FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Neste trabalho foram realizadas simulaÃÃes do transiente hidrÃulico com vÃlvula antecipadora de onda com abertura e fechamento completo e nÃo instantÃneo, como mecanismo de alÃvio para o golpe de arÃete. A vÃlvula deve situar-se prÃximo ao conjunto motor-bomba. Assim, a vÃlvula antecipadora serà aplicada ao segundo nà das adutoras consideradas, utilizando-se para o cÃlculo o software UFC6, produzido no Grupo de Estudos em HidrÃulica Computacional da Universidade Federal do CearÃ. A vÃlvula antecipadora de onda inicia sua abertura quando a pressÃo mÃnima de regulagem à excedida, logo apÃs a passagem da onda de baixa pressÃo. O fluido expulso deve ser disposto em um manancial, ou armazenado em um reservatÃrio que comporte todo esse volume. Neste trabalho, a vÃlvula antecipadora de onda à modelada utilizando a Ãgua como fluido. O fluido (Ãgua) à expulso segundo um modelo de descarga com pressÃo externa atmosfÃrica. As simulaÃÃes aqui descritas utilizam o mÃtodo das caracterÃsticas. Devido à falta de estudos nessa Ãrea, este trabalho visa contribuir para o dimensionamento de vÃlvulas antecipadora de onda e servir como base para trabalhos subsequentes. / In this work was made Hydraulic Transient simulations with anticipation valve with opening and closing complete and non-instantaneous, as a mechanism of relief for water hammer. The valve must be located near the pump. Thus in this work, the valve in advance shall be applied to the second node of the pipelines in question. The software UFC6 was used for estimates the Transient and was produced by the Study Group on Computational Fluid of UFC. Anticipation is a mechanism for relief from water hammer that starts opening when the low pressure of regulation is exceeded, after the passage of the wave of low pressure. The fluid expelled must be placed on a spring or stored in a reservoir in order to accommodate the volume of fluid to be expelled. In this work, the Anticipation Valve is modeling into the water as a fluid. It uses the method of characteristics for simulations. Due to the lack of studies in this area, this research aims to contribute to the design of anticipation valves and a basis for further work.

[pt] Dentre os custos considerados na explotação de um campo de petróleo, os de perfuração constituem uma parcela significativa do total. Dentro deste cenário, devemos estar atentos à remoção dos cascalhos gerados pela perfuração, também referido como limpeza de poços. Esta operação é, ainda hoje, um tema crítico na perfuração de poços de alta inclinação, pois os cascalhos que se depositam devido à ação da gravidade, formam um leito no interior do espaço anular formado entre a coluna de perfuração e o revestimento. Quando este leito ocupa grande parte do espaço anular, ele é responsável por diversos problemas na perfuração, como por exemplo, desgaste prematuro da broca, baixas taxas de penetração, fraturamento da formação, torques e arrastes excessivos na coluna de perfuração, prisão da coluna de perfuração, interrupção da circulação de fluido, aumento da pressão no anular, etc. Se esta situação não for tratada adequadamente, o problema pode provocar a perda do poço. A tese propõe uma modelagem para o escoamento multifásico na perfuração de poços de petróleo, capaz de avaliar a formação do leito de cascalhos e prever oscilações de pressões no anular decorrentes do escoamento. O modelo adotado é o de duas camadas, onde o espaço anular é dividido em duas regiões: leito e suspensão. O leito (Região 1) é formado pelos cascalhos que se sedimentam devido ao efeito gravitacional enquanto a suspensão (Região 2) é a porção do anular acima do leito depositado, formada pelo fluido de perfuração e os cascalhos transportados. As equações que constituem o modelo implementado são dadas pelas equações de conservação de massa para os sólidos e para o líquido e as equações de conservação de quantidade de movimento para o leito e para a suspensão. O método dos volumes finitos foi utilizado para a discretização das equações diferenciais juntamente com o método de Newton para a solução do sistema não-linear de equações. A solução é dada através das seguintes variáveis: altura do leito, velocidade dos sólidos no leito e na suspensão, velocidade do fluido no leito e na suspensão, pressão no anular e concentração de sólidos no anular. Exemplos de aplicação da metodologia são apresentados e mostram o comportamento das variáveis envolvidas ao longo do tempo. Os exemplos mostram a eficácia da metodologia para simular operações de perfuração, em especial, a limpeza de poço. / [en] Among the costs considered on an oil field exploration, the drilling process related ones constitute a significant share. Consequently, the focus on the removal of cuttings generated by the drilling process, or the hole cleaning operation, is essential. This operation remains a critical issue in the drilling of high inclination-wells, since the cuttings tend to deposit themselves due to gravity´s action, forming a bed in the annular space formed between the drill string and the casing. When this bed takes a sizable fraction of the annular