Esta tese objetiva caracterizar o escoamento provocado pela incidência de um jato vertical em um fundo plano, descrevendo assim as características médias e flutuantes das pressões a partir da investigação experimental. O modelo utilizado é composto por um jato retangular posicionado, perpendicularmente, a uma distância de 0,92 m do fundo plano de um canal. Utilizando transdutores de pressão instalados na posição de incidência do jato, adquiriu-se os valores de pressão “instantânea” a uma frequência de 128 Hz durante 10 minutos. Foram ensaiadas cinco (5) vazões: 25 l/s (Fr1 = 7,12), 30 l/s (Fr1 = 8,51), 36,6 l/s (Fr1 = 10,35), 42,7 l/s (Fr1 = 12,12) e 50l/s (Fr1 = 14,23), além de vinte (20) diferentes espessuras de colchão d'água. Com os dados de pressão, efetuou-se análises no domínio do tempo, da frequência e da posição. No domínio do tempo, analisou-se a variação dos parâmetros estatísticos essenciais (média, desvio padrão, assimetria e curtose) bem como a identificação de valores máximo e mínimos das pressões. No domínio da frequência, procurou-se avaliar por meio da análise espectral a identificação de frequências significativas associadas à energia macroturbulenta. No que tange à análise no domínio da posição buscou-se analisar a faixa de influência do jato junto ao fundo, a região de subpressões e o alcance das pressões dinâmicas. Outro aspecto importante abordado é a apresentação dos resultados em gráficos adimensionalizados, o que confere ao estudo um caráter geral dentro da faixa de valores ensaiados. Os resultados definem um colchão mínimo de água da ordem de 3 vezes a altura crítica do escoamento, para o amortecimento das pressões dinâmicas. A análise dos momentos estatísticos demonstra que a distribuição das pressões não segue a distribuição normal. Dentro disso, estão disponibilizados coeficientes estatísticos de probabilidade para a determinação das pressões extremas. Ainda, estão definidas quatro zonas a jusante do impacto do jato: Zona I - região do impacto, Zona II - reflexão do jato, Zona III - Acomodação do escoamento e por fim, a Zona IV - caracterizada pelo fim da influência do jato. Além disso, uma análise deste escoamento sob a perspectiva da formação de um ressalto hidráulico é realizada, indicando que apenas os parâmetros utilizados, não descrevem o escoamento como tal. Esta tese é produto da parceria entre Laboratório de Obras Hidráulicas do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LOH/IPH/UFRGS) e o Laboratório de Hidráulica Experimental e Recursos Hídricos de Furnas Centrais Elétricas S. A. (LAHE/FURNAS). / This thesis aims to characterize the flow prompted by the incidence of a vertical jet on a flat bottom, thus describing the mean and floating characteristics of the pressures from the experimental investigation. The model used is comprised of a rectangular jet positioned perpendicularly at a distance of 0.92 m from the flat bottom of a channel. Using pressure transducers installed in the jet incidence position, the "instantaneous" pressure values were acquired at a frequency of 128 Hz for 10 minutes. Five (5) discharges were tested: 25 l/s (Fr1 = 7.12), 30 l/s (Fr1 = 8.51), 36.6 l/s (Fr1 = 10.35), 42.7 l/s (Fr1 = 12.12) and 50 1/s (Fr1 = 14.23), as well as twenty (20) different waterbed thicknesses. The pressure data were analyzed in terms of time, frequency and position domains. In the time domain, the variation of the essential statistical parameters (mean, standard deviation, asymmetry and kurtosis) was analyzed, as well as the identification of maximum and minimum pressure values. In the frequency domain, it was sought to assess, by means of the spectral analysis, the identification of significant frequencies associated with macroturbulent energy. Regarding the analysis in the position domain, this study aimed to analyze the range of influence of the jet near the bottom, the region of subpressions and the reach of the dynamic pressures. Another important aspect is the presentation of the results in dimensionless graphs, which grants the study a general character within the range of values tested. The results define a minimum waterbed of the order of 3 times the critical height of the flow for the damping of the dynamic pressures. Statistical moments analysis shows that the distribution of pressures does not follow the normal distribution. Therein, probability statistical coefficients are available for the determination of extreme pressures. Also, four zones are defined downstream of the impact of the jet: Zone I - region of impact, Zone II - reflection of the jet, Zone III - accommodation of the flow and, finally, Zone IV - characterized by the end of the influence of the jet. Furthermore, an analysis of this flow from the perspective of the formation of a hydraulic jump is conducted, indicating that the parameters used alone do not describe the flow as such. This thesis is a product of the partnership between the Hydraulic Works Laboratory of the Hydraulic Research Institute of the Federal University of Rio Grande do Sul (LOH/IPH/UFRGS) and the Laboratory of Experimental Hydraulics and Hydraulic Resources of Furnas Centrais Elétricas SA (LAHE/FURNAS).

