Made available in DSpace on 2017-07-21T18:13:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANGELA MARLI LUIZ.pdf: 3624813 bytes, checksum: 05a22e71b3c26190420f5bfe0008cac5 (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / The combination of natural and anthropogenic factors interfere in characteristics and properties of water, gives it a specific character in each place. The quality of water intended for human consumption has depended largely on the systems of land use on the slopes, erosion associated with the surrounding areas of production and water catchment, within a given watershed. Therefore, this study intends to show the configuration of land uses in the River Basin Taquaral in São Mateus do Sul - PR, between 2010-2011, and its contribution of sediment carried to the main river. As part of the methodology became the definition of four monitoring stations in rainfall and water features throughout the course of Taquaral River. These were defined according the sectorization of the main river and predominant land uses in each sector. Water samples were analyzed in the laboratory of SANEPAR - São Mateus do Sul. The parameters considered to relate to the presence of sediment were color and turbidity. The water samples were taken between August/2010 and July/2011, the 15th day of each month and every rainfall greater than 25 mm continuous event, an interval of 12 hours. The results indicated that there is greater sediment load transported to the Taquaral River along the upper course, where agricultural activities predominate in relation to the lower reaches where it is the urban occupation. It is hoped that this research can contribute to the planning of river basin management that is the basin catchment for urban and rural population of this municipality. Given this diagnostics, which referrals are made to inform and mobilize the population that occupies and uses this water catchment area, to preserve water quality and restore the areas most vulnerable. / A combinação de fatores naturais e antrópicos interferem nas características e propriedades das águas, atribuindo-lhes caráter específico em cada lugar. A qualidade dos recursos hídricos destinados ao consumo humano tem dependido em grande parte dos sistemas de usos do solo/terra nas encostas, associados aos processos erosivos que circundam as áreas de produção e de captação de água, dentro de uma dada bacia hidrográfica. Diante disso, este estudo mostra a configuração dos usos da terra na Bacia Hidrográfica do Rio Taquaral, em São Mateus do Sul – PR, entre 2010-2011, e a contribuição destes no aporte de sedimentos carreados para o canal principal. Como parte da metodologia fez-se a definição de quatro Estações de Monitoramento das precipitações e das características da água ao longo do curso do Rio Taquaral. Estas foram definidas a partir da setorização do rio principal e dos usos da terra predominantes em cada setor. As amostras de água foram analisadas no laboratório da SANEPAR – São Mateus do Sul. Os parâmetros selecionados para se relacionar à presença de sedimentos foram cor e turbidez. As coletas de água foram realizadas entre Agosto de 2010 e Julho de 2011; no 15º dia de cada mês e a cada precipitação igual ou superior a 25 mm de evento contínuo, num intervalo de 12 horas. Os resultados indicaram que há maior carga de sedimentos transportados para o Rio Taquaral junto ao alto curso, onde predominam atividades agrícolas, em relação ao baixo curso onde se dá a ocupação urbana. Espera-se que esta pesquisa possa contribuir para o planejamento de gestão dessa bacia hidrográfica que serve para abastecer a população urbana e rural deste município. Diante deste diagnóstico, que sejam realizados encaminhamentos no sentido de informar e mobilizar a população que ocupa e usa da água dessa bacia hidrográfica, para preservar a qualidade da água e recuperar as áreas mais fragilizadas.

