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Diseño hidrológico - hidráulico para pequeñas presas en cuencas no aforadas, usando el modelo de precipitación - escurrimiento de Témez, mediante geoprocesamiento SIG y modelamiento numérico. Un enfoque hacia la realidad peruana: Caso Vilcanchos, AyacuchoHidalgo Ravelo, Andreé Gustavo 22 January 2019 (has links)
El estudio consiste en desarrollar todas las consideraciones hidrológicas e hidráulicas
necesarias para proyectar una pequeña presa (h < 15 m.) de materiales sueltos (exceptuando
solo laminación de avenidas, rotura de presa y obras conexas), situada en el distrito de
Vilcanchos, Ayacucho. La tesis se enfoca en cabeceras de cuenca altoandinas, donde la
calibración mediante información hidrométrica no es posible, y se tiene que tener especial
precisión en la elección y cálculo del modelo de transformación elegido.
En el primer capítulo se define el marco en el que se desarrolla la tesis, haciendo especial
énfasis en las limitaciones actuales de la ingeniería hidrológica y el contexto de las pequeñas
presas altoandinas en el país.
En el segundo capítulo se procede a exponer las bases teóricas sobre las que se constituye la
tesis, pasando por recapitular algunos conceptos básicos en ingeniería hidrológica, explicar la
estructura y los parámetros descriptores del modelo mensual de transformación precipitación
– escurrimiento de Témez, así como presentar los principales tópicos para el diseño hidráulico
y balance hídrico en pequeñas presas de materiales sueltos. Prosiguiendo, se explican los
factores que producen los fenómenos de erosión y depositación de sedimentos en embalses,
así como las metodologías para su cálculo (USLE). Finalmente, se presentan fundamentos del
geoprocesamiento en sistemas de información geográfica (GIS) para fines de ingeniería
hidrológica, y modelamiento numérico de filtraciones y redes de flujo en presas.
El tercer capítulo desarrolla los procedimientos necesarios en las distintas etapas para calcular
y dimensionar la presa del caso de estudio. Se comienza con una breve descripción general del
proyecto, para luego pasar a la caracterización de la cuenca Champaccocha mediante la
definición de las distintas variables en el entorno, sea geomorfometría, geología, edafología,
etc., y el análisis geofísico y estratigráfico.
Más adelante, se procede con el procesamiento de datos meteorológicos, lo cual incluye un
tratamiento estadístico mediante el análisis exploratorio de datos (AED) para descartar
outliers, y corregir los datos por homogeneidad de la muestra. Continuando con el
procedimiento, se ejecuta el completado de datos faltantes, y para finalizar este acápite se
hallan las series representativas de precipitación y temperaturas de la cuenca.
Posteriormente, se calcula la evapotranspiración potencial y se procede a simular el modelo
de Témez. Una vez llegado a este punto, se inicia con el modelado BIM de la presa, con lo
cual luego es posible ejecutar los apartados de cálculo de volumen muerto y modelamiento
numérico bidimensional de redes de flujo con SEEP/W de Geostudio.
Terminando el capítulo, se calculan los caudales ecológicos, se ejecuta el balance hídrico en
la presa, y se analiza el nivel de impacto que genera el represamiento en la satisfacción de la
demanda agrícola mediante un análisis de sensibilidad variando la cantidad de parcelas regadas
y la altura de la presa. Por último, se realiza un pequeño acápite de vulnerabilidad ante el
cambio climático, en el cual se evalúan las proyecciones hacia el año 2030.
En el capítulo final, se plasman las principales reflexiones y conclusiones respecto al
desarrollo de la tesis, así como recomendaciones que apoyan el desarrollo de futuras
investigaciones en este amplio campo de estudio.