space, it becomes responsible for many problems that appear on the drilling stage, such as premature bit´s exhaustion, low rates of penetration, formation fracture, excessive torque and drag on the drillstring, stuck pipe, fluid flow interruption, etc. If this situation is not treated properly, it may cause the loss of the well. This present thesis proposes a model for multiphase flow in the wellbore drilling, capable of evaluating the formation of the cuttings´ bed and to predict oscillations of pressures in annulus due to the flow. A two-layer model is adopted, where the annular space is divided in two regions: bed and suspension. The bed (Region 1) is formed by the cuttings, which were deposited due to the action of gravitational force, while the suspension (Region 2) is the portion of the annular above the deposited bed, formed by the drilling fluid and cuttings. The constitutive equations of the aforementioned model are given by the equations of mass conservation for solids and liquids and the momentum conservation equations for the bed and the suspension. The finite volumes method was used to turn the differentials equations into discrete ones, while the Newton´s method was applied for the solution of the nonlinear system of equations. The solution is given through the following variables: bed height, solid velocity and fluid velocity both in bed and suspension, annular pressure and solid concentration in the annular. Examples of application of the methodology are presented, showing the behavior of the involved variables through time. The examples show the efficacy of the methodology to simulate drilling operations, in special hole cleaning ones.

Submitted by GUILHERME HENRIQUE FIOROT null (ghfiorot@aluno.feis.unesp.br) on 2016-08-31T16:48:18Z No. of bitstreams: 1 GHFiorot-tese-unesp.pdf: 21279930 bytes, checksum: f08d052fded3d144bcad4b9a9f1c007f (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-01T17:08:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fiorot_gh_dr_ilha.pdf: 21279930 bytes, checksum: f08d052fded3d144bcad4b9a9f1c007f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-01T17:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fiorot_gh_dr_ilha.pdf: 21279930 bytes, checksum: f08d052fded3d144bcad4b9a9f1c007f (MD5) Previous issue date: 2016-07-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Dentro da temática de riscos naturais, mais precisamente no contexto das corridas de lama, esta tese surge da necessidade que existe na literatura em melhor se conhecer as características temporais destes eventos. A chuva, fonte da vazão liquida, conduz aos escoamentos superficiais, responsáveis pela redução da coesão do material sedimentar do solo (areia e argila) e seu consequente transporte. Em locais de topografia íngreme, de montante a jusante, a vazão sólida do escoamento principal pode, eventualmente, evoluir devido às contribuições laterais de pequenos escoamentos, alterando não só as propriedades reológicas do fluido e dinâmicas do escoamento, como se manter até que o transporte sólido atinja elevada concentração na composição do fluido. Na primeira parte desta tese, um experimento de superfície livre foi projetado para reproduzir escoamentos superficiais sobre um fundo móvel, com o objetivo de estudar propriedades não-permanentes do transporte de sedimentos. Um sistema de medição foi projetado e construído com o intuito de medir quase instantaneamente a vazão sólida e suas correlações com as propriedades hidráulicas do escoamento. Este aparato é também utilizado para observar a influência de instabilidades de superfície livre sobre o transporte. Um conjunto de resultados é apresentado e analisado e mostra que a presença de ondas pode, em média, reduzir a quantidade total de sedimentos transportada. Na segunda parte desta tese, a dinâmica de escoamentos com elevada concentração de sedimentos é estudada. Neste trabalho, executa-se a aplicação de um modelo de primeira ordem de roll waves para fluidos de reologia Herschel-Bulkley para simular um evento natural registrado na literatura. Os resultados apresentados mostram que roll waves poderiam, de fato, ser identificadas no evento e que a amplitude média observada poderia ter sido estimada com 8% de incerteza. Assim, um modelo mais complexo para a solução do perfil de velocidade é proposto, adicionando a porosidade do solo ao problema. Resultados do modelo são comparados com simulações numéricas. Uma análise paramétrica é efetuada e o caso de estudo é novamente avaliado. Como conclusão geral do trabalho, a presença de fenômenos não-estacionários durante a evolução escoamento superficial - corrida de lama afeta a dinâmica global do sistema acoplado hidráulica-transporte de sedimentos, quando comparado ao caso permanente e uniforme. Assim, a verificação de que tais fenômenos podem aparecer deve constituir parte de projetos engenharia, especialmente quando estes, em situações de catástrofes, envolvem danos a infraestruturas civis e quase sempre perdas de vidas, como é o caso das corridas de lama. / This thesis was motivated by the need to better understand time-dependent features related to mudflow evolution on natural sloped