Correntes de densidade são fluxos gravitacionais gerados pela diferença de densidade entre dois fluidos. Correntes de turbidez fazem parte de uma sub-classificação das correntes de densidade, na qual o fluido mais denso tem, na sua composição, partículas em suspensão. Muitos trabalhos numéricos já estudaram a dinâmica das correntes de turbidez, mas, nenhum dos encontrados aplicou mudanças de relevo concomitantes com a simulação, causadas pela sedimentação das próprias partículas da corrente e nem alterou o relevo após a passagem de cada evento em um domínio tridimensional. O presente trabalho pretende analisar a alteração no relevo de fundo causada por uma corrente de turbidez. No código Incompact3d, as equações de Navier-Stokes, Continuidade e Transporte e Difusão são resolvidas em uma malha cartesiana tridimensional. A condição inicial adotada é a de Lock-Exchange. As simulações realizadas utilizaram Simulação Numérica Direta (DNS). O código utiliza um esquema compacto centrado de sexta ordem, em diferenças finitas, para o esquema espacial, e Adams-Bashfort de terceira ordem para o esquema temporal. A validação do código foi realizada comparando-se com trabalhos experimental e numéricos. A análise das diferentes proporções granulométricas mostrou que quanto maior é a quantidade de material grosso na condição inicial, maior será seu depósito para um dado tempo. Em consequência, mais relevante se torna a consideração da alteração do relevo de fundo. Além disso, quanto maior o fator de compactação do sedimento, maior será o erro de não considerar a atualização de fundo. Os resultados também apontaram que os erros médios ao não considerar a atualização do fundo são da ordem de 4% da massa de depósito em 20 tempos adimensionais, para os parâmetros utilizados. Ao se propagar uma corrente de turbidez sobre o depósito de outra, os erros se mostram menores. / Gravity currents are gravitational fluxes triggered by density di erence between two fluids. A sub-classification of those are turbidity currents, in which the denser fluid is composed by the lighter fluid plus suspended particles. Many papers had shown turbidity currents dynamics, although none of the papers found had applied changes in the simulated topography due to deposit during the own simulation, neither they had altered a 3D domain topography after each flux, applying the changes caused by the previous current. The present dissertation aims to analyse the turbidity current dynamics alteration caused by the influence of its own deposit, altering the topography during the very simulation. The analysis is conducted in a polidispersed turbidity current. The Incompact3d code solves Navier-Stokes, continuity and transport-di usion equation, in a tridimensional cartesian mesh. Lock-exchange was chosen to be the initial condition. Direct Numerical Simulations (DNS) are performed. Sixth order compact finite-di erence schemes are used on the spatial domain, while third order Adams-Bashfort is applied for the temporal evaluation. Comparisons with numerical and experimental papers were performed for code verification. Results showed the coarser the particles on the starting lock-exchange, the higher its deposit is, and the more the terrain will be altered. Nevertheless, the bigger the compacting factor, the bigger the error of not considering bathymetry alteration. Results also point that the average errors of not considering the update are in order of 4% on the mass deposit, after 20 dimensionless times, for the used parameters. When a current propagates over the deposit of a previous one, these errors are smaller.

Correntes de densidade são fluxos gravitacionais gerados pela diferença de densidade entre dois fluidos. Correntes de turbidez fazem parte de uma sub-classificação das correntes de densidade, na qual o fluido mais denso tem, na sua composição, partículas em suspensão. Muitos trabalhos numéricos já estudaram a dinâmica das correntes de turbidez, mas, nenhum dos encontrados aplicou mudanças de relevo concomitantes com a simulação, causadas pela sedimentação das próprias partículas da corrente e nem alterou o relevo após a passagem de cada evento em um domínio tridimensional. O presente trabalho pretende analisar a alteração no relevo de fundo causada por uma corrente de turbidez. No código Incompact3d, as equações de Navier-Stokes, Continuidade e Transporte e Difusão são resolvidas em uma malha cartesiana tridimensional. A condição inicial adotada é a de Lock-Exchange. As simulações realizadas utilizaram Simulação Numérica Direta (DNS). O código utiliza um esquema compacto centrado de sexta ordem, em diferenças finitas, para o esquema espacial, e Adams-Bashfort de terceira ordem para o esquema temporal. A validação do código foi realizada comparando-se com trabalhos experimental e numéricos. A análise das diferentes proporções granulométricas mostrou que quanto maior é a quantidade de material grosso na condição inicial, maior será seu depósito para um dado tempo. Em consequência, mais relevante se torna a consideração da alteração do relevo de fundo. Além disso, quanto maior o fator de compactação do sedimento, maior será o erro de não considerar a atualização de fundo. Os resultados também apontaram que os erros médios ao não considerar a atualização do fundo são da ordem de 4% da massa de depósito em 20 tempos adimensionais, para os parâmetros utilizados. Ao se propagar uma corrente de turbidez sobre o depósito de outra, os erros se mostram menores. / Gravity currents are gravitational fluxes triggered by density di erence between two fluids. A sub-classification of those are turbidity currents, in which the denser fluid is composed by the lighter fluid plus suspended particles. Many papers had shown turbidity currents dynamics, although none of the papers found had applied changes in the simulated topography due to deposit during the own simulation, neither they had altered a 3D domain topography after each flux, applying the changes caused by the previous