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Construcción y ensayo de una rueda hidráulica de corriente libre de 2 m de diámetroHeredia Sánchez, Luis Felipe 09 May 2011 (has links)
Las ruedas hidráulicas representan una alternativa sencilla, confiable y ambientalmente amigable para la generación de potencia, mecánica o eléctrica. Utilizan como fuente energética un flujo de corriente de agua, no producen desperdicios significativos en la transferencia energética, ni requieren mayores trabajos de obras civiles que alteren el área donde se instalan. Además, dada su facilidad constructiva, no requieren conocimientos técnicos avanzados en su diseño, fabricación y manejo.
El objetivo de este trabajo es establecer relaciones cuantitativas sencillas que permitan ponderar el comportamiento de una rueda hidráulica basándose en características básicas del mecanismo y la fuente del recurso energético. Se desea también obtener información cualitativa del funcionamiento de la rueda para una estructura en particular.
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Diseño de un embrague mecánico para el acoplamiento del eje de una rueda hidráulica de 2m de diámetro y que trasmite 1kw de potenciaCuadros Basis, Víctor Alberto 13 June 2011 (has links)
Existe al presente una rueda hidráulica en la PUCP que no está siendo
aprovechada eficientemente. En uno de los extremos del eje tiene una bomba que
se acciona con el giro y al otro lado del eje simplemente está apoyado en una
chumacera. Este proyecto inicia cuando se descubrió el potencial de elaborar un
mecanismo que permitiría utilizar el giro del extremo libre para almacenar energía.
Actualmente, la energía producida por ese lado del eje estaba en completo desuso
y a través de esta iniciativa esta energía se podrá aprovechar y utilizar de manera
eficiente. El proyecto se empleará a través de un sistema de embrague que fue
diseñado con este propósito ya que se quiere acoplar un generador mientras el eje
esté girando.
Se efectuó un análisis físico, estático, técnico y económico, finalmente se diseñó un
procedimiento que cumplió con las obligaciones propuestas. Esto se logró
siguiendo los siguientes pasos: un estudio extenso del estado del arte, estudio de
las funciones principales del sistema, las alternativas viables, las evaluaciones
técnicas, evaluaciones económicas, cálculos, proceso de selección, esquemas
representativos, finalizando con un estudio del mercado peruano.
De acuerdo al reto asumido inicialmente, y después de la investigación, el diseño,
la elaboración de planos y las respectivas revisiones se puede decir que se logró
obtener los resultados previstos con este sistema de embrague. El embrague
soportará el torque entregado por la rueda hidráulica de 1kW de potencia y 2m de
diámetro sin esforzar al operario, prometiendo que el trabajo será seguro, liviano,
confiable y económico. De esta manera se puede concluir que se cumplieron las
metas establecidas logrando superar este desafío.
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La mejora de las instituciones para una buena gestión al problema de la escasez del agua en la costa del Perú para la agriculturaLópez Serna, Percy Alejandro 14 October 2022 (has links)
El agua es uno de los elementos más importantes para la vida en el planeta y para
la preservación de la misma. Es el recurso más abundante en el planeta, pero solo
el agua dulce, que es una mínima parte, puede ser consumida por el hombre y las
distintas especies para su subsistencia. Con el calentamiento global y por lo tanto
con el cambio climático la escasez de agua es cada vez más notoria. Los humanos
no solo usamos el agua para tomarla sino también para la producción de los
alimentos que consumimos diariamente, para generar energía y para la producción
industrial en general por lo que es de suma importancia para nuestra subsistencia
como especie. En el Perú la escasez de agua es un tema que siempre está presente
dado que la mayor parte de la población vive en la costa y a la vez gran parte de la
producción y el movimiento económico ocurre en esta región. Así, la agricultura es
uno de los sectores económicos que más recursos hídricos utiliza y la mayor parte
de esta actividad se realiza en la costa la cual es una zona desértica. Por lo tanto,
es un lugar sometido a un gran estrés hídrico. En el Perú la gestión del agua para
la agricultura necesita de mejoras para lidiar con la escasez de este elemento. El
