Orientador: Evaldo Miranda Coiado / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-27T19:20:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soldera_PauloEduardodosSantos_M.pdf: 6673990 bytes, checksum: 24e40e395beaafaa7bb5a785e84f69a2 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A perda de carga, de misturas sólido-líquidas escoando em condutos forçados horizontais no regime heterogêneo, pode ser calculada, conhecendo-se um parâmetro adimensional «I» de transporte de sedimento. Este adimensional depende: da velocidade média do escoamento, da densidade relativa e do tamanho dos grãos sólidos, do diâmetro do conduto, e de uma constante determinada experimentalmente (KD). Dentro da literatura sobre o assunto, a constante KD assume diversos valores, dependendo do autor, o que deixa dúvidas se realmente ela é uma constante. Para a mistura água-areia, calculou-se os valores de KD, que se trata de um parâmetro que depende da vazão do escoamento, do diâmetro dos sólidos e da concentração da mistura, e não uma constante como se encontra na literatura. Para a mistura água-calcário, não se pode obter valores coerentes para KD. Esse comportamento atípico deve-se ao pequeno diâmetro representativo desse sólido. Foi desenvolvido uma equação para calcular o fator de atrito f da Fórmula Universal de Perda de Carga, de forma que se possa dimensionar uma tubulação de recalque para transporte dessa mistura / Abstract: The head loss of solid-liquid draining mixtures in horizontal forced conduits in the heterogeneous regimen, can be calculated by knowing a parameter «I» of adimensional sediment carrier. This adimensional depends on the draining average speed, on the relative density and the solid grain size, on the conduit diameter, and on experimentally determined constant (KD). In this subject literature, constant KD assumes diverse values, depending on the author, what it means that it is not sure it is really a constant. For the mixture water-sand, one calculated the values of KD, that if deals with a parameter that depends on the outflow of the draining, of the diameter of solids and the concentration of the mixture, and not a constant as if it finds in literature. For the watercalcareous mixture, it is impossible to get coherent values for KD. This atypical behavior is due to the small representative diameter of this solid. An equation was developed to calculate the attrition factor f of the Head Loss Universal formula, on such way it can measure a stresses tubing to carry this mixture / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-11T18:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_FernandoFabris_M.pdf: 2246872 bytes, checksum: 214594df4e03b6e7638cc0a23a757366 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: As empresas de petróleo, através de seu segmento de exploração e produção - E&P - têm buscado o'aproveitamento das reservas de óleos. pesados, delimitando-as e produzindo-as de forma economicamente viável. Nessa busca, a atividade de Elevação e Escoamento tem o papel de viabilizar a movimentação desses óleos através de linhas e dutos. Um óleo é geralmente denominado pesado quando sua densidade é maior que 934 kg/m3, ou seja, seu grau API é inferior a 20, e sua viscosidade maior que 100 cP em condições de reservatório, características que dificultam sua movimentação e processamento primário. Este trabalho investiga o escoamento trifásico de misturas de óleo pesado cru com ar e água em um tubo vertical de vidro, em proporções variadas das três fases, no qual a água é injetada de forma a impedir o contato do óleo com a parede e reduzir o atrito (sistema core-flow). Para cada trio de vazões lidas nos correspondentes rotâmetros, determinou-se o padrão de escoamento com o auxílio de uma câmera de filmagem rápida (1000 quadros/segundo), e mediu-se o gradiente de pressão por meio de um transdutor diferencial de pressão. Os resultados são apresentados na forma de mapas de fluxo baseados nas velocidades superficiais e gráficos de gradiente de pressão total, possibilitando algumas comparações e interpretações. A principal conclusão aponta para a grande viabilidade da técnica de escoamento proposta. / Abstract: The oil companies, by their Exploration and Production departments (E&P), have worldwide sought viable means of recovery and prQduction of heavy oil fields, so as to aggregate and delimit those reserves in order to provide the highest revenues. In this search, the role of elevation and flow is to supply an adequate transport for these oils through lines and ducts. An oil is generally considered to be 'heavy' whenever its density is higher than 934 kg/m3 (i.e. API degree lower thari 20) and its viscosity is higher than 100 cP at reservo ir conditions; these features make it difficult their transportation and primary processing. In this work the threephase flow of a heavy crude oil, air and water in a vertical glass pipe, at several combinations of flow rates, is investigated, in which water is injected so as to avoid oil-wall contact and reduce friction (core-flow system). For each trio offlow rates read at the correspondent rotameters, the flow pattem was determined using a high speed camera (1000 ftames/second), and the pressure gradient was provided by a differential pressure transducer. The results are presented in flow maps based on superficial velocities and total pressure gradient 'plots, allowing some comparisons and interpretations. The main conclusion indicates the great viability of the proposed flow technique. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