current. The present dissertation aims to analyse the turbidity current dynamics alteration caused by the influence of its own deposit, altering the topography during the very simulation. The analysis is conducted in a polidispersed turbidity current. The Incompact3d code solves Navier-Stokes, continuity and transport-di usion equation, in a tridimensional cartesian mesh. Lock-exchange was chosen to be the initial condition. Direct Numerical Simulations (DNS) are performed. Sixth order compact finite-di erence schemes are used on the spatial domain, while third order Adams-Bashfort is applied for the temporal evaluation. Comparisons with numerical and experimental papers were performed for code verification. Results showed the coarser the particles on the starting lock-exchange, the higher its deposit is, and the more the terrain will be altered. Nevertheless, the bigger the compacting factor, the bigger the error of not considering bathymetry alteration. Results also point that the average errors of not considering the update are in order of 4% on the mass deposit, after 20 dimensionless times, for the used parameters. When a current propagates over the deposit of a previous one, these errors are smaller.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-13T18:29:41Z No. of bitstreams: 1 DissLAB.pdf: 3781531 bytes, checksum: fcc30c9bb1613708fbf75894ef5ad460 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:38:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLAB.pdf: 3781531 bytes, checksum: fcc30c9bb1613708fbf75894ef5ad460 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:38:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLAB.pdf: 3781531 bytes, checksum: fcc30c9bb1613708fbf75894ef5ad460 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:38:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLAB.pdf: 3781531 bytes, checksum: fcc30c9bb1613708fbf75894ef5ad460 (MD5) Previous issue date: 2015-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The work herein aims at investigating the thermo-optical behavior of polyethylene terephthalate and its composites with polyethylene, in real time, by means of an optical module recently developed in our research group. Polyethylene terephthalate was the material of choice because of its various thermal transitions and optical properties. Multilayered films comprising fibers of polyethylene terephthalate sandwiched with polyethylene films were prepared to study the influence of a matrix on the fibers thermo-optical responses. This was investigated by coupling a hot-stage onto a stand-up optical microscopy and placing the optical module into the analyzer slot. The module encompasses adjacent photocells with/without analyzer to read both turbidity (resulting from scattered light) and depolarized light intensity due to crystallites. In order to handling the signal a software was developed in LabView 8.6 platform from National Instruments for data collection, real-time calculation, screen presentation and data saving. In addition, all parameters set on the CSS 450 can be controlled via software. Finally, a digital camera was coupled on the top of the microscope (ocular tube) to allow for both image capturing and video recording. The structural changes arising from the thermal protocol were assessed following the elicited responses present at the depolarized light intensity and turbidity. Both optical phenomena were sensitive to polymer thermal transitions such as glass transition and melting temperature. The photocell with analyzer is able to collect the thermal transitions and the cold crystallization typical of polyethylene terephthalate resin. The introduction of the optical path difference, an alternative way of displaying the optical data as function temperature, makes easier the understanding of molecule mobility, cold crystallization and melting. The narrow relation existent between the optical behavior and that obtained from the differential scanning calorimetry measurements leaded to the validation of the thermo-optical method, which has the advantage to provide additional information on the fiber orientation and stretching. / Utilizou-se um sistema de caracterização qualitativa e quantitativa em tempo real do comportamento termo-óptico de fibras poliméricas de polietileno tereftalato (PET) e seus compósitos com polietileno desenvolvido pelo grupo de pesquisa. Ele permite caracterizar suas principias transições térmicas (Tg, cristalização a frio, Tm e Tc) e particularmente a birrefringência, que é fortemente dependente do nível de orientação molecular e da temperatura. O dispositivo termo-óptico foi acoplado a um microscópio óptico de luz polarizada (MOLP) com estágio a quente (Linkam). Esse consiste em um módulo com dois fotodetectores a ser instalado na fenda usada para a inserção do analisador, sendo assim posicionado no caminho óptico do microscópio. Isto permite quantificar a intensidade de luz transmitida, i.e. turbidez e a intensidade de luz transmitida com polarização cruzada, i.e. diferença de caminho óptico OPD e por conseguinte a birrefringência das fibras e de seus compósitos. Tal metodologia permite a captação simultânea dos sinais ópticos e das imagens das amostras durante o aquecimento, passando pelas suas transições térmicas. Todo o sistema é controlado por um programa computacional, especialmente desenvolvido em plataforma LabView8.6, permitindo a gravação simultânea das imagens e dos sinais ópticos. A turbidez se mostrou sensível para a caracterização das temperaturas de fusão. Através da análise simultânea da intensidade de luz transmitida com polarização cruzada das fibras de PET e sua cor comparada á Carta de Cores de Michel-Lévy permitiu a caraterização quantitativa do nível de estiramento molecular das fibras de PET e sua orientação macroscópica nos compósitos. Como técnica padrão utilizou-se a Calorimetria Exploratória Diferencial, que mostrou haver uma boa correlação entre os resultados observados pelas duas técnicas.