objetivo de esta investigación es demostrar que una buena gobernanza del agua a
través de la mejora de las instituciones puede reducir la escasez de este elemento
para su uso en la agricultura. A través de la comparación de casos sobre la
gobernanza del agua se llega a la conclusión de que es necesario un cambio en las
instituciones para que la escasez del agua sea manejable y el uso del agua se
optimice de mejor manera en la agricultura. / Water is one of the most important elements for life on the planet and for its
preservation. It is the most abundant resource on the planet, but only fresh water,
which is a minimal part, can be consumed by man and the different species for their
subsistence. With global warming and therefore with climate change, the scarcity of
water is increasingly notorious. Humans not only use water to drink it but also to
produce the food we consume daily, to generate energy and for industrial production
in general, which is why it is of the utmost importance for our subsistence as a
species. In Peru, the scarcity of water is an issue that is always present since most
of the population lives on the coast and at the same time a large part of the
production and economic movement occurs in this region. Thus, agriculture is one
of the economic sectors that uses the most water resources and most of this activity
is carried out on the coast, which is a desert area. Therefore, it is a place subject to
great water stress. In Peru, the management of water for agriculture needs
improvements to deal with the scarcity of this element. The objective of this research
is to demonstrate that good water governance through improved institutions can
reduce the shortage of this element for use in agriculture. Through the comparison
of cases on water governance, it is concluded that a change in institutions is
necessary so that water scarcity is manageable and water use is better optimized in
agriculture.
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Prognóstico de falhas no atuador do leme da aeronave EMBRAER -190.Cintia de Oliveira Bizarria 13 February 2009 (has links)
Metodologias de prognóstico de falhas têm atraído a atenção da indústria aeronáutica devido à necessidade de aperfeiçoar o planejamento da manutenção, maximizar a vida útil em operação dos equipamentos, aumentar a disponibilidade e a segurança, minimizar os custos de operação e manutenção ao longo da vida útil do sistema. O presente trabalho tem por objetivo propor uma metodologia de prognóstico de falhas baseada em modelo para o sistema de atuação do leme da aeronave EMBRAER 190. Esta metodologia consiste em modelar, simular, extrair características e analisar a condição real do sistema, com o intuito de realizar previsões acerca do tempo de vida remanescente do atuador do sistema. Os resultados são avaliados através da inserção de falhas incipientes em modelos simulados de um atuador para o sistema de leme da aeronave EMBRAER 190. Assim, uma estimativa do instante da falha é obtida com um grau de confiança associado.
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Revestimentos hidráulicos - entre arte e tecnologia: passado, presente e novas possibilidades / Hydraulic tiles - between art and technology: past, present and new possibilitiesLima, Carlos Roberto Bergamo de 10 December 2015 (has links)
Esta pesquisa estuda a evolução histórica, estética e tecnológica ocorrida na produção de revestimentos de pisos e paredes, tendo o ladrilho hidráulico como referência principal, com o objetivo de apresentar aos artistas e artesãos as novas tecnologias de produção de CAD (concretos de alto desempenho) e endurecedores químicos de superfície para a produção de murais e pisos adequados a estética contemporânea Para a utilização coerente deste material na produção artística contemporânea é necessário compreender que a sua técnica produtiva e estética peculiar são resultados de conflitos históricos e de múltiplas experiências e circunstâncias que ocorreram em diversos campos do conhecimento. Estas influências são difíceis de serem abarcadas em sua totalidade, no entanto é preciso desvendar parte destes processos sob o risco de produzirem-se obras anacrônicas tanto em termos tecnológicos como estéticos. A atual produção artesanal de revestimentos hidráulicos ocorre, em grande parte, com conhecimentos empíricos de artesãos e artistas