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Desempenho de Reator Aeróbio de Leito Fluidizado com terceira câmara para Remoção de Nitrogênio / Performance of a Biofilm Airlift Suspension Reactor with Third chamber for Nitrogen RemovalChaucanes, Paula Andrea Montenegro 20 October 2017 (has links)
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Previous issue date: 2017-10-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo mostra o funcionamento dos processos de oxidação de matéria orgânica junto com os processos simultâneos de nitrificação e desnitrificação (SND) dentro do reator aeróbio de leito fluidizado de tubos concêntricos com uma terceira câmara para gerar condições anóxicas (necessárias para garantir o processo de desnitrificação). O reator foi operado por um período de 140 dias, durante o qual a remoção de demanda química de oxigênio (DQO) e de nitrogênio total (NT), atingiu 80% e 44% respectivamente, para um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 3 horas. A configuração dos diâmetros dos tubos concêntricos resultou em diferentes relações de áreas e, portanto em diferentes vazões para cada câmara. Na operação do reator foram aplicadas duas relações de vazões alterando o nível de esgoto dentro do reator. Os efeitos destas relações de vazões, alterou a concentração de oxigênio dissolvido (OD) entre os compartimentos aeróbio e anóxico do reator e a relação C:N, as quais foram estudadas durante o funcionamento deste sistema. Os resultados indicaram que a relação de vazões 2(4,8: 3,8: 1 para as câmaras 1, 2 e 3, respectivamente) beneficiou as remoções de DQO e NT. A concentração de OD no compartimento aeróbio apresentou valores médios de 3,57 ± 1,24 mg.L -1 , e no topo da câmara 3, a concentração de OD foi de 1,41 ± 0,78 mg.L -1 . As relações C:N que apresentaram maiores eficiências de remoção de NT foram as superiores a 10, sendo a máxima remoção de T na relação C:N de 17. O tempo de retenção celular (TRC) alcançado no reator foi de 3,16 ± 3,07 dias. Neste trabalho de pesquisa foi concluído que a configuração de três câmaras concêntricas para o reator aeróbio de leito fluidizado beneficia a remoção de NT, tornando este reator uma alternativa para o tratamento de águas residuárias domésticas. / This study shows the operation of the organic matter oxidation processes together with the simultaneous processes of nitrification and denitrification (SND) inside the aerobic fluidized bed reactor of concentric tubes with a third chamber to generate anoxic conditions (necessary to guarantee the denitrification process). The reactor operated over a period of 140 days, during which chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN) removal reached 80% and 44% respectively, for a 3 hour hydraulic detention time (HDT). The configuration of the diameters of the concentric tubes resulted in different area ratios and therefore in different flow rates for each chamber. In the reactor operation were applied two flow ratios, altering the sewage level inside the reactor. The effects of these flow rates were changing the concentration of dissolved oxygen (DO) between the aerobic and anoxic compartments of the reactor and the C: N ratio, which was studied during the operation of this system. The results indicated that the ratio of flows 2 (4.8: 3.8: 1 for chambers 1, 2 e 3, respectively) benefited the COD and TN removal. The DO concentration in the aerobic compartment presented average values of 3.57 ± 1.24 mg.L-1 , and on top of chamber 3, the DO concentration was 1.41 ± 0.78 mg.L-1 . The C:N ratios that showed higher nitrogen removal efficiencies were higher than 10, with the maximum TN removal at the C:N ratio of 17. The cell retention time reached (CRT) in the reactor was 3.16 ± 3.07 days. In this research, was concluded that three concentric chambers configuration for the aerobic fluidized bed reactor benefits the TN removal, became this reactor an alternative in domestic wastewater treatment.