channels. Basically, the research is focused on events that are confined in channels formed due to the topography. The rain, source of the liquid discharge, generates the runoff flow which is responsible for wetting the soil surface, promoting reduction of soil cohesiveness and erosion of small particles such as clay and sand. From this point, the sediment transport can increase as small water flows merge and form greater streams. The scenario keeps its evolution until it reaches high concentration of particles in the fluid mixture. In the first part, to study the non-permanent feature of sediment transport, an open-channel experiment was designed for simulating runoff flow over a mobile bed. A measurement system was designed and constructed to instantaneously inspect the solid discharge of particles and the flow friction at the bed. This apparatus is further used to explore the influence of free-surface waves on the sediment transport. Hydraulic properties of flows are qualitatively and quantitatively studied and data are used to correlate characteristics of flow and sediment transport. A set of experimental runs is presented and explored. Analysis of results shows that for fixed flow conditions, waves induce an overall smaller quantity of transported sediment. In a second part, the dynamics of high concentrated flows is addressed and this thesis attempts to apply a first-order roll-wave model for Herschel-Bulkley laminar fluid flow to a registered natural event. Results presented point out that roll waves could have occurred during this already published case-study event. Simulations could predict wave heights within 8% on uncertainty with respect to the mean amplitude of measured waves. Finally a new theoretical solution for the velocity profile is proposed taking into account the porosity of the bed. Results are then compared with numerical simulation performed in FLUENT. A parametric analysis is employed and the case-study is once again evaluated. As general conclusion, the non-permanent phenomena that can appear during the evolution of a mudflow event affect the overall dynamics of the coupled system (hydraulic-sediment transport) in comparison to the steady and uniform case. Verifying that such phenomena could appear should indeed be an important part in hydraulic engineering projects, especially when dealing with lives, which is the case of mudflows. / CNPq: 201557/2012-6

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-07-30Bitstream added on 2014-06-13T20:48:14Z : No. of bitstreams: 1 santos_fl_me_ilha.pdf: 5580224 bytes, checksum: 7664797be424662e0d0d1021e9ee4dc5 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Em função da concentração de material sólido, misturas resultantes de argila e água conferem, via de regra, propriedades não-Newtonianas. Essa concentração passa a variar com a granulometria e a composição do mineral do sedimento, bem como com a qualidade da água. Algumas tentativas foram feitas na busca de melhor explicar a reologia e a dinâmica global dessas misturas nessa última década, notadamente no contexto de lavas torrenciais e misturas hiperconcentradas. Essa dissertação de mestrado tem por objetivo desenvolver uma caracterização reológica de misturas sólido-líquido (água+argila caulinítica e água+areia fina+argila caulinítica) com diferentes concentrações em volume (Cv) para as quais são determinadas, a partir de ensaios de reometria de precisão, as propriedades tais como a viscosidade aparente, tensão crítica de cisalhamento e curva de tensão de cisalhamento x taxa de deformação. Verificou-se, em condições controladas, a influência da temperatura, pH e concentração em volume (Cv) sobre a curva reológica dessas misturas, além de eventuais fenômenos de tixotropia e modo de preparo. O modelo reológico melhor ajustado para as argilas foi o de Herschel-Bulkley ( ( )n τ =τ c + k γ& ), onde: τ é a tensão de cisalhamento; τc é a tensão crítica (ou rigidez inicial); k é um termo de consistência (viscosidade aparente); n é o índice de escoamento; e dy γ& = du é a taxa de deformação. Obtém-se também, a partir de uma análise quantitativa global, leis de evolução dos diversos parâmetros reológicos em função da concentração em volume. Após a etapa de caracterização física e reológica das misturas, realizaram-se, sob condições controladas, ensaios dinâmicos através de escoamentos de lamas em canal inclinado. Nesses ensaios foram medidos os parâmetros lâmina normal, vazões... ; n is flow index; and dy γ& = du is shear rate. It is also obtained, from a global quantitative analysis, evolution laws of the several rheologics parameters in function of the solid volume concentration. After the stage of rheological and physical characterization of mixing samples, dynamics experiments were made, under controlled conditions, than the flow of mud was observed in the open channel. These analyses were made in order to examine the behavior of parameters such as: normal depth, discharge and velocities. In fact, the experience showed that is possible to deduce wall friction laws from the rheological proprieties based on high mud concentrated suspensions and the dynamic of these muds.

