Este trabalho objetiva investigar o comportamento hidráulico e a evolução hidrogeoquímica da água de infiltração da zona não saturada do Aqüífero Adamantina, bem como simular o comportamento de nitrato neste meio. O método consistiu na construção de uma estação de monitoramento, na execução de vários ensaios e análises em amostras de solo, no monitoramento de potenciais matriciais, em amostragens e análises de água da zona não saturada e na execução de modelagens hidroquímicas e de fluxo e transporte de contaminantes. A zona não saturada apresenta natureza arenosa fina e subdivide-se em três sub-zonas hidráulicas: a primeira, entre a superfície até a linha de evaporação (a 2 m), sofre os efeitos das variações climáticas, com os potenciais hidráulicos respondendo rapidamente a cada pequeno evento de recarga ou evaporação; na segunda zona, entre 2 e 7 m, as pequenas frentes de molhamento sofrem dissipação e tensiomêtros registram apenas mudanças de potenciais matriciais que se relacionam com eventos mais longos de recarga ou de secagem. A terceira zona situa-se entre 7 m e o nível d´água (média de 9,5 m) e caracteriza-se por apresentar valores de potenciais hidráulicos muito próximos da carga hidráulica do aqüífero freático. O tempo de trânsito da água na zona não saturada, no evento de recarga do início de 2000, foi de 3 meses. A zona não saturada encontra-se num avançado estágio de intemperismo, sendo que a mineralogia principal é composta por quartzo e caulinita. A água é pouco mineralizada, classificada como bicarbonatada cálcica, mas com elevadas concentrações de nitrato, apresenta variações de concentrações com a profundidade, lateralmente e no tempo e encontra-se estratificada em três zonas que coincidem com as zonas hidráulicas. Foram identificados os seguintes processos hidrogeoquímicos na zona não saturada: (1) ações antropogênicas, devido à poluição por nitrato; (2) ação de evaporação até 2 m; (3) ação de respiração vegetal até 7 m, (4) condições propícias para a dissolução de minerais primários e formação caulinita e de formas secundárias de sílica; e (5) condições propícias para a ocorrência de fenômenos de adsorção e troca iônica, cujas análises de capacidade de troca de cátions indicaram os minerais ferruginosos como as principais superfícies adsorventes. As simulações de transporte de nitrato indicaram que o aqüífero freático é vulnerável à poluição devido à infiltração de efluentes de fossas sépticas e à aplicação de fertilizantes nitrogenados no solo. / This thesis investigated the hydraulics and the hydrogeochemical evolution of the water infiltrating through the vadose zone of the Adamantina Aquifer. To this end, a monitoring station was constructed in the unsaturated zone, soils were sampled for several analysis and tests, pressure heads were monitored using tensiometers, soil water was sampled for chemical analysis using suction lysimeters, and both geochemical models as well as flow and transport models were utilized. The unsaturated zone consists of a clayey fine sand and is subdivided into three hydraulic zones: the first one is limited by the soil surface and the evaporation line, situated at a depth of 2m. This zone is characterized by rapid changes of the hydraulic potentials due to small events of recharge or drought. The second zone is situated between 2 and 7m depth, where small wetting fronts suffer dissipation, and tensiometers only register changes in pressure potentials related to longer events of recharge or drought. The third zone extends from 7m to the water table (at 9.5m depth) and presents values of hydraulic potentials close to the hydraulic heads of the underlying phreatic aquifer. The transit time for water in the unsaturated zone was measured as 3 months during the recharge period of the beginning of 2000. The unsaturated zone is in an advanced stage of weathering, characterized, mineralogically, mainly by quartz and kaolinite. Water is little mineralized and is classified as calcium bicarbonate, but with high concentrations of nitrate. Water quality changes with time, with depth and laterally, and is stratified in three zones, in accordance to the three hydraulic zones defined above. The following hydrogeochemical processes were identified in the unsaturated zone: (1) nitrate pollution due to human activities; (2) evaporation to a depth of 2m; (3) plant transpiration to a depth of 7m; (4) favorable conditions for the dissolution of the main primary minerals, with subsequent formation of kaolinite and amorphous silica; and (5) favorable conditions for adsorption and cation exchange. Cation exchange capacity analysis indicates that the ferrous minerals may provide the main adsorptive surfaces. The transport of nitrate was simulated mathematically. The results indicate that the phreatic aquifer is vulnerable to pollution, due to the infiltration of effluents from septic tanks and the application of fertilizers at the soil surface.

