O proposito deste trabalho é apresentar uma metodologia para projeto de uma turbina axial para micro aproveitamentos hidráulicos com ênfase no projeto das geometrias do rotor e distribuidor, incluindo os resultados analíticos e numéricos através do método dos painéis. Comparações do projeto analítico com testes de campo são também apresentadas. A metodologia analítica utilizada foi a teoria do escoamento não-viscoso de Wenig que avalia os fatores de interferência para modelar o quanto as características de sustentação e arrasto de uma cascata de perfis são relacionadas com as de um perfil isolado. Foi verificado que a teoria de Wenig fornece uma boa previsão do fator de interferência se o ângulo de ataque for relativamente baixo e a espessura das pás for relativamente pequena quando comparada com a distância entre as pás. A metodologia numérica usando o método de vorticidade superficial proposto por Martensen para uma cascata de perfis e para um perfil isolado foi utilizada para se ter uma comparação com os coeficientes analíticos de sustentação e arrasto. Testes de campo foram realizados em um protótipo de 20 kW de acordo com a norma IEC-60041 e sua comparação com o método analítico e por consequência o método numérico validou o método empregado para confecção das pás do rotor e distribuidor. / The purpose of this work is to present a methodology to design a small axial hydraulic turbine with emphasis on the project of the profiles of the runner and wicket gate, including both analytical and numerical results from a cascade panel method. Comparisons with field test measurements of a prototype are also presented. The analytical methodology used is the Wenigs inviscid flow theory which requires the evaluation of interference factors to model how lift and drag characteristics of the turbine cascade of blades are related to those of a single isolated airfoil. It is found that the Wenigs theory provides a reasonable prediction of the lift interference factor if both the angle of attack is relatively low and the thickness of the blades is relatively small when compared to the distance between the blades. The numerical methodology that relies the Hess and Smiths 2-D panel method for a cascade of blades and for an isolated airfoil was used in order to have a comparison with the analytical lift and drag. Prototype field test measurements of the turbine power output, in agreement with IEC-60041 standards, were carried out to evaluate the results using the analytical and numerical methods.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar e comparar dois sistemas de aplicação de agrotóxicos em citros visando à redução do volume de aplicação com base no estudo da quantidade de produto que permanece no alvo (deposição) e análise das gotas. Na citricultura utilizam-se altos volumes de aplicação (de 2000 a 5000 L.ha-1) para o controle de pragas e doenças incrementando os custos operacionais, por esse motivo, atualmente vem-se desenvolvendo diversos sistemas de aplicação com tecnologia sofisticada visando diminuir esses volumes para 200 ou 500 L.ha-1 mas permitindo que a quantidade de produto depositado no alvo seja eficaz no controle de pragas e doenças. Procuramos avaliar dois sistemas de aplicação de agrotóxicos com um pulverizador de jato transportado. Os sistemas de aplicação utilizaram os atomizadores rotativos de discos e os bicos hidráulicos para efeito comparativo do desempenho. Foi realizada uma pulverização em duas passadas para cada sistema sobre uma amostra de quatro árvores. Utilizaram-se papéis hidrosensíveis, folhas e placas de vidro para a coleta dos dados. Para a análise da gota utilizou-se o software de leitura visual e-Sprinkle e a análise de deposição foi realizada com cromatografia gasosa e cromatografia de permeação em gel. Concluiu-se que o sistema de aplicação com atomizadores rotativos mostrou resultados favoráveis de deposição quando comparado com o sistema de aplicação com bicos hidráulicos, uma vez que esses resultados não foram significativamente diferentes. O que resulta bastante importante é que o sistema de aplicação com atomizadores rotativos utilizou um quinto do volume de aplicação quando comparado ao sistema com bicos hidráulicos, pelo que se deve considerar de vital importância o aspecto econômico para trabalhos complementares. / The aim of the work was to evaluate and compare two application spray systems of pesticides in citrus, aiming the reduction of the application volume rate in based in the amount of product that remains in the target (spray deposition) and distribution of the drops. Actually in the citrus orchard high application volumes rates for the pest control are used increasing the operational costs. The application system must be based in sophisticated technology to reduce the application volumes rates and also be efficient in the pest control. For such we evaluated two pesticides application systems with an air carrier sprayer. The application systems used were the rotary discs atomizers and the hydraulic nozzles, to compare the performance based in the applied volume rates, spray deposition and droplets distribution. A spraying run for each system was performed on a random sample of four trees for each system, water-sensitive papers, leaves and glass slides had been used for data collection. The water-sensitive papers were analyzed with visual imaging software (e-Sprinkle) and the spray deposition was analyzed with gas chromatography and gel permeation chromatography. The application system with rotary discs atomizers used reduced application volumes rates and had less deposit than hydraulic nozzles but did not significantly differents. Those results were important because the application system with rotary discs atomizers only used fifth of the application volume rate compared with hydraulic nozzles, must be consider of vital importance the economical aspect to complementary works.