que ainda utilizam técnicas e estéticas do séc. XIX. Esta simples reprodução nos dias atuais, obedecendo a suas antigas formulações, sem a atualização com as novas tecnologias de produção de concreto, e sem a participação nas discussões sobre a \"estética contemporânea\" reduzem as possibilidades do material, tornando-o apenas uma espécie de relicário saudosista e revivalista. A pesquisa demonstra que o Ladrilho Hidráulico se situa no limiar entre as ciências humanas e exatas e que é um significante que precisa ser claramente conceituado para compreender-se com mais clareza seus significados. Em sintonia com a área das ciências humanas, a pesquisa buscou a formação de conceitos, tendo como base o desvendamento das influências históricas sofridas pelo material, com estudos sobre arte, estética, tecnologia, geometria, filosofia, neurologia, padrões e antigas técnicas correlatas de produção artística de revestimento mural; como o afresco, o mosaico, o esgraffito, o azulejo e a tapeçaria que são processos artísticos que guardam semelhanças técnicas e estéticas com o ladrilho hidráulico e permitem traçar paralelos esclarecedores sobre suas origens e possível atualização enquanto material artesanal artístico e decorativo na contemporaneidade. Em sintonia com a área das ciências exatas, a pesquisa buscou atualizar e simplificar a tecnologia de produção do revestimento hidráulico utilizando novos concretos de alto desempenho (CAD), concretos auto adensáveis (CAA), endurecedores químicos de superfície visando melhorar as qualidades mecânicas e estéticas do material, dispensando do uso prensas, testando combinações de pigmentos e texturas e fazendo uma análise laboratorial comparativa entre o material tradicional e o produzido com novas tecnologias. / This research studies the historical evolution, aesthetic and technological occurred in the production of floor and wall coverings, and the hydraulic tile as the main reference, with the aim of presenting artists and artisans new CAD production technologies (high performance concrete) and chemical surface hardeners suitable for the production of artistic aesthetics wall contemporary For the consistent use of this material in contemporary artistic production it is necessary to understand that their production technique and peculiar aesthetics are the result of historical conflicts and multiple experiences and circumstances that occurred in various fields of knowledge. These influences are difficult to be embraced in its entirety, however you need to unravel part of these processes at the risk of producing-works anachronistic both in technological and aesthetic terms. The current artisanal production of hydraulic coatings occurs largely with empirical knowledge of craftsmen and artists who still use techniques and aesthetics of sec. XIX. This simple reproduction today, obeying its old formulations without upgrading to the new concrete production technologies, and without the participation in discussions of \"aesthetic contemporânea\" reduce the possibilities of the material, making it the only one kind of nostalgic shrine and revivalist. Research shows that the tiles Hydraulic stands on the threshold between the humanities and sciences and it is significant that needs to be clearly conceptualized to be understood more clearly their meanings. In line with the area of the humanities, the survey sought the formation of concepts, based on the unveiling of the historical influences suffered by the material, studies on art, aesthetics, technology, geometry, philosophy, neurology, patterns and old related techniques artistic production of wall coverings; as the fresco, mosaic, the esgraffito, tile and upholstery that are artistic processes that keep technical and aesthetic similarities with the hydraulic tile and allow to draw enlightening parallels about their origins and possible update as artistic and decorative handmade stuff nowadays. In line with the area of the exact sciences, the research sought to update and simplify the production technology of hydraulic coating using new high-performance concrete (CAD), concrete self compacting (CAA), chemical surface hardening to improve the mechanical and aesthetic qualities material, eliminating the use presses, testing combinations of pigments and textures and making a comparative analysis between traditional laboratory material and produced with new technologies.