As relações de analogia entre fluxo elétrico e fluxo hidráulico em um meio poroso, apontam um caminho a ser seguido por pesquisadores em estudos geofísicos e hidrogeológicos, no sentido de se obter, através de métodos rápidos, confiáveis e econômicos, uma primeira aproximação aos problemas relativos à caracterização de aqüíferos e ao aproveitamento de água subterrânea, para seus mais diversos fins. Nesse sentido, foram pesquisadas e estabelecidas as inter-relações entre parâmetros geoelétricos e hidrodinâmicos medidos no aqüífero sedimentar da Bacia Representativa do Alto Rio Turvo, nos domínios dos arenitos do Grupo Bauru, no Estado de São Paulo, em uma extensão de 2.068 k\'m IND.2\'. Na determinação dos parâmetros geoelétricos: resistividade elétrica global; resistência transversal e condutância longitudinal, da camada saturada do aqüífero, foram realizadas 90 sondagens elétricas verticais junto a poços existentes na área estudada, para um melhor controle das condições geológicas locais. Parâmetros hidrodinâmicos como: capacidade específica; condutividade e transmissividade hidráulicas, foram obtidos através de ensaios de bombeamento efetuados em poços da região, em um programa de reconhecimento hidrogeológico da bacia, desenvolvido através do convênio DAEE/IG-USP, em 1981. O levantamento geomagnético em 267 estações de medida da componente vertical do campo magnético terrestre, mostrou que irregularidades da superfície do topo do basalto na área estudada, são de pequena intensidade, acompanhado aproximadamente o relevo regional e, apresentando alguns poucos embaciamentos ou altos estruturais localizados que refletem, respectivamente, um maior ou menor espessamento do pacote sedimentar sobrejacente. A distribuição espacial desses dados permitiu a elaboração de um mapa de isovalores (isogamas) onde se observam esses fatos. A análise estatística dos coeficientes de correlação, mostrou alto grau de significância ) entre os dados dos parâmetros geoelétricos e hidrodinâmicos correlacionados. Isso mostra que, informações importantes a respeito de aqüíferos e do movimento de água subterrânea, podem ser inferidas a partir do conhecimento de suas características geoelétricas, através de levantamentos geofísicos na superfície do terreno, em áreas onde o indispensável conhecimento geológico prévio, indique a presença de estruturas semelhantes. / The analog relashionship in between electrical and hidraulic flow parameters in porous media, indicate a possibility of a method to be used by researchers in geophysical and hidrogeological studies to get a first hand information about problems related to aquifers characterization and use of groundwater in a feasible, economic and quick way. We have investigated and obtained relationship in between geoelectrical and hidrodinamical parameters, measured in a sedimentary aquifer represented by the \"Grupo Bauru\" sandstones in the basin of \"Rio Turvo\" in São Paulo State at its third superior, with an area of 2.068 km². Ninethy electric soundings were made for determination of electrical parameters, such a bulk resistivity, transversal resistivity and longitudinal conductance of saturated layer. These soundings were made close to water wells for a better control of local geological conditions. A computer program was used for the interpretation of vertical electric sounding data. Hydrodinamical parameters such as specific yield, hidraulic conductivity and hidraulic transmissivity were obtained by well tests, realized by hidrogeological recognizing program, developed in a integrated work of DAEE/IG-USP, in 1981. A geomagnetic investigation, involving 267 stations for measuring the vertical component of terrestrial field, showed that the surface irregularities on basalt top are not much significative. They approximately follow the regional relief, and presents some local embasements or high structural, reflexting respectively a higher or lower thickness of the sediment layer. The spatial distribution of these data allowed the construction of a isovalues (isogamas) chart, in which we can see these facts. The statistical analysis of the correlation coefficients, showed a high fitness in between the correlated geoelectrical and hidrogeological, parameters data. So, it can be seen that useful informations, about aquifers and groundwater movements, can be obtained from the knowledge of its geoelectricals characteristics by way of geophysical investigations at the soil level, in areas where indispensable previous geological informations indicates the presence of similar structures.