O método de Floquet foi utilizado para estudar a transição da esteira de dois cilindros posicionados lado a lado. Quando os cilindros estão afastados, cada cilindro possui sua própria esteira e para espaçamentos grandes (T/D > 4) a principal influência do cilindro ao lado é a sincronização das esteiras em anti-fase. A esteira em anti-fase corresponde a um escoamento simétrico em relação à linha central, igualmente espaçada em relação aos dois cilindros. Para espaçamentos com T/D < 3, a esteira em fase visualizada por Williamson (1985) é observada. A análise de Floquet da esteira em anti-fase simétrica encontrou um modo que quebra a simetria e induz a transição para esteira em fase. Reduzindo o espaçamento diversos modos complexos apresentam multiplicadores de Floquet que crescem e se tornam dominantes para T/D = 2 coincidindo com o surgimento de esteira irregular. A aproximação dos cilindros também afeta o surgimento de tridimensionalidades no escoamento. Os modos A e B de Williamson (1996b) observados para o cilindro isolado ainda existem, mas observa-se uma supressão do modo B. Por outro lado, o modo A se torna instável para Re menores. A esteira em fase também apresenta os modos A e B, mas neste caso, o modo B se torna instável para Re menores que o observado por Williamson. / The Floquet method was used to study the transition in the wake of two side-by-side circular cylinders. When the cylinders are far apart, each cylinder presents its own wake and for large spacing (T/D > 4) the main influence from the neighboring cylinder is an anti-phase synchronization of the wakes. The antiphase wake corresponds to a symmetric flow in relation to the mid-line between cylinders. When T/D < 3 the in-phase wake described by Williamson (1985) is also observed. The Floquet analysis of the symmetric anti-phase wake found an unstable mode that breaks the symmetry and triggers the transition to in-phase vortex-shedding. As the spacing is further reduced, several complex modes have Floquet multipliers that grow with the decreasing spacing and when T/D = 2 they become dominant suggesting an important role on the irregular wake regime. The presence of the neighboring cylinder also affects the transition to three-dimensional wake. Modes A and B described by Williamson (1996b) for the isolated circular cylinder are still observed but mode B is suppressed as the spacing decreases. On the other hand, mode A becomes unstable for lower Re numbers. The in-phase wake also presents modes A and B but in this case, mode B becomes unstable for lower Re numbers when compared to the single circular cylinder.

Várias tentativas de correlacionar o tamanho da partícula e a resposta da flotação nas maiores usinas do Brasil (usinas de minério de ferro e fosfato) têm mostrado que partículas grossas (dp100 m) não flotam eficientemente. Uma vez que a suspensão de sólidos é uma condição necessária para a coleta de partículas, o estudo da suspensão de partículas grossas em células de flotação é totalmente justificado e constitui o objetivo desta tese. Neste trabalho, a suspensão de sólidos foi estudada em célula Denver e Wemco de laboratório (6 L) com os minerais apatita, quartzo e hematita, classificados como grossos (dp100 m). Estudo complementar foi realizado em célula piloto Metso (3000 L), no processamento de minério de Ni, no oeste australiano. A circulação de fluido nas células Denver e Wemco foi caracterizada pelo número de bombeamento do impelidor (NQ) e pela velocidade da água (vb), medida na descarga do impelidor, numa faixa de operação normalmente utilizada nos ensaios de flotação (900rpmN1300rpm). Para condições não-aeradas, NQ=0,043 e 12,7cm/s vb 18,3cm/s para célula Denver, e NQ=0,57 e 15,0cm/svb21,8cm/s, para Wemco. Em condições aeradas (0,05cm/sJG0,15cm/s para Denver e 0,52cm/sJG0,95cm/s para Wemco), assim como nas bombas centrífugas, a capacidade de bombeamento do impelidor diminui consideravelmente: 0,028NQ0,038 e 8,4cm/svb17,3cm/s para Denver e 0,42NQ0,53 e 11,6cm/svb 19,8cm/s para Wemco. Medidas obtidas com um transdutor de pressão, colocado próximo da região rotor/estator (células Denver e Wemco) ilustraram a capacidade dos impelidores de gerarem turbulência em células mecânicas de flotação. A rotação