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Diagnóstico de avaria em bombas e ventiladores por análise de vibrações e equilibragem em estaleiro pelo método dos coeficientes de influência : trabalho realizado na EFAFLU, bombas e ventiladores S.A.Guimarães, Luís Miguel da Silva January 2011 (has links)
Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011
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Metodologia simplificada para análise de aspectos hidráulicos em rompimento de barragensFerla, Rute January 2018 (has links)
O início da construção de estruturas para reserva de água no mundo é conhecido há milhares de anos, e, desde então, as barragens são consideradas alternativas viáveis não apenas para reserva de água para consumo, mas também para as finalidades de geração de energia hidrelétrica, contenção de rejeitos, entre outras. Entretanto, mesmo com os contínuos avanços nas técnicas construtivas e na fiscalização da segurança destas estruturas, a possibilidade de rompimento de barragens é uma realidade constante. Nesta perspectiva, o presente texto objetiva analisar os aspectos hidráulicos de metodologias simplificadas para estimativa de parâmetros de inundação proveniente do rompimento de barragens, a saber, as vazões e respectivas profundidades atingidas no vale a jusante, em um evento de rompimento hipotético. Para tal, analisaram-se os resultados de três metodologias simplificadas existentes, aplicadas em três barragens estudo de caso, com características estruturais e geometria do vale a jusante distintas. Os resultados das metodologias simplificadas foram comparados com os estudos de Dam Break das três barragens estudo de caso, obtidos com o uso do software HEC-RAS unidimensional e cedidos por empreendedores. O presente texto também sugere uma nova equação empírica para previsão da vazão máxima resultante do rompimento de barragens por galgamento, e propõe uma nova metodologia simplificada para análise preliminar de rompimento de barragens, com base nos métodos analisados e nas respectivas conclusões obtidas. Os resultados indicam que o uso de metodologias simplificadas na análise preliminar de rompimento de barragens é uma alternativa viável em vales cuja declividade do talvegue é acentuada e cujas características geométricas são aproximadamente constantes. Identificou-se que pequenas alterações no coeficiente de rugosidade do terreno e na declividade da linha de energia refletiram em diferenças nos resultados de profundidades e larguras máximas de 20%, em média. A proposta de nova equação empírica para previsão de vazão máxima na seção da barragem baseou-se na análise de 39 casos reais envolvendo ruptura de barragens por galgamento e resultou em um coeficiente de determinação (R²) de 0,79. Quando comparada com as principais equações semelhantes indicadas na bibliografia, a equação proposta obteve vazões máximas próximas ou superiores às dos demais pesquisadores analisados sempre que a altura da barragem foi inferior a 30 m. Evidencia-se a importância na estimativa cautelosa da vazão máxima na seção da barragem, uma vez que essa reflete em diferenças significativas nas vazões e respectivas profundidades alcançadas ao longo do vale a jusante da estrutura. Nos casos analisados, diferentes vazões máximas na seção da barragem refletiram em distinções de até 50%, em média, nas profundidades e larguras máximas a jusante. A nova metodologia proposta para definição de características de inundação provenientes do rompimento de barragens pode contribuir em estudos preliminares para tal, especialmente aos empreendedores que possuem número expressivo de barragens. Nesses casos, a metodologia poderá nortear a prioridade a ser dada em estudos detalhados de Dam Break. / For thousands of years, water reservoir structures have been built worldwide. Since then, dams have been considered viable alternatives not only for reserving water for consumption but also for the purposes of hydroelectric power generation and sediment retention, among others. Despite the continuous advances in the construction techniques and in the safety inspection of these structures, the possibility of breaking of dams remains a constant reality. Hence, this paper aims to analyze the hydraulic aspects of simplified methodologies for estimating flood parameters on dam ruptures, namely, the flows and respective depths reached in the downstream valley in a hypothetical breach event. Results of three existing simplified methodologies were studied applied in three dams with different structural characteristics and downstream valley geometry. The results of simplified methodologies were compared with dam break studies of three study case dams, obtained with one-dimensional HEC-RAS and provided by entrepreneurs. The present paper suggests also a new empirical equation for predicting the maximum flow resulting from the overtopping dam failure and proposes a new simplified methodology for preliminary analysis of dam rupture, based on the analyzed methods and respective obtained conclusions. The results indicate that the use of simplified methodologies in the preliminary dam break analysis is a viable alternative in valleys with high thalweg declivities and close to constant geometric characteristics. It was identified that small changes in the coefficient of rough terrain and in the energy line slope reflected in differences in the results of depths and maximum widths of 20%, on average. The proposed new empirical equation for maximum flow prediction in the dam section was based on the analysis of 39 actual cases involving overtopping dam failure and resulted in a coefficient of determination (R²) of 0.79. When compared to similar main equations indicated in the bibliography, the proposed equation obtained maximum flows near or higher than those of other researchers analyzed whenever the height of the dam did not exceed 30 m. The importance of a cautious estimation of the maximum flow rate in the dam section is to be highlighted, since it results in significant variations of flow and respective depths along the valley and downstream of the structure. Different maximum flows were found in the dam section, which reflected in distinctions of up to 50%, in average, in the maximum depths and widths downstream. The new proposed methodology for defining dam break characteristics caused by dam rupture may contribute to preliminary studies, especially to entrepreneurs who own a significant number of dams. In these cases, the methodology may guide the priority to be given in detailed studies of dam break.