Várias tentativas de correlacionar o tamanho da partícula e a resposta da flotação nas maiores usinas do Brasil (usinas de minério de ferro e fosfato) têm mostrado que partículas grossas (dp100 m) não flotam eficientemente. Uma vez que a suspensão de sólidos é uma condição necessária para a coleta de partículas, o estudo da suspensão de partículas grossas em células de flotação é totalmente justificado e constitui o objetivo desta tese. Neste trabalho, a suspensão de sólidos foi estudada em célula Denver e Wemco de laboratório (6 L) com os minerais apatita, quartzo e hematita, classificados como grossos (dp100 m). Estudo complementar foi realizado em célula piloto Metso (3000 L), no processamento de minério de Ni, no oeste australiano. A circulação de fluido nas células Denver e Wemco foi caracterizada pelo número de bombeamento do impelidor (NQ) e pela velocidade da água (vb), medida na descarga do impelidor, numa faixa de operação normalmente utilizada nos ensaios de flotação (900rpmN1300rpm). Para condições não-aeradas, NQ=0,043 e 12,7cm/s vb 18,3cm/s para célula Denver, e NQ=0,57 e 15,0cm/svb21,8cm/s, para Wemco. Em condições aeradas (0,05cm/sJG0,15cm/s para Denver e 0,52cm/sJG0,95cm/s para Wemco), assim como nas bombas centrífugas, a capacidade de bombeamento do impelidor diminui consideravelmente: 0,028NQ0,038 e 8,4cm/svb17,3cm/s para Denver e 0,42NQ0,53 e 11,6cm/svb 19,8cm/s para Wemco. Medidas obtidas com um transdutor de pressão, colocado próximo da região rotor/estator (células Denver e Wemco) ilustraram a capacidade dos impelidores de gerarem turbulência em células mecânicas de flotação. A rotação mínima do impelidor (Njs) em que nenhuma partícula permanece no fundo do tanque por mais do que 1 segundo (Critério 1-s de Zwietering) foi determinada para ambas a células (Denver e Wemco), em condições aeradas (Njsg) e não-aeradas (Njsu). Um modelo empírico foi utilizado para relacionar a rotação crítica de suspensão (Njs) com as propriedade sólido (diâmetro-dp, massa específica-s)-liquido (massa específica-L; concentração mássica de sólidos-X, viscosidade-)-gás (JG). Os resultados indicaram a influência dessas variáveis no valor de Njs, de acordo com o expoente de cada termo: (L)0,36-0,42> (dp)0,3> (X)0,2 > ()0,06-0,07. Através dos resultados de suspensão de apatita, levando em consideração seu tamanho e velocidade terminal (vt) e Njs foi possível relacionar o status da suspensão (segregação, suspensão e arraste) com a rotação do impelidor (N/Njsu) versus (vt/vb). Verificou-se que os valores de (N/Njsu) e (vt/vb) mais favoráveis para a suspensão de partículas grossas não são os mesmos para partículas finas. O perfil de distribuição axial de apatita (dp=127 m) em célula Denver, mostrou que quanto maior o valor de N, mas uniforme será a distribuição vertical de sólidos na célula, enquanto que em baixas rotações há uma segregação de sólidos no fundo do tanque. Quando a velocidade superficial de ar, em célula Metso, variou de JG=0,92 cm/s para JG=1,59 cm/s, aumentou a concentração de partículas grossas próximo ao fundo do tanque. O Modelo de Sedimentação-Dispersão possibilitou a identificação dos limites das zonas turbulenta e quiescente, nas células Denver e Metso. Em ambas as células, quanto maior a taxa de aeração, menor a espessura da zona turbulenta. / Several attempts to correlate particle size and flotation response at the biggest Brazilian plants (iron ore and phosphate) have concluded that coarse particles (dp 100m) do not float efficiently. As solids suspension is a necessary precondition for particle collection, the study of coarse particle suspension in mechanical cells is fully justified and it is the objective of this thesis. In this work, particle suspension was studied in laboratory Denver and Wemco flotation cells (6,0 dm3) with apatite, quartz and hematite coarse particles. Complementary study was carried out in pilot scale with a Metso (3,000 dm3) cell which processed Ni ore in Western Australia. Fluid circulation in Denver and Wemco laboratory cells was characterized by the impeller pumping number (NQ) and also by water velocity (vb) measured at the impellers discharge under a typical range of working rotational speed (900 rpm N 1,300 rpm). For ungassed conditions, Denver impeller showed NQ=0.043 and 12.7cm/s vb 18.3cm/s, whereas Wemco type showed NQ=0.57 and 15.0 cm/s vb 21.8 cm/s. Under gassed conditions (0.05 cm/s JG 0.15cm/s for Denver; 0.52 cm/s JG 0.95 cm/s for Wemco), like centrifugal pumps, the impeller pumping capacity decreased markedly: 0.028 NQ 0.038 and 8.4 cm/s vb 17.3 cm/s for Denver and 0.42 NQ 0.53 and 11.6 cm/s vb 19.8 cm/s for Wemco. Measures using a pressure transducer placed near the stator/impeller discharge region (Denver and Wemco) illustrated the ability of both impellers to create turbulence in the cells. The impellers rotational speed (N) at which no particle remains on the cell bottom for more than one second (Zwieterings 1-s Criterium) was determined for Denver and Wemco cells under gassed (Njsg) and ungassed (Njsu) conditions. An empirical model was used to correlate Njs to particle (diameter-dp, specific gravity-s)-liquid (specific gravity-L; solids mass concentration-X, viscosity-)-gas (JG) properties. The results of the model indicated a ranking for the influence of the variables on Njs based on its power: (L)0.36-0.42> (dp)0.3> (X)0.2 > ()0.06-0.07. Regarding apatite particles, taking into account its size, terminal settling velocity (vt) and Njsu, it was possible to address the status of particle suspension (segregation, suspension and dragging) to impeller rotation (N/Njsu) versus fluid velocity at the discharge of the impeller (vt/vb). It was verified that the values of (N/Njsu) and (vt/vb) more favorable to promote the suspension of the coarsest particles are not the same for the finest ones. Distribution of apatite particles (dp=127m) along the height of Denver cell indicated that when N increases, particles become more uniformly distributed along the impellers axis, whereas at lower values of N, a segregation occurs on the cell bottom. At Metso pilot cell, when air feed was increased from JG=0.92 cm/s to 1.59 cm/s, the concentration of coarse particles (D50 > 100 m) on the lower part of the cell increased markedly. The adoption of the Sedimentation-Dispersion Model to Denver and Metso cells allowed the identification of the limit of the turbulent zone versus quiescent zone within the cell. In both cells, the higher was the air flow-rate, the lower was the height of the turbulent zone.

Localizados na interface entre a terra e o mar, sistemas estuarinos estão propensos a grandes influências de substâncias que são introduzidas por diversas fontes, incluindo rios, deposição atmosférica, efluentes e escoamento de água superficial. Estas áreas, em geral, possuem um forte gradiente de concentração de substâncias químicas, onde essas são transformadas, retidas ou eliminadas. O Canal de Piaçaguera está inserido no Sistema Estuarino de Santos e São Vicente (SESS), localizado na Bacia Hidrográfica da Baixada Santista, situada na região Região Metropolitana da Baixada Santista (RMBS), que compreende os municípios de Cubatão, Santos, São Vicente, Guarujá e Praia Grande. No SESS foram implantadas, na década de 50, diversas indústrias de base (siderurgia, petroquímica e de fertilizantes), que assim como o Porto de Santos, maior da América Latina, detém alto potencial poluidor, o que fez desse estuário um grande receptor de resíduos tóxicos e efluentes líquidos contaminados. A região do Canal de Piaçaguera, área considerada mais crítica em termos de poluição desse estuário, recebe efluentes de diversas indústrias e tem como outras importantes fontes poluidoras as atividades de dragagem, deposição atmosférica, águas provenientes de drenagem superficial, esgotos clandestinos e o Porto de Santos. O presente trabalho buscou ampliar o conhecimento da poluição das águas superficiais do Canal de Piaçaguera e verificar a influência da hidrodinâmica na contaminação dessa área e em outras áreas do estuário. Primeiramente foi realizada uma avaliação dos dados de qualidade das águas superficiais da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb) medidos em pontos dos rios Mogi, Piaçaguera e Cubatão, os quais despejam suas águas no canal, dos anos de 2000 a 2010. Para estimar as concentrações e área atingidas foram realizadas simulações da dispersão de poluentes em pontos dentro e fora do canal, a partir da modelagem numérica acoplada, de hidrodinâmica e dispersão. O diagnóstico de qualidade da água indica comprometimento da qualidade ambiental dos corpos dágua estudados, visto que apresentam teores acentuados de poluentes diversos e de fontes difusas, destacando-se as industriais e dos terminais portuários. O rio Piaçaguera contribuiu com o maior número de poluentes e mais elevada concentração deles. A modelagem demonstrou que o Canal de Piaçaguera apresenta circulação com energia bem menor que outras áreas do estuário, sendo notório o menor espalhamento de poluentes nessa área, de modo que a baixa velocidade das correntes no Canal é associada a menor dispersão de partículas. Considerando o lançamento contínuo de poluentes e fatores agravantes como, baixa hidrodinâmica, a bioacumulação e resuspensão dos sedimentos contaminados, é evidente que essa área necessita de maior controle e rigidez na disposição dos materiais com alto potencial poluidor. / Located at the interface between land and sea, estuarine systems are prone to large influences of substances that are introduced by various sources, including rivers, atmospheric deposition, wastewater and surface water runoff. These areas generally have a strong concentration gradient of chemicals where these are transformed, retained or eliminated. The Piaçaguera\'s channel is inserted at the estuarine system of Santos and São Vicente (SESS), located in the Santos Basin, located in the metropolitan area of Santos (RMBS), which includes the cities of Cubatao, Santos, Sao Vicente, Guaruja and Praia Grande. At the SESS were implanted, in the 1950s, several basic industries (steel, petrochemicals and fertilizers), that as the Port of Santos, Latin America\'s largest, has high pollution