A formação de espinélio de aluminato de magnésio (\'MG\'\'AL IND.2\'\'O IND.4\'; espinélio), através da combinação de óxido de alumínio (\'AL IND.2\'\'O IND.3\'; alumina) com geradores de poros à base de óxido de Magnésio (\'MG\'\'O\'; magnésia) ou hidróxido de magnésio (\'MG\'(\'OH)IND.2\'; HM), resulta em estruturas de elevada porosidade (acima de 50%) e com baixa tendência a densificar mesmo em temperaturas elevadas (1500-1650°C). Devido a isso, esse sistema tem grande potencial de aplicação tecnológica para isolamento térmico e filtração em altas temperaturas. Considerando sua utilização em larga escala como isolante térmico verifica-se a necessidade de desenvolvimento de novas rotas de síntese mais eficazes. A reação de hidroxilação do \'MG\'\'O\' pode ser controlada, utilizando como matéria-prima tanto a magnésia sínter como com a magnésia caustica, desta forma, a expansão de peças de cerâmicas porosas feitas a base de \'MG\'\'O\' também podem ser controladas. Deste modo, neste trabalho pretende-se investigar uma nova rota para a obtenção de espinélio utilizando o \'MG\'\'O\' como ligante hidráulico e incorporar poros, in situ, utilizando-se da decomposição do HM em uma matriz de alumina. Os resultados mostraram que a área superficial específica (ASE) da magnésia influencia fortemente nas propriedades mecânicas do material moldado, comprovando que para as ASEs maiores a magnésia é viável como ligante hidráulico, sendo 0,6 MPa para o modulo de ruptura por compressão diametral, o melhor resultado deste trabalho, enquanto o sistema à base de cimento de aluminato de cálcio (CAC) teve 0,5 MPa de módulo de ruptura, e o sistema à base de \'alfa\'-Bond teve 0,3 MPa de módulo, ambos sistemas de ligantes hidráulicos conhecidos na literatura. A grande diferença no módulo de ruptura por compressão diametral mostrou que o tempo de cura e a ASE da magnésia influenciaram-no fortemente.Enquanto, as amostras com alta ASE de magnésia, em torno de ~60 \'M POT.2\'/g, tiveram 0,6 MPa de módulo de ruptura, as amostras com baixa ASE, ~1 \'M POT.2\'/g, não tiveram alteração no módulo de ruptura. Verificou-se também um aumento gradual no módulo de ruptura segundo a ASE, para um valor intermediário de ASE, ~30 \'M POT.2\'/g, o módulo foi de 0,4 MPa, valor ainda comparável a outros sistemas que se utilizam ligantes hidráulicos. Observou-se que a expansão das amostras durante a cura foi influenciada pela sua ASE, quanto maior a ASE, maior a expansão. Os resultados de PTG e do módulo de ruptura combinados com as imagens de MEV e os difratogramas, das amostras calcinadas, mostraram a influência da temperatura e da ASE na formação da cerâmica porosa por essa rota, sendo a temperatura uma variável de controle já conhecida, observada no diagrama de equilíbrio de fases. Entretanto, a influência da ASE do \'MG\'\'O\' para o controle da formação do espinélio é desconhecido da literatura / Magnesium aluminate spinel (\'MG\'\'AL IND.2\'\'O IND.4\'; spinel) formation by the combination of aluminum oxide (\'AL IND.2\'\'O IND.3\'; alumina) with magnesium oxide (\'MG\'\'O\', magnesium) or magnesium hydroxide (\'MG\'(\'OH) IND.2\'; HM), results in structures of high porosity (above 50%) and with low tendency to densify even at elevated temperatures (1500-1650°C). Due to this, this system has great potential of technological application for thermal insulation and filtration in high temperatures. Considering its large scale use as thermal insulation, it is necessary to develop new and more efficient routes of synthesis. The hydroxylation reaction of \'MG\'\'O\' can be controlled using both sinter magnesia and caustic magnesia as a feedstock, so the expansion of porous ceramic pieces made with \'MG\'\'O\'can also be controlled. Thus, in this work we intend to investigate a new route to obtain spinel using \'MG\'\'O\' as a hydraulic binder and to incorporate pores, in situ, using the decomposition of HM in an alumina matrix. The results showed that the specific surface area (ASE) of the magnesia strongly influences