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Predição da retenção de água em solos de Santa Catarina através de Redes Neurais Artificiais / Using Artificial Neural Networks to predict water retention in soils of Santa Catarina – BrazilMendes, Rubia Borges 25 July 2014 (has links)
Submitted by Claudia Rocha (claudia.rocha@udesc.br) on 2018-03-06T16:10:50Z
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Previous issue date: 2014-07-25 / Capes / Several techniques have been used to obtain soil water
retention curve. Direct methods are time consuming and costly.
Mathematical techniques have been used to replace direct
methods through pedotransfer functions (PTFs), using
predictors easily obtained and inexpensive to obtain parameters
that expend more time and resources. PTFs generated from
multiple regressions have shown reliable results but requires
great knowledge of statistics. A new approach to obtaining
PTFs, artificial neural networks (ANN) that does not require
prior knowledge of statistical and database minimum, have
been used in various areas of knowledge, and have been shown
to be accurate and reliable. The study aimed to compare the
efficiency of ANNs and multiple regressions to generate PTFs
for estimating the retention and availability of water in soils of
Santa Catarina state, located in a subtropical zone (region) of
Brazil. The PTFs were generated for 940 horizons of
representative soils of St. Catarina having as input data the
particle size distribution (seven classes), the organic matter
content, bulk density, particle density and output data water
retention between from zero to 1500 kPa tension. The ANNs
were generated using the software WEKA, with six neurons in
the hidden layer using the error backpropagation algorithm
(Multilayer Perceptron) and the cross-validation to stratify
sample. Results showed that PTFs obtained from ANNs are
more efficient than multiple regression. The PTFs that include
specific texture data (five classes of sand), soil organic matter,
soil bulk density, particle density, total porosity and their
interactions better estimate the retention and availability of
water in these soils. From these results, it is possible to develop
a program that uses these PTFs generated to provide these
values of SWRC, and is therefore an extremely useful tool for
studies about soil water retention and avaibility / Várias técnicas vêm sendo utilizadas para obtenção da
curva de retenção de água no solo. Como métodos diretos
demandam tempo e são de alto custo, tem sido estudadas
funções de pedotransferência (FPTs), as quais utilizam
preditores de fácil obtenção e baixo custo para obter os
parâmetros. FPTs geradas a partir de regressões múltiplas têm
mostrado resultados confiáveis, mas exigem grande
conhecimento estatístico para sua determinação. Uma nova
abordagem para obtenção de FPTs é o uso de redes neurais
artificiais (RNAs), que não exigem conhecimento prévio
estatístico e podem ser obtidas utilizando-se um banco de
dados mínimos. As RNAs vêm sendo utilizadas em diversas
áreas do conhecimento, e têm se mostrado precisas e
confiáveis. Este trabalho teve por objetivo comparar a
eficiência de RNAs e regressões múltiplas na geração de FPTs
para estimar a retenção e a disponibilidade de água em solos do
estado de Santa Catarina. As FPTs foram geradas a partir de
940 horizontes de solos representativos de Santa Catarina,
tendo como dados de entrada a granulometria (sete classes de
tamanhos de partículas), o teor de matéria orgânica, a
densidade do solo e de partículas e, como dados de saída, a
retenção de água nas tensões de 0 até 1.500 kPa. As RNAs
foram geradas utilizando o software WEKA, tendo como
arquitetura a rede Multilayer Perceptron, com seis neurônios na
camada escondida, utilizando-se a função de retropropagação
do erro (Backpropagation) e validação cruzada para estratificar