potential as well as the Port of Santos, what made this a great receiver estuary of toxic waste and contaminated wastewater. The region Piaçagueras channel, an area considered most critical in terms of pollution of the estuary receives effluents from various industries and its other major pollution sources of dredging activities, atmospheric deposition, water from surface drainage, underground running down and the Port of Santos . This study aimed to expand knowledge of the pollution of surface waters of the Channel Piaçaguera and the influence of hydrodynamics on the contamination of the area. We first carried out an evaluation of the data quality of surface waters of the State Environmental Company of São Paulo (Cetesb) at the points measured in the river Mogi, Piaçaguera and Cubatão, which discharge their waters into the canal, of the years 2000 to 2010. To estimate the concentrations and area affected were carried out simulations of pollutant dispersion in points inside and outside the channel from the coupled numerical modeling of hydrodynamics and dispersion. The diagnosis of water quality indicates impairment of environmental quality of the water bodies studied, since they exhibit high values concentration of various pollutants and diffuse sources, especially the industrial and port terminals. The river Piaçaguera contributed the largest number of pollutants and the higher their concentration theirs. The modeling demonstrated that the Piaçagueras channel has circulation with far less energy than other areas of the estuary, being remarkable the lowest spread of pollutants in this area, so that the low kinetic energy of currents in the channel is associated with a lower dispersion of particles. Considering the continuous discharge of pollutants and aggravating factors such as low hydrodynamics, bioaccumulation and resuspension of contaminated sediments, it is clear that this area needs greater rigidity in the control and disposal of materials with high pollution potential.

Um mecanismo móvel instalado no interior de tanques, e conectado à estrutura por molas é proposto para atenuar os efeitos de sloshing em diferentes níveis de preenchimento. Para realizar o estudo e desenvolvimento deste dispositivo, foram propostas duas ferramentas de análise. A primeira ferramenta é baseada em uma formulação desenvolvida analiticamente que calcula a resposta das forças nas paredes do tanque no domínio da frequência. Esta formulação foi desenvolvida como um sistema mecânico de dois graus de liberdade, onde são representados o corpo móvel e o sloshing descrito como um sistema do tipo massa-mola. A segunda ferramenta é uma abordagem utilizando simulações numéricas baseada em um método de partículas de cálculo de escoamento. O método numérico utilizado foi o Moving Particle Semi-implicit (MPS) que calcula o comportamento do fluido interagindo com o corpo móvel e as paredes do tanque sem restrições de movimento. Resultados qualitativos do método analítico foram analisados e mostraram-se bastante consistentes. Resultados quantitativos dos métodos analíticos e numéricos foram comparados com os resultados presentes na literatura e entre si com uma boa concordância. O método analítico é eficiente no dimensionamento inicial do corpo móvel considerando apenas efeitos lineares, e o método numérico é mais indicado para análises mais detalhadas onde efeitos não-lineares podem ser considerados. A integração dos efeitos do corpo móvel no sloshing mostra que o dispositivo de supressão é eficaz em diferentes razões de preenchimento do tanque na atenuação dos efeitos gerados pelo sloshing. / A movable mechanism installed inside tanks and connected to the structure by springs is proposed to attenuate the sloshing effects for different filling ratios. To carry on the investigation and the development of this device, two analysis approaches were elaborated. The first approach is based on an analytical formulation that describes the coupled motion calculating the sloshing force on the walls in the frequency domain. This formulation was developed as a mechanical system with two degrees of freedom representing the moving body and the sloshing described as a mass-spring system. The second tool is an approach that uses numerical simulations based on a particle method to calculate the fluid flow called Moving Particle Semi- implicit method (MPS). This numerical approach calculates the fluid behavior interacting with the moving body and the tank walls without motions restrictions. Qualitative results of the analytical method were analyzed and they were consistent. Quantitative results of the analytical and numerical approaches were compared with the results found in the literature with good agreement. The analytical method is useful to define the moving device initial design considering only linear effects, and the numerical approach is indicated to more detailed analysis where non-linear effects can take place. The integration of the effects of sloshing with the moving body shows the effectiveness of the device for different filling ratios to attenuate the sloshing loads.