nÃo hà / The present work has for objective to use a model of analysis of computational tools and tabular georeferencing as instruments to diagnose and analyze the water balance of the whole system which meets the Port Complex of PecÃm â CPP, In order to provide support in decision making forward the critical events and to give guarantees of supply of raw water in quantity and quality for the multiple users already signed and with a forecast of new concessions within the Port Complex PecÃm. Through computational analysis and geo spatial, both of water sources as well as of the users connected to the water resources of the CPP, and with the measurement of some hydraulic information, mainly flow effectively consumed and flow grantee, you can draw as well, a diagram that shows the vulnerability or not this water system and the possible alternatives for solutions to avoid the undersupply of the Port Complex of Pecem, as well as show the prospect of water supply for the care of future water demand from the strategic planning and the study and projects of socio economic development for this important region. Thus, it is expected to develop an efficient network that holds the most different hydraulic structures, to allow the generation of more various scenarios involving the water balance and the security of supply of water to the Port Complex PecÃm. / O presente trabalho tem por objetivo utilizar um modelo de anÃlise de ferramentas computacionais tabulares e georreferenciamento como instrumentos para diagnosticar e analisar o balanÃo hÃdrico de todo o sistema que atende ao Complexo PortuÃrio do PecÃm â CPP, de forma a proporcionar suporte na tomada de decisÃo frente a eventos crÃticos e para dar garantias de abastecimento de Ãgua bruta em quantidade e qualidade para os mÃltiplos usuÃrios jà outorgados e com previsÃo de novas outorgas no Complexo PortuÃrio do PecÃm. AtravÃs anÃlise computacional e geo espacial, tanto das fontes hÃdricas bem como dos usuÃrios ligados aos recursos hÃdricos do CPP, e com a mensuraÃÃo de algumas informaÃÃes hidrÃulicas, principalmente vazÃo efetivamente consumida e vazÃo outorgada, pode-se traÃar assim, um esquema que mostre a vulnerabilidade ou nÃo desse sistema hÃdrico e as possÃveis alternativas de soluÃÃes para evitar o desabastecimento do Complexo PortuÃrio do PecÃm, bem como mostrar a perspectiva de oferta hÃdrica para atendimento de demanda hÃdrica futura a partir do planejamento estratÃgico e do estudo e projetos de desenvolvimento socioeconÃmico para este importante regiÃo. Sendo assim, espera-se elaborar uma eficiente rede que seja comporta dos mais diferentes estruturas hidrÃulica, para possibilitar a geraÃÃo dos mais diversos cenÃrios envolvendo o balanÃo hÃdrico e a seguranÃa do fornecimento de Ãgua para o Complexo PortuÃrio do PecÃm.

A Water Safety Plan for Extreme Events - PSAEE, has the purpose of description the procedures in potentially critical situations due to the occurrence of extreme weather events (droughts and floods). Provides the developing of preventive actions and contingency plan as a way to mitigate the effects of these phenomena. Will be developed in different and complementary steps, aiming anticipation, recognition and risk assessment, identification and monitoring of vulnerable regions and the implementation of a warning network against Floods and Droughts. The present document describes guidelines for structuring a Water Safety Plan for Extreme Events, Floods and Droughts, structured in five (05) steps; 1. Preliminary Steps, 2 Diagnostic System; 3 Operational Monitoring; 4. Management Plans and 5.Validation and Verification. As a case study, the document analyzed the process of implementing the Situation Room of the Water Resources Management Company of Cearà - COGERH , also presenting some suggestion of a Work Plan for the Situation Room, which will serve as a Management Center of Extreme Hydrological Events for the State of CearÃ, Brazil. / Um Plano de SeguranÃa de Ãgua para Eventos Extremos â PSAEE, tem como objetivo a descriÃÃo de procedimentos em situaÃÃes potencialmente criticas devido a ocorrÃncia de eventos climÃticos extremos (Secas e Cheias). Prevà o desenvolvendo de aÃÃes preventivas e plano de contingÃncia como forma de mitigar os efeitos destes fenÃmenos. Serà desenvolvido em etapas distintas e complementares, visando a antecipaÃÃo, reconhecimento e avaliaÃÃo de riscos, a identificaÃÃo e monitoramento de regiÃes vulnerÃveis, a implementaÃÃo de rede de alerta contra Cheias e Secas. O presente trabalho descreve diretrizes para estruturaÃÃo de um Plano de SeguranÃa de Ãgua para Eventos Extremos, Cheias e Secas, estruturado em 05 (cinco) etapas; 1. Etapas Preliminares, 2. DiagnÃstico do Sistema; 3. Monitoramento Operacional; 4. Planos de GestÃo e 5. ValidaÃÃo e VerificaÃÃo. Como estudo de caso, o trabalho analisou o processo de implantaÃÃo da Sala de SituaÃÃo da Companhia de GestÃo dos Recursos HÃdricos do Cearà â COGERH, apresentando, tambÃm, sugestÃo de um Plano de Trabalho para a Sala de SituaÃÃo, a qual servirà de Centro de GestÃo de Eventos Extremos HidrolÃgicos para o Estado do CearÃ, Brasil.