Orientador: Heloíza Ferreira Alves do Prado / Resumo: A água é elemento indispensável à vida de qualquer ser vivo. Portanto, a sua qualidade é tão fundamental quanto a sua disponibilidade. A qualidade da água em áreas rurais é de difícil conhecimento devido, em alguns casos à não ligação à rede de abastecimento municipal. Assim o monitoramento e controle da qualidade da água, principalmente em relação ao parâmetro microbiológico, torna-se inexistente. Dessa forma, a água para consumo humano e de dessedentação do gado leiteiro de dezoito propriedades rurais de Ilha Solteira foram avaliadas, em relação aos Coliformes Totais e Termotolerantes (Escherichia coli), entre janeiro e setembro de 2015, sendo parte das águas oriundas de poços e não recebe nenhum tratamento, enquanto, a outra parte é proveniente de poços, porém, recebe tratamento pelo sistema de abastecimento público antes de chegar aos domicílios rurais. Os parâmetros analisados foram comparados com a Portaria nº 2.914 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde para consumo humano e com a Resolução CONAMA nº 357 de março de 2005 para o consumo animal. Os parâmetros físicos e químicos como Turbidez; pH e Condutividade Elétrica também foram analisados. Os resultados obtidos de coliformes totais em água de consumo humano oscilaram entre 3,0 a 240 NMP/100 mL. Os termotolerantes foram identificados em 39% das propriedades e a variação foi de 3,0 a 23 NMP/100 mL, sendo que a Escherichia coli Enteroinvasora foi confirmada nos mesmos locais. A turbidez variou entre 0 a 16,0 UT; pH... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Water is essential to the life of any living being. Therefore, its quality is so fundamental as to their availability. The quality of water in rural areas is difficult to know because, in some cases the non-connection to the network of municipal water supplies. So the monitoring and control of water quality, especially in relation to the microbiological parameter becomes nonexistent. In this way, the water for human consumption and for dessedentação of dairy cattle 18 rural properties of Ilha Solteira were evaluated in relation to the total coliforms and thermotolerant (Escherichia coli), between January and September 2015, being part of the water from wells and does not receive any treatment, while the other part is from wells, however, is treated by the system of public supply, before reaching the rural households. The parameters analyzed were compared with the Decree no. 2,914 in December 2011 of the Ministry of Health for human consumption and with the CONAMA Resolution No 357 of March 2005 for animal consumption. The physical and chemical parameters such as turbidity, pH and electrical conductivity were also analyzed. The results of total coliforms in water for human consumption ranged from 3.0 to 240 MPN/100 mL. The thermotolerant were identified in 39% of the properties and the variation was 3.0 to 23 MPN/100 mL, being that the Enteroinvasive Escherichia coli was confirmed in the same locations. The turbidity ranged from 0 to 16.0 Nm; pH between 5.1 to 8.6 and the elec... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Correntes de densidade são fluxos gravitacionais gerados pela diferença de densidade entre dois fluidos. Correntes de turbidez fazem parte de uma sub-classificação das correntes de densidade, na qual o fluido mais denso tem, na sua composição, partículas em suspensão. Muitos trabalhos numéricos já estudaram a dinâmica das correntes de turbidez, mas, nenhum dos encontrados aplicou mudanças de relevo concomitantes com a simulação, causadas pela sedimentação das próprias partículas da corrente e nem alterou o relevo após a passagem de cada evento em um domínio tridimensional. O presente trabalho pretende analisar a alteração no relevo de fundo causada por uma corrente de turbidez. No código Incompact3d, as equações de Navier-Stokes, Continuidade e Transporte e Difusão são resolvidas em uma malha cartesiana tridimensional. A condição inicial adotada é a de Lock-Exchange. As simulações realizadas utilizaram Simulação Numérica Direta (DNS). O código utiliza um esquema compacto centrado de sexta ordem, em diferenças finitas, para o esquema espacial, e Adams-Bashfort de terceira ordem para o esquema temporal. A validação do código foi realizada comparando-se com trabalhos experimental e numéricos. A análise das diferentes proporções granulométricas mostrou que quanto maior é a quantidade de material grosso na condição inicial, maior será seu depósito para um dado tempo. Em consequência, mais relevante se torna a consideração da alteração do relevo de fundo. Além disso, quanto maior o fator de compactação do sedimento, maior será o erro de não considerar a atualização de fundo. Os resultados também apontaram que os erros