Esta dissertação propõe o desenvolvimento de uma rede neural artificial (RNA) direcionada a ambientes foundation fieldbus para realização do cálculo de vazão em dutos fechados. Para tanto, a metodologia proposta utiliza-se de medidas de pressão, temperatura e pressão diferencial, as quais normalmente estão disponíveis em plantas industriais. A principal motivação do emprego das redes neurais reside no seu baixo custo e simplicidade de implementação, o que possibilita o emprego de apenas blocos fieldbus padrões tornando a metodologia independente do fabricante. Foi utilizada uma rede perceptron multicamadas com algoritmo de treinamento backpropagation de Levenberg-Marquardt. O treinamento foi realizado numa programação elaborada para o software Matlab TM. A arquitetura da rede neural foi determinada por métodos empíricos variando-se o número de neurônios e de camadas neurais até se atingir um erro aceitável na prática. Após esses treinamentos foi desenvolvida uma programação para realizar os cálculos de vazão em um ambiente foundation fieldbus utilizando-se para tanto o software DeltaV TM do fabricante Emerson Process Management. Foram obtidos resultados com erro relativo médio de valor de vazão em torno de 1.43% para um primeiro cenário utilizando uma placa de orifício e ar como fluido, e de 0,073% para um segundo cenário utilizando uma placa de orifício e gás natural como fluido, com relação aos valores obtidos através do instrumento multivariável 3095MV TM do fabricante Rosemount. Os valores de erro encontrados validam o método desenvolvido nessa dissertação. / This dissertation proposes the development of an artificial neural network (ANN) directed to foundation fieldbus environment for calculation of flow in closed ducts. The proposed methodology uses measurements of pressure, temperature and differential pressure, which are usually available in industrial plants. The main motivation of the use of neural networks lies in their low cost and simplicity of implementation, which allows the use of standard fieldbus blocks by just making the method independent of the manufacturer. It was used a multilayer perceptron network with backpropagation training and algorithm from Levenberg-Marquardt. The training was programmed in the software Matlab TM. The architecture of the ANN was determined by empirical methods by varying the number of neurons and neural layers until it reaches an acceptable error. After such trainings, it was developed a program to perform the flow calculations in an foundation fieldbus environment using Emerson Process Management\'s DeltaV TM software. The results were obtained with an average relative error of flow rate of 1.43% for the first scenario using an orifice plate and air as a process fluid, and 0.073% for a second scenario using an orifice plate and natural gas as the fluid related to the values obtained from Rosemount 3095MV TM multivariable instrument. The values of error found validate the method developed in this dissertation.

A medição de vazão de escoamentos multifásicos é uma necessidade constante em diversas atividades industriais como exploração de óleo e gás, controle de linhas de transporte de vapor e monitoramento de sistemas de resfriamento de usinas nucleares. Dentre os meios disponíveis para a realização da medição de vazão mássica, os dispositivos de medição de pressão diferencial constituem um dos métodos mais simples, sendo sua construção, aplicação e operação em escoamentos monofásicos bem conhecidas e definidas por normas técnicas. No entanto, sua aplicação tem sido estendida a escoamentos multifásicos, geralmente estando aliada a uma técnica adicional de medição de fração de vazio ou fração volumétrica das fases. Este trabalho descreve o estudo numérico de escoamentos multifásicos através de medidores de vazão baseados em pressão diferencial como placas de orifício e bocais de vazão de raio longo. Para tal, primeiramente foram conduzidas simulações de escoamentos monofásicos através de placas de orifício e bocais de vazão de raio longo na faixa de número de Reynolds 15.000 500.000. Os resultados de coeficiente de descarga obtidos foram quantitativamente comparados com os valores preditos por norma ISO, apresentando desvio máximo de aproximadamente 4, 9% para as placas e de 1,0% para os bocais. Em uma segunda etapa, escoamentos do tipo gás úmido (wet gas) através de placas de orifício foram simulados através de três abordagens diferentes. Os resultados de vazão mássica total obtidos foram comparados com dados experimentais fornecidos pela PETROBRAS. As abordagens que consideram o escorregamento entre as fases apresentaram previsões mais próximas dos experimentos, com desvio relativo médio de 3,9%, enquanto a modelagem homogênea apresentou um desvio médio de 6, 6%. Nestes estudos, foram também avaliadas as estruturas desenvolvidas no escoamento através de visualizações da distribuição de fases. São também apresentadas duas sugestões para complementação da caracterização de um escoamento multifásico: (1) a introdução da informação de fração de vazio na formulação apresentada por Paz (2011) e (2) a análise estatística do sinal de pressão diferencial em placas de orifício. Com relação ao primeiro item, comparações quantitativas com dados experimentais sugeriram que a alternativa apresentada é viável para operações de monitoramento da produção. Já o último estudo mostrou qualitativamente a influência da quantidade de líquido na flutuação da pressão diferencial / The flowrate measurement of multiphase flows is a constant need at many industrial activities such as oil and gas exploration, steam transport lines control and monitoring of nuclear plants cooling systems. Within the available means for performing flowrate measurement, the differential pressure devices constitute one of the simplest methods, with their construction, application and operation in single phase flows being well known and defined by technical standards. However, their application has been extended to multiphase flows, usually being allied to a void fraction or phase volume fraction measurement technique. This work describes a numerical study of multiphase flows through differential