Orientador: Paulo Vatavuk / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-14T17:18:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PaliniJunior_Luis_M.pdf: 15139226 bytes, checksum: aa068532965e118fcf5ad622f3471d4e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Atualmente a água para consumo humano caracteriza-se, cada vez mais, por agregar valor econômico e social, face à relação estratégica entre a sua demanda crescente em detrimento da oferta tendendo a escassez, principalmente nos grandes centros urbanos, desta forma, a ocorrência de elevados índices de perdas físicas nos sistemas de abastecimento de água constitui um grande problema a ser enfrentado visando à busca de soluções técnicas capazes de reduzir estes indicadores a níveis mínimos aceitáveis. Neste contexto, o presente trabalho busca demonstrar a relação entre, pressão dinâmica, idade e tipo de material da tubulação e a ocorrência de perdas físicas em rede de distribuição num sistema de abastecimento de água (SAA), propondo um modelo de diagnóstico e controle de perdas físicas, baseado na integração de um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e um modelo hidráulico desenvolvido para a rede de distribuição na área de estudo, os quais em conjunto, reúnem informações do cadastro técnico, monitoramento de vazão (ofertada e consumida) e de pressão dinâmica, levantados na área de interesse, os dados de ocorrência de rupturas e fugas em redes e ramais de distribuição, levantados no sistema interno de serviços (SIS), procurando conferir ao processo de análise, dinamismo e confiabilidade. Através da coleta, manipulação e análise dos dados contemporâneos monitorados em campo e de correlações teóricas é possível a identificação de ocorrência de perdas físicas nos componentes do SAA, bem como, diagnosticar a localização aproximada promovendo maior agilidade operacional no controle e redução de perdas físicas. Para a aplicação prática, foi escolhida uma área piloto, denominada Ponte Grande, a qual configura dentre as áreas implantadas no âmbito das atividades do Comitê Interno de Controle e Redução de Perdas de Água (CICRP) para o Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) do município de Guarulhos - S.P., para qual foi desenvolvido o modelo hidráulico e executadas campanhas de monitoramento de campo no interior área em questão, buscando levantar e/ou checar dados e informações necessárias à calibração do modelo hidráulico para a rede de distribuição primária e secundária existente no interior deste setor de monitoramento. Através dos dados de pressão dinâmica atuante, verificação do cadastro técnico de rede em campo, levantamento da demanda de consumo, foi possível estabelecer uma correlação com os dados de ocorrência operacionais indutoras de perdas físicas, permitindo algumas conclusões, quais sejam, verificar que as maiores incidências de perdas físicas ocorrem onde o gradiente de pressão dinâmica é elevado e, sobretudo onde este gradiente coincide com trechos de rede, cujas instalações são relativamente mais antigas e material em ferro fundido. É possível, com a ajuda deste estudo, avaliar a necessidade de remanejamento de redes, através de um plano priorizado pela idade e tipo de material instalado, visando à redução das perdas físicas de água. / Abstract: Nowadays, the water for human consumption has been adding social and economic considerable values, due to its strategic relationship between the increasing demand in detriment to the offer, tending to scarcity, mainly in the big centers, so the occurrence of high levels of physical losses, in the water supply system (WSS), has become a great problem to be faced, seeking for technical solutions that are able to reduce the indicators to the minimum acceptable levels. In this context the present dissertation wants to show the relationship between dynamic pressure, age and type of material of pipeline and physical losses in the water supply systems (WSS), offering a diagnostic and control model of physical losses, based on the integration of a Geographic Information Systems (GIS) and a hydraulic model, developed to the study area network supply, have joined information from the technical survey, monitoring the flowing (offered and consumed) and of dynamic pressure, shown in the interest area, as well as, the occurrence data of ruptures and leakage in the WSS, raised in the information system of services (SIS), trying to confer to the analysis process, dynamism and reliability. Through the assessment, manipulation and the analysis of the contemporary data, monitored in field and the theoretical