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Desempenho de Reator Aeróbio de Leito Fluidizado com terceira câmara para Remoção de Nitrogênio /Chaucanes, Paula Andrea Montenegro January 2017 (has links)
Orientador: Tsunao Matsumoto / Resumo: Este estudo mostra o funcionamento dos processos de oxidação de matéria orgânica junto com os processos simultâneos de nitrificação e desnitrificação (SND) dentro do reator aeróbio de leito fluidizado de tubos concêntricos com uma terceira câmara para gerar condições anóxicas (necessárias para garantir o processo de desnitrificação). O reator foi operado por um período de 140 dias, durante o qual a remoção de demanda química de oxigênio (DQO) e de nitrogênio total (NT), atingiu 80% e 44% respectivamente, para um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 3 horas. A configuração dos diâmetros dos tubos concêntricos resultou em diferentes relações de áreas e, portanto em diferentes vazões para cada câmara. Na operação do reator foram aplicadas duas relações de vazões alterando o nível de esgoto dentro do reator. Os efeitos destas relações de vazões, alterou a concentração de oxigênio dissolvido (OD) entre os compartimentos aeróbio e anóxico do reator e a relação C:N, as quais foram estudadas durante o funcionamento deste sistema. Os resultados indicaram que a relação de vazões 2(4,8: 3,8: 1 para as câmaras 1, 2 e 3, respectivamente) beneficiou as remoções de DQO e NT. A concentração de OD no compartimento aeróbio apresentou valores médios de 3,57 ± 1,24 mg.L -1 , e no topo da câmara 3, a concentração de OD foi de 1,41 ± 0,78 mg.L -1 . As relações C:N que apresentaram maiores eficiências de remoção de NT foram as superiores a 10, sendo a máxima remoção de T na relação C:N de 17. O te... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study shows the operation of the organic matter oxidation processes together with the simultaneous processes of nitrification and denitrification (SND) inside the aerobic fluidized bed reactor of concentric tubes with a third chamber to generate anoxic conditions (necessary to guarantee the denitrification process). The reactor operated over a period of 140 days, during which chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN) removal reached 80% and 44% respectively, for a 3 hour hydraulic detention time (HDT). The configuration of the diameters of the concentric tubes resulted in different area ratios and therefore in different flow rates for each chamber. In the reactor operation were applied two flow ratios, altering the sewage level inside the reactor. The effects of these flow rates were changing the concentration of dissolved oxygen (DO) between the aerobic and anoxic compartments of the reactor and the C: N ratio, which was studied during the operation of this system. The results indicated that the ratio of flows 2 (4.8: 3.8: 1 for chambers 1, 2 e 3, respectively) benefited the COD and TN removal. The DO concentration in the aerobic compartment presented average values of 3.57 ± 1.24 mg.L-1 , and on top of chamber 3, the DO concentration was 1.41 ± 0.78 mg.L-1 . The C:N ratios that showed higher nitrogen removal efficiencies were higher than 10, with the maximum TN removal at the C:N ratio of 17. The cell retention time reached (CRT) in the reactor was 3.16 ± 3.... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre
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Simulação Numérica de Grandes Escalas da Convecção Natural em Cavidades Anulares com Fontes e Sumidouros de Calor / Numerical Large-Eddy Simulation of Natural Convection in Annular Cavities with Source and Heat SinksFerreira, Dálglis Shilton Silva 27 October 2017 (has links)
FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Atualmente nas indústrias é notória a presença de problemas envolvendo a dinâmica dos fluidos com transferência de energia térmica. Neste contexto, problemas onde a transferência de energia térmica ocorre sobre cilindros aquecidos merece um destaque especial. No presente trabalho objetivou-se desenvolver uma análise numérica tridimensional sobre o problema de transferência de energia térmica por convecção natural em cilindros concêntricos na presença de pares discretos de fonte-sumidouro de energia térmica, com ênfase no estudo do regime estável-instável do escoamento (fluido de trabalho ar). O código numérico foi desenvolvido em coordenadas cilíndricas, discretizado utilizando a técnica dos volumes finitos e esquemas temporais e espaciais de segunda ordem, onde o acoplamento pressão velocidade é feito através do método do passo fracionado. Através dos campos de velocidades, de temperatura e de vorticidade obtidos, verificou-se como a transferência de energia térmica é afetada pelas primeiras instabilidades no regime instável. Foi possível também, evidenciar a desestabilização do escoamento estudado, não sendo necessário para tal o uso de uma malha fina. Além disso, os dados obtidos apresentaram uma excelente concordância com os resultados experimentais da literatura, sobretudo no regime estável. / In the current industry, is notorious the presence of problems involving fluid dynamics with heat transfer. In this context, problems where the heat transfer occurs over heated cylinders deserves a special attention. The present work