médios ao não considerar a atualização do fundo são da ordem de 4% da massa de depósito em 20 tempos adimensionais, para os parâmetros utilizados. Ao se propagar uma corrente de turbidez sobre o depósito de outra, os erros se mostram menores. / Gravity currents are gravitational fluxes triggered by density di erence between two fluids. A sub-classification of those are turbidity currents, in which the denser fluid is composed by the lighter fluid plus suspended particles. Many papers had shown turbidity currents dynamics, although none of the papers found had applied changes in the simulated topography due to deposit during the own simulation, neither they had altered a 3D domain topography after each flux, applying the changes caused by the previous current. The present dissertation aims to analyse the turbidity current dynamics alteration caused by the influence of its own deposit, altering the topography during the very simulation. The analysis is conducted in a polidispersed turbidity current. The Incompact3d code solves Navier-Stokes, continuity and transport-di usion equation, in a tridimensional cartesian mesh. Lock-exchange was chosen to be the initial condition. Direct Numerical Simulations (DNS) are performed. Sixth order compact finite-di erence schemes are used on the spatial domain, while third order Adams-Bashfort is applied for the temporal evaluation. Comparisons with numerical and experimental papers were performed for code verification. Results showed the coarser the particles on the starting lock-exchange, the higher its deposit is, and the more the terrain will be altered. Nevertheless, the bigger the compacting factor, the bigger the error of not considering bathymetry alteration. Results also point that the average errors of not considering the update are in order of 4% on the mass deposit, after 20 dimensionless times, for the used parameters. When a current propagates over the deposit of a previous one, these errors are smaller.

Diferentes floculantes ecológicos têm sido estudados na literatura para o tratamento de água. Entre tais substâncias, a quitosana e os taninos têm sido utilizados, regularmente, em diversos trabalhos relacionados ao tratamento de água. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a obtenção de microesferas de quitosana comercial (QTSc) e tanino extraído da casca de Eucalyptus urograndis (TAN), para a utilização piloto no tratamento de água bruta com baixa turbidez (100-110 NTU). Primeiramente, avaliou-se o grau de desacetilação da quitosana comercial (QTSc) e da quitosana na microesfera (QTSm) para a avaliação da porcentagem de grupamentos aminas livres ou desacetiladas. Em seguida, a quitosana desacetilada foi utilizada como matriz na preparação de microesferas empregando duas concentrações de TAN (5,0 e 7,5 % v/v). O material preparado foi caracterizado por FTIR, DRX, MEV e TGA. Os espectros de FTIR apresentaram aumento da intensidade dos picos à medida que havia aumento de concentração de TAN nas microesferas formadas. Os espectros de DRX apresentaram um material amorfo. As micrografias por MEV mostraram que a interação da QTS com o TAN modifica as características superficiais da microesfera provocando mudanças na superfície. As análises de DTA/TGA mostraram que as microesferas preparadas com 0 e 5% apresentaram três estágios de degradação térmica e dois estágios para QTS/TAN 7,5% mostrando que o material com QTS/TAN 7,5% apresenta resistência térmica diferenciada quando comparado ao QTS/TAN 0 e 5%. As microesferas foram avaliadas em ensaios de coagulação/floculação por Jar test no tratamento de água bruta utilizando planejamento fatorial experimental (23) no qual fatores utilizados os paramentos de massa de coagulante de 10 mg e 25 mg, pH=7,0 e pH=8,0 e tempo de decantação de 15 min e 30 min. Os fatores foram avaliados quanto a porcentagem de remoção de turbidez e cor. Os resultados mostraram-se satisfatórios quanto a remoção de turbidez, com mínimo de 51,52 % e máximo de 76,67 % e remoção de cor com mínimo de 42,86 % e máximo de 66,00 %. Os melhores resultados de % remoção foram obtidos quando foram utilizadas as microesferas de QTS/TAN 5% em pH = 8,0 com tempo de decantação de 30 min e massa de coagulante de 25 mg. Os resultados permitiram avaliar as microesferas de QTS/TAN como materiais promissores no tratamento de água. / Different ecological flocculants have been studied in the literature for treatment of water and wastewater. Among such substances, chitosan and tannins have been used regularly in several works related to water treatment. In this context, the aim of this study was to obtain commercial chitosan microspheres (QTSc) and tannin extracted from barks of Eucalyptus urograndis (TAN) for pilot utilization in the treatment of raw water with low turbidity (100-110 NTU). At first degree of deacetylation of both, commercial chitosan (QTSc) and the chitosan microsphere (QTSm) was verified for assessment of degree of deacetylation of amines. Microspheres were prepared at different concentrations of TAN ranging from 0 - 7.5% v/v and then characterized by FTIR, XRD, SEM and DTA/TGA. FTIR showed an increase of peak intensity as increased the concentration of the TAN microspheres formed. XRD presented an amorphous material. SEM micrographs allowed verifying the interaction of chitosan and tannin in the modification of the surface. Analyses of DTA/TGA showed that chitosan microspheres CTS/TAN 0% and 5% exhibited three stages of thermal degradation and two stages were observed for 7.5% CTS/TAN, allowed to conclude that CTS/TAN 7.5% has lower heat resistance compared to CTS/TAN 0 and 5%. The microspheres were evaluated in terms of coagulation/ flocculation assays by Jar test using an experimental factorial design (23). The coagulant mass of 10 mg and 25 mg, pH = 7.0 and pH = 8.0 and settling time of 15 min and 30 min were used as main factors. The factors were assessed for percentage removal of turbidity and color, which gave satisfactory results in the removal of turbidity with a minimum at 51.52% and a maximum at 76.67% and color removal with a minimum at 42.86% and maximum at 66.00%. The best results of were obtained using microspheres CTS/TAN 5% at pH 8.0 and settling time of 30 min and 25 mg of coagulant. Microspheres of CTS/TAN are promising in the treatment of water, but additional studies are necessary for searching the better conditions/results for water treatment.

A dupla filtração pode ser considerada como uma das mais promissoras tecnologias para tratamento de água, estimando-se que grande parte das necessidades de tratamento poderiam ser satisfeitas com o uso desta tecnologia. Alguns aspectos ainda não devidamente esclarecidos até o presente sobre esta tecnologia estão relacionados ao tratamento de água com turbidez elevada. Com a montagem e operação de uma instalação piloto, constituída de dois sistemas de dupla filtração (sistema 1: filtro ascendente de areia grossa e filtro descendente de areia e sistema 2: filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia), foi realizada uma investigação experimental com águas de estudo preparadas com caulinita (água tipo I com turbidez em torno de 100 uT e água tipo II com turbidez em torno de 300 uT). A coagulação foi realizada com o sulfato de alumínio, sem o uso de alcalinizante ou de acidificante, para que resultasse potencial zeta próximo de zero. A operação de ambos os sistemas foi efetuada com e sem descargas de fundo intermediárias nos filtros ascendentes, e foram variadas as taxas de filtração em ambos os filtros (de 120 a 240 m&sup3/m&sup2.d nos filtros ascendentes e de 180 a 300 m&sup3/m&sup2.d nos filtros descendentes). Concluiu-se principalmente que os dois sistemas foram capazes de produzir água filtrada com turbidez consistentemente menor que 0,5 uT e que a produção efetiva de água depende da turbidez da água de estudo, das taxas de filtração, da execução das descargas de fundo intermediárias e da carga hidráulica disponível para retenção de sólidos. / Double filtration may be considered one of the most important technologies for water treatment. It has been estimated that most of water treatment can be efficiently achieved with the use of this technology, although some design and operational aspects related to the high turbidity of the influent water have not been fully studied until the present time. A pilot plant was built comprising two double filtration systems (system 1 with an upflow coarse sand filter followed by a downflow fine sand filter; system 2 with an upflow gravel filter followed by a downflow filter identical to that used in system 1). The experimental investigation was carried out using influent waters prepared with kaolin (water type I with turbidity of approximately 100 NTU and water type II with turbidity of approximately 300 NTU). Coagulation was accomplished by using aluminum sulfate (no acid or alkaline products) so that the zeta potential resulted approximately zero. The operation of both systems was carried out with and without intermediate down flushes during the runs. Filtration rates in the filters of both systems varied from 120 to 240 m&sup3/m&sup2.d in the upflow filters and from 180 to 300 m&sup3/m&sup2.d in downflow filters. It was mainly concluded that both systems resulted capable to produce filtered water with turbidity consistently lower than 0.5 NTU and that the net production was related to the influent water turbidity, filtration rates, execution of intermediate down flushes and the hydraulic head provided for solids retention in both filter of each double filtration system.