correlations, it is possible to identify the occurrence of physical losses in the components of WSS, as well as, diagnose the close location, promotion more operational agility in the control and reduction of physical losses. To apply the practice, it is chosen a pilot area, called Ponte Grande, which had inserted in the established areas in the activities of the Committee for Internal Control and Reduction of Water Losses (ICRWL) for the Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) in the municipality of Guarulhos-SP., to where, It was developed a hydraulic model and monitoring campaigns inside the area in question, seeking to get and check the data and the necessary information for the hydraulic model calibration to the primary and secondary water distribution network. Through the dynamic pressure data, network technical register verification, demand and consumption water data, it was possible to establish a correlation with physical losses operational occurrence data, allowing some conclusions, such as, verify that most of the incidences of physical losses occurs where the dynamic pressure gradient is high and, above all, where this gradient coincides with piping parts, whose installations are old and the material used was cast iron. It is possible, to evaluate, with this study, the necessity of replacing the piping, through a priority plan, according t the age and type of material used, seeking for the reduction of water physical losses. / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O processo de armazenamento de Ãgua em regiÃes semi-Ãridas tem se tornado um considerÃvel meio de reduzir a escassez deste recurso natural. Assim, à comum em regiÃes, com caracterÃsticas do Nordeste Brasileiro, a construÃÃo de grandes reservatÃrios, que tem servido para atender, com certa regularidade, demandas para os mais diversos usos. Por outro lado, o armazenamento de Ãgua em reservatÃrios acaba tornando essas massas lÃquidas vulnerÃveis a um maior risco de degradaÃÃo. Como se sabe, a Ãgua armazenada fica sujeito a longo tempo de residÃncia, permitindo assim com que algumas importantes reaÃÃes, tanto do ponto de vista quÃmico, como biolÃgico, possam ocorrer. Estas reaÃÃes, associadas com alguns lanÃamentos de efluentes, provenientes de zonas urbanas, Ãreas industriais e zonas rurais, acabam por acelerar o processo de envelhecimento dos reservatÃrios, conhecido como âprocesso de EutrofizaÃÃoâ, que depende, fundamentalmente, da disponibilidade de nutrientes no interior dos reservatÃrios. Este trabalho estudou, atravÃs de pesquisa de campo, associada com uma metodologia de cÃlculo de Ãndices de Estado TrÃfico Modificado e Ãndice de Qualidade de Ãgua, as condiÃÃes ambientais do ReservatÃrio Acarape do Meio, no Estado do CearÃ, na busca de uma identificaÃÃo das principais transformaÃÃes nos seus nÃveis trÃficos, bem como, na identificaÃÃo das principais causas de um possÃvel processo de eutrofizaÃÃo do mesmo. Para isso foram utilizados dados de campo em um perÃodo de 2001 a 2006, o que permitiu conhecer as caracterÃsticas pertinentes à estratificaÃÃo deste corpo hÃdrico, no que diz respeito à temperatura e a estratificaÃÃo quÃmica de suas Ãguas. TambÃm, tendo em vista os vÃrios pontos de coletas de dados, foi possÃvel apresentar resultados relativos ao Ãndice de Estado TrÃfico e ao Ãndice de Qualidade de Ãgua, em uma distribuiÃÃo espacial do reservatÃrio, mostrando, assim, os vÃrios pontos crÃticos do mesmo. Nas questÃes pertinentes ao Ãndice de Estado TrÃfico foram usados dois cÃlculos, sendo para o primeiro usado, apenas, a clorofila-a e o fÃsforo, enquanto que no segundo cÃlculo foram utilizados, alÃm dessas duas substÃncias, o ortofosfato solÃvel presente naquelas Ãguas. Os resultados mostram que hà uma forte variabilidade da qualidade das Ãguas deste reservatÃrio, mas que, nos anos de 2004 e 2005, suas Ãguas atingiram um nÃvel hipereutrÃfico, o que representa a presenÃa de um forte aporte de nutrientes provenientes das entradas do reservatÃrio e, provavelmente, das zonas rurais que existem em torno do mesmo. Os resultados mostraram ainda que, mesmo que a variaÃÃo vertical de temperatura nÃo seja tÃo significativa no interior do reservatÃrio, hà uma forte presenÃa de estratificaÃÃo quÃmica nas camadas mais profundas deste corpo hÃdrico. / The process of storage of water in semi-arid regions has become a considerable way of reducing the shortage of this natural resource. Like this, it is common in areas with characteristics of the Brazilian Northeast, the construction of great reservoirs that has been being to assist, with certain