the mechanical properties of the molded material, proving that for the larger ASEs the magnesia is viable as a hydraulic binder, being 0.6 MPa for the diametral compression rupture modulus, the best result of this work, while the calcium aluminate cement (CAC) system had 0.5 MPa of modulus of rupture, and the \'alfa\'-Bond based system had 0.3 MPa of modulus, both systems of hydraulic binders known in the literature. The large difference in the diametral compression rupture modulus showed that the curing time and the ASE of the magnesia strongly influenced it. While high ASE magnesia samples, around ~60 \'M POT.2\'/g, had 0.6 MPa of modulus of rupture, samples with low ASE, ~1 \'M POT.2\'/g, had no change in modulus of rupture. There was also a gradual increase in the ASE burst modulus, for an ASE intermediate value ~30 \'M POT.2\'/g, the modulus was 0.4 MPa,a value still comparable to other systems using hydraulic binders. It was observed that the expansion of the samples during curing was influenced by their ASE, the higher the ASE, the greater the expansion. The results of PTG and the rupture modulus combined with SEM images and the diffractograms of the calcined samples showed the influence of temperature and ASE on the formation of the porous ceramic by this route, the temperature being a known control variable, observed in the phase equilibrium diagram. However, the influence of \'Mg\'\'O\' ASE on the control of spinel formation is unknown in the literature

Uma das características dos transitórios hidráulicos é a presença de ar aprisionado durante a ocorrência do fenômeno. Se uma tabulação não estiver satisfatorimente projetada ou não for adequadamente cheia e purgada, grandes quantidades de ar poderão ficar aprisionadas. Caso esses bolsões se desloquem de um local para o outro, proporcionarão acelerações locais que resultam em altas velocidades e, subsequentemente, em altas pressões transitórias. As sobrepressões geradas podem ser de 2,2 vezes maiores que a pressão estática dos sistema, conforme verificou-se no estudo experimental. Dessa forma, há a necessidade do estabelecimento de metodologias de aplicação prática e segura (modelos rígido e elástico) que permitam estimar a magnitude das pressões transitórias, pois não há solução analítica para esse problema. No presente trabalho, apresentou-se uma adimensionalização do modelo elástico, com a incorporação de dois números adimensionais independentes (&#960 6 e &#960 7). No entanto, tais metodologias devem ser validas experimentalmente, haja visto que hipóteses simplificadoras de cálculo são necessárias para a modelagem matemática. O modelo rígido de coluna líquida variável (MCLV), além de fácil programação, é viável sem prejuízos nos resultados esperados . No estudo experimental foi também realizada uma análise de sensibilidade com relação aos fatores intervenientes no sistema hidráulico. / One of the reasons for the transient behavior is the presence of air confined during these alterations. When the pipes are not properly designed or if it is not completely full or air bleeding, large amounts of air may be confined in the system. Pockets of air can cause severe transient behavior if such pockets deslocate from one place to the other giving rise to local acceleration and consequently large velocities and pressures. The higher pressure may be of the order of 2,2 times the static pressure in the system, as it was confirmed by the experimental procedure. Thus, this paper considers pratical and safe procedure (rigid or elastic models) that permit calculation of transient pressures given that there is no analytical solution available. On the present study, it was presented a dimensionless form of the elastic model, with the incorporation of two aditional independent numbers (&#960 6 and &#960 7). Besides the easiness of programation, the rigid model of variable fluid column is viable without prejudice to the expected results. This study also conducts a sensitivity analysis on the various factors involved in the problem.