mínima do impelidor (Njs) em que nenhuma partícula permanece no fundo do tanque por mais do que 1 segundo (Critério 1-s de Zwietering) foi determinada para ambas a células (Denver e Wemco), em condições aeradas (Njsg) e não-aeradas (Njsu). Um modelo empírico foi utilizado para relacionar a rotação crítica de suspensão (Njs) com as propriedade sólido (diâmetro-dp, massa específica-s)-liquido (massa específica-L; concentração mássica de sólidos-X, viscosidade-)-gás (JG). Os resultados indicaram a influência dessas variáveis no valor de Njs, de acordo com o expoente de cada termo: (L)0,36-0,42> (dp)0,3> (X)0,2 > ()0,06-0,07. Através dos resultados de suspensão de apatita, levando em consideração seu tamanho e velocidade terminal (vt) e Njs foi possível relacionar o status da suspensão (segregação, suspensão e arraste) com a rotação do impelidor (N/Njsu) versus (vt/vb). Verificou-se que os valores de (N/Njsu) e (vt/vb) mais favoráveis para a suspensão de partículas grossas não são os mesmos para partículas finas. O perfil de distribuição axial de apatita (dp=127 m) em célula Denver, mostrou que quanto maior o valor de N, mas uniforme será a distribuição vertical de sólidos na célula, enquanto que em baixas rotações há uma segregação de sólidos no fundo do tanque. Quando a velocidade superficial de ar, em célula Metso, variou de JG=0,92 cm/s para JG=1,59 cm/s, aumentou a concentração de partículas grossas próximo ao fundo do tanque. O Modelo de Sedimentação-Dispersão possibilitou a identificação dos limites das zonas turbulenta e quiescente, nas células Denver e Metso. Em ambas as células, quanto maior a taxa de aeração, menor a espessura da zona turbulenta. / Several attempts to correlate particle size and flotation response at the biggest Brazilian plants (iron ore and phosphate) have concluded that coarse particles (dp 100m) do not float efficiently. As solids suspension is a necessary precondition for particle collection, the study of coarse particle suspension in mechanical cells is fully justified and it is the objective of this thesis. In this work, particle suspension was studied in laboratory Denver and Wemco flotation cells (6,0 dm3) with apatite, quartz and hematite coarse particles. Complementary study was carried out in pilot scale with a Metso (3,000 dm3) cell which processed Ni ore in Western Australia. Fluid circulation in Denver and Wemco laboratory cells was characterized by the impeller pumping number (NQ) and also by water velocity (vb) measured at the impellers discharge under a typical range of working rotational speed (900 rpm N 1,300 rpm). For ungassed conditions, Denver impeller showed NQ=0.043 and 12.7cm/s vb 18.3cm/s, whereas Wemco type showed NQ=0.57 and 15.0 cm/s vb 21.8 cm/s. Under gassed conditions (0.05 cm/s JG 0.15cm/s for Denver; 0.52 cm/s JG 0.95 cm/s for Wemco), like centrifugal pumps, the impeller pumping capacity decreased markedly: 0.028 NQ 0.038 and 8.4 cm/s vb 17.3 cm/s for Denver and 0.42 NQ 0.53 and 11.6 cm/s vb 19.8 cm/s for Wemco. Measures using a pressure transducer placed near the stator/impeller discharge region (Denver and Wemco) illustrated the ability of both impellers to create turbulence in the cells. The impellers rotational speed (N) at which no particle remains on the cell bottom for more than one second (Zwieterings 1-s Criterium) was determined for Denver and Wemco cells under gassed (Njsg) and ungassed (Njsu) conditions. An empirical model was used to correlate Njs to particle (diameter-dp, specific gravity-s)-liquid (specific gravity-L; solids mass concentration-X, viscosity-)-gas (JG) properties. The results of the model indicated a ranking for the influence of the variables on Njs based on its power: (L)0.36-0.42> (dp)0.3> (X)0.2 > ()0.06-0.07. Regarding apatite particles, taking into account its size, terminal settling velocity (vt) and Njsu, it was possible to address the status of particle suspension (segregation, suspension and dragging) to impeller rotation (N/Njsu) versus fluid velocity at the discharge of the impeller (vt/vb). It was verified that the values of (N/Njsu) and (vt/vb) more favorable to promote the suspension of the coarsest particles are not the same for the finest ones. Distribution of apatite particles (dp=127m) along the height of Denver cell indicated that when N increases, particles become more uniformly distributed along the impellers axis, whereas at lower values of N, a segregation occurs on the cell bottom. At Metso pilot cell, when air feed was increased from JG=0.92 cm/s to 1.59 cm/s, the concentration of coarse particles (D50 > 100 m) on the lower part of the cell increased markedly. The adoption of the Sedimentation-Dispersion Model to Denver and Metso cells allowed the identification of the limit of the turbulent zone versus quiescent zone within the cell. In both cells, the higher was the air flow-rate, the lower was the height of the turbulent zone.