pressure-based flowrate meters such as orifice plates and long radius nozzles. Firstly simulations of single phase flows through orifice plates and long radius nozzles were conducted in the Reynolds number range 15.000500.000. The obtained results of discharge coefficients were quantitatively compared to ISO Standard predicted values, showing a maximum deviation of approximately 4,9% for the orifice plates and of 1,0% for the nozzles. In a second stage, wet gas flows through orifice plates were simulated by means of three approaches. The calculated results of total mass flowrate were compared to experimental data provided by PETROBRAS. The approaches that considered the slip between phases provided the closest results to the experiments, with a mean relative error of 3, 9%, while the homogeneous modeling presented an error of 6, 6%. In these studies, the structures developed within the domain were also evaluated through the visualization of the phases distribution. Two suggestions for complementing the characterization of a multiphase flow are presented: (1) the introduction of void fraction information into the formulation presented by Paz (2011) and (2) the statistical analysis of the orifice plate pressure drop signal. Regarding the first item, quantitative comparison with experimental data suggested that the presented alternative is viable for production monitoring operations. The last study qualitatively revealed the influence of the liquid loading in the pressure drop fluctuation.

A medição de vazão de escoamentos multifásicos é uma necessidade constante em diversas atividades industriais como exploração de óleo e gás, controle de linhas de transporte de vapor e monitoramento de sistemas de resfriamento de usinas nucleares. Dentre os meios disponíveis para a realização da medição de vazão mássica, os dispositivos de medição de pressão diferencial constituem um dos métodos mais simples, sendo sua construção, aplicação e operação em escoamentos monofásicos bem conhecidas e definidas por normas técnicas. No entanto, sua aplicação tem sido estendida a escoamentos multifásicos, geralmente estando aliada a uma técnica adicional de medição de fração de vazio ou fração volumétrica das fases. Este trabalho descreve o estudo numérico de escoamentos multifásicos através de medidores de vazão baseados em pressão diferencial como placas de orifício e bocais de vazão de raio longo. Para tal, primeiramente foram conduzidas simulações de escoamentos monofásicos através de placas de orifício e bocais de vazão de raio longo na faixa de número de Reynolds 15.000 500.000. Os resultados de coeficiente de descarga obtidos foram quantitativamente comparados com os valores preditos por norma ISO, apresentando desvio máximo de aproximadamente 4, 9% para as placas e de 1,0% para os bocais. Em uma segunda etapa, escoamentos do tipo gás úmido (wet gas) através de placas de orifício foram simulados através de três abordagens diferentes. Os resultados de vazão mássica total obtidos foram comparados com dados experimentais fornecidos pela PETROBRAS. As abordagens que consideram o escorregamento entre as fases apresentaram previsões mais próximas dos experimentos, com desvio relativo médio de 3,9%, enquanto a modelagem homogênea apresentou um desvio médio de 6, 6%. Nestes estudos, foram também avaliadas as estruturas desenvolvidas no escoamento através de visualizações da distribuição de fases. São também apresentadas duas sugestões para complementação da caracterização de um escoamento multifásico: (1) a introdução da informação de fração de vazio na formulação apresentada por Paz (2011) e (2) a análise estatística do sinal de pressão diferencial em placas de orifício. Com relação ao primeiro item, comparações quantitativas com dados experimentais sugeriram que a alternativa apresentada é viável para operações de monitoramento da produção. Já o último estudo mostrou qualitativamente a influência da quantidade de líquido na flutuação da pressão diferencial / The flowrate measurement of multiphase flows is a constant need at many industrial activities such as oil and gas exploration, steam transport lines control and monitoring of nuclear plants cooling systems. Within the available means for performing flowrate measurement, the differential pressure devices constitute one of the simplest methods, with their construction, application and operation in single phase flows being well known and defined by technical standards. However, their application has been extended to multiphase flows, usually being allied to a void fraction or phase volume fraction measurement technique. This work describes a numerical study of multiphase flows through differential pressure-based flowrate meters such as orifice plates and long radius nozzles. Firstly simulations of single phase flows through orifice plates and long radius nozzles were conducted in the Reynolds number range 15.000500.000. The obtained results of discharge coefficients were quantitatively compared to ISO Standard predicted values, showing a maximum deviation of approximately 4,9% for the orifice plates and of 1,0% for the nozzles. In a second stage, wet gas flows through orifice plates were simulated by means of three approaches. The calculated results of total mass flowrate were compared to experimental data provided by PETROBRAS. The approaches that considered the slip between phases provided the closest results to the experiments, with a mean relative error of 3, 9%, while the homogeneous modeling presented an error of 6, 6%. In these studies, the structures developed within the domain were also evaluated through the visualization of the phases distribution. Two suggestions for complementing the characterization of a multiphase flow are presented: (1) the introduction of void fraction information into the formulation presented by Paz (2011) and (2) the statistical analysis of the orifice plate pressure drop signal. Regarding the first item, quantitative comparison with experimental data suggested that the presented alternative is viable for production monitoring operations. The last study qualitatively revealed the influence of the liquid loading in the pressure drop fluctuation.