a amostra. As FPTs obtidas a partir de RNAs são mais
eficientes que as regressões múltiplas. As FPTs pontuais, que
incluem dados de granulometria (cinco divisões de areia),
matéria orgânica do solo, densidade do solo, densidade de
partículas, porosidade total e suas interações estimam melhor a
retenção e a disponibilidade de água nestes solos. A partir
destes resultados, é possível desenvolver um programa que
utiliza as FPTs geradas para estimar a curva de retenção de
água, sendo, portanto uma ferramenta extremamente útil para
estudos que envolvam a retenção e a disponibilidade de água
no solo
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Eficiência de alagados construídos para o tratamento de águas residuárias com baixas cargas orgânicas / Efficiency of constructed wetlands for low strength domestic wastewater treatmentQueluz, João Gabriel Thomaz [UNESP] 08 November 2016 (has links)
Submitted by João Gabriel Thomaz Queluz null (queluz13@terra.com.br) on 2016-11-30T18:09:17Z
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Previous issue date: 2016-11-08 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A maioria dos sistemas de tratamento de águas residuárias é complexa, têm construção e manutenção dispendiosas e necessitam de recursos humanos qualificados para operação, características que praticamente inviabilizam sua adoção na zona rural do país. Áreas rurais demandam sistemas de custo reduzido, simples e de fácil operacionalidade, características encontradas em sistemas de alagados construídos.
Os objetivos do presente trabalho foram: desenvolver um sistema alagado construído para o tratamento de águas residuárias; avaliar a eficiência do alagado construído utilizando diferentes densidades de macrófitas; verificar a resposta do sistema a diferentes taxas de aplicação de matéria orgânica; e ajustar e modificar modelos hidráulicos que representem a cinética de remoção de matéria orgânica e de coliformes fecais.
Foi desenvolvido um sistema de tratamento com três leitos de alagados construídos, compostos por quatro caixas d’água retangulares ligadas em série. As caixas d'água foram preenchidas com o material suporte (brita #0) até a altura de 30 cm e ficaram saturadas com efluente até a altura de 25 cm. Os alagados construídos foram cultivados com diferentes densidades (0, 11,5 e 23 plantas m-2) de taboa (Typha latifólia). Cada leito recebeu 50 litros diários de água residuária doméstica, resultando em 3,2 dias de tempo de detenção hidráulica nominal. A eficiência do sistema foi avaliada pela análise de coliformes fecais, coliformes totais, condutividade elétrica, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, fósforo total, nitrogênio total, pH, potássio, potencial redox, sólidos suspensos totais, temperatura e turbidez. Análise de regressão linear foi realizada para comparar a eficiência dos três alagados construídos na remoção de
matéria orgânica e de patógenos. Além disso, os dados de demanda química de oxigênio e de coliformes fecais foram comparados com modelos hidráulicos convencionais (fluxo em pistão e tanques em série) com uso do coeficiente de determinação.
Os alagados construídos foram eficientes na remoção de coliformes fecais (99%), demanda bioquímica de oxigênio (72%), demanda química de oxigênio (80%), nitrogênio total (73%), fósforo total (83%), potássio (54%) e sólidos suspensos totais (98%). A densidade de macrófitas não alterou a eficiência de remoção de coliformes fecais e de demanda química de oxigênio nos três alagados construídos. Porém, os alagados cultivados com macrófitas (11,5 e 23 plantas m-2) foram mais eficientes na remoção de nitrogênio, fósforo e potássio. O sistema alagado construído foi sensível às taxas de aplicação de matéria orgânica, havendo correlação linear positiva entre as taxas aplicada e removida de matéria orgânica.
