Orientador: José Mario De Martino / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:16:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_RafaelGuimaraes_M.pdf: 8228877 bytes, checksum: 7b943d579b89dd9cb856e7bc292a1c33 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta um ambiente de visualização interativo em tempo-real para a simulação do comportamento de risers rígidos verticais. O riser é um duto cilíndrico essencial na extração de óleo em águas profundas e ultra-profundas, uma tarefa desafiadora que impõe diversas cargas sobre a estrutura. Ondas, correntes e movimentos da plataforma são algumas dessas fontes de tensão, que podem levar a danos por fadiga ou mesmo rupturas. Simulações computacionais é uma ferramenta de grande valia para prevenir e diagnosticar tais problemas, mas em geral apresentam a desvantagem de produzir um grande volume de dados numéricos de difícil interpretação. Técnicas de visualização científica podem ser utilizadas para representar os dados de uma maneira mais intuitiva e realista. Entretanto, os sistemas identificados na literatura apresentam limitações quanto à interação em tempo-real. A visualização é realizada como um playback, após a simulação ter sido completado, e sempre que os parâmetros de simulação são alterados o usuário deve esperar um tempo considerável enquanto os resultados são recalculados. Neste trabalho, o ambiente desenvolvido permite a visualização do comportamento do riser com interação em tempo-real, em que o novo comportamento do riser é obtido imediatamente após os parâmetros de simulação ser alterado pelo usuário / Abstract: This work presents a visualization environment with real-time interaction for the simulation of vertical rigid risers. The riser is a cylindrical pipe essential for the extraction of oil in deep and ultra-deep waters, a challenging task that imposes several loads over the structure. Waves, currents and platform movements are some of these stress sources that may lead to fatigue damage or even rupture. Computer simulations are a tool of great value for preventing and diagnosing such problems, but have usually the drawback of producing a large volume of numerical data difficult of being interpreted by the user. Scientific visualization techniques can be used to represent data in a more intuitive and realistic way. However, projects identified in the literature present limitations regarding real-time interaction. The visualization is performed as a playback, after the simulation has been completed, and whenever simulation parameters are changed, the user has to wait a considerable time for the results to be recalculated. In this work, the developed simulation environment allows visualization of riser behavior with real-time interaction, where the new riser behavior is obtained immediately after simulation parameters are changed by the user / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Sérgio Nascimento Bordalo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:52:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tochetto_LuanGregori_M.pdf: 7430018 bytes, checksum: 8523efb2c0601ab21d1e2057f0d7c2af (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Tubulações submarinas, tais como risers e jumpers, sofrem carregamentos estáticos e dinâmicos devido a forças ambientais, correntes marítimas e ondas, carregamentos devido aos deslocamentos da unidade flutuante de produção (plataformas ou navios), escoamento interno, além de outras causas. O controle dos deslocamentos oscilatórios dessas tubulações é fundamental para a confiabilidade e vida em fadiga desses sistemas, motivando projetos de pesquisa com tal propósito nos últimos anos. Uma tecnologia em consideração é o Pounding Tuned Mass Damper (PTMD), o qual é o assunto do presente trabalho. Este trabalho apresenta um estudo experimental de um absorvedor de vibrações - o PTMD - acoplado a um modelo de jumper submarino em escala reduzida. O aparato é composto de uma seção de tubo montada em um sistema de suspensão elástica para movimento em duas direções, propiciando similaridade dinâmica parcial entre o protótipo e o modelo. O modelo de PTMD é um sistema massa - mola anexado, similar a um supressor tuned mass damper (TMD), a não ser a adição de um envoltório de batimento, o