Esta tese apresenta um procedimento de identificação experimental de coeficientes hidrodinâmicos de veículos submarinos não tripulados. Apresenta-se o desenvolvimento de uma plataforma experimental para pesquisas em dinâmica, controle e navegação de veículos submarinos. A plataforma experimental inclui: 1) um veículo submarino não tripulado semi-autônomo do tipo estrutura-aberta chamado de LAURS, 2) um sistema multissensorial e multipropulsores para o controle de movimento, e 3) software e arquitetura de controle para a aquisição de dados dos sensores e o controle de movimento. A fim de deduzir as equações do movimento dinâmico do LAURS, apresenta-se a formulação geral das equações hidrodinâmicas não lineares de um veículo submarino com seis graus de liberdade. A partir destas equações gerais acopladas, são deduzidos modelos mais simples para um grau de liberdade (movimento unidirecional) e três graus de liberdade (movimento planar) do veículo. O método de estimação de parâmetros utilizado neste trabalho não requer medidas de aceleração e é baseado na aplicação da técnica dos mínimos quadrados à forma integral das equações dinâmicas do sistema. O procedimento de identificação proposto é baseado na informação dos sensores embarcados. Primeiramente, os coeficientes de arrasto são obtidos a partir de testes de velocidade constante e depois, fixando os coeficientes de arrasto do modelo matemático com estes valores obtidos, são identificados a inércia virtual e os coeficientes de acoplamento a partir de testes de velocidade variável. Nos testes de velocidade variável são aplicadas entradas de força do tipo senoidal. Apresentam-se os valores dos coeficientes hidrodinâmicos para os movimentos de avanço, deriva, arfagem, guinada e caturro do veículo, os quais foram obtidos usando o procedimento de identificação proposto. O desempenho dos modelos dinâmicos identificados é quantitativamente comparado ao movimento do veículo observado experimentalmente. Para o caso dos testes de velocidade constante em avanço e arfagem, foi feita uma comparação dos valores dos coeficientes obtidos usando a abordagem de identificação de sistemas com os dados obtidos a partir dos ensaios de reboque em tanque de provas. Os resultados obtidos validam o procedimento de identificação proposto. Além disso, são apresentados os resultados experimentais obtidos a partir de manobras do tipo zig-zag e é feita uma discussão da identificabilidade de coeficientes de modelos acoplados. Conclui-se que o procedimento de identificação proposto é eficaz na obtenção de valores reais (consistentes com a concepção física do veículo) para os coeficientes hidrodinâmicos de veículos submarinos. A fim de modelar a força hidrodinâmica que atua no veículo em avanço com movimento oscilatório e amplitudes menores do que um comprimento característico, são apresentados os resultados dos ensaios de oscilação forçada usando um mecanismo de movimento planar (MMP). Apresentam-se os valores dos coeficientes de arrasto e de inércia obtidos a partir dos ensaios em avanço no MMP para diferentes números de Keulegan-Carpenter. Os resultados mostram que os coeficientes de arrasto e de inércia para a faixa de velocidades de 0,1 até 0,8m/s dependem fortemente do número de Keulegan-Carpenter e não do número de Reynolds. A partir destes resultados, conclui-se que a amplitude da oscilação do veículo é o principal fator que causa a variação dos coeficientes hidrodinâmicos e não a velocidade do veículo. / In this work, a procedure for experimental identification of hydrodynamic coefficients of unmanned underwater vehicles is presented. At first, the development of a testbed for research on dynamics, control, and navigation of underwater vehicles is presented. This experimental platform includes: 1) a open-frame semi-autonomous unmanned underwater vehicle named LAURS, 2) a multi-sensorial and multi-thruster system for motion control, and 3) software and control architecture for sensor data logging and motion control. In order to derive the LAURS dynamic motion equations, the general formulation of the nonlinear hydrodynamic equations of motion of an underwater vehicle with six degree of freedom is initially presented. From these general coupled equations, simpler formulations with one (unidirectional movement) and three degrees of freedom (planar movement) are derived. The parameter estimation method does not require acceleration measurements and is based on the application of the least squares technique to the integral form of the system dynamic equations. The identification procedure is based on on-board sensor data. First the drag coefficients are obtained from constant velocity tests and afterwards, fixing the drag coefficients in the mathematical model with the obtained values, virtual inertia and coupling coefficients of the vehicle are identified from variable velocity tests. In the tests of variable velocity, sinusoidal force inputs are applied. Values of hydrodynamic coefficients for surge, sway, heave, yaw, and pitch motions