Os dados de demanda química de oxigênio e coliformes fecais foram comparados com as estimativas fornecidas pelos modelos hidráulicos de fluxo em pistão e de tanques em série. O modelo hidráulico de fluxo em pistão convencional foi, então, modificado incluindo-se um fator de resistência à degradação (q). O modelo hidráulico de fluxo em pistão modificado representa mais adequadamente a cinética de remoção de matéria orgânica do que os modelos hidráulicos convencionais de fluxo em pistão e de tanques em série. (q = 0,521631, quando a evapotranspiração é considerada e q = 0,479332 quando a evapotranspiração não é considerada). Por outro lado, o modelo modificado não é superior ao modelo convencional em relação à remoção de coliformes fecais.
Concluindo, sugere-se que o modelo hidráulico modificado seja utilizado tanto para o dimensionamento quanto para a avaliação da eficiência de remoção de matéria orgânica em alagados construídos. / Most wastewater treatment systems are complex, have expensive cost for both construction and maintenance, and require skilled manpower for operation, features that practically precludes its adoption in rural areas of the country. Rural areas require simple and low-cost systems, characteristics found in constructed wetlands.
This study aimed 1) to develop a constructed wetland system for wastewater treatment; 2) to assess the constructed wetlands efficiency using different densities of macrophytes; 3) to check the system response to different organic matter application rates; 4) to adjust and modify hydraulic models which represent the kinetics of organic matter and fecal coliforms removal.
It was developed a treatment system with three constructed wetlands beds, composed by four rectangular water storage tanks connected in series. The water tanks were filled with gravel (Ø = 2.4 – 9.5 mm) to a height of 30 cm and were saturated with effluent to a height of 25 cm. The constructed wetlands were cultivated with different cattail (Typha latifolia) densities: 0, 11.5 and 23 plants m-2. Each bed received 50 liters of domestic wastewater per day, resulting in 3.2 days of nominal hydraulic retention time. The system efficiency was evaluated by the analysis of fecal coliforms, total coliforms, electrical conductivity, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, total phosphorus, total nitrogen, pH, potassium, redox potential, total suspended solids, temperature, and turbidity. Linear regression analysis was performed to compare the efficiency of the three constructed wetlands in the removal of organic matter and pathogens. Furthermore, chemical oxygen demand and fecal coliforms data were compared with conventional hydraulic models using the coefficient of determination.
The constructed wetlands were efficient for removing fecal coliforms (99%), biochemical oxygen demand (72%), chemical oxygen demand (80%), total nitrogen (73%), total phosphorus (83%), potassium (54%) and suspended solids (98%). The macrophytes density did not affect the efficiency of the three constructed wetlands for removing fecal coliforms and chemical oxygen demand. However, the beds cultivated with macrophytes presented higher efficiency in the removal of nitrogen, phosphorus and potassium. The constructed wetlands responded to the different organic matter application rates, with positive linear correlation between the applied and removed rates.
The chemical oxygen demand and fecal coliforms data were compared with the predicted values provided by the conventional hydraulic models (plug flow and tanks in series). The conventional plug flow model was then modified and a degradation resistance factor (q) was included. The modified plug flow model showed better fit to the organic matter data than the conventional hydraulic models (whether or not evapotranspiration was considered: q = 0.521631 and q = 0.479332). On the other hand, the modified plug flow model did not show better fit to the fecal coliforms data than the conventional plug flow models.
In conclusion, it is suggested that the modified plug flow hydraulic model should be used for the design and the assessment of organic matter removal efficiency in constructed wetlands. / FAPESP: 2014/05997-6
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