Esta dissertação de mestrado propõe o estudo e a implementação de um método de deformação usando modelos tridimensionais sem o uso de malhas baseado na técnica Smoothed Particles Hydrodynamics (SPH), que consiste num sistema de resolução de equações diferenciais para aplicação de conceitos físicos para simular deformação de tecidos moles. A opção pelo método sem malha para processo de deformação é apresentado nesta dissertação como alternativa a um dos métodos mais comuns em simulação de deformação de tecidos, o método massa-mola, explorando questões referentes ao uso de recursos computacionais. Para chegada a definição do método foram analisados os temas envolvendo métodos de deformação, modelos baseados em pontos e o SPH como plataformas para alcançar o desenvolvimento do método proposto pela dissertação. Como forma de comprovar as propriedades do método desenvolvido foi realizada a implementação e testes levando em consideração os modelos de deformação e a interação em tempo real num ambiente de simulação que contempla a deformação de uma mama, levando em conta a comparação com o método massa-mola, o uso de recursos do próprio método em função do aumento de detalhe e do uso de objeto com múltiplas propriedades / This master thesis proposes a study and implementation of deformation method using tridimensional models without edge composed meshes based on Smoothed Particles Hydrodynamics (SPH) technique, that consists on diferential equation solving system to reproduce physical concepts to simulate soft tissue deformation. The option for a meshless method to deformation process is shown in this thesis as an alternative to a very common method in tissue deform simulation, the mass-spring method, reviewing a comparison based on computational resources. To achieve a method definition were analyzed fields of study involving deformation methods, point-based models and SPH as platforms to build and deploy the proposed method for this thesis. To show the characteristics for this developed deformation method was realized the implementation and tests based on deformation models and real time interaction on a simulation environment that includes a breast deformation, taking in account the comparison to mass-spring, number of points of the cloud model and multiple properties

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-07-11T16:19:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseProcessosOceanograficos.pdf: 5370272 bytes, checksum: 4183583129a6c31ffc11c1eb10482652 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-07-19T11:24:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseProcessosOceanograficos.pdf: 5370272 bytes, checksum: 4183583129a6c31ffc11c1eb10482652 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-19T11:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseProcessosOceanograficos.pdf: 5370272 bytes, checksum: 4183583129a6c31ffc11c1eb10482652 (MD5) Previous issue date: 2016-11-04 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta pesquisa de doutorado investigou processos oceanográficos físicos no estuário do Rio Pará, com foco no processo de intrusão salina e hidrodinâmica. A escolha desse tema surgiu a partir da necessidade de se consolidar o entendimento dos aspectos hidrodinâmicos e hidrográficos no estuário do Rio Pará, já que esta região da Zona Costeira Amazônica ainda se apresenta como um desafio à pesquisa. Um dos desafios consistiu em definir métodos e parâmetros para resolver diferentes escalas de espaço e tempo. Neste contexto, observações diretas no ambiente estuarino foram realizadas através de medições de intensidade e direção de correntes, perfis verticais e longitudinais de salinidade e temperatura, durante um período considerado de baixa descarga fluvial e outro de alta descarga fluvial. Além disso, de forma inédita, foi realizado durante um ano e dez meses o monitoramento da salinidade e nível de água (maré) em pontos estratégicos do estuário. As principais conclusões que esta pesquisa obteve a partir desse conjunto de dados foi a identificação da intrusão salina no estuário do Rio Pará, adentrando cerca de 100 km da foz. A sensibilidade da frente de salinidade está sujeita a variabilidade sazonal, devido a descarga fluvial, e variabilidade diária, devido à grande energia das marés na região. O transporte de Stokes, gerado pela propagação da onda de maré no estuário foi a parcela responsável pelo transporte de sal estuário acima, intensificando essa intrusão salina. A porção mais interna do estuário (mais de 60 km da foz) não existe circulação gravitacional e o transporte de sal estuário acima é realizado totalmente por difusão turbulenta; e na porção externa o fluxo resultante reverte com a profundidade e os processos advectivo e difusivos são importantes para contribuir para o transporte de sal no estuário. / This thesis investigated physical oceanographic processes in the Pará River estuary, focusing on saline intrusion