qual limita o deslocamento da massa do PTMD, dissipando energia do tubo oscilante através do impacto da massa do PTMD contra esse envoltório. Experimentos de oscilação livre e forçada foram realizados na direção vertical, no seco e na água. Os resultados obtidos de amplitude versus frequência foram utilização para determinar a eficácia do absorvedor quando comparado com sua operação a seco. Os resultados deste trabalho são os primeiros passos no desenvolvimento de um dispositivo aplicável a uma real tubulação submarina de petróleo. Os dados adquiridos neste trabalho foram empregados na melhoria e desenvolvimento de um modelo numérico do sistema tubo - PTMD para um simulador computacional / Abstract: Submarine pipelines, such as jumpers and risers, suffer static and dynamic loads due to environmental forces - currents and waves, to the displacements of floating production units (platforms or ships) and to the internal flow, among other causes. Controlling the oscillatory displacements of the pipelines is critical to the reliability and fatigue of these systems, motivating research projects to deal with such issues in the past few years. One technology under consideration is the Pounding Tuned Mass Damper (PTMD), which is the subject of the present work. The current work presents an experimental study of a vibration suppressor - the PTMD - attached to a scaled down submarine jumper model. The apparatus is composed of a test pipe section mounted on an elastic suspension harness for two directions of motion, providing partial dynamic similarity between the prototype and the model. The PTMD model is a lumped mass-spring attachment similar to a tuned mass dumper (TMD) suppressor, but with the addition of a pounding layer, which limits the motion of the PTMD mass, dissipating the energy of the oscillating pipe through the impact of the PTMD mass against that layer. So far, free and forced oscillation experiments were executed, in the vertical direction. The tests were conducted in a water tank, where comparisons of amplitude versus frequency were made to determine the suppressor effectiveness, on air and underwater. The results of this work are the preliminary step on the development of a device applicable to an actual petroleum submarine pipeline. The data gathered from this work was employed in the improvement of a numerical model of the pipe-PTMD system for a computer simulator / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trevisan_FranciscoExaltacao_M.pdf: 3270691 bytes, checksum: fe9889927a406d7a231ce2e2e37eb5cc (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Considerados de grande importância na indústria de petróleo, os óleos pesados constituem grande parte da reserva nacional, e mundial, a ser explotada e produzida. Devido a dificuldades associadas às características desfavoráveis deste tipo de óleo, como viscosidade e densidade, tem-se procurado métodos que viabilizem economicamente sua produção e transporte. Uma dessas técnicas é o core flow, que consiste basicamente na injeção lateral de pequenas quantidades de água junto ao óleo para que a primeira lubrifique o escoamento. Entretanto com a queda de pressão ao longo da tubulação, é inevitável que haja o desprendimento do gás inicialmente em solução no petróleo, o que altera as características do escoamento bifásico óleo pesado-água. Neste trabalho foram feitos testes experimentais para obter diversas informações sobre os padrões de fluxo em escoamento horizontal e as queda de pressão correspondentes. Foram elaborados mapas de fluxo onde se encontram os diversos padrões observados para cada trio de vazões de cada fase escoada. Os gradientes de pressão obtidos foram apresentados em forma de cartas e também comparados com outros tipos de fluxo, para melhor avaliar o comportamento das perdas de carga. Além disso, foi elaborado uma correlação matemática que prevê o gradiente de pressão estimando uma viscosidade equivalente do fluxo trifásico. A presença do gás aumentou o gradiente de pressão, porém o método de injeção de água para o transporte de óleos pesados provou ainda ser eficaz / Abstract: Considered to be of great importance to the oil industry, heavy oils represent a significant part of national, and worldwide, unexploited reserves. Do to the