Esta dissertação trata da hidráulica da queda livre em canal de seção retangular. A análise bibliográfica do tema está calcada nos trabalhos pioneiros, nos clássicos e nos recentes. Com base nos princípios da Física: Conservação de Massa, Quantidade de Movimento, e Primeira Lei da Termodinâmica, foi desenvolvido um modelo matemático para a queda livre. O modelo proposto, após ser analisado do ponto de vista de sua consistência, foi validado em comparações com resultados fornecidos por outros pesquisadores, geralmente com modelos empíricos (ou semi-empíricos), ajustados a dados experimentais. Os resultados obtidos pelo modelo matemático proposto nesta dissertação, correspondem a boas estimativas das grandezas envolvidas nos escoamentos em queda livre, o que credencia o modelo proposto como uma ferramenta apropriada para projetos em engenharia hidráulica, principalmente quando se tem em conta que a queda livre é o mecanismo de dissipação mais presente na natureza. / This study addresses free fall hydraulics in rectangular channel section. References were based on not only earlier studies, but also on classical and most recent ones. Based on principles of Physics, such as mass conservation, momentum and the First Law of Thermodynamics, a mathematical model has been developed as an example of free fall hydraulic. After extensive consistency analyses the proposed model has been validated by comparing different results furnished by other researchers, generally based on empirical or semiempirical treatment adjusted to experimental data. Results obtained from the mathematical model proposed here correspond to good estimates of greatnesses involved in the free overfall and that turns the proposed model into an adequate tool for Hydraulic Engineering projects, especially when we all know free overfall is the most common dissipation mechanism in Nature.

Este trabalho se propõe a apresentar uma nova solução para o problema da dissolução de ar em reservatório hidropneumático. No capítulo introdutório são apresentadas informações e características sobre reservatório hidropneumático, sobretudo relacionadas ao seu funcionamento. Neste capítulo comenta-se sobre as principais soluções utilizadas para superar o problema da dissolução de ar. No segundo capítulo enumeram-se com detalhes os objetivos do trabalho. Na revisão da literatura são apresentadas diversas referências, relativas aos estudos do regime transitório e do comportamento do reservatório hidropneumático. No capítulo seguinte apresenta-se com detalhes a nova solução, que é o tema central desta tese. No capítulo 5 é feito o desenvolvimento do modelo matemático de cálculo de transitório, empregando o método das características, e estabelecendo as condições de contorno associadas a um reservatório hidropneumático convencional. No capítulo 6, estuda-se o fenômeno da dissolução de ar num reservatório hidropneumático. Através da elaboração de um equacionamento teórico e exemplos ilustrativos, a intenção é obter as equações que traduzam o mais próximo possível o que efetivamente ocorre dentro do reservatório em termos de transferência de massa de ar. O desenvolvimento dos capítulos 5 e 6 é importante, pois estabelecem as equações referentes a um reservatório hidropneumático convencional, que servirão de base para o desenvolvimento das equações correspondentes a um reservatório empregando a nova solução proposta. Isto é feito no capítulo 7. O capítulo 8 é referente aos testes realizados, onde são apresentados os resultados e as análises dos mesmos. Finalmente, entre muitas conclusões obtidas, há a clara constatação de que a solução proposta é viável, mas que, porém, o assunto não se esgotou, de forma que são feitas recomendações para trabalhos futuros. / This work proposes to present a new solution for the problem of the air dissolution in hydropneumatic reservoir. In the introductory chapter are presented information and characteristics about hydropneumatic reservoir, mainly the ones related to his operation. In this chapter it is commented about the main solutions used to overcome the problem of the air dissolution. In the second chapter the objectives of this work are presented. In the literature review several references are presented related to the studies of transitory regime and of the behavior of the hydropneumatic reservoir. In the following chapter it is presented with details the new solution, that is the central theme of this thesis. In chapter 5 the development of a mathematical model for calculation of transitory was made using the method of the characteristics, establishing the boundary conditions associated to a conventional hydropneumatic reservoir. In the chapter 6, the air dissolution phenomenon in a hydropneumatic reservoir is studied. Through the elaboration of theoretical equations and illustrative examples, the intention is to obtain the equations that translate the closest possible what occurs inside of the reservoir in terms of mass transfer of air. The development of the chapters 5 and 6 is important, because they establish the referring equations to a conventional hydropneumatic reservoir, which will serve as base for the development of equations corresponding to a reservoir using the new proposed solution. That is done in the chapter 7. Chapter 8 regards the tests accomplished, where the results and analyses of the same ones are presented. Finally, among many obtained conclusions, there is the clear verification that the proposed solution is viable, but that, however, the subject didn\'t become exhausted, so that there are made recommendations for future works.