[pt] Correntes de turbidez ocorrem tanto na natureza como em situações criadas pelo homem. Segundo alguns pesquisadores, grande parte das reservas de petróleo conhecidas no mundo estão armazenadas nos reservatórios de hidrocarbonetos formados a partir dos sistemas turbidíticos. Tendo em vista a importância dessas correntes, este trabalho pretende propor um modelo numérico consistente e com baixo custo computacional, capaz de auxiliar na previsão de sedimentação de bacias nos processos de modelagem estratigráfica no contexto do simulador numérico de sedimentação tridimensional com ênfase nos processos deposicionais em ambientes de talude plataforma e bacia, chamado Steno, e validar o modelo numérico proposto através de simulações físicas conduzidas no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O modelo numérico proposto é baseado nas equações de Navier-Stokes, que são resolvidas tirando-se a média na profundidade do perfil de velocidades característico. Além disso, uma aplicação gráfica tridimensional para simulação numérica de correntes de turbidez, chamada Turb3D, foi desenvolvida com base nas equações propostas. O programa possui uma interface gráfica amigável para o usuário no que diz respeito à entrada de dados, solução e visualização dos resultados. Os resultados obtidos mostraram que apesar do modelo numérico possuir um bom desempenho computacional, se comparado com os complexos modelos numéricos existentes, não foi possível reproduzir com precisão a evolução das correntes de turbidez e seus depósitos. Contudo, acredita-se que a abordagem dada ao problema de simulação numérica de correntes de turbidez apresentada neste trabalho pode fornecer bons resultados. Entretanto, é fundamental que seja dada continuidade a pesquisa, de modo que ajustes e melhorias ao modelo proposto possam ser realizadas. / [en] Turbidity currents occur in both natural and man-made situations. In agreement with some researchers, most of the world’s oil reserves are stored in hydrocarbon reservoir built by turbidity systems. Because of the importance of these currents, this work proposes a consistent and efficient numerical method for simulations of turbidity currents for basin sedimentations predictions in the stratigraphic modelling process, which will be incorporated to the numerical simulator of sedimentation 3D called Steno. In order to validate the proposed numerical model experiments were conducted at the Hydraulics Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul. The proposed numerical model is based on Navier-Stokes equations that are solved in the depth-average. Moreover, a three-dimensional graphic application for numerical simulations of turbidity currents called Turb3D was developed. The application user interface provides a common, user-friendly, graphical environment for pre-processing, solution and post-processing. Despite the good computational performance achieved by using this approach, the method presented did not reproduce accurately the evolution of turbidity current and their deposits. However, it is believed that the approach to the numeric simulation of the turbidity current problem given in this work can provide better results, although this research should continue and improvements should be made.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-14T18:38:42Z No. of bitstreams: 1 feliperustdecarvalho.pdf: 1379176 bytes, checksum: 9466af729223375427c4edf2872e7dd1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:38:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 feliperustdecarvalho.pdf: 1379176 bytes, checksum: 9466af729223375427c4edf2872e7dd1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 feliperustdecarvalho.pdf: 1379176 bytes, checksum: 9466af729223375427c4edf2872e7dd1 (MD5) Previous issue date: 2015-05-26 / Ecossistemas de água doce (rios, lagos e reservatórios) desempenham um papel essencial na ciclagem de carbono nos continentes. Esses ambientes são fontes significantes de gases de efeito estufa (GEE) para a atmosfera, principalmente de gás carbônico (CO2) e metano (CH4). Apesar do aumento do número de estimativas, a