are estimated using the proposed identification procedure. Performance of the identified dynamic models is quantitatively compared to the experimentally observed vehicle motion. In the case of constant velocity tests, for the surge and heave motions, comparisons of the hydrodynamic drag coefficient values obtained using the system identification method with data obtained from towing tank tests are presented. Obtained results corroborate for the feasibility of the proposed identification method. Moreover, experimental results obtained from zig-zag maneuvers are presented and the identifiability of coupled dynamic models is discussed. It is possible to conclude that using the proposed method actual hydrodynamic parameters might be estimated. In order to model the hydrodynamic force that acts on the vehicle, in surge motion, with oscillatory movements and with amplitudes that are smaller than or equal to the characteristic length of the LAURS, results of forced oscillation tests in a planar motion mechanism (PMM) are presented. The drag and inertia coefficient values obtained from surge motion tests in the PMM for different Keulegan-Carpenter numbers are presented and discussed. Results illustrates that drag and inertia coefficients, when the vehicle velocity is in the range of 0,1 and 0,8m/s, do not strongly depend on the Reynolds number, however, they are strongly dependent on the Keulegan-Carpenter number. In this context, we can conclude that the oscillation amplitude is the main factor that causes the variation of hydrodynamic coefficients and not the vehicle velocity.

Esta pesquisa teve como objetivo estudar a hidrodinâmica, a transferência de massa e a inativação de microrganismos indicadores durante o processo de ozonização de esgoto sanitário tratado previamente em reator UASB. A pesquisa foi dividida em três grupos de ensaios, experimentos I, II e III, nos quais foram medidas as concentrações de bolhas de ozônio, os campos de velocidades instantâneos e médios, os diâmetros das bolhas de ozônio e realizados ensaios de desinfecção com ozônio para inativação de microrganismos indicadores - E. coli, colifagos e Clostridium perfringens - e remoção de DQO. Estes ensaios foram realizados tanto em batelada (experimento I e II) quanto em fluxo contínuo (experimento III), e as dosagens de ozônio aplicado foram de 10 e 20 mg/L e os tempos de contato de 5, 10, 15 e 20 minutos. As concentrações, velocidades e diâmetros das bolhas de ozônio foram proporcionais às vazões de ozônio aplicadas e variaram, respectivamente, de 0,23 a 5,26%, de 6,84 a 10,81 cm/s e de 0,260 a 1,781 mm. A quantidade de ozônio consumido variou entre 50,5% e 99,3%, em relação à dose de ozônio aplicado, e seu valor foi decrescente com o aumento da vazão de ozônio. Quanto à inativação dos microrganismos indicadores, C. perfringens apresentou-se como o mais resistente à ação bactericida do ozônio seguido por E. coli e colifagos. Foram inativados 1,7 log de C. perfringens (Ct = 80 mg.min/L); 6,1 log de E. coli (Ct = 133 mg.min/L); e 100% de colifagos (Ct = 38 mg.min/L). O controle das características de ensaios - dose e vazão aplicadas e tempo de contato -, bem como das características hidrodinâmicas das bolhas de ozônio podem otimizar o processo de ozonização de esgoto sanitário tornando-o atrativo técnica e economicamente. / This research had as objective study hydrodynamics, mass transfer and indicating microrganisms inativation during the ozonization process of sanitary sewer treated previously in UASB reactor. The research was divided in three groups of assays, experiment I, II e III, in which had been measured the concentrations, velocity and diameter of bubbles and carried through assays of disinfection with ozone for indicating microrganisms inativation - E. coli, coliphages and C. perfringens - and COD removal. These assays had been carried through in batch (experiment I and II) how much in continuous flow (experiment III), and the dosages of applied ozone had been of 10 and 20 mg/L and the times of contact of 5, 10, 15 and 20 minutes. The concentrations, velocity and diameters of ozone bubbles had been proportional to the applied ozone outflows and had varied, respectively, of 0,23 to 5,26%, of 6,84 to 10,81 cm/s and 0,26 to 1,781 mm. The amount of consumed ozone varied between 50,5 and 99,3%, in relation to the dosage of applied ozone, and its value was decreasing with the increase of the ozone outflow. For the indicating microorganisms inativation, C. perfringens was presented as most resistant to the bactericidal action of ozone followed for E. coli and coliphages. Had been inactivated 1,7 log of C. perfringens (Ct = 80 mg.min/L); 6,1 log of E coli (Ct = 133 mg.min/L); and 100% of colifphages (Ct = 38 mg.min/L). The control of the characteristics of assays - dosage and outflow applied and time of contact -, as well as of the hydrodynamic characteristics of the ozone bubbles they can optimize the ozonization process of sanitary sewer becoming it attractive technique and economically.