A busca por estratégias para otimizar a eficiência de aplicação de água tem sido objeto de estudo de vários pesquisadores. Neste sentido, destaca-se a utilização de sistemas de microirrigação com microtubos devido ao seu baixo custo e elevada uniformidade de aplicação de água, sendo uma boa alternativa para pequenos agricultores. O emissor utilizado neste trabalho foi denominado \"microtubo com múltiplas saídas\" (MMS) o qual, por se tratar de uma configuração inovadora, é um tipo de gotejador inexistente no mercado. Este sistema é caracterizado por possuir menor custo em comparação com os sistemas atuais, que utilizam microtubos, tendo em vista a menor quantidade de material necessário à sua implantação. O objetivo deste trabalho foi modelar, determinar as características hidráulicas do microtubo com múltiplas saídas e sua sensibilidade à obstrução por agentes físicos. A condução desta pesquisa dividiu-se em duas etapas. A primeira consistiu na determinação do diâmetro interno dos microtubos, em ensaios preliminares de verificação do modelo de dimensionamento dos MMS e na determinação do coeficiente de variação de fabricação, os quais foram realizados no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\"/USP, em Piracicaba - SP. A segunda consistiu na determinação das características hidráulicas, na modelagem do escoamento d\'água no interior do microtubo com múltiplas saídas e na avaliação da sensibilidade dos microtubos à obstrução por agentes físicos, as quais foram realizadas no Laboratoire d\'essais et de recherche des matériels d\'irrigation pertencente ao Institut national de recherche en sciences et technologies pour l\'environnement et l\'agriculture (LERMI/IRSTEA, Aix en Provence, Montpellier, França). A configuração do emissor proposto consiste em um microtubo regulador de pressão (MRP) ligado a um conector com disposição radial de onde derivam seis microtubos emissores (ME). Realizou-se simulações hidráulicas do escoamento nos MMS, utilizando o programa computacional ANSYS Fluent. Determinou-se a sensibilidade à obstrução do MMS e dos microtubos com diâmetro interno de 0,888 e 1,074 mm. O microtubo com múltiplas saídas foi menos sensível à obstrução que os outros microtubos testados, entretanto, o mesmo apresenta áreas críticas quanto à ocorrência de obstrução no interior do conector, principalmente em áreas onde a velocidade da água é próxima ou igual à zero. As diferenças máxima e mínima entre a pressão simulada e a pressão observada experimentalmente foram 13% e 0,2% respectivamente. Desse modo, a simulação não apresentou resultados totalmente satisfatórios em termos de previsão da perda de carga, entretanto, é uma importante ferramenta para identificação de pontos críticos quanto à dissipação da perda de carga e que favorecem a ocorrência de obstrução. Para microtubos, as equações utilizadas no cálculo do fator de atrito da equação de Darcy-Weisbach não apresentaram resultados satisfatórios, contradizendo às recomendações da literatura para tubos convencionais. Uma possível causa dessa discordância é que a definição da faixa do regime de escoamento para microtubos seja diferente dos tubos convencionais, sendo necessária a realização de estudos complementares para se obter resultados mais conclusivos. / The search for strategies to optimize the efficiency of water application has been studied by several researchers. In this sense, we highlight the use of microirrigation systems with microtubes due to its low cost and high uniformity of water application, being a good alternative for small farmers. The emitter used in this work was named \"microtube with multiple outlets\" (MMO) which is a kind of dripper non-existent in the market, because it is an innovative configuration. This system is characterized by having lower cost compared to existing systems that use microtubes, in view of the smaller amount of material required for its implementation. The objective of this work was to model, to determine the hydraulic characteristics of the microtube with multiple outlets and their sensitivity to clogging due physical agents. This research was divided into two stages. The first stage was determining the internal diameter of the microtubes, the lengths of the microtubes and the manufacturing coefficient of variation was conducted in the Hydraulics Laboratory, Department of Biosystems Engineering, School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ/USP) in Piracicaba - SP. The second stage was determining the hydraulic characteristics of the microtubes with multiple outlets, to model the flow of water within the microtube with multiple outlets and to evaluate a