and hydrodynamic process. The choice of this topic arose from the motivation to consolidate the understanding of hydrodynamic and hydrographic issues in the Pará River estuary since this region of the Amazon Coastal Zone still a challenge to researchers. The first step was to define the methods and parameter to get better data in time and space difference. In this context, direct observations were conducted in the estuary in two moments, the low and high river discharge, using velocity, salinity profile (longitudinal and vertical), and temperature profile. Furthermore, in an unprecedented way, it was conducted over a year and ten months salinity and water level (tide) monitoring at strategic points of the estuary. The main conclusions of this research obtained from this data set was the identification of salt water intrusion in the estuary of the Pará River, entering about 100 km from the mouth. The sensitivity of salinity intrusion is affected by river discharge (seasonal variability), and tide energy (daily variability). The Stokes drift generated by tidal propagation in the estuary was the responsible for the net salt flux landward. The innermost portion of the estuary (more than 60 km from the mouth) does not show gravitational circulation and the estuary salt transport above is performed entirely by turbulent diffusion; and the outer portion of the resulting stream reverts to the depth and advective and diffusive processes are important to contribute to the salt transport in the estuary.

Esta pesquisa teve como objetivo estudar a hidrodinâmica, a transferência de massa e a inativação de microrganismos indicadores durante o processo de ozonização de esgoto sanitário tratado previamente em reator UASB. A pesquisa foi dividida em três grupos de ensaios, experimentos I, II e III, nos quais foram medidas as concentrações de bolhas de ozônio, os campos de velocidades instantâneos e médios, os diâmetros das bolhas de ozônio e realizados ensaios de desinfecção com ozônio para inativação de microrganismos indicadores - E. coli, colifagos e Clostridium perfringens - e remoção de DQO. Estes ensaios foram realizados tanto em batelada (experimento I e II) quanto em fluxo contínuo (experimento III), e as dosagens de ozônio aplicado foram de 10 e 20 mg/L e os tempos de contato de 5, 10, 15 e 20 minutos. As concentrações, velocidades e diâmetros das bolhas de ozônio foram proporcionais às vazões de ozônio aplicadas e variaram, respectivamente, de 0,23 a 5,26%, de 6,84 a 10,81 cm/s e de 0,260 a 1,781 mm. A quantidade de ozônio consumido variou entre 50,5% e 99,3%, em relação à dose de ozônio aplicado, e seu valor foi decrescente com o aumento da vazão de ozônio. Quanto à inativação dos microrganismos indicadores, C. perfringens apresentou-se como o mais resistente à ação bactericida do ozônio seguido por E. coli e colifagos. Foram inativados 1,7 log de C. perfringens (Ct = 80 mg.min/L); 6,1 log de E. coli (Ct = 133 mg.min/L); e 100% de colifagos (Ct = 38 mg.min/L). O controle das características de ensaios - dose e vazão aplicadas e tempo de contato -, bem como das características hidrodinâmicas das bolhas de ozônio podem otimizar o processo de ozonização de esgoto sanitário tornando-o atrativo técnica e economicamente. / This research had as objective study hydrodynamics, mass transfer and indicating microrganisms inativation during the ozonization process of sanitary sewer treated previously in UASB reactor. The research was divided in three groups of assays, experiment I, II e III, in which had been measured the concentrations, velocity and diameter of bubbles and carried through assays of disinfection with ozone for indicating microrganisms inativation - E. coli, coliphages and C. perfringens - and COD removal. These assays had been carried through in batch (experiment I and II) how much in continuous flow (experiment III), and the dosages of applied ozone had been of 10 and 20 mg/L and the times of contact of 5, 10, 15 and 20 minutes. The concentrations, velocity and diameters of ozone bubbles had been proportional to the applied ozone outflows and had varied, respectively, of 0,23 to 5,26%, of 6,84 to 10,81 cm/s and 0,26 to 1,781 mm. The amount of consumed ozone varied between 50,5 and 99,3%, in relation to the dosage of applied ozone, and its value was decreasing with the increase of the ozone outflow. For the indicating microorganisms inativation, C. perfringens was presented as most resistant to the bactericidal action of ozone followed for E. coli and coliphages. Had been inactivated 1,7 log of C. perfringens (Ct = 80 mg.min/L); 6,1 log of E coli (Ct = 133 mg.min/L); and 100% of colifphages (Ct = 38 mg.min/L). The control of the characteristics of assays - dosage and outflow applied and time of contact -, as well as of the hydrodynamic characteristics of the ozone bubbles they can optimize the ozonization process of sanitary sewer becoming it attractive technique and economically.

O uso de modelos de manobras representa um auxilio importante no projeto de veículos marinhos, permitindo a verificação do desempenho destes veículos, desenvolver o sistema de piloto automático, dentre outras aplicações durante a fase de projeto. Na área de veículos submarinos, seus modelos são tradicionalmente baseados em equações de movimento que incluem expressões polinomiais para representar os esforços hidrodinâmicos. Estes modelos são derivados de uma expansão em série de Taylor de forças e momentos, sendo representados em função das variáveis de movimento. Entretanto, estes modelos limitam a representatividade dos esforços hidrodinâmicos, e, especialmente para os termos de segunda ou mais altas ordens, eles requerem ensaios custosos em tanque de provas para identificar corretamente cada um dos coeficientes polinomiais. Esta dependência em ensaios de tanque de provas tem um impacto critico, ou até mesmo não realístico, durante o desenvolvimento de veículos autônomos submarinos, AUVs, de baixo ou médio custo. Utilizando métodos atuais da fluidodinâmica computacional (CFD), este trabalho propõe um roteiro alternativo para definir os modelos de manobras não lineares para uma classe de AUVs. As simulações de CFD, verificados e validados por normas rigorosas, são utilizados como base para derivar as funções não lineares que representam os esforços hidrodinâmicos, devido variações na velocidade lateral, velocidade angular e deflexão dos lemes. A abordagem numérica é complementada pelo uso de modelos analíticos e semi-empíricos oriundos da indústria de mísseis, que tiveram que ser melhorados com informações retiradas das simulações de CFD. Ajustes adicionais e derivações nos intervalos de confiança para as estimativas produzidas por métodos numéricos também são fornecidos pelo uso de modelos analíticos e semi-empíricos. Adotando o AUV Pirajuba como caso de estudo, a validação dos modelos de manobra foi realizada em duas etapas. Primeiro, são comparadas as estimativas dos esforços hidrodinâmicos com as medições em tanque de provas de um modelo cativo, e em seguida a resposta dinâmica dos modelos de manobras são comparadas com aquelas obtidas por ensaios em mar, sempre utilizando critérios de verificação e validação. Este tipo de análise indicou uma validação dos esforços hidrodinâmicos e do movimento para grande parte dos ensaios, sendo que nos demais casos o AUV teve seu comportamento dinâmico bem reproduzido. Este resultado demonstra que a metodologia proposta pode ser utilizada para estimar o modelo de manobra de um AUV típico, gerando uma solução de menor custo para a fase de desenvolvimento destes veículos. / The use of maneuvering models represents an important assistance in the project of marine vessels, allowing for the evaluation of the vehicle performance, the autopilot system development, among other tasks during the design phase. In the field of underwater vehicles, those models commonly are based on equations of motion that include polynomial expressions for representing the hydrodynamic efforts. They are derived from Taylor series expansion of forces and moments represented as functions of the motion variables. However, those models limit the representativeness of the hydrodynamic efforts, and, especially for the second order or higher terms, they require expensive trials in towing tank facilities to correctly identify each polynomic coefficient. This dependence on intensive tank tests has a critical impact, or is even unrealistic during the development of middle or low cost autonomous underwater vehicles, AUVs. Using current methods of computational fluid dynamics (CFD), this work proposes an alternative roadmap to construct nonlinear manoeuvring models, which can be applied to a class of AUVs. CFD simulations, verified and validated by rigorous standards, are used as basis to derive nonlinear functions that represent the hydrodynamic efforts due to variations in lateral velocity, angular rate and rudder deflection. The numerical approach is complemented by the use of analytical and semi-empirical models derived from missile industry, which have been improved according to the information taken from the CFD simulations. Further adjustments and derivation of confidence intervals to the estimates produced by the numerical method are also provided by the use of analytical and semi-empirical models. Adopting the Pirajuba AUV as a test bed, the manoeuvring model validation was carried out in two stages. Firstly, estimates of hydrodynamic efforts are compared with measurements obtained from experiments using a captive model in a towing tank. In the second step, the dynamic response predicted by the maneuvering model was compared with the output measured during free model trials. This type of analysis validated the hydrodynamic efforts and motion in most of the experiments, whereas for the remaining cases the AUV had its dynamic behavior well reproduced. This result demonstrates that the proposed methodology can be used to estimate the maneuvering model of a typical type AUV, generating a lower cost solution for the development phase of the vehicle.