Modelos numéricos são importantes ferramentas para avaliação do comportamento de corpos hídricos, notadamente com relação ao decaimento e mistura de constituintes ao longo do tempo. Neste trabalho apresenta-se o método empregado para adaptação e aplicação de um modelo matemático hidrodinâmico 2DH para simulação de variáveis de qualidade das águas a reservatórios rasos ou polimíticos. A descrição do desenvolvimento do modelo empregado (IPH-ECO), do processo de análise das condições do reservatório, seleção de dado intervenientes, discretização espacial e temporal, definição das condições de contorno hidrológicas e de aporto de cargas poluentes, bem como a definição espacial dos pontos de controle para aferição e validação são discutidos. São apresentados os resultados da resposta do modelo aplicado ao Reservatório Billings, em São Paulo. / Numerical models are strong tools to evaluate the fate of pollutants in lakes and reservoirs under transient conditions. This article brings the steps employed for preparation and implementation of a hydrodynamic 2DH model to simulate water quality variables in shallow or polymitc lakes. Description of the adaptation and implementation of IPH-ECO model process, compiling and setting of the hydrological and constituent loadings, spatial and temporal discretization and selection of control points are demonstrated and discussed. Some results of model calibration for Billings Reservoir, Sao Paulo, Brazil, are also presented.

O uso de agroquímicos pode causar uma grande variedade de impactos negativos em ambientes aquáticos. Em áreas de exploração agrícola, onde são usados tais produtos, há uma demanda por sistemas de bioremediação que conjuguem baixos custos e simplicidade operacional. Na presente tese são apresentados os resultados da pesquisa que consistiu em se investigar o destino ambiental do agroquímico ametrina quando adicionado a alagados construídos. Foram utilizados sistemas em micro e mesoescala, construídos em Viçosa-MG, que consistiam de macrófitas aquáticas (T. latifolia) plantadas sobre um leito de brita. Para melhor avaliação dos mecanismos nos alagados foi realizado um estudo hidrodinâmico e observou-se que as células operam com boa eficiência hidráulica. No experimento em mesoescala verificou-se a retenção/remoção de 39% da massa de ametrina aplicada, não sendo observadas diferenças significativas entre as 4 unidades utilizadas. No estudo em microcosmo, não foram observadas variações em relação ao teor de nutrientes e a morfo-anatomia das macrófitas. Tal fato pode ser interpretado positivamente, visto que mesmo sob perturbação ambiental a planta adulta conseguiu manter suas características. Como fator a ser considerado, verificou-se que o desenvolvimento inicial da T. latifolia pode ser prejudicado por reduzidas concentrações de ametrina. De uma maneira geral, observou-se que sistemas alagados construídos operando sob escoamento subsuperficial poderão vir a ser usados na mitigação da contaminação de águas por praguicidas. / Pesticides can cause a great spectrum of negative impacts in aquatic environmental. In agricultural lands, these products are largely used and in these regions there is a demand for low costs and simple bioremediation systems. In the present thesis, the results of the research about ametryn environmental fate in subsurface flow constructed wetlands systems are presented. The wetlands cells were built in microcosms and mesocosms scales at Viçosa city, Minas Gerais state. The experimental system was consisted of aquatic macrophytes (T. latifolia) cultivated on a porous gravel bed. A hydrodynamic study was performed for the better knowledge of the mechanisms of pesticide transport. The cells presented good hydraulic efficiency and in mesocosms wetlands were observed that 39% of ametryn amended was removed/retained. No statistical difference among the 4 cells performances was registered. At green house (microcosm) tests, no effects in nutrients and morpho-anatomy were observed. This fact can be interpreted positively, because ever under environmental disturbance, the macrophyte maintained its characteristics. However, aqueous 10-d germination and growth experiment indicate possible ametryn harmful effects to T. latifolia development. In general way, it was observed that vegetated constructed wetlands can be used in depollution of pesticides-contaminated waters.