difficulties associated with the unfavorable characteristics ofthis type of oil, such as viscosity and density, heavy oil economic production and transportation techniques are being studied. One of these methods is the core flow, which consists on the lateral injection offew amounts ofwater that lubricates the oil flow. However, the pressure drop along the tube makes the gas dissociation inevitable, which wiIl alter the oil-water flow characteristics. This work presents an experimental study done to obtain more information on horizontal three-phase flow pattems and the corresponding pressure drop. Flow maps were developed, where the observed pattems were related to its corresponding superficial velocity trios. The obtained pressure gradients are presented in graphic forms and compared to other flow types, for a better evaluation of its behavior. A mathematical correlation that predicts the pressure loss by estimating an equivalent viscosity was also developed. Despite the pressure gradient increase, caused by the gaseous phase, the technique of water injection for the transport ofheavy oil has still proven to be efficient / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Made available in DSpace on 2014-06-12T22:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1431_1.pdf: 8306644 bytes, checksum: 0d9cd289bfe883828a25536e283506c0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / A zona costeira de Itamaracá se apresenta como um ambiente altamente dinâmico, no qual interagem processos terrestres e oceânicos que alteram constantemente suas características. Neste contexto, o presente estudo visa compreender os processos causadores de tais mudanças a partir do desenvolvimento e aplicação de metodologias, que incluem o processamento digital de imagens e a obtenção de dados in situ. Na primeira etapa, foram utilizados sensoriamento remoto e SIG (Sistema de Informação Geográfica) para analisar a distribuição dos manguezais do sistema estuarino de Itamaracá e identificar as mudanças ocorridas na vegetação, no período compreendido entre 1974 e 2001. A abordagem utilizada foi baseada no método de classificação supervisionada em imagens multiespectrais e multi-temporal SPOT/HRV e Landsat7/ETM+. Foram computadas as áreas preservadas de floresta de mangue (4.118,01 ha), apicum (397,28 ha), lavado (464,77 ha) e fazendas de camarão (484,05 ha) a partir de imagens ETM+ (2001), em Itamaracá, Goiana, Itapissuma e Igarassu. A análise temporal foi realizada em 64% da área total do sistema estuarino, onde foi computada uma redução de floresta de mangue em torno de 11%, no período de 27 anos (1974-2001). A taxa anual de desmatamento do manguezal foi de 0,42% (1974-1996) e 0,28% (1996-2001). Por sua vez, áreas ocupadas por fazendas de camarão cresceram 394% (1996-2001). O coeficiente kappa e a exatidão global do mapa temático produzido pelo método de classificação foram de 0,97 e 98,56% (ETM+) e 0,95 e 97,38% (SPOT), respectivamente. Os resultados obtidos apontaram a atividade de carcinicultura como um dos vetores responsáveis pelo desmatamento da floresta de mangue e comprovaram que o desmatamento interferiu na distribuição de sedimentos no CSC. A segunda etapa do estudo baseou-se na premissa de que a circulação é a grande responsável pelo controle e distribuição das partículas sedimentares e que a caracterização de seu padrão pode contribuir para o entendimento de processos deposicionais. Foram realizadas análises da variabilidade espaço-sazonal da circulação (correntometria), dos parâmetros termohalinos (CTD - Conductivity-Temperature-Depth) e da presença de sedimentos em suspensão a partir do OBS (retroespalhamento ótico) no braço sul do Canal de Santa Cruz (CSC), durante o ciclo completo de maré. Os parâmetros termohalinos, na camada superficial do CSC, apresentaram pequena variação no final do ciclo. Todavia foi observada uma variabilidade sazonal, com valores médios de temperatura e salinidade, respectivamente, de 30ºC e 36 (período seco) e 27ºC e 25 (período chuvoso), quando foi registrada maior presença de materiais em suspensão (OBS=88). Em ambos os períodos, não foi observada estratificação em relação à temperatura e à salinidade, ao longo da coluna d água, indicando que a circulação no braço sul do CSC é, predominantemente, dominada