regularity, demands for the most several uses. On the other hand, the storage of water in reservoirs bring some vulnerabilities to the water, concerning with the degradation risk. As it is known, the stored water is subject to long residence times, allowing the appearance of some important chemical and biological reactions. These reactions, associated with some sewage releases, that come from urban, industrial, and rural areas, promote the accelerating the process of aging of the reservoirs, known as Eutrophication Process, that depends, fundamentally, of the presence of nutrients inside the reservoirs. This work studied, through field data, associated with a methodology of calculation of Modified Trophic State Index and the Water Quality Index, the environmental conditions of the Acarape do Meio Reservoir, in the State of CearÃ, trying to identificaty the main transformations in their trophic levels, as well as, the identification of the main causes of a possible process of eutrophization of it. The data cover the years 2001 through 2006. With that, it was possible to know the characteristics concerning with the stratification this body of water, with respect to temperature and the chemical process. Also, considering the several points of collections of data, it was possible to present results concerning with the Trophic State Index and the Water Quality Index, a long of the all surface of the reservoir, showing, like this, the several critical points of it. With respect to the Trophic Level Index, two calculations were used, being for the first used, just, the chlorophyll a and the phosphors, while in the second calculation they were used, besides those two substances, the present soluble orthophosphate in those waters. The results show that there is a strong variability of the quality of the waters of this reservoir, but that, in the years of 2004 and 2005, their waters reached a hipereutrophic level, that represents the presence of a fort presence of nutrients coming of the entrances of the reservoir and, probably, of the rural areas that exist around the it. The results showed yet, even if the vertical variation of temperature is not so significant inside the reservoir, there is a strong presence of chemical stratification in the deepest layers of this body of water.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Foi desenvolvido um modelo hidrÃulico, implementado na linguagem de programaÃÃo Delphi, para simulaÃÃo de redes de abastecimento de Ãgua, que utiliza o MÃtodo das CaracterÃsticas (MOC), introduzindo novas capacidades ao modelo CALHIDREDMT de Righetto (1994). O modelo se baseia no conceito de pseudo-transiente, utilizando um valor fictÃcio para a celeridade da onda no MOC. Foram realizadas simulaÃÃes em redes equipadas com reservatÃrios de nÃvel fixo e variÃvel (tanques), estaÃÃes elevatÃrias e boosters, considerando situaÃÃes estÃticas e de perÃodo estendido (24 horas), para casos reais e exemplos genÃricos de redes. Os resultados do modelo desenvolvido foram comparados Ãs simulaÃÃes realizadas no modelo EPANET e com dados de pressÃo medidos em manÃmetro instalado para experimento de campo. Foram avaliados aspectos de convergÃncia do MOC nos elementos de fronteira e o desempenho dessa tÃcnica de soluÃÃo para diferentes configuraÃÃes de rede. AlÃm disso, o modelo hidrÃulico foi acoplado a uma rotina de otimizaÃÃo baseada em Algoritmos GenÃticos (AG). A rotina de otimizaÃÃo apresenta uma funÃÃo objetivo formulada para minimizaÃÃo dos custos energÃticos nas estaÃÃes elevatÃrias, considerando a penalizaÃÃo de aspectos indesejados da operaÃÃo, como pressÃes e velocidades elevadas, excesso de manobras nas bombas e violaÃÃo de limites em tanques. Foram realizadas anÃlises quanto Ãs formas de tarifaÃÃo e variaÃÃo dos parÃmetros do AG, avaliando a influÃncia desses aspectos sobre o valor da funÃÃo objetivo e o tempo de processamento. Foi possÃvel concluir que o modelo apresenta desempenho satisfatÃrio e bastante flexibilidade, tendo potencial para aplicaÃÃes em operaÃÃo de redes pressurizadas de distribuiÃÃo em tempo real. / A hydraulic model was developed for simulation of water supply networks using the Method of Characteristics (MOC), introducing new features to the CALHIDREDMT model, proposed by Righetto (1994). The model uses the concept of pseudo-transient, using a fictitious value for the wave celerity. Simulations were performed in networks equipped with reservoirs, tanks, pump stations and boosters, considering both steady-state situations, as well as extended-periods (24 hours), including real cases and generic examples. The obtained