susceptibility of microtubes to physical agents. This tests were performed at the Laboratoire d\'essais et de recherche des matériels d\'irrigation belonging to the Institut national de recherche en sciences et technologies pour l\'environnement et l\'agriculture (LERMI/IRSTEA, Aix en Provence, Montpellier, France). The configuration of the proposed system consists of a supply microtube (SM) and six emitter microtubes (EM) that are connected to the supply microtube through a connector. The hydraulic simulations of flow in microtubes with multiple outlets was carried out using the software ANSYS Fluent. It was determined the MMO sensitivity to clogging and of microtubes with internal diameter of 0.888 and 1.074 mm. The microtube with multiple outlets was less sensitive to clogging than other tested microtubes, however, the MMO presents critical areas to occurrence of clogging within the connector, especially in areas where the water velocity is close or equal to zero. The maximum and minimum difference between the simulated pressure and experimentally observed pressure was 13% and 0.2 % respectively. The simulation did not provide fully satisfactory results in terms of predicting the head loss, however, it is an important tool to identify critical points of head loss and of critical points that favors the occurrence of clogging. For microtubes, the equations used to calculate the Darcy- Weisbach equation friction factor showed no satisfactory results, contradicting the recommendations from the literature for conventional tubes. One possible cause of this discrepancy is that the definition of the flow regime for microtubes is different from conventional tubes. More studies must be conducted to obtain more conclusive results are required.

O conhecimento dos processos que envolvem o movimento da água no solo e de fundamental importância para o manejo e a conservação do solo e da água. Ha situações em que, durante um evento de chuva intensa, a água se move mais rapidamente no perfil através de canais, sem que haja interação com a matriz do solo; esse movimento e chamado de fluxo preferencial. Atualmente e aceita em estudos de campo a existência deste fluxo preferencial em uma ampla variedade de solos. No entanto, muitos métodos utilizados para determiná-lo diretamente alteram o fluxo da água através da matriz do solo, processo de drenagem de relevância indiscutível nos solos. Em trabalho recente realizado no Japão, esse problema foi superado com sucesso pela aplicação concomitante, durante e um pouco após os eventos de chuva, da equação de Darcy-Buckingham e do método do balanço de água no solo: a equação de Darcy-Buckingham infere sobre a presença de fluxo preferencial da água, definido, nessa abordagem, como o resíduo da equação do balanço de água no solo durante os eventos de chuva. Este método apresenta, portanto, a grande vantagem de tornar possível a determinação experimental do fluxo preferencial a uma dada profundidade do solo, em condições de campo, sem interromper significativamente o fluxo mátrico de água. O objetivo deste trabalho foi a determinação e caracterização do fluxo preferencial da água nas profundidades correspondentes aos horizontes B textural e B latossólico de um Nitossolo Vermelho eutrófico em condições de campo, aplicando a equação de Darcy-Buckingham e o método do balanço de água no solo, durante e um pouco após os eventos de chuva. Devido ao baixo volume de chuva durante a última estação chuvosa, em apenas duas situações foi possível reconhecer uma alteração significativa na umidade do solo em profundidades superiores a 0,5m e nas duas situações foi verificada fluxo preferencial no horizonte Bt, não foi verificado fluxo preferencial no horizonte Bw durante os eventos chuvosos avaliados. A metodologia utilizada foi eficiente na observação de fluxos de água no solo que não são influenciados pela matriz. / The understanding of the processes involving soil water movement is essential to soil and water management and conservation. There are situations in which the water moves faster in the soil profile through channels, during an event of intense rain, without interacting with soil matrix; this movement is known as preferential flow. Currently, it is accepted in field studies the existence of preferential flow in a wide range of soils. Nevertheless, many methods used to directly determine it change the water flow through the soil matrix, a drainage process of unquestionable relevance in soils. In a recent study carried out in Japan, this problem has been successfully overcome by simultaneously applying Darcy-Buckingham\'s equation and the soil water balance method