pela forçante da maré. Posteriormente, foram obtidos dados ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), no intuito de analisar a circulação horizontal e vertical nas desembocaduras do CSC e do rio Timbó. Foram gerados mapas de intensidade e direção das correntes, na superfície, meia água e fundo. Os maiores valores foram observados durante a vazante, apresentando uma média de 0,93 m s-1, na entrada do CSC e, 0,68 m s-1, na desembocadura do rio Timbó. A distribuição vertical obtida pelo ADCP permitiu verificar locais, ao longo da profundidade, em que a componente da corrente segue no sentido oposto ao de fluxo predominante. O sentido do fluxo da circulação residual, nos períodos seco e chuvoso, interferiu no padrão de sedimentação na área de estudo, indicando uma variabilidade sazonal. As intensidades das correntes e a vazão calculada comprovaram, cientificamente, a existência do molhe hidráulico na desembocadura sul do CSC, que funciona como uma barreira à deriva litorânea. A terceira etapa da pesquisa buscou o entendimento dos processos de transporte e deposição de sedimentos, associados à hidrodinâmica local, baseada na extração de feições deposicionais. Esta etapa do estudo apresenta uma metodologia que utiliza operadores para detecção de bordas, na banda 1 das imagens SPOT5/HRG (2003) e IKONOS (2005), no intuito de identificar feições de base em águas costeiras rasas. Os resultados foram obtidos a partir do operador Compass-gradiente Prewitt, que forneceu imagens com feições sedimentares resultantes da ação hidrodinâmica (sand waves, swash-bar, dique marginal, bancos transversais e canais de fluxo), além bancos de recifes algálicos. Esse estudo indicou que o uso de dados obtidos por sensores remotos passivos e por medições diretas contribuiu, de forma eficaz, para analisar as alterações nas feições deposicionais da Zona Costeira de Itamaracá

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-04T18:44:38Z No. of bitstreams: 2 DANTAS, C. E. de O. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - UFPE, Recife, 2012.pdf: 10576694 bytes, checksum: 447017a678c5c964773b8e119df91e29 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T18:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DANTAS, C. E. de O. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - UFPE, Recife, 2012.pdf: 10576694 bytes, checksum: 447017a678c5c964773b8e119df91e29 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-06-29 / CNPq / A pesquisa tem como objetivo geral aprimorar a previsão e o controle de inundações com suporte de informações espaciais de alta resolução para o planejamento territorial, com foco na proteção das cidades. De forma integrada a este objetivo, são abordados os avanços decorrentes da utilização de informações espaciais mais precisas na modelagem dos processos hidrológicos e hidrodinâmicos por ocasião de eventos de cheia, bem como o ganho da qualidade potencializado pelas informações de alta resolução espacial no aprimoramento de projetos, no monitoramento, no planejamento de obras de contenção de cheias e nas intervenções urbanas para minorar a ocorrência de inundações. O trabalho utiliza o mapeamento digital a laser, a partir de dados LiDAR, e as ortofotos digitais, gerados após as inundações ocorridas em junho de 2010, para a região mais atingida no Estado de Pernambuco, gerando produtos cartográficos de alta precisão. A partir do histórico de precipitações na bacia hidrográfica do rio Una, em Pernambuco, foi feito um estudo de regionalização e classificação das chuvas intensas, buscando definir padrões da distribuição de chuvas que geram as inundações na bacia. Com base nessas abordagens, as informações espaciais são utilizadas em modelos hidrológicos e hidrodinâmicos, juntamente com os dados hidrológicos levantados, na composição de modelo para alerta de cheias e geração de cenários de inundação em cidades da bacia hidrográfica do rio Una. Como resultado, demonstra-se que a determinação de padrões de precipitação explica adequadamente a ocorrência dos principais eventos de cheia, possibilitando a previsão e o acompanhamento das inundações a partir da previsão meteorológica e do monitoramento pluviométrico.

Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguêz de Mello, CENPES.