The Itupanema Beach (01° 31' 03" S e 48° 43' 27" W), that integrate integrates the estuarine continental sector of the Pará State, Amazon, was the study area selected for analysis of actual and preterite diatoms encountered on intertidal zone, in different sedimentary strata. Firstly, were defined the composition, abundance e richeness of diatoms on superficial sediments firom intertidal zone and how the taxa respond to factors such as sedimentation, afinitysubstrat and morfo-hydrodynamics conditions that act on the beach. For reach ali aims, were collected 10 surface samples, along two orthogonal transects in 5m intervals, and diatoms analysis following standard techniques. In the surface samples, ocurred 58 species, being 82,75% benthic/epiphytic and 17,25% planktonic species. The more abundant and frequent species were Staurosirella pinnala (Ehrenberg) Williams & Round, Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen, Thalassiosira sp, Staurosira obtusa (Hustedt) Garcia, Encyonema silesiacum (Bleisch) Mann, Gomphonema sp2, Planothidium lanceolatum (Brébisson) Round & Bukht, Thalassiosira eccentrica (Ehrenberg) Cleve, Cyclotella meneghiniana Kützing, Encyonema minuta (Hilse) Mann, Nitzschia amphihia Grun and Frustulia sp. The data also revealed that the sedimentary ratio sand/clay was influenced by actual hydrodynamic processes, probably determining the local prevalence of planktonic species groups or benthic species groups on the intertidal zone, in terms of the composition and the abundance of diatoms species. The aquatic herbaceous vegetation had a possible role on the reduction the both energy waves and tidal current velocities, and the retention of muddy sediments, with the reduction of abrasion processes in the intertidal zone and consequently preserving planktonic taxa. In a second moment, aim to reconstruct the palaeoecologic history of the Itupanema Beach, with a determination of composition, abundance and richness of assemblage along to sedimentary cores. These data was correlated with physical-chemical variables and dating 14C, determing ecozones and biostratigraphic correlations, correlated to surface data. The five sediment cores IT1 (42 cm), IT2 (20 cm), IT3 (36 cm), IT4 (42 cm) and IT5 (44 cm) were collected. The diatom analysis of samples from cores, revealed 48 species, whose abundance and ocorrence frequence data, summed to ecology and distribution one, nutrient analysis, sediment type, subsidized by multivariate statistics, evidencied three ecozones. In inferior ecozone (sandy sediments), A.D. 1020 age (dated in IT1), is correlated in IT3, IT4 and IT5. The benthic taxa Staurosira obtusa, Staurosira crassa and Staurosirella pinnala were more abundant, indicate a shallow depositional environment, with high energy. The intermediary muddy ecozone (26-10 cm) occurred only in IT1, dated A.D. 1430 (20-22 cm). The same subjacent benthic taxa reduced its abundance, while the planktonic Thalassiosira spl, T. eccentrica and Aulacoseira granulata, become more abundant, evidencing a calmer depositional environment, within deeper waters. In the upper ecozone, correlated in the five cores, subactual age, with organic-clay to organic sediments in the top, Thalassiosira sp., A. granulata reached the highest values of relative abundance, in contrast to observed values for benthic taxa, indicating a calmer depositional environment, however with higher energy than the previous one, due to high abundance of A. granulata, strongly silicified. The results showed that the diatom assemblages distribution is strongly controlled by hydrodynamics processes, influencing the ratio sand/clay, evidenced mainly, through of planktonic specie preservation on muddy sediments. The action of theses processes on diatom assemblages, was evidenced on both present and during the last millennium. / A praia de Itupanema (01° 31' 03" S e 48° 43' 27" W), que integra o setor Continental Estuarino do estado do Pará, Amazônia, foi a área de estudo escolhida para a análise de diatomáceas atuais e pretéritas presentes na zona intermaré, em diferentes substratos sedimentares. Primeiramente, foram definidas a composição, abundância e riqueza das diatomáceas presentes nos sedimentos superficiais, uma vez que os táxons respondem a fatores como sedimentação, afinidade ao substrato e condições morfo-hidrodinâmicas atuantes na praia. Para tal, foram coletadas 10 amostras de superfície, ao longo de duas transecções ortogonais a linha de praia em intervalos de 5m, utilizando-se métodos convencionais empregados para diatomáceas em sedimento. Como resultado, ocorreram 58 espécies, sendo 82,75% bentônicas/epifíticas e 17,25% planctônicas. As espécies mais abundantes e freqüentes foram Staurosirella pinnala (Ehrenberg) Williams & Round, Aulacoseira granulata (Ehrenberg) Simonsen, Ihalassiosira