O método de Floquet foi utilizado para estudar a transição da esteira de dois cilindros posicionados lado a lado. Quando os cilindros estão afastados, cada cilindro possui sua própria esteira e para espaçamentos grandes (T/D > 4) a principal influência do cilindro ao lado é a sincronização das esteiras em anti-fase. A esteira em anti-fase corresponde a um escoamento simétrico em relação à linha central, igualmente espaçada em relação aos dois cilindros. Para espaçamentos com T/D < 3, a esteira em fase visualizada por Williamson (1985) é observada. A análise de Floquet da esteira em anti-fase simétrica encontrou um modo que quebra a simetria e induz a transição para esteira em fase. Reduzindo o espaçamento diversos modos complexos apresentam multiplicadores de Floquet que crescem e se tornam dominantes para T/D = 2 coincidindo com o surgimento de esteira irregular. A aproximação dos cilindros também afeta o surgimento de tridimensionalidades no escoamento. Os modos A e B de Williamson (1996b) observados para o cilindro isolado ainda existem, mas observa-se uma supressão do modo B. Por outro lado, o modo A se torna instável para Re menores. A esteira em fase também apresenta os modos A e B, mas neste caso, o modo B se torna instável para Re menores que o observado por Williamson. / The Floquet method was used to study the transition in the wake of two side-by-side circular cylinders. When the cylinders are far apart, each cylinder presents its own wake and for large spacing (T/D > 4) the main influence from the neighboring cylinder is an anti-phase synchronization of the wakes. The antiphase wake corresponds to a symmetric flow in relation to the mid-line between cylinders. When T/D < 3 the in-phase wake described by Williamson (1985) is also observed. The Floquet analysis of the symmetric anti-phase wake found an unstable mode that breaks the symmetry and triggers the transition to in-phase vortex-shedding. As the spacing is further reduced, several complex modes have Floquet multipliers that grow with the decreasing spacing and when T/D = 2 they become dominant suggesting an important role on the irregular wake regime. The presence of the neighboring cylinder also affects the transition to three-dimensional wake. Modes A and B described by Williamson (1996b) for the isolated circular cylinder are still observed but mode B is suppressed as the spacing decreases. On the other hand, mode A becomes unstable for lower Re numbers. The in-phase wake also presents modes A and B but in this case, mode B becomes unstable for lower Re numbers when compared to the single circular cylinder.

Este trabalho aborda a influência da hidrodinâmica da Lagoa dos Patos (RS) no comportamento de variáveis indicadoras da qualidade da água, como o material em suspensão, o oxigênio dissolvido, os nutrientes inorgânicos dissolvidos e a clorofila-a. Adicionalmente, o trabalho apresenta uma avaliação do efeito do lançamento de efluentes na magnitude das concentrações destas variáveis e nas suas inter-relações. Para o desenvolvimento deste estudo aplicou-se o modelo numérico MOHID 2D, utilizado com êxito na gestão ambiental de regiões costeiras. Os resultados indicam que a Lagoa dos Patos é um corpo lagunar heterogêneo no qual sua hidrodinâmica é regida principalmente pela atuação dos ventos e da vazão fluvial. Esses fatores influenciam diretamente o comportamento das variáveis estudadas. A presença de efluentes altera significativamente a magnitude das concentrações dos nutrientes e da clorofila-a no ambiente, principalmente nas regiões próximas aos locais de lançamento. A modelagem numérica é uma importante ferramenta para a gestão ambiental de sistemas dinâmicos e que variáveis ecológicas são condicionadas pelas suas inter-relações e pela circulação do sistema. / This work assesses the influence of Patos Lagoon- RS hydrodynamics in the behavior of water quality indicator variables as like suspended material, dissolved oxygen, dissolved inorganic nutrients and chlorophyll-a. Also gives an assessment of the effect of effluent discharge in the magnitude of the concentrations of these variables and in their interrelationships. To develop this study we applied the numerical model MOHID 2D, successfully applied in environmental management of coastal areas. The results indicate that Patos Lagoon is a heterogeneous system in which its hydrodynamic is governed mainly by the action of wind and river flow, which directly influence the behavior of water quality variables. Furthermore, the presence of effluent significantly changes the magnitude of the nutrients and chlorophyll-a concentration, particularly in areas close to the sewage launch sites. We concluded that the numerical modeling is an important tool for the dynamics systems management and that ecological variables are not only conditioned by their interrelations, but also by system circulation.