Orientador : Antonio Claudio de França Correa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T04:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Portella_RicardoCunhaMattos_M.pdf: 3725309 bytes, checksum: 7f5f88c98b9185e66c8c098b8171c306 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Experimentos de deslocamento miscível são realizados para se determinar a dispersão em meios porosos. Medidas da composição do fluído na saida do testemunho são interpretadas usando-se vários modelos. A equação da convecção-dispersão modela o fluxo miscível em testemunhos homogêneos. Os dados para testemunhos heterogêneos podem ser interpretados usando-se o modelo de Coats-Smith. O modelo das eSleras porosas e o modelo de difusão transversa na matriz. Destes modelos o único que apresenta uma solução analítica simples é a equação da convecção-dispersão. Usualmente as equações dos modelos heterogêneos são resolvidas com métodos de diferenças que tem associada a si uma dispersão numérica, a qual se soma à dispersão física no meio poroso. Assim, estes métodos necessitam corrigir esta dispersão numérica, o que faz com que eles fiquem muito lentos computacionalmente. Além disso, os métodos de ajuste de curva podem nos levar à respostas erradas se a estimativa inicial é muito diferente do conjunto de parâmetros que dão o melhor ajuste. Esta dissertação apresenta uma nova metodologia para interpretar deslocamentos de deslocamento miscível. O modelos heterogêneos são resolvidos invertendo-se numericamente as soluções destes modelos obtidas no espaço de Laplace. A inversão numérica é feita com o algoritmo de Crump que para esta classe de problemas, dá resposta exatas até a sexta casa decimal. A inversão numérica de translormadas de Laplace é virtualmente isenta de dispersão numérica. Como estimativa inicial do procedimento de ajuste de curva, o método utiliza valores obtidos por métodos gráficos convergência mais rápida para o conjunto ótimo de parâmetros. A aplicação dos métodos gráficos somente é possivel para experimentos de injeção de banco os dados do efluente são deconvoluídos. Isto é, os dados do efluente referentes à injeção de banco são transformados em dados equivalentes à uma injeção contínua. Assim. pode-se aplicar os métodos gráficos nos dados deconvoluidos. Uma análise de vários experimentos de deslocamento miscível apresentados por Bretz e Orr foi realizada com a metodologia aqui proposta, e os resultados obtidos por estes autores. A metodologia provou ser mais rápida e precisa que os métodos usuais de interpretação. Também foi montado um aparato experimental que coleta e envia dados de concentração na saída do testemunho diretamente a um microcomputador permitindo assim um maior controle sobre o teste, uma maior confiabilidade dos dados obtidos e uma estimativa dos parâmetros de deslocamento miscível enquanto se process o teste / Abstract: Miscible displacement experiments are carried out to compute the amount of mixing in porous media. Effluent composition measurements are interpreted using various models. The convection-dispersion equation modeks the mixing behavior in interpreted using the Coats-Smith model, the Porous Sphere model and the Transverse Matrix Difusion Model. Of those models the only one that presents a simple analitycal solution is the convection-dispersion model. Usually the equations of for the heterogeneous models are solved by finite difference method which result in inherent numerical dispersion in adition to the actual physical dispersion. Thys, these methods must correct for the numerical dispersion, what make them too slow to compute. Besides that, the curve fitting methods can lead to uncertain answers if the initial guess is much different from the set of parameters thar gives the best fit. This paper presents a new methodology to interpret miscible displament experiments. He heterogeneous models are solved by numerically inverting the solutions for those models obtained in Laplace domain. The numerical inversion is done by the Crump's algorithm, which for this class of problems, gives exact answers up to six figures. The numerical inversion of Laplace transforms is virtuallu free fromm numerical dispersion. As initial guess of the curve fitting procedure, the method utilizes values obtained by graphical methods, ensuring a faster convergency to the optimal set of parameters. The application of the graphical methods is onlu possible for a step cange inhection experiment. For slug injection experiments the effluent data are deconvolved, that is, the equivalent effluent data of a step change injection. Thus we can apply the graphical methodson the deconvovled data. An analusis of various experiments published on literatyre was carried out by the proposed methods herein and the results conpared with literature's results. The methodology