results were compared to simulations performed in the model EPANET and to field experiments (pressure data measured with a manometer). Convergence issues and the performance of the solution technique were analyzed in the boundary elements for different network configurations. In addition, the hydraulic model was coupled into a Genetic Algorithms (GA) routine. The Genetic Algorithm routine presents an objective function that considers the minimization of the energetic costs associated with pump stations and it includes ways to penalize undesired issues in the operation, like high values of pressure and velocity, surplus of pump station maneuvers and violation of tank capacity limits. Analyses were performed considering variations in the taxation formulas, penalization criterions and GA parameters to evaluate the influence of these issues in the objective function and the routine processing time. The model presented a satisfactory performance and flexibility. It can be used as an analytical tool for applications involving water distribution networks in real time.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A modelagem matemÃtica tem se tornado uma importante ferramenta para quantificar a qualidade de Ãgua nos mais diversos sistemas hÃdricos. Estas formulaÃÃes se tornaram mais frequentes a partir dos anos 60 com os avanÃos dos mÃtodos numÃricos e dos computadores digitais. Atualmente, como os problemas de qualidade de Ãgua se tornaram mais crÃticos, a busca por modelos mais consistentes que consigam levar em conta e quantificar as incertezas inerentes aos processos de transporte de poluentes e suas relaÃÃes com os mecanismos da hidrÃulica e da hidrologia, tem se tornado mais intensa. Neste contexto, a Teoria Fuzzy desponta como uma alternativa viÃvel para estudar o risco de falha de sistemas hÃdricos sujeitos a lanÃamentos de efluentes. Esta teoria, combinada com o Principio de Transporte de Massa, tem permitido que campos de risco possam ser determinados e, com isso, que um melhor controle nos lanÃamentos possam ser estabelecidos. Este trabalho propÃe uma metodologia, baseado em uma modelagem matemÃtica dos processos de transporte de poluentes, em rios naturais, onde os seus parÃmetros principais sÃo FunÃÃes de PertinÃncias, definidas segundo a Teoria Fuzzy. A pesquisa usa esses conceitos na soluÃÃo da EquaÃÃo da DifusÃo Advectiva Bidimensional âfuzzificadaâ, para determinar o comportamento do risco de falha e a garantia de sustentabilidade dos rios sujeitos, por exemplo, a variados tipos de lanÃamentos. Desta forma, campos de concentraÃÃo, campos de risco e campos de confiabilidade sÃo determinados, tanto do ponto de vista espacial, como do ponto de vista temporal. Os resultados mostraram que esta formulaÃÃo pode se tornar uma alternativa consistente na avaliaÃÃo dos impactos causados por derramamento de substÃncias poluidoras e provir aos gestores dos recursos hÃdricos subsÃdios para uma melhor tomada de decisÃo. / Mathematical modeling has become an important tool to quantify the water quality in various water systems. These formulations have become more frequent in the last 50 years with the advances in numerical methods and digital computers. Currently, as the water quality problems have become more critical, the research for more robust models, able to consider and quantify the uncertainties, inherent in the processes of pollutant transport and their relationship with the mechanisms of hydraulics and hydrology, has become more intense. In this context, the fuzzy theory emerges as a viable alternative to study the risk of failure of water systems subject to effluent discharges. This theory, combined with the Principle of Mass Transport, has allowed that risk fields could be determined and, thus, a better control over releases can be established. This research proposes a methodology, based on mathematical modeling of transport of pollutants, in natural rivers, where their main parameters are membership functions, defined according to the Fuzzy Theory. The research uses these concepts in solving the advection bi-dimensional Diffusion Equation, in its fuzzy way, to determine the behavior of the risk of failure and the reliability of rivers subject, for example, all kinds of releases. Thus, field of concentration, field of risk are determined, both from the spatial point of view, as the temporal point of view. The results showed that this formulation is becoming a consistent alternative in the assessment of impacts caused by the spreading of pollutants, giving to the managers of water resources subsidies to better decision making.