Esta dissertação propõe o desenvolvimento de uma rede neural artificial (RNA) direcionada a ambientes foundation fieldbus para realização do cálculo de vazão em dutos fechados. Para tanto, a metodologia proposta utiliza-se de medidas de pressão, temperatura e pressão diferencial, as quais normalmente estão disponíveis em plantas industriais. A principal motivação do emprego das redes neurais reside no seu baixo custo e simplicidade de implementação, o que possibilita o emprego de apenas blocos fieldbus padrões tornando a metodologia independente do fabricante. Foi utilizada uma rede perceptron multicamadas com algoritmo de treinamento backpropagation de Levenberg-Marquardt. O treinamento foi realizado numa programação elaborada para o software Matlab TM. A arquitetura da rede neural foi determinada por métodos empíricos variando-se o número de neurônios e de camadas neurais até se atingir um erro aceitável na prática. Após esses treinamentos foi desenvolvida uma programação para realizar os cálculos de vazão em um ambiente foundation fieldbus utilizando-se para tanto o software DeltaV TM do fabricante Emerson Process Management. Foram obtidos resultados com erro relativo médio de valor de vazão em torno de 1.43% para um primeiro cenário utilizando uma placa de orifício e ar como fluido, e de 0,073% para um segundo cenário utilizando uma placa de orifício e gás natural como fluido, com relação aos valores obtidos através do instrumento multivariável 3095MV TM do fabricante Rosemount. Os valores de erro encontrados validam o método desenvolvido nessa dissertação. / This dissertation proposes the development of an artificial neural network (ANN) directed to foundation fieldbus environment for calculation of flow in closed ducts. The proposed methodology uses measurements of pressure, temperature and differential pressure, which are usually available in industrial plants. The main motivation of the use of neural networks lies in their low cost and simplicity of implementation, which allows the use of standard fieldbus blocks by just making the method independent of the manufacturer. It was used a multilayer perceptron network with backpropagation training and algorithm from Levenberg-Marquardt. The training was programmed in the software Matlab TM. The architecture of the ANN was determined by empirical methods by varying the number of neurons and neural layers until it reaches an acceptable error. After such trainings, it was developed a program to perform the flow calculations in an foundation fieldbus environment using Emerson Process Management\'s DeltaV TM software. The results were obtained with an average relative error of flow rate of 1.43% for the first scenario using an orifice plate and air as a process fluid, and 0.073% for a second scenario using an orifice plate and natural gas as the fluid related to the values obtained from Rosemount 3095MV TM multivariable instrument. The values of error found validate the method developed in this dissertation.