dinâmica e o controle das emissões naturais de GEE em ambientes aquáticos ainda é pouco estudada, especialmente nos trópicos. O objetivo geral da dissertação foi estimar os fluxos de CO2 e CH4 em uma lagoa tropical rasa com gradiente de turbidez. O trabalho foi realizado na lagoa Sinhá Mariana (MT), uma lagoa pantaneira com a ocorrência de duas regiões hidrológicas distintas; a lagoa é ligada ao rio Mutum de águas claras, pobre em material em suspensão, e baixa turbidez e ao rio Cuiabá de águas túrbidas, que apresenta alta taxa de material em suspensão. Duas coletas foram realizadas no ambiente, caracterizando os períodos hidrológicos de águas altas e águas baixas. A variação temporal, espacial e o pulso de inundação mostraram serem fatores importantes no fluxo de CO2, que variou de -4,95 mmol m-2 d-1 a 282 mmol m-2 d-1 nos períodos amostrados e diferenças significativas foram observadas entre um período e outro, com maiores emissões no período de águas altas (142 ± 40 mmol m-2 d-1) e menores nas águas baixas (2,3 ± 11,5 mmol m-2 d-1). Além disso, os fluxos de CO2 foram significantemente m/aiores nas proximidades do rio Mutum e menores na região túrbida e intermediária da lagoa, em ambos os períodos. Diferentemente, o fluxo total de CH4, embora estimado apenas nas águas altas, registrou os maiores valores médios na região de maior turbidez da lagoa (10,9 ± 6,9 mmol m-2 d-1), seguido pela região intermediária (5,1 ± 3,9 mmol m-2 d-1) e pela região influenciada pela água clara (2,5 ± 1,4 mmol m-2 d-1). A ebulição foi o principal processo de emissão de CH4, responsável por 78% do fluxo total. O gradiente de turbidez registrado ao longo da lagoa pareceu ter sido um fator determinante na dinâmica do fluxo tanto de CO2 quanto do CH4. Os dados deste trabalho reforçam a necessidade da amostragem espacial dos fluxos de CH4 e CO2 em lagos tropical, além de reforçar que estes fluxos podem ser controlados principalmente pela turbidez e pelo pulso de inundação (CO2). / Freshwater ecosystems (lakes, rivers and reservoirs) play an essential role in carbon cycling in the continents. These environments are significant sources of greenhouse gases (GHG), especially carbon dioxide (CO2) and methane (CH4), to the atmosphere. Despite the increase in the number of estimates, the natural GHG emissions dynamics in aquatic environments is still poorly studied, especially in the tropics. The general aim of this work was to estimate the CO2 and CH4 fluxes in a shallow tropical lake with turbidity gradient. The work was conducted in the Sinhá Mariana lake (MT), a wetland lake with the occurrence of two distinct hydrological regions; the lake is connected to the Mutum river (clear water), poor in suspended material with low turbidity, and connected to the Cuiabá River (turbid waters), which features high rate of suspension material. Samples were taken for characterizing the hydrological periods of high and low water. The temporal, spatial variation and the flood pulse shoed to be important factors affecting the CO2 flux, which ranged from -4.95 mmol m-2 d-1 to 282 mmol m-2 d-1. Significant differences were observed from one period to another, with higher emissions during high waters (142 ± 40 mmol m-2 d-1) and lower in the low water (2.3 ± 11.5 mmol m-2 d-1). In addition, the CO2 flux was significantly higher near the Mutum river and lower in the turbid region, in both periods. The total CH4 flux, although estimated only in high waters, showed the highest mean rates in the higher turbidity region of the lake (10.9 ± 6.9 mmol m-2 d-1), followed by the intermediate region (5.1 ± 3.9 mmol m-2 d-1) and the area influenced by clear water (2.5 ± 1.4 mmol m-2 d-1). The ebullition flux was the main CH4 emission pathway, responsible for 78% of the total flux. The turbidity gradient observed along the lake appeared to have been a determining factor in the flux dynamics of both CO2 and CH4. This study data reinforce the need for spatial sampling of CH4 and CO2 fluxes in tropical lakes, in addition to reinforcing that these fluxes can be controlled by turbidity and by the flood pulse (CO2).