study aimed to develop a three-dimensional numerical analysis of the heat transfer by natural convection in concentric cylinders in the presence of discrete heat source-sink pairs, with emphasis on the study of stable-unstable regime flow (air working fluid). The numerical code was developed in cylindrical coordinates, discretized using the finite volume technique and temporal/ spatial schemes of second order, where the pressure-velocity coupling is done through the fractional step method. Through velocity, temperature and vorticity fields, it was found that the heat transfer is affected by the first instabilities in the unstable regime. It was also possible to verify the destabilization of the flow with a thin mesh. Moreover, the data obtained showed an excellent agreement with the experimental data found in the literature, especially in the stable regime. / Dissertação (Mestrado)
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Estudo de características operacionais do processo Plasma-MIG com arcos concêntricos / Study of operational characteristics of the process "Plasma- MIG" with concentric arcsResende, André Alves de 11 October 2013 (has links)
Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In recent years, the demand of the productive sector for more efficient processes has
encouraged the research and development of products and processes to increase the
production at a competitive cost. In this sense, the \"Plasma-MIG\" with Concentric Arcs
process, being an evolution of the conventional MIG/MAG process, has emerged as a
promising option. This process has been available to the market since the 70s. However, it is
still necessary to consolidate a scientific and technological basis of that process. Only then
the market will decide if it is applicable, either to replace or become an option instead of the
other processes. Thus, the challenge is to collaborate with both the scientific and the
production what actually is the overall goal of this work, that is to provide fundamental
knowledge about functioning principles and operating parameters of the \"Plasma-MIG\" with
Concentric Arcs. The influence of the gas flow, especially of the intermediate one on the weld
bead surface appearance, the effect of external arc on the globular-spray transition current
and on the axial spray-rotational transition current, as well as on the droplet kinematic
parameters and the relation between the outer arc current/torch working angle/torch-piece
distance and the weld geometry have been studied experimentally. The results showed that
the intermediate arc gas flow rate was the very one which determined weld appearance. The
globular-spray transition current rose and the axial spray-rotational transition current became
lower in the presence of the outer arc. The presence of the outer arc also raised the
momentum of the drops hitting the weld pool. The presence of current in the outer arc at low
values reduces penetration and correlated parameters (either directly or inversely
proportional), but causes their growing again when being increased. The bead geometry
follows the similar behavior of the conventional MIG/MAG as regards to the torch working
angle and the torch-piece distance, though being more intensified when using the outer arc.
In conclusion, it is possible to say that the knowledge on the operational characteristics of the
\"Plasma-MUG\" with Concentric Arcs welding process obtained in this work may serve as a
basis for the perception of this process application potential. / Nos últimos anos, a demanda do setor produtivo por processos mais eficientes tem
incentivado a pesquisa e o desenvolvimento de produtos e processos que permitam o
aumento da produção a um custo compatível. Neste sentido, o processo de soldagem
\"Plasma-MIG\" com Arcos Concêntricos, uma evolução do processo MIG/MAG convencional,
tem surgido como uma opção promissora. Esse processo está à disposição do mercado
desde a década de 70, no entanto, ainda é necessário consolidar uma base cientifica e
tecnológica a respeito desse processo. Somente assim o mercado poderá decidir se o
mesmo é aplicável, seja para substituir ou se tornar mais uma opção frente a outros
processos. Desta forma, é no desafio de colaborar tanto com o meio cientifico como o
produtivo que se enquadra o objetivo global deste trabalho, o qual é o de fornecer
conhecimentos fundamentais sobre aspectos de funcionamento e parâmetros operacionais
do processo \"Plasma-MIG\" com Arcos Concêntricos. Foram estudados experimentalmente a
influência das vazões dos gases, principalmente o intermediário, sobre o aspecto superficial
do cordão de solda, o efeito do arco externo sobre as correntes de transição globulargoticular
e goticular axial-rotacional e sobre os parâmetros cinemáticos das gotas e a
relação entre corrente do arco externo/ângulo de inclinação da tocha/distância da tocha a
peça e a geometria do cordão. Os resultados apontam que a vazão governante sobre o
acabamento do cordão é a do gás intermediário. A corrente de transição globular-goticular
elevou-se e a goticular axial-rotacional ficou menor na presença do arco externo. A presença
do arco externo também fez elevar o momentum das gotas atingindo a poça. A presença da
corrente no arco externo em valores baixos reduz a penetração e parâmetros
correlacionados (de forma direta ou inversamente proporcional), mas faz novamente crescêla
ao ser aumentada. A geometria do cordão segue o comportamento similar ao do processo
MIG/MAG convencional quanto ao ângulo de inclinação e distância da tocha à peça, mais
intensificado quando se usa arco externo. Ao final, pode-se dizer que os conhecimentos
gerados no presente trabalho sobre as características operacionais do processo \"Plasma-
MIG\" com Arcos Concêntricos formam uma base para conceber a potencialidade aplicativa
do processo. / Doutor em Engenharia Mecânica
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VARIAÇÃO DA INFILTRAÇÃO DEVIDO A ALTERAÇÕES DE USO DO SOLO: ESTUDO DE CASO DE IMPLANTAÇÃO DE FLORESTA EM BIOMA PAMPA / INFILTRATION VARIATION DUE TO ALTERATION IN THE SOIL USAGE: STUDY OF AN IMPLANTATION CASE OF A FOREST IN BIOMA PAMPAAvila, Calinca Barão de 28 February 2014 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study was conducted with the objective to evaluate the behavior
of the process of water infiltration in the soil, in a portion forested with eucalyptus, in
a legal reserve and native field with conventional pasturage, in the characteristic
zone of Pampa Biome. The investigation occurred in hillsides that presented different
uses of the soil in two experimental small watershed, one is a native pasturage area
with 21 hectares occupied by cattle breeding, and another with 95 hectares of
Eucalyptus silviculture, the last one is a Permanent Preservation Area and Legal
Reserve.The small watersheds are located in the city of Rosário do Sul RS, and
they have similar characteristics in the soil, precipitation rate and relief. For each soil
usage, there were considered two positions (superior and inferior height) in the same
hillside to characterize the infiltration in the ground profile. There were performed a
total of 48 infiltration test using concentric rings infiltrometers with distinct weather
condition, and the trial values modeled from the Horton, Kostiakov and Kostiakov-
Lewis equations. There were collected soil samples in each area, with preserved and
misshapen structure to obtain the soil physical parameters as density, porosity
(macro, micro and total), texture (clay, silt and sand) and the saturated hydraulic
conductivity. Among the tested models, the Horton model represented in a
satisfactory way the adjustment of the observed infiltration rate. In the three areas of
this study, we observed that the relief position influenced the infiltration capacity, and
the higher infiltrations rate have occurred in the inferior heights. The component of
the Horton If model, corresponding to the basic infiltration can be used as an
indicator of the impact of the soil usage on hydrological processes. The forestry area
with Eucalyptus silviculture has a infiltration rate significantly higher than the Legal
Reserve and the Native Field with Pasturage, respectively. Therefore we can affirm
that, in this experiment, we noticed variations in the infiltration capacity due to the
alteration in the soil usage. / O presente estudo foi conduzido com o objetivo de avaliar o comportamento
do processo de infiltração de água no solo, em parcela florestada com eucalipto, em
reserva legal e campo nativo com pastoreio convencional, em região característica
do Bioma Pampa. A investigação ocorreu em encostas que apresentam diferentes
usos do solo em duas microbacias experimentais, uma de pastagem nativa com 21
ha, ocupada por criação extensiva de gado, e outra de silvicultura de Eucalyptus
spp. com 95 ha, contendo Área de Preservação Permanente e Reserva Legal. As
microbacias localizam-se no município de Rosário do Sul/ RS, e possuem
características semelhantes de solo, regime de precipitação e relevo. Para cada uso
do solo, foram consideradas duas posições (cota superior e inferior) na mesma
vertente para a caracterização da infiltração do perfil no relevo. Foram realizados em
dois períodos com condições do tempo distintas entre si, um total de 48 testes de
infiltração por meio de infiltrômetro de anéis concêntricos e os valores dos ensaios
modelados, a partir das equações de Horton, Kostiakov e Kostiakov-Lewis. Em cada
área, foram coletadas amostras de solo, com estrutura preservada, e estrutura
deformada para obtenção dos parâmetros físicos do solo, como densidade,
porosidade (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia) e a condutividade
hidráulica saturada. Dentre os modelos testados o modelo Horton representou de
forma satisfatória o ajuste da taxa de infiltração observada. Nas três áreas
estudadas observou-se que a posição no relevo influenciou na capacidade de
infiltração, sendo que nas cotas inferiores ocorreram as maiores infiltrações. O
componente do modelo de Horton If, correspondente a infiltração básica pode ser
utilizado como indicador de impacto do uso do solo nos processos hidrológicos. A
área florestada com silvicultura de eucalipto possui uma taxa de infiltração
significativamente maior que a área de reserva legal e a área de campo nativo com
pastoreio, respectivamente. Desse modo pode-se afirmar que, neste experimento,
perceberam-se variações na capacidade de infiltração, devido a alterações de uso
do solo.
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