This application aims to identify a possible correlation between the reflectivity factor signal RADAR Weather Radar System of Alagoas (SIRMAL), with the flow of the Rio Mundaú, data obtained fromthe Hydrological Station National Water Agency (ANA) in BoaFortuna, Rio Largo, Alagoas. What is required is a remote monitoring and continuous rate of flow, at one point the river basin Mundaú in order to predict possible flood waves. The floods in the river Mundaú are recurrent, having brought great losses in material resources and human lives for decades, their monitoring is of fundamental importance for better planning and management of these resources. For this we constructed a computer code in object-oriented language, Object Pascal. The program reads the image in jpeg format, generated and provided by SIRMAL on his Internet site, spatially integrates all the values of reflectivity of the microwave pulse on the watershed, determining the volume and then precipitated considered high rainfall area on the Watershed River Mundaú. This value is associated with the reflective state of the basin, at a given time, indicates the amount of precipitated water in the basin for a given period. The high rainfall is related to precipitation over the basin and consequently the flow in river. To verify the correlation with the flow, were chosen five months, the period from 2004 to 2006, when the flow measured at the farm Good Fortune, showed abrupt changes and sought similar variations in rainfall height, measured from the image processing radar. For the months of January 2004, December 2005 and September 2006, we obtained a correlation exceeding 70% between the reflectivity factor and the flow. From the daily analysis of the height and flow rate determined to be a qualitative correlation. This was obtained from the flow data, derived from stories of the season series, obtained in the HIDROWEB ANA rainfall and the height obtained with the method. The correlation was promising but not conclusive. Through the analysis it was demonstrated that the sensitivity of variations in height, indicating up to 24 hours to raise the level of flow to 60% of cases. / O presente trabalho tem como objetivo identificar uma possível correlação entre o fator de refletividade do sinal do RADAR do Sistema de Radar Meteorológico de Alagoas (SIRMAL), com a vazão do Rio Mundaú, obtida a partir de dados da Estação Hidrológica da Agência Nacional de Águas (ANA), na Fazenda Boa Fortuna, Município de Rio Largo, Alagoas. O que se pretende é um monitoramento remoto e contínuo do nível de vazão, em um ponto da bacia hidrográfica do rio Mundaú, com o intuito de prever possíveis ondas de cheias. As enchentes no rio Mundaú são recorrentes, tendo trazido grandes prejuízos em recursos materiais e em vidas humanas ao longo de décadas; o seu monitoramento é de importância fundamental para o melhor planejamento e gerenciamento desses recursos. Para isso foi construído um código de computador, na linguagem orientada a objeto, OBJECT PASCAL. O programa lê a imagem, em formato jpeg, gerada e disponibilizada pelo SIRMAL em seu sítio da Internet, integra espacialmente todos os valores de refletividade do pulso de microondas sobre a bacia, determinando volume precipitado e posteriormente a altura pluviométrica considerada sobre área da Bacia Hidrográfica do rio Mundaú. Este valor está associado ao estado reflexivo da bacia, em um dado momento e indica a quantidade de água precipitada na bacia para um determinado período. A altura pluviométrica está relacionada à precipitação sobre a bacia e em conseqüência à vazão no rio. Para a verificação da correlação com a vazão, foram escolhidos cinco meses, o período de 2004 a 2006, em que a vazão medida na Fazenda Boa Fortuna apresentou variações bruscas, e se procurou variações semelhantes na altura pluviométrica, aferidas a partir do processamento da imagem do radar. Para os meses de janeiro de 2004, dezembro de 2005 e setembro de 2006, obteve-se uma correlação superior a 70% entre o fator de refletividade e a vazão. A partir da análise diária da altura e da vazão determinou-se uma correlação qualitativa. Esta foi obtida a partir dos dados da vazão, retirados das séries histórias da estação, obtidas no sistema HidroWeb da ANA, e a altura pluviométrica obtida a partir dos dados do radar com o método. A correlação se mostrou promissora, porém, não conclusiva. Através da análise foi demonstrado que a sensibilidade das variações na altura, indicando em até 24 horas a elevação do nível de vazão para 60% dos casos estudados.

Este trabalho apresenta um estudo prospectivo referente ao desenvolvimento de um medidor eletromagnético inteligente de vazão, cuja finalidade é determinar a vazão de escoamento a partir da reconstrução do perfil de velocidade utilizando técnicas tomográficas. Em conseqüência disso, o medidor de vazão será capaz de corrigir a vazão dada, através da integração do perfil de velocidade correto reconstruído por tomografia. A técnica de reconstrução tomográfica utilizada é baseada na construção de um funcional de erro, gerado a partir da diferença entre voltagens simuladas numericamente para uma condição experimental, conhecidos os parâmetros determinantes da velocidade no interior da tubulação, e voltagens aproximadas simuladas numericamente para aproximações destes parâmetros. Neste trabalho, o modelo físico do medidor eletromagnético de vazão é baseado em um número de eletrodos colocados sobre as paredes do tubo sob uma estratégia de excitação específica, sem injeção de corrente, considerando o campo magnético uniforme. A partir da expansão do funcional de erro, sobre um conjunto de funções conhecidas, uma superfície de erro é gerada. As características da patologia desta superfície requerem outros tipos de técnicas de otimização. Técnicas tradicionais de otimização não são viáveis, pois o processo de busca pára no primeiro mínimo local encontrado. Essa convergência para mínimos locais é justificada devido à presença de regiões planas e vales apresentando vários mínimos locais circundando o ponto de mínimo global (ou ponto referente aos parâmetros ótimos da velocidade). Em vista da ocorrência deste fato, técnicas baseadas em algoritmos evolucionários são testadas e apresentadas para uma série de casos demonstrando a praticidade de nossa pesquisa. / This work presents a prospective study on the development of an intelligent electromagnetic flow meter intended to determine output based on the reconstruction of velocity profile using tomographic techniques. As a result, the flow meter will be able to correct the output measure through the integration of the right velocity profile produced by tomography. The tomographic reconstruction technique utilized is based on the definition of an error functional generated from the difference between voltages simulated numerically for a experimental condition, being known the parameters which define the velocity within the pipe and approximate voltages simulated numerically for approaches of these parameters. In this work the physical model of the electromagnetic flow meter is based on a number of electrodes flush mounted on pipe walls and under a specific strategy of excitement, without electrical current input and considering the magnetic field uniform. From the expansion of the error functional over a set of known functions an error surface is generated. The characteristics of the pathology of this surface require other types of optimization techniques. Traditional optimization techniques are not viable since the search stops at the first local minimum. This convergence to local minimums is justified due to the presence of flat regions and valleys presenting several local minimums around the global minimum point (or point relative to the optimum parameters of velocity). Due to this fact techniques based on evolutionary algorithms are tested and presented for a series of cases demonstrating the usefulness of our research.

Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a relação existente entre o comportamento anual dos oceanos e o da vazão na Bacia do Rio São Francisco, Brasil, para o período de 1968 a 2004. Foram construídos modelos de regressão linear múltipla para simular o valor da vazão anual em Ponte da Taquara, Alto São Francisco, com base em índices climáticos e no valor médio da Temperatura da Superfície do Mar (TSM) em áreas específicas dos oceanos Pacífico e Atlântico. Os índices climáticos considerados foram a Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), Indice de Oscilação Sul (IOS) e anomalias de TSM nas regiões de Niño. Os padrões oceânicos de correlação linear entre a TSM do Pacífico e a vazão dos postos do Alto São Francisco e o Médio São Francisco, indicam valores positivos em toda a costa oeste da América do Norte e do Sul e região equatorial e fortes sinais negativos na costa leste da Ásia e Austrália. Este padrão é bastante semelhante ao padrão espacial do primeiro modo obtido pela aplicação de análise multivariada à TSM no Oceano Pacífico, que é associado à Oscilação Multidecadal do Pacífico. A consideração de defasagem mensal no cálculo do coeficiente de correlação linear entre os valores de vazão e TSM indicam que a TSM dos meses mais próximos ao da vazão têm maior potencial para serem considerados como seus preditores. Observa-se a diminuição da correlação linear entre TSM do Pacífico e a vazão dos postos do Médio e Baixo São Francisco em relação aos postos do Alto São Francisco. O que sugere que o Oceano Pacífico apresenta maior influência na variabilidade da vazão nos postos localizados mais ao sul da Bacia do São Francisco. Por outro lado, observa-se o aumento dos valores do coeficiente de correlação linear no Atlântico Sul principalmente para a vazão dos postos do Médio e Sub-Médio, indicando possivelmente a maior influência do Oceano Atlântico na vazão de postos localizados mais a nordeste da bacia hidrográfica considerada. O padrão oceânico indicado pelos valores de correlação linear entre a TSM e os postos do Sub- Médio São Francisco indica a presença de um dipolo meridional, com anomalias negativas e positivas na bacia do Atlântico Sul tropical e subtropical. O IOS e ODP apresentam maior valor de correlação para a vazão observada no Alto e Médio São Francisco. As regiões selecionadas nos oceanos Pacífico, Atlântico e Índico e os índices Niño1+2, Niño 3 e Niño 4 para a construção do modelo linear para a simulação da vazão anual suavizada explicam 96% da variância total da vazão. No caso da vazão sem suavização as variáveis selecionadas pelo modelo elaborado explicam 52% da variância total. O padrão atmosférico anômalo associado aos dois primeiros subperíodos da vazão em Ponte da Taquara, de 1968 a 1978 e de 1979 a 1988, caracterizados em média por anomalias negativas e positivas, respectivamente, apresenta condições atmosféricas específicas às anomalias observadas da vazão. Em geral, anomalias negativas (positivas) de vazão em Ponte da Taquara são acompanhadas por ODP negativa, com anomalias negativas (positivas) de TSM no Pacífico Equatorial. / This research concerned to propose a valuation about the relationship between annual oceanic behavior and river outflow at São Francisco Hydrographic Basin, in Brazil, for the period from 1968 to 2004. Linear model based on multiple regression were built for annual river outflow at Ponte da Taquara, located at High São Francisco sub-basin. Climatic indexes and Sea Surface Temperature (SST) averages for selected areas over Pacific and Atlantic oceans were taken as independent variables in the modeling. Pacific Decadal Oscillation (PDO), Southern Oscillation Index (SOI) and SST anomalies at the Niño regions were also considered as independent variables in the modeling. The specific oceanic areas were selected through linear correlation calculation between river outflow at High São Francisco and SST. Oceanic patter represented by linear correlation between Pacific SST and river outflow at High São Francisco and Medium São Francisco shows positive values throughout the west coast of North and South America and the equatorial areas and, high negative values at oceanic areas to the east of Asia and Australia. This patter is quite similar to that obtained as the first mode of multivariate analysis applied over Pacific basin, and is related to the PDO. The consideration of temporal lag between SST river outflow monthly values showed that the smaller interval provide the best linear correlation. Linear correlation patter over Pacific is more significant for river outflow observed at the southern area of São Francisco Basin in relation to those located at northern areas. This aspect suggests that Pacific Ocean plays a more significant role to determination of river outflow observed at the south of the hydrographic basin. On the other hand, linear correlation values are greater at South Atlantic when river outflow for Sub-Medium São Francisco is considered. This result suggests that South Atlantic Ocean can play a greater role for the determination for climatic variability for river outflow observed at northern areas of São Francisco Basin. The oceanic correlation pattern for South Atlantic Ocean also shows a dipole mode, between tropical and subtropical latitudes, for fluvial stations located at the northern areas of the hydrographic basin. SOI and PDO present greater correlation values for river outflow observed at High and Medium São Francisco Basin. Ocean Pacific, Atlantic and Indian and the indexes Niño1+2, Niño 3 e Niño 4 variables, selected for the linear model elaboration to river outflow simulation, explain 96% of the total variance. In the case of not smoothed data, the variance explained by the linear model is equal to 52%. The atmospheric averaged patterns for the considered two first subperiods, from 1968 to 1978 and from 1979 to 1988, that are characterized by negative and positive river outflow anomalies at High São Francisco, present atmospheric conditions closely related to the observed river outflow anomalies. In general, river outflow negative (positive) anomalies at High São Francisco are related to negative PDO and SST negative anomalies (positive) at equatorial Pacific.

O complexo estuarino-lagunar de Cananéia-Iguape vem sofrendo diversos impactos antrópicos desde à abertura do canal artificial Valo Grande, que alterou significativamente o setor Norte do sistema com o aumento da influência fluvial. O assoreamento da região, vem sendo um problema recorrente, impactando a pesca, o turismo e a navegação. Este trabalho visa entender a dispersão do aporte terrígeno na região a partir da modelagem numérica, com dados atualizados, para melhor reprodução da simulação no estuário. Os resultados do modelo mostraram altas concentrações dos componentes biogeoquímicos no setor Norte do sistema e baixa influência da maré, ocasionando alta retenção destes elementos na região. O setor Sul apresentou baixa influência do rio e alta influência marinha, com valores de silicato e fosfato dissolvidos e matéria inorgânica em suspensão dentro do esperado para um sistema estuarino preservado. O modelo apresentou um bom comportamento para a região, com bons resultados hidrodinâmicos e de qualidade da água. Ressalta-se a importância de um contínuo monitoramento da região e o uso de modelo para acompanhar o desenvolvimento geomorfológico e as alterações biogeoquímicas do estuário para auxiliar em medidas preventivas com o intuito de minimizar o impacto antrópico no sistema. / The estuarine-lagoon complex of Cananéia-Iguape has suffered several anthropic impacts since the opening of the Valo Grande artificial channel, which significantly altered the northern sector of the system with the increase of fluvial influence. The silting up of the region has been a recurrent problem, impacting fishing, tourism and navigation. This work aims to understand the dispersion of the terrigenous contribution in the region with numerical modeling and updated data, for better reproduction of the simulation in the estuary. The results of the model showed high concentrations of the biogeochemical components in the northern sector of the system and low tidal influence, causing high retention of these elements in the region. The southern sector showed low river influence and high marine influence, with expected values of dissolved silica and phosphate and inorganic suspended matter for a preserved estuarine system. The model showed a good behavior for the region, with good hydrodynamic and water quality results. It is emphasized the importance of continuous monitoring of the region and the use of a model to monitoring the geomorphological development and the biogeochemical alterations of the estuary to assist in preventive measures with the intention of minimizing the anthropic impact in the system.

