respectivamente. Na Etapa II, o TDH de 14 horas apresentou melhores resultados em termos de eficiência de remoção de matéria orgânica e sólidos, com valores de 58, 66, 66 e 84% para DQO bruta, DQO filtrada, ST e SST, respectivamente. A eficiência global de remoção de nitrogênio alcançada neste estudo foi de 0, 17 e 7% na Etapa I, 37, 22 e 22% na Etapa II, para o TDH de 14, 11 e 8 h, respectivamente, e de 50 e 29% para o TDH de 11 e 8 h na Etapa III; portanto, verifica-se evolução da eficiência global na remoção de nitrogênio das Etapas II e III se comparada à Etapa I, decorrente do processo de nitrificação e desnitrificação parcial. A desnitrificação foi comprometida por fatores como temperatura do líquido, pH e relação DQO/N-NO3-. As eficiências de remoção de fósforo total foram de 0, 0 e 15% na Etapa I e de 46, 0 e 0% na Etapa II para os TDHs de 14, 11 e 8 h, respectivamente, e de 10 e 0% de remoção para o THD de 11 e 8 h, respectivamente, na Etapa III. O teste ANOVA e o teste Tukey indicaram que as etapas operacionais I, II e III foram estatisticamente diferentes entre si, para todos os parâmetros físico-químicos avaliados, com exceção do fósforo, podendo-se afirmar que a eficiência de remoção de matéria orgânica e nitrogenada foi afetada pela condição operacional. O estudo hidrodinâmico realizado no RAALF indicou comportamento tendendo ao de mistura completa e foram constatados desvios de idealidade, como zonas mortas, recirculações e efeito de cauda longa. Os graus de dispersão foram possivelmente influenciados pela inserção da fase aeróbia, que promoveu uma melhor mistura do líquido no interior do reator. O RAALF apresentou comportamento cinético similar nas etapas operacionais I, II e III, representado pelo modelo de primeira ordem, com aumento dos parâmetros k e vr ao longo da altura da fase anaeróbia, e diminuição da constante cinética e da velocidade de degradação na fase aeróbia

Estudos convencionais de identificacao e de viabilidade de potenciais de producao de energia eletrica eolica e hidroeletrica de pequena escala demandam trabalhos de campo que, muitas vezes, implicam na inviabilidade economica do negocio em funcao dos seus onerosos custos. Alem disso, a execucao desses trabalhos nao assegura ao investidor a recuperacao desses onerosos recursos despendidos, principalmente se o potencial estudado apresentar inviabilidade tecnico-economica. Acrescenta-se ainda a esse risco, a possibilidade do investidorexecutor dos estudos iniciais (estimativa e inventario/viabilidade) nao contrair a outorga de exploracao do potencial, que e oferecida publicamente pelo Orgao Regulador. Entretanto, esse risco pode ser mitigado com a indicacao orientativa de viabilidade, com custos reduzidos. Por outro lado, ha uma forte tendencia de implantacao de pequenas centrais de producao de energia, caracterizadas como \"Geracao Distribuida\" (GD), em virtude dos atuais incentivos regulatorios para essas fontes, das recentes restricoes ambientais e da escassez de investimentos em grandes projetos. Neste contexto, esta dissertacao apresenta um modelo de obtencao de pre-viabilidade de potenciais fundamentado em caracteristicas tecnicas de componentes de Usinas Eolicas (EOL\'s) e Pequenas Centrais Hidreletricas (PCH\'s), com atributos fisicos geograficamente representados e consultados em um ambiente de geoprocessamento informatizado. Esse modelo proposto realiza estimativa de indicadores tecnico-economicos de centrais, produzindo estudos de pre-viabilidade com rapidez e baixo custo. De posse desse modelo o investidor pode simular a implementacao de varios aproveitamentos eolicos e hidroeletricos, antes de mobilizacao e de levantamentos de campo mais precisos e onerosos, obtendo dessa forma orientacoes importantes para direcionar sua atencao, com minimizacao de incertezas envolvidas na pre-viabilidade do potencial. / Identification and viability studies on small scale production of electrical energy based on wind and hydro power conventionally demand onerous field work whose costs frequently imply economic unfeasibility of the business. Moreover, the execution of these works does not assure that the investor will recover its expended resources, mainly if the potential analysis of the business demonstrates its technical and economic unfeasibility. Additionally, there is the possibility of not contracting the concession to this potential exploration, which is publicly offered by the Regulatory Agency, by the investor-executor of the initial studies (estimative, inventory and viability). However, this risk can be mitigated by the guiding indication of viability, with reduced costs. On the other hand, it has one strong trend of implantation of smallscale power generation, characterized as \"Distributed Generation\" (DG), because of its current legal incentives and also because of the recent ecological restrictions and the scarcity of investments in large enterprises. In this context, this work presents a pre-viability of potentials attainment model based on technical characteristics of Wind Plants and Small Hydroelectric Plants (SHP\'s) components, whose physical attributes are geographically represented and consulted in a geographic information system. The proposed model estimates the technical and economical pointers of power plants, producing fast and low-cost studies of pre-viability. Trough this model the investor can simulate wind power and hydropower exploration before mobilizating onerous and accurate field researches, getting an important guiding to its priorities, minimizing uncertainties in the process.

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