O presente trabalho considera o problema de oxidação de matéria orgânica e inorgânica em esgoto sanitário através da ozonização, buscando aprofundar o conhecimento nos aspectos dúbios levantados em pesquisas conduzidas no Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) na USP (Universidade de São Paulo) e também citadas na literatura da área. O projeto que tem cunho experimental utilizou uma coluna de ozonização de seção transversal quadrada de 0,19 m de lado e 2,00 m de altura, formada por duas faces paralelas de acrílico e duas faces paralelas de vidro, onde as bolhas de ozônio ascensionais eram fornecidas por um difusor microporoso instalado na base da coluna. Gerou-se um banco de dados acerca das características hidrodinâmicas das bolhas ascensionais (velocidade ascensional, porcentagem pontual da concentração, diâmetro equivalente e área interfacial específica), além de alguns parâmetros físicos e químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), localizados como relevantes ao processo de oxidação de matéria orgânica e inorgânica através da ozonização, variando a vazão de ozônio de 50 a 300 L/h e o nível líquido de 0,30 a 1,80 m. Constatou-se que o valor de todas as características hidrodinâmicas estudadas aumenta com o aumento da vazão de gás ozônio injetado no difusor microporoso. Vale mencionar que a velocimetria a laser não intrusiva foi a ferramenta utilizada na determinação da velocidade bi-dimensional ascensional das bolhas, além de auxiliar na determinação do diâmetro equivalente. Já a porcentagem pontual da concentração das bolhas foi determinada através da contagem de radiação de uma sonda de Césio-137. As análises dos parâmetros físicos e químicos mostraram de forma geral e repetitiva que a redução de pH e alcalinidade não foram influenciadas pela dosagem de ozônio aplicada; que a porcentagem de redução da DQO teve um comportamento oscilatório, ora influenciado ora não influenciado pela dosagem de ozônio aplicada; que a condutividade teve redução nula; e que a turbidez e a cor verdadeira tiveram influência da dosagem de ozônio na eficiência de redução. A observação dos experimentos permitiu inferir que tanto as características físicas como as características de qualidade do efluente influem no tipo de comportamento observado para a DQO em função do tempo de contato. Os comportamentos previstos pela solução de equações básicas geradas para explicar o efeito inibidor de compostos intermediários permitiram obter evoluções monotonicamente crescentes ou monotonicamente decrescentes no tempo, além dos comportamentos oscilatórios da eficiência de redução da DQO observados neste trabalho. Os resultados experimentais das velocidades ascensionais, perfis da concentração das bolhas, diâmetros equivalente e áreas interfaciais específicas, em conjunto com os parâmetros físico-químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), formam um banco de dados a ser utilizado nas simulações da coluna de ozonização que virão a decorrer do presente trabalho. As equações governantes aqui apresentadas são merecedoras de estudos posteriores para o entendimento da dinâmica existente nas colunas de ozonização e a busca da otimização de seu uso. / This present work is a study about the oxidation problem of organic and inorganic matter in sanitary effluent by means of the ozonation, trying to improve the knowledge of dubious aspects considered in prior researches conducted in Department of Hydraulic and Sanitation of the EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) at USP (Universidade de São Paulo) and also found in specific studies. The project, which has experimental objective, used a column of ozonation of square transversal section of 0.19 m of side and 2.00 m of height with two parallel faces of acrylic and two parallel faces of glass, where bubbles of ozone in ascension were provided by a microporous diffuser installed in the base of the column. A file of data about hydrodynamic characteristics of the bubbles in ascension (velocity in ascension, punctual percentage of the concentration, equivalent diameter and specific interface area) was stored, besides some physical and chemical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon), important to the process of inorganic and organic matter oxidation by means of ozonation, changing the flow of the ozone from 50 to 300 L/h and the liquid level from 0.30 to 1.80 m. It was noticed that the value of all hydrodynamic characteristics analysed increases when the flow of the ozone injected in the microporous diffuser also increases. It is important to mention that no-indisposition laser velocimetry was used as an instrument to determine the bi-dimension velocity of the bubbles in ascension and to help determine the equivalent diameter, whereas the punctual percentage of the concentration of the bubbles was determined by means of counting Cesium-137 radiation. Analysis of chemical and physical parameters showed in a general and repetitive way that the reduction of the pH and alkalinity was not influenced by the dose of ozone used; the percentage of COD reduction had oscillated behaviour, being or not influenced by the dose of the ozone used. It also showed that conductivity had zero reduction and turbidity and real color here influenced by the dose of the ozone in terms of efficient reduction. The observation of the experiments permitted to