sp., Staurosira obtusa (Hustedt) Garcia, Encyonema silesiacum (Bleisch) Mann, Gomphonema sp2, Planothidium lanceolatum (Brébisson) Round & Bukht, Ihalassiosira eccentrica (Ehrenberg) Cleve, Cyclotella meneghiniana Kützing, Encyonema minuta (Hilse) Mann, Nitzschia amphihia Grune e Frustulia sp. Os dados também revelaram a influência da relação areia/argila sobre a composição e a abundância das diatomáceas, o quê pode explicar a prevalência local de agrupamentos de espécies ora planctônicas, ora bentônicas na zona intermaré, como resposta aos processos hidrodinâmicos atuais. A vegetação herbácea apresentou uma provável contribuição na redução da energia das ondas e marés, retendo os sedimentos finos argilosos, promovendo assim, a redução de processos de abrasão na zona intermaré e a conseqüente preservação dos táxons planctônicos. Em um segundo momento, objetivou-se reconstruir a história paleoecológica da Praia de Itupanema, com a determinação da composição, abundância e riqueza das assembléias ao longo de testemunhos sedimentares. Estes dados foram então correlacionados com variáveis físicas e químicas e datações 14C, determinando-se ecozonas e correlações bioestratigráficas, aliados aos dados de superfície. Foram coletados cinco testemunhos sedimentares IT1 (42 cm), IT2 (20 cm), IT3 (36 cm), IT4 (42 cm) e IT5 (44 cm). A análise diatomológica das amostras provenientes dos testemunhos revelou 48 táxons, cujos dados de abundância e freqüência de ocorrência, somados aos dados de ecologia e distribuição, análise de nutrientes, tipo de sedimento, subsidiados por análises estatísticas multivariadas, evidenciaram 3 ecozonas. A ecozona inferior (sedimentos arenosos), idade A.D. 1.020, datada em IT1, também presente em IT3, IT4 e IT5. Os táxons bentônicos Staurosira obtusa, Staurosira crassa e Staurosirella pinnala foram mais abundantes, indicando um ambiente deposicional raso, de alta energia. A ecozona intermediária é lamosa (26-10 cm), definida apenas em IT1, datada em A.D. 1430 (20-22cm). Os mesmos táxons bentônicos subjacentes reduziram sua abundância, enquanto as espécies planctônicas Ihalassiosira sp. e T. eccentrica e A ulacoseira granulata, tomaram-se mais abundantes, evidenciando um ambiente deposicional mais calmo e de águas mais profundas. Na ecozona superior, presente nos cinco testemunhos, com idade subatual e composta por sedimentos argilo-orgânicos a orgânicos no topo, Ihalassiosira sp. e A. granulata atingiram os maiores valores de abundância relativa, contrariamente aos valores observados para os táxons bentônicos, indicando ambiente deposicional também calmo, porém com maior energia que o anterior, evidenciado pela alta abundância de A. granulata, fortemente silicificada. Os resultados mostraram que a distribuição de assembléias diatomológicas é fortemente controlada pelos processos hidrodinâmicos, influenciando a relação areia/argila, corroborado principalmente, pela preservação dos gêneros planctônicos em sedimentos lamosos. A ação destes processos nas assembléias diatomológicas, foi evidenciada tanto no presente, como durante o último milênio.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Com o advento das cubas eletrolíticas de alta amperagem para redução do alumínio, o estudo da instabilidade magnetohidrodinâmica tem se tornado cada vez mais importante, tanto no projeto de novas tecnologias quanto na melhoria da eficiência dos equipamentos já existentes. O objetivo central deste trabalho é desenvolver um modelo matemático de instabilidade magnetohidrodinâmica. O modelo deve ser sensível aos principais parâmetros de projeto e operacionais de uma cuba e capaz de servir como ferramenta na determinação de configurações mais favoráveis no que tange à instabilidade. No modelo, considera-se que o campo magnético gerado pelos condutores externos é conhecido. As equações diferenciais pertinentes à física do modelo são resolvidas utilizando-se diferentes métodos numéricos implementados em um software desenvolvido e dedicado para os objetivos deste trabalho. Alguns resultados de oscilação de voltagem foram comparados com os valores obtidos em cubas reais. Foram feitos estudos de sensibilidade na variação de parâmetros quanto à instabilidade, tais como: corrente elétrica de operação; distância anódica-catódica, nível de metal líquido e desbalanço do campo magnético vertical. Diferentes configurações básicas de campos magnéticos foram testadas de modo a definir-se qual delas é a mais indicada para obterem-se cubas mais estáveis. A influência da operação de troca dos anodos na instabilidade também foi estudada. Com o auxílio do modelo foi possível recomendar-se uma seqüência de trocas de anodo que minimize o distúrbio na instabilidade magnetohidrodinâmica de um específico projeto de cubas. / With the advent of high amperage electrolytic cells for