during and shortly after rain events; the Darcy-Buckingham\'s equation infers on the presence of preferential water flow, defined in this approach as the residue of the soil water balance equation during the rain events. Therefore, this method has the great advantage of making possible the experimental determination of the preferential flow at a certain depth in soil, in field conditions, without significantly interrupting matric water flow. This study aimed to determine and characterize preferential water flow in depths corresponding to textural and latosolic B horizons of a Eutrophic Red Nitosol in field conditions, applying Darcy-Buckingham\'s equation and the soil water balance method, during and shortly after rain events. Due to the low volume of rain in the last rainy season, a significant change in soil moisture below 0.5 m was only observed in two situations, where preferential flow in Bt horizon was also verified. Preferential flow was not verified in the Bw horizon during the analyzed rain events. The methodology used was efficient in the observation of soil water flows not influenced by the soil matrix.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma metodologia para a da determinação de parâmetros de projeto de uma classe de robôs industriais hidráulicos com atuadores lineares diretamente acoplados aos elos. Um robô típico desta classe pode ser dividido em três partes: a base, o braço e o punho, sendo que, no presente trabalho, é abordado o desenvolvimento do braço. São propostos métodos sistemáticos para a determinação das dimensões dos elos, dos cursos angulares das juntas, dos pontos de acoplamento dos atuadores, da estrutura principal dos elos, e para a sistematização do procedimento de especificação dos atuadores e unidades de potência hidráulica. Estes métodos dependem da predefinição por um projetista das necessidades técnicas das tarefas que o robô deve realizar, a partir dos quais os métodos então buscam a determinação dos parâmetros ótimos do braço para estas tarefas. Também é apresentada a cinemática direta, inversa, e a matriz Jacobiana, e é feito o equacionamento da dinâmica do braço em forma matricial, considerando a influência da inércia e peso dos atuadores, de modo a permitir a análise dos carregamentos e facilitar o controle. As equações propostas são verificadas com comparações com softwares comerciais e resultados disponíveis na literatura. Um programa computacional que implementa a metodologia deste trabalho foi desenvolvido e aplicado para determinar os parâmetros de dois braços propostos como estudo de casos. A metodologia se mostrou capaz de rapidamente especificar o braço adequado para cada caso, calculando as características de desempenho que deverão possuir se construídos. Estes dados podem ser aplicados para a construção de um robô hidráulico, ou para assistir o projetista a determinar se um robô hidráulico é adequado ou não para realizar as tarefas predefinidas. / This work presents the development of a methodology for the determination of the design variables of a class of hydraulic industrial robots with linear actuators directly coupled to the links. A typical robot of this class can be divided in three parts: the base, the arm and the wrist, of which the development of the arm is tackled in this work. Systematic methods are proposed for the determination of the links’ dimensions, the joints’ angular strokes, the coupling points for the actuators, the main structure of the links, and for the systematization of the procedure used to specify the actuators and pumps. These methods depend on the technical specifications, predefined by the designer, that are required for the arm to be able to perform a given set of tasks, and then seek the optimum parameters for the arm. The direct and inverse kinematics are also presented, as well as the Jacobian matrix, and the dynamics of the arm are calculated in matrix form, taking into consideration the inertia and weight of the actuators, so as to allow the analysis of the structural loads and facilitate the control. The proposed equations are verified via comparisons with commercial software and results found in the literature. A computer program that implements the methodology of this work was developed and used to determine the parameters of two proposed arms as a case study. The program was able to quickly specify the configurations for the arm of each case, and also calculate the performance characteristics the arms should possess if built. This data can be used to build a hydraulic arm, or even to help the designer to determine if a hydraulic robot is ideal or not for the given set of tasks.