proved to be faster and more accurate than the usual methods of interpretation. Usually, in miscible displacement experiments, only the effluent composition is mesasured supposing that a perfect step change or slug is injected at core inlet. As shown the experiments presented in this paper there is a dispersion of the front before it enters on the core, Thar changes the behavior of the outlet composition profile leading us to make uncertain interpretations. We can avod that by doing measurements of fluid composition on inlet and outlet of the core and the apply the deconvolution method on these data to obtain the equivalent response to a step change / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-27T09:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarcusViniciusFranchidos_M.pdf: 2250280 bytes, checksum: 714679541259e76068e17573b7fb74b1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Vibrações Induzidas por Vórtices em dutos com vãos livres sujeitos a corrente marítima é um problema presente na indústria offshore. Embora significativos esforços tenham sido feitos para entender este complicado problema de interação fluido estrutura, a modelagem numérica para cálculo é ainda um grande desafio. O presente trabalho tem como objetivo principal caracterizar o comportamento dinâmico dos dutos em vãos livres sob os efeitos do fenômeno da vibração induzida por vórtices (VIV). A disponibilidade de diversos programas de cálculo de VIV para estruturas offshore esbeltas facilita a avaliação da vida útil dessas estruturas e reduz o custo de projetos. No entanto, um bom domínio das metodologias adotadas por programas utilizados na indústria e a consciência das limitações correspondentes a diferentes técnicas são fundamentais para que o analista faça uso adequado dessas ferramentas computacionais. Neste sentido, este trabalho faz uma revisão dos diferentes modelos para estimar as forças de VIV devidas à corrente marinha. Para isto, diferentes programas de computador foram utilizados para calcular as vibrações na direção transversal de incidência de corrente, provocadas pelo desprendimento de vórtices em um duto com vão livre. As simulações do comportamento dinâmico da parcela em vão livre do duto foram realizadas utilizando três abordagens, respectivamente: modelos hidrodinâmicos de força de VIV semi-empíricos, no domínio da frequência; modelos hidrodinâmicos de força de VIV semi-empíricos, baseados nos coeficientes de sustentação e número de Strouhal, no domínio do tempo e um modelo hidrodinâmico de wakeoscillator, no domínio do tempo. Os resultados das simulações são analisados através de comparações com dados experimentais. Além disso, as limitações da cada modelo são discutidas / Abstract: Vortex induced vibration (VIV) of free span pipeline subjecting to ocean current is a present problem in the offshore industry. Although significant efforts have done to understand this complicated fluid structure interaction problem, the numerical modeling and predicting is still a big challenge. The primary objective of this work is to characterize the dynamic behavior of pipelines with free span under the effects of the Vortex-Induced Vibration (VIV) phenomenon. Different models to estimate VIV forces due to sea current are discussed. For this purpose, different computer programs were used to predict vibrations in the transverse direction of the current incidence direction, caused by the vortex shedding in a free span of the pipeline. Simulations of the dynamic behavior of a free span portion of the pipeline were carried out by two approaches, respectively: semi-empirical hydrodynamic VIV force model, in frequency domain and, semi-empirical VIV force model based on the lift coefficient and Strouhal number, in time domain and a wake oscillator in time domain. Simulations results are analyzed through comparisons with experimental data and also limitations of the each model are discussed / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Localizados na interface entre a terra e o mar, sistemas estuarinos estão propensos a grandes influências de substâncias que são introduzidas por diversas fontes, incluindo rios, deposição atmosférica, efluentes e escoamento de água superficial. Estas áreas, em geral, possuem um forte gradiente de concentração de substâncias químicas, onde essas são transformadas, retidas ou eliminadas. O Canal de Piaçaguera está inserido no Sistema Estuarino de Santos e São Vicente (SESS), localizado na Bacia Hidrográfica da Baixada Santista, situada na região Região Metropolitana da Baixada Santista (RMBS), que compreende os municípios de Cubatão, Santos, São Vicente, Guarujá e Praia Grande. No SESS foram implantadas, na década de 50, diversas indústrias de base (siderurgia, petroquímica e de fertilizantes), que assim como o Porto de Santos, maior da América Latina, detém alto potencial poluidor, o que fez desse estuário um grande receptor de resíduos tóxicos e efluentes líquidos contaminados. A região do Canal de Piaçaguera, área considerada mais crítica em termos de poluição desse estuário, recebe efluentes de diversas indústrias e tem como outras importantes fontes poluidoras as atividades de dragagem, deposição atmosférica, águas provenientes de drenagem superficial, esgotos clandestinos e o Porto de Santos. O presente trabalho buscou ampliar o conhecimento da poluição das águas superficiais do Canal de Piaçaguera e verificar a influência da hidrodinâmica na contaminação dessa área e em outras áreas do estuário. Primeiramente foi realizada uma avaliação dos dados de qualidade das águas superficiais da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb) medidos em pontos dos rios Mogi, Piaçaguera e Cubatão, os quais despejam suas águas no canal, dos anos de 2000 a 2010. Para estimar as concentrações e área atingidas foram realizadas simulações da dispersão de poluentes em pontos dentro e fora do canal, a partir da modelagem numérica acoplada, de hidrodinâmica e dispersão. O diagnóstico de qualidade da água indica comprometimento da qualidade ambiental dos corpos dágua estudados, visto que apresentam teores acentuados de poluentes diversos e de fontes difusas, destacando-se as industriais e dos terminais portuários. O rio Piaçaguera contribuiu com o maior número de poluentes e mais elevada concentração deles. A modelagem demonstrou que o Canal de Piaçaguera apresenta circulação com energia bem menor que outras áreas do estuário, sendo notório o menor espalhamento de poluentes nessa área, de modo que a baixa velocidade das correntes no Canal é associada a menor dispersão de partículas. Considerando o lançamento contínuo de poluentes e fatores agravantes como, baixa hidrodinâmica, a bioacumulação e resuspensão dos sedimentos contaminados, é evidente que essa área necessita de maior controle e rigidez na disposição dos materiais com alto potencial poluidor. / Located at the interface between land and sea, estuarine systems are prone to large influences of substances that are introduced by various sources, including rivers, atmospheric deposition, wastewater and surface water runoff. These areas generally have a strong concentration gradient of chemicals where these are transformed, retained or eliminated. The Piaçaguera\'s channel is inserted at the estuarine system of Santos and São Vicente (SESS), located in the Santos Basin, located in the metropolitan area of Santos (RMBS), which includes the cities of Cubatao, Santos, Sao Vicente, Guaruja and Praia Grande. At the SESS were implanted, in the 1950s, several basic industries (steel, petrochemicals and fertilizers), that as the Port of Santos, Latin America\'s largest, has high pollution potential as well as the Port of Santos, what made this a great receiver estuary of toxic waste and contaminated wastewater. The region Piaçagueras channel, an area considered most critical in terms of pollution of the estuary receives effluents from various industries and its other major pollution sources of dredging activities, atmospheric deposition, water from surface drainage, underground running down and the Port of Santos . This study aimed to expand knowledge of the pollution of surface waters of the Channel Piaçaguera and the influence of hydrodynamics on the contamination of the area. We first carried out an evaluation of the data quality of surface waters of the State Environmental Company of São Paulo (Cetesb) at the points measured in the river Mogi, Piaçaguera and Cubatão, which discharge their waters into the canal, of the years 2000 to 2010. To estimate the concentrations and area affected were carried out simulations of pollutant dispersion in points inside and outside the channel from the coupled numerical modeling of hydrodynamics and dispersion. The diagnosis of water quality indicates impairment of environmental quality of the water bodies studied, since they exhibit high values concentration of various pollutants and diffuse sources, especially the industrial and port terminals. The river Piaçaguera contributed the largest number of pollutants and the higher their concentration theirs. The modeling demonstrated that the Piaçagueras channel has circulation with far less energy than other areas of the estuary, being remarkable the lowest spread of pollutants in this area, so that the low kinetic energy of currents in the channel is associated with a lower dispersion of particles. Considering the continuous discharge of pollutants and aggravating factors such as low hydrodynamics, bioaccumulation and resuspension of contaminated sediments, it is clear that this area needs greater rigidity in the control and disposal of materials with high pollution potential.

Orientador: Milton Dall'Aglio Sobrinho / Banca: Tsunao Matsumoto / Banca: Gilson Arimura Arima / Resumo: O reator aeróbio de leito fluidizado com circulação apresenta características que permitem efetuar o tratamento em apenas uma etapa. O uso deste reator torna-se atraente devido à possibilidade de mantê-lo com uma alta concentração de biomassa ativa, propiciando seu porte compacto, conseqüência do reduzido período de detenção hidráulica. A eficiência do biofilme no tratamento depende das condições hidrodinâmicas do reator, uma vez que sua espessura pode ser alterada de acordo com a velocidade de circulação, e a transferência de oxigênio através de suas camadas depende da vazão de ar injetada no sistema. O trabalho propôs-se a investigar a influência da relação entre diâmetros dos tubos concêntricos em quatro configurações, mantendo o diâmetro externo constante e igual a 250 mm e alterando o diâmetro interno entre 100, 125, 150 e 200 mm, proporcionando relações Ae/Ai iguais a 5,25; 3,00; 1,78 e; 0,56, respectivamente. O tubo interno possui 2,22 m e é posicionado 0,05m acima do fundo do reator. A altura estática da coluna de fluido foi 2,35 m. Os ensaios hidrodinâmicos - velocidade do líquido, fração volumétrica de ar, tempo de mistura - e os de transferência de oxigênio foram realizados para vazões de ar até 2500 l/h em meio bifásico e em meio trifásico com concentrações de areia iguais a 30, 70, 100 e 150 g/l. O diâmetro interno de 125 mm foi o mais eficiente na indução de velocidade de circulação do líquido. A fração volumétrica de ar aumentou com o aumento do diâmetro interno para mesmas velocidades superficiais de ar, com exceção do menor diâmetro, o qual apresentou comportamento diferenciado dos demais. Os reator com diâmetro interno de 150 mm apresentou maiores valores de KLa para as mesmas vazões de ar. Observou-se que a adição de sólidos causou um decréscimo da velocidade do líquido e da fração... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Aerobic internal-loop airlift reactor has some characteristics that allow wastewater treatment in a single stage. The attractive to use this kind of reactor is mainly because of its capacity of maintaining a high active biomass concentration into it, which induces its small structure, in a consequence of its small hydraulic detention time. The biofilm efficiency in the treatment depends on reactor's hydrodynamic conditions. The structure of the biofilm and the oxygen transfer into its layers is affected by the liquid velocity induced by the air flow rate. This work proposed an investigation about the influence of the diameter of the concentric tubes, using four geometric configurations. The model had a 250 mm external tube and the inner draft tube with diameters of 100, 125, 150 and 200 mm, which means AD/AR equals to 5.25, 3.00, 1.78 and 0.56, respectively. The draft tube's height was 2,22 m and was positioned 0,05 m above the bottom of the reactor. The static fluid height was 2,35 m. The hydrodynamic tests - liquid velocities, gas hold up, mixture time - and the oxygen transfer tests were conducted for two and three-phase systems, with variable air flow rate up to 2500 l/h. The solid phase concentrations used were 30, 70, 100 and 150 g/l. The 125 mm reactor was the most efficient in inducing the liquid circulation velocity. The gas hold up increased with the increasing of the draft tube diameter, for same superficial gas velocities, excepting the 100 mm, which showed a different behavior. The 150 mm reactor presented the highest values for KLa for the same air rate. It was noticed that the solids addiction decreased the liquid velocity, gas hold up and oxygen transfer. Hydrodynamics equations found in literature showed a limited applicability, evidencing the necessity of relations capable to reach the most different configuration for this kind of reactor. A mass transfer mathematic...(Complete abstract click electronic acces below) / Mestre