aluminum reduction, the study of the magnetohydrodynamics is becoming more and more important to the new technologies project, as well to the existent devices efficiency improvement. The main objective of this work is to develop a mathematical model of the cell’s magnetohydrodynamic instability. The model shall be sensible to the main project and operational cells’ parameters and able to be used as a tool for determining better configurations regarding cell instability. In the model, the magnetic field generated by the external conductors is considered as known. The differential equations regarding the model physics are solved using different numerical methods, implemented in a software developed and dedicated for the purposes of this work. Several oscillation voltage results were compared with the values obtained in real cells. Sensibility of some operational parameters variation on the instability such as: total operational electrical current, anodecathode distance, liquid metal level, and unbalance of the vertical magnetic field were studied. Different magnetic field basic configurations were tested in order to define the most indicated for obtaining more stable cells. The influence of the anode changing operation on the instability was also investigated. With the help of the model, it was possible to recommend an anode changing sequence which minimizes the disturbance on the magnetohydrodynamic instability in a specific cell design.

Com o advento das cubas eletrolíticas de alta amperagem para redução do alumínio, o estudo da instabilidade magnetohidrodinâmica tem se tornado cada vez mais importante, tanto no projeto de novas tecnologias quanto na melhoria da eficiência dos equipamentos já existentes. O objetivo central deste trabalho é desenvolver um modelo matemático de instabilidade magnetohidrodinâmica. O modelo deve ser sensível aos principais parâmetros de projeto e operacionais de uma cuba e capaz de servir como ferramenta na determinação de configurações mais favoráveis no que tange à instabilidade. No modelo, considera-se que o campo magnético gerado pelos condutores externos é conhecido. As equações diferenciais pertinentes à física do modelo são resolvidas utilizando-se diferentes métodos numéricos implementados em um software desenvolvido e dedicado para os objetivos deste trabalho. Alguns resultados de oscilação de voltagem foram comparados com os valores obtidos em cubas reais. Foram feitos estudos de sensibilidade na variação de parâmetros quanto à instabilidade, tais como: corrente elétrica de operação; distância anódica-catódica, nível de metal líquido e desbalanço do campo magnético vertical. Diferentes configurações básicas de campos magnéticos foram testadas de modo a definir-se qual delas é a mais indicada para obterem-se cubas mais estáveis. A influência da operação de troca dos anodos na instabilidade também foi estudada. Com o auxílio do modelo foi possível recomendar-se uma seqüência de trocas de anodo que minimize o distúrbio na instabilidade magnetohidrodinâmica de um específico projeto de cubas. / With the advent of high amperage electrolytic cells for aluminum reduction, the study of the magnetohydrodynamics is becoming more and more important to the new technologies project, as well to the existent devices efficiency improvement. The main objective of this work is to develop a mathematical model of the cell’s magnetohydrodynamic instability. The model shall be sensible to the main project and operational cells’ parameters and able to be used as a tool for determining better configurations regarding cell instability. In the model, the magnetic field generated by the external conductors is considered as known. The differential equations regarding the model physics are solved using different numerical methods, implemented in a software developed and dedicated for the purposes of this work. Several oscillation voltage results were compared with the values obtained in real cells. Sensibility of some operational parameters variation on the instability such as: total operational electrical current, anodecathode distance, liquid metal level, and unbalance of the vertical magnetic field were studied. Different magnetic field basic configurations were tested in order to define the most indicated for obtaining more stable cells. The influence of the anode changing operation on the instability was also investigated. With the help of the model, it was possible to recommend an anode changing sequence which minimizes the disturbance on the magnetohydrodynamic instability in a specific cell design.