Este Trabalho de pesquisa de doutorado apresenta o desenvolvimento e a aplicação da MAAMEES - Metodologia para Aplicação em Equipamentos Industriais Hidráulicos de Grande Porte para Melhoria da Eficiência Energética e Ganhos de Sustentabilidade. A tese parte do contexto experimentado pelo mundo corporativo e por toda a sociedade, ao longo das últimas décadas, em que, ao lado de transformações tecnológicas de grande impacto, a sociedade viu aumentar a preocupação com o meio ambiente e com a limitação dos recursos naturais e fatores de produção. Conceitos como o de \"sustentabilidade\" e o de \"desenvolvimento sustentável\", vem se consolidando enquanto empresas de variados portes e setores aderiam a uma postura de maior respeito aos ecossistemas e, sobretudo, de maior respeito aos seres humanos, sejam eles seus clientes e colaboradores ou membros de comunidades nem sempre relacionadas às suas cadeias de produção e de valor. Nos últimos anos, cristalizou-se também o modelo da Ecoeconomia, em que o processo decisório empresarial, governamental e das instituições sociais passa a ser moldado pela preocupação com a limitação dos fatores de produção e pela busca de garantias de que as gerações atuais e futuras tenham sua sobrevivência e qualidade de vida asseguradas. Nesse novo contexto, eficiência energética e o uso responsável de recursos operacionais, incluindo equipamentos, materiais e serviços humanos, revelam-se como princípios a nortear as decisões executivas e esta tese procura demonstrar que o uso da TA e da TI em equipamentos industriais de grande porte pode resultar em ganhos energéticos que representam não apenas redução de custos para as empresas, com impactos em sua competitividade, mas, sobretudo, uma importante contribuição ambiental, impactando na sustentabilidade com benefícios para toda a sociedade. A tese apresenta os fundamentos da MAAMEES e sustenta suas conclusões com análises práticas realizadas em equipamentos industriais, onde o estudo da sua aplicação na automação de prensas hidráulicas mostrou que podem ocorrer economia energética e redução de custos operacionais, com a empresa elevando sua contribuição para um meio ambiente mais equilibrado. / This PhD research paper presents the development and application of MAAMEES Methodology for Application in Large-Scale Hydraulic Industrial Equipment for Enhancement of Energy Efficiency and Sustainability Gains. The thesis is part of the context experienced by the corporate world and society throughout the last decades, in which, alongside technological transformations of great impact, society has increased concern about the environment and the limitation of natural resources and factors of production. Concepts such as \"sustainability\" and \"sustainable development\" have been consolidating as companies of various sizes and sectors have adhered to a position of greater respect for ecosystems and, above all, greater respect for human beings, whether they are their clients or employees or members of communities not always related to their production and value chains. In recent years, the Ecoeconomics model has crystallized, in which the decision-making process of business, government, and social institutions is shaped by the concern with the limitation of factors of production and the search for guarantees that the present and future generations have their survival and quality of life assured. In this new context, energy efficiency and the responsible use of operational resources, including human equipment, materials and services, are the guiding principles for executive decisions and this thesis seeks to demonstrate that the use of AT and IT in large industrial equipment can result in energy gains that represent not only a reduction of costs for companies, but also an important environmental contribution, impacting sustainability with benefits for the whole society. The thesis presents the fundamentals of MAAMEES and supports its conclusions with practical analyzes carried out in industrial equipment, where the study of its application in the automation of hydraulic presses has shown that energy savings and reduction of operational costs can occur, with the company increasing its contribution to a more balanced and sustainable environment.