O Alquilbenzeno Linear Sulfonado (LAS) é um surfactante aniônico de degradação complexa. Via ensaio cinético em batelada ajustou-se modelo de inibição por excesso de substrato na remoção de LAS e matéria orgânica de água residuária de lavanderia comercial (ARLC) em co-digestão com esgoto doméstico (ED). A adição de 50 mg L-1 de etanol (EOH) resultou em maiores valores para velocidade específica de utilização do substrato (robs) e concentração mais elevada de LAS que fornece o maior robs (18,98 mg LAS L-1 e 2,39 mg LAS L-1 na presença e ausência de etanol, respectivamente). Areia com 1,0 mm de diâmetro foi escolhida como material suporte). Objetivou-se otimizar a remoção do surfactante de ARLC + ED (1:3 volume; &#8764; 20 mg LAS L -1) em RLF em escala aumentada (19,8L) através de: (i) adição de etanol em diferentes dosagens; (ii) variação da velocidade ascensional (vasc) aplicada ao leito; e (iii) aumento do tempo de detenção hidráulica (TDH). Desta forma, para TDH de 18 h foram realizadas as seguintes fases operacionais: (I) ARLC + ED + 1,3 velocidade mínima de fluidificação (vmf); (II) ARLC + ED + 50 mg EOH L -1 + 1,3 vmf; (III) ARLC + ED+200 mg EOH L-1 + 1,3 vmf; (IV) ARLC + ED +200 mg L-1 + 1,0 vmf; (V) ARLC + ED + 200 mg L-1 + 0,7 vmf; (VI) ARLC + ED + 100 mg L-1 + 1,0 vmf; e para TDH de 30 h: (VII) ARLC + ED + 1,0 vmf. Não se observou diferença significativa na eficiência de remoção de DQO e LAS (&#8764; 50%; p < 0,5) nas fases I à IV. O decréscimo da vasc (0,7 vmf) resultou em 29% de eficiência de remoção de LAS (V) e o aumento do TDH em 86% de eficiência de remoção de LAS (VII). Nas fases VI e VII observou-se maior remoção de DQO (&#8805; 70%). As menores vasc e 200 mg EOH L-1 favoreceram acúmulo de ácidos no sistema (IV e V). No efluente do RLF foram identificados 17 compostos recalcitrantes. Para vasc = 0,7 vmf, foi observada maior diversidade de compostos recalcitrantes, em sua maioria, ftalatos. Caracterização taxonômica e funcional dos microrganismos para as fases III, IV e V (variação da vasc) e VII (maior eficiência de remoção de LAS e DQO) foi realizada por metagenômica. Foram identificados microrganismos dos domínios Archaea e Bacteria, sendo que a diminuição da vasc resultou em maior abundância relativa de arqueias metanogênicas, como Methanosarcina e genes relacionados a F420 reducing hydrogenase que é transportadora central de elétrons na metanogênese. Diversidade de gêneros foram identificados do domínio Bacteria (Geobacter, Thauera, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sulfuricurvum e Sulfurospirillum, etc.) e genes codificadores de enzimas que atuam nas diferentes etapas de degradação do LAS: (a) adição de fumarato (fumarate redutase); (b) beta-oxidação (3-hidroxiacil-CoA desidrogenase); (c) clivagem do anel benzênico (benzoyl-CoA reductase); (d) dessulfonação (Adenylyl-sulfate reductase). Na amostra da fase VII, foram identificados genes relacionados à etapa de dessulfonação com maior abundância relativa, se comparada às demais fases. Para maior vasc observou-se maior abundância relativa de genes relacionados à fosforilação oxidativa com Chryseobacterium como principal representante. / The linear alkylbenzene sulfonate (LAS) is in the laundry detergent composition and it presents complex degradation. Through kinetics assays in batch tests, an inhibition kinetic model by subtrate excess was adjusted to the data in the removal of LAS and organic matter from laundry wastewater (LW) in co-digestion with domestic sewage (DS). The addition of 50 mg L-1 of ethanol (EOH) to the influent resulted in higher values for the specific substrate rate (robs) as well as higher LAS concentration that provided the maximum LAS utilization rate by the biomass (Sbm) (18.98 mg LAS L-1 and 2. 39 mg LAS L-1 in the presence and absence of ethanol, respectively). Sand with 1.0 mm of diameter was chosen as supporting material for the fluidized bed reactor (FBR). The purpose of the present study was to optimize the removal of surfactant in LW + DS (1: 3 volume; &#8764; 20 mg LAS L-1) by using an upscale FBR (19.8 L) through: (i) adding ethanol in different dosages; (ii) varying the upflow velocity (vup) applied to bed; and (iii) increasing the hydraulic retention time (HRT). Thus, for 18h of HRT, the following stages were performed: (I) LW + DS + 1,3 fluidization minimum velocity (vfm); (II) LW + DS + 50 mg EOH L-1 + 1.3 vfm; (III) LW + DS + 200 mg EOH L-1 + 1.3 vfm; (IV) LW + DS + 200 mg L-1 + 1.0 vfm; (V) LW + DS + 200 mg L-1 + 0.7 vfm; (VI) LW + DW + 100 mg L-1 + 1.0 vfm; and for 30 h of HRT: (VII) LW + DS + 1.0 vfm. There was no significant difference in the efficiency of COD and LAS removal (&#8764; 50%, p < 0.5) in stages I to IV. The vup decrease (0.7 vfm) resulted in LAS removal efficiency of 29% (V) and the HRT increase resulted in LAS removal efficiency of 86% (VII). In stages VI and VII, COD removal &#8805; 70% was observed. Lower vup as well as ethanol dosage of 200 mg L-1 favored system acidification (IV and V). In the FBR effluent, 17 recalcitrant compounds were identified. For vup = 0.7 vfm, large diversity of recalcitrant compounds, mostly phthalates, was observed. A taxonomic and functional characterization of the microorganisms was performed by metagenomics analysis in stages III, IV and V (vup variation) and VII (higher efficiency of LAS and COD removal). Microorganisms of Archaea and Bacteria domains were identified, and the decrease of vup resulted in a higher relative abundance of methanogenic archaea, mainly Methanosarcina. Genes related to F420, which are the central electron carrier in the methanogenesis, were identified. Genera diversity was classified in Bacteria domain (Geobacter, Thauera, Pseudomonas, Pseudomonas, Chryseobacterium, Sulfuricurvum and Sulfurospirillum, etc.). Enzyme-encoding genes that act on different stages of LAS degradation were found: (a) addition of fumarate (fumarate reductase); (b) beta-oxidation (3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase); (c) benzene ring cleavage (benzoyl-CoA reductase) and (d) desulfonation (Adenylyl-sulfate reductase). In stage VII sample, genes related to the desulfonation step were identified with higher relative abundance, when compared to the other stages. For a higher vup, a higher relative abundance of genes related to oxidative phosphorylationwas observed and the genus main representative in that category was Chryseobacterium.

A modelagem hidrológica quando associada aos recursos do sensoriamento remoto e do geoprocessamento torna-se uma ferramenta importante, pois é capaz de estabelecer diferentes cenários da cobertura e do uso da terra e suas implicações na drenagem urbana, auxiliando no planejamento urbano. Entretanto, a relação entre o modelo chuva x vazão e tais técnicas, com finalidade de avaliar classificadores de imagens a partir de hidrogramas de cheia não foi encontrada na literatura, tornando esse o objetivo principal desta tese. Para isso, foram utilizadas três imagens de satélite de diferentes resoluções espaciais (0,5m, 5m e 15m) e três algoritmos classificadores (Máxima Verossimilhança, Máquinas Vetores Suporte e Análise Orientada a Objeto) e formados conjuntos denominado \"classificador-imagem\" para classificação da cobertura e do uso da terra. As áreas das classes dos usos da terra de cada conjunto \"classificador-imagem\" e os valores de Curve Number foram os principais dados de entrada do modelo chuva-vazão NRCS, que permitiu gerar os hidrogramas de cheia para cada caso. Os hidrogramas simulados foram comparados aos hidrogramas observados na bacia e avaliados, quanto a sua representatividade, pelo coeficiente de Nash Sutcliffe. As classificações do uso da terra foram avaliadas pelo Índice Kappa, com valores de 0,58 a 0,99 e pela Exatidão Global, com valores de 0,64 a 0,99. Para as vazões, o coeficiente de Nash Sutcliffe foi considerado satisfatório &#40;NS&#60;0,50&#41; em duas simulações e, nas demais simulações, considerado muito bom &#40;NS&#62;0,75&#41;. Para fornecer subsídio a tomada de decisão, foi realizada uma análise multicritério dos conjuntos classificador-imagem, que permitiu classificar os conjuntos com maior desempenho: 1&#176;&#41; o classificador SVM e a imagem Landsat-8; 2&#176;&#41; o classificador MaxVer e a imagem WordView-II; 3&#176;&#41; o classificador NN e a imagem RapidEye. / Hydrological modeling when associated with remote sensing and geoprocessing resources becomes an important tool, because it is able to establish different land use scenarios and its implications for urban drainage, assisting in urban planning. However, the relationship between the routing model and such techniques, for purpose to evaluate images classifiers from the runoff hydrograph was not found in the literature, making this the main objective of this thesis. Thereunto, three satellite images were used in different spatial resolutions &#40;0.5m, 5m and 15m&#41; and three algorithms classifiers &#40;Maximum Likelihood, Support Vector Machine and Oriented Object Analysis&#41; and composed sets called \"classifier-image\" for the land use classification. The areas of the land use classes of each set \"classifier-image\" and the Curve Number values were the main input of the routing model NRCS, which allowed generating the runoff hydrograph for each case. The simulated hydrographs were compared to the observed hydrograph in the basin and evaluated their representativeness through the Nash Sutcliffe coefficient. Kappa Index was calculated to evaluate land use classifications, with values between 0.58 to 0.99 and Global accuracy between 0.64 to 0.99. Towards the flows rates, the Nash Sutcliffe coefficient was considered satisfactory for two simulations &#40;NS&#60;0,50&#41; and, to other simulations, considered very good &#40;NS&#62;0,75&#41;. To provide subsidy to decision-making, it carried out a multi-criteria analysis of the classifier-image sets, that allowed to classify the set with higher performance: 1&#41; SVM classifier and Landsat-8 image; 2&#41; MaxVer classifier and WorldView-II image; 3&#41; NN classifier and RapidEye image.