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2010-03-26T19:48:57Z No. of bitstreams: 1 2009_HugoLeonnardoGomidesdoCouto.pdf: 8207129 bytes, checksum: 2677ee426a76baa483ece59cf5ac08a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-05-10T19:20:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_HugoLeonnardoGomidesdoCouto.pdf: 8207129 bytes, checksum: 2677ee426a76baa483ece59cf5ac08a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-10T19:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_HugoLeonnardoGomidesdoCouto.pdf: 8207129 bytes, checksum: 2677ee426a76baa483ece59cf5ac08a9 (MD5) Previous issue date: 2009-04-17 / Este trabalho destina-se a investigar a hidrodinâmica de suspensões diluídas formadas por partículas magnéticas, avaliando os aspectos microestruturais e macroscópicos destes sistemas particulados. Do ponto de vista microestrutural, sabe-se que a atração magnetostática pode levar à formação de agregados em suspensões magnéticas. Neste intuito, foram desenvolvidas simulações numéricas baseadas nas trajetórias relativas de partículas magnéticas em uma suspensão diluída sob ação da gravidade, calculando-se a taxa de formação de agregados. As interações hidrodinâmicas exibem uma forte influência no processo de agregação de partículas. Além disso, as colisões podem resultar simplesmente na quebra da reversibilidade no tempo da trajetória relativa das partículas. Avaliando as trajetórias que produzem tal efeito difusivo, os coeficientes transversais de auto-difusão e de difusão devido a gradientes de concentração, que descrevem a migração lateral das partículas, são calculados. Foi obtida ainda uma formulação integral de contorno tridimensional para o movimento de uma superfície magnética livre em escoamentos de Stokes. Combinando o teorema recíproco para o escoamento de um fluido magnético e a solução fundamental para um escoamento de Stokes, obtém-se uma representação integral em termos dos potenciais hidrodinâmicos e magnéticos, o que permite investigar o movimento tridimensional de uma gota de fluido magnético sob a ação de campos de escoamento e magnético impostos e a reologia de emulsões magnéticas. Do ponto de vista macroscópico, uma suspensão magnética diluída é considerada estável, ou seja, não ocorre a formação de agregados irreversíveis, sendo, então, tratada como um meio contínuo. Considerando-se isso, faz-se uma análise teórica dimensional acerca do movimento termoconvectivo de um fluido magnético sob ação de um campo magnético aplicado em uma cavidade retangular delgada. Para isso foram utilizadas análises de escalas das equações de balanço da quantidade de movimento e de energia para um fluido magnético não-isotérmico, a fim de determinar como se relacionam as taxas de transferência de calor do sistema com os parâmetros governantes do fenômeno convectivo magnético. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work concerns with an investigation of the dynamics of dilute suspensions composed by magnetic particles, considering microstructural and macroscopic aspects of this particulate systems. From the microstructure, it is known that magnetostatic attraction may lead to formation of aggregates in magnetic suspensions. In this way, numerical simulations have been developed, based on the relative trajectories of magnetic particles in a dilute sedimenting suspension for computing the dimensionless rate at which aggregates are formed. The numerical results show that hydrodynamic interactions exhibit a strong influence in the process of magnetic particle aggregation. Furthermore, the collisions may result simply in a break of particle relative trajectory time-reversibility. After summing over all possible encounters, the transverse self-diffusion and down-gradient diffusion coefficients that describe the cross-flow migration of the particles are calculated. Within the same context, a general three-dimensional boundary integral formulation for magnetic free surface in viscous flows at low Reynolds numbers has been developed. Combining the reciprocal theorem for a magnetic fluid and the fundamental solution of a creeping flow we obtain the integral representation of the flow in terms of hydrodynamic and magnetic potentials. The proposed boundary integral equations has been developed in order to simulate the full time-dependent low Reynolds number distortion and orientation of a three-dimensional ferrofluid droplet under action of shearing motions and magnetic fields and, consequently, the rheology of magnetic emulsions. In a macroscopic point of view, a dilute magnetic suspension is said to be stable, i.e. particle-doublets do not evolve in time, being treated as homogeneous continuum material. Considering this assumption, a theoretical analysis is developed in order to investigate the thermoconvective motion of a magnetic fluid under an applied magnetic field in a narrow rectangular cavity. A scaling analysis of the momentum and energy equations have been performed, in order to relate the heat transfer taxes with the key parameters of the thermomagnetic phenomenon.