infer that both physical and quality characteristics of the effluent influence the type of the behaviour of COD versus contact time. The behaviour expected by the solution of basic equations done to explain the inhibiting effect of intermediate compounds permitted to obtain increasing and decreasing evolutions in time, as well oscillated behaviour of the efficiency of COD reduction observed in this work. The experimental results of the velocities in ascension, the profile of the bubble concentration, equivalent diameter and specific interface area with chemical and physical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon) organize a file of data to be used in simulations of the ozonation column which will elapse from this present work. Specific equations here presented are worthy of further studies for the understanding of the dynamic present in the ozonation columns and the search of the optimization of its application.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-01T14:09:27Z No. of bitstreams: 1 flavianedefatimacandidadesouza.pdf: 2746511 bytes, checksum: fd1e6e022a94ac14636201a0ef8c3562 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-02T12:59:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 flavianedefatimacandidadesouza.pdf: 2746511 bytes, checksum: fd1e6e022a94ac14636201a0ef8c3562 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-02T12:59:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 flavianedefatimacandidadesouza.pdf: 2746511 bytes, checksum: fd1e6e022a94ac14636201a0ef8c3562 (MD5) Previous issue date: 2012-02-03 / Os mananciais de abastecimento público localizados em área urbana vêm sofrendo forte pressão do setor imobiliário que por vezes não poupa o entorno dos mananciais frente a expansão da mancha urbana. Os estudos desses ambientes considerando o sistema físico bacia hidrográfica são importantes para o conhecimento das alterações ocorridas ao longo do processo de urbanização. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo principal proporcionar uma visão sistêmica do reservatório de São Pedro, Juiz de Fora/MG, com base na avaliação do seu comportamento térmico através da modelagem, além de avaliar seu estado trófico. Foi utilizado o modelo IPH-ECO para simular a temperatura superficial da água com base em elementos climatológicos e condições de contorno (vazões de entrada e saída do reservatório). A modelagem ocorreu de Julho de 2010 a Junho de 2011, onde os parâmetros temperatura da água e oxigênio dissolvido foram monitorados. Os ensaios de fósforo total foram realizados visando a caracterização do grau de eutrofização deste reservatório através do cálculo do índice de estado trófico (IET). Os resultados mostraram uma baixa fertilização do reservatório, com predominância do enquadramento oligotrófico segundo a classificação de Carlson modificada por Toledo. A simulação da temperatura da água se mostrou de forma eficiente com representatividade acima de 90 %. As temperaturas se comportaram de forma satisfatória no processo da modelagem, considerando as vazões dos tributários. As simulações de temperatura da água, em média pelos três pontos de saída selecionados no modelo, ficaram em torno de 21,95 ºC e as temperaturas observadas, também em média pelos três pontos, ficaram em torno de 22, 21 °C. Portanto a representatividade do modelo se mostrou eficiente para o reservatório de São Pedro. A contribuição dos afluentes se mostrou muito importante para as simulações hidrodinâmicas, pois a variação das vazões limita ou regulariza as temperaturas deste reservatório. / The public water supply sources located in an urban area has come under heavy pressure from the real estate industry that sometimes does not spare the surroundings of springs forward the expansion of urban sprawl. Studies of these environments considering the physical system watershed are important to understanding the changes in the process of urbanization. In this context, this study aimed to provide a systemic view of the reservoir of São Pedro, Juiz de Fora / MG, based on evaluation of their thermal behavior through modeling, assessing its trophic state. We used the IPH-ECO model to simulate the surface temperature of the water on the basis of climatological and boundary conditions (flow rates in and out of the reservoir). The modeling was July 2010 to June 2011, where the parameters water temperature and dissolved oxygen were monitored. The total phosphorus tests were conducted to characterize the degree of eutrophication of the reservoir by calculating the trophic state index (IET). The results showed a low fertilization of the reservoir, with a predominance of oligotrophic environment according to the classification modified by Carlson Toledo. The simulation of the temperature of the water proved so efficient with over 90% representation. Temperatures behaved satisfactorily in the process of modeling, considering the flow of the tributaries. The simulations of water temperature on average by three points selected in the model output, were around 21.95 ° C and the observed temperatures, again on average by three points, were around 22, 21 ° C. Therefore, the representativeness of the model is efficient for the shell of São Pedro. The contribution of the tributaries was very important for the hydrodynamic simulations, as the variation of flow limits or regulates the temperature of the reservoir.