Com o advento das cubas eletrolíticas de alta amperagem para redução do alumínio, o estudo da instabilidade magnetohidrodinâmica tem se tornado cada vez mais importante, tanto no projeto de novas tecnologias quanto na melhoria da eficiência dos equipamentos já existentes. O objetivo central deste trabalho é desenvolver um modelo matemático de instabilidade magnetohidrodinâmica. O modelo deve ser sensível aos principais parâmetros de projeto e operacionais de uma cuba e capaz de servir como ferramenta na determinação de configurações mais favoráveis no que tange à instabilidade. No modelo, considera-se que o campo magnético gerado pelos condutores externos é conhecido. As equações diferenciais pertinentes à física do modelo são resolvidas utilizando-se diferentes métodos numéricos implementados em um software desenvolvido e dedicado para os objetivos deste trabalho. Alguns resultados de oscilação de voltagem foram comparados com os valores obtidos em cubas reais. Foram feitos estudos de sensibilidade na variação de parâmetros quanto à instabilidade, tais como: corrente elétrica de operação; distância anódica-catódica, nível de metal líquido e desbalanço do campo magnético vertical. Diferentes configurações básicas de campos magnéticos foram testadas de modo a definir-se qual delas é a mais indicada para obterem-se cubas mais estáveis. A influência da operação de troca dos anodos na instabilidade também foi estudada. Com o auxílio do modelo foi possível recomendar-se uma seqüência de trocas de anodo que minimize o distúrbio na instabilidade magnetohidrodinâmica de um específico projeto de cubas. / With the advent of high amperage electrolytic cells for aluminum reduction, the study of the magnetohydrodynamics is becoming more and more important to the new technologies project, as well to the existent devices efficiency improvement. The main objective of this work is to develop a mathematical model of the cell’s magnetohydrodynamic instability. The model shall be sensible to the main project and operational cells’ parameters and able to be used as a tool for determining better configurations regarding cell instability. In the model, the magnetic field generated by the external conductors is considered as known. The differential equations regarding the model physics are solved using different numerical methods, implemented in a software developed and dedicated for the purposes of this work. Several oscillation voltage results were compared with the values obtained in real cells. Sensibility of some operational parameters variation on the instability such as: total operational electrical current, anodecathode distance, liquid metal level, and unbalance of the vertical magnetic field were studied. Different magnetic field basic configurations were tested in order to define the most indicated for obtaining more stable cells. The influence of the anode changing operation on the instability was also investigated. With the help of the model, it was possible to recommend an anode changing sequence which minimizes the disturbance on the magnetohydrodynamic instability in a specific cell design.

Submitted by Danielle Karla Martins Silva (danielle.martins@ufpe.br) on 2015-03-11T18:35:44Z No. of bitstreams: 2 FANS.pdf: 5253255 bytes, checksum: 59cc2dc59ad099c8e06ad828afd20d40 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T18:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 FANS.pdf: 5253255 bytes, checksum: 59cc2dc59ad099c8e06ad828afd20d40 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / CNPq / A área em estudo está localizada no município de Goiana, litoral Norte do Estado de Pernambuco, compreendida entre as coordenadas 7º41’36’’S / 7º48’54’’S e 34º49’20’’W / 34º53’18’’W. O Canal de Santa Cruz separa a ilha de Itamaracá e o Continente e é através da desembocadura da Barra de Catuama que se dá a penetração da água oceânica no canal. Este trabalho teve por objetivo diagnosticar as feições sedimentológicas e hidrodinâmicas que recobrem a desembocadura norte deste canal, para tanto foram realizadas análises para identificação das fácies texturais e cálculos de parâmetros estatísticos e análise multivariada para a caracterização dos sedimentos e do ambiente deposicional; avaliação das porcentagens de matéria orgânica e análise da correntometria para verificar qual a dinâmica ali existente. As amostras evidenciam a dominância da fácies areia, com predominância da granulação média, fina e muito fina, esta última domina mais de 30% das amostras analisadas e estão posicionadas entre os meandros dos rios Catuama e Carrapicho. A maioria desses sedimentos encontra-se moderadamente a pobremente selecionados, com grau de assimetria muito negativa e distribuição de mesocúrtica a leptocúrtica, indicando um nível crescente de energia, em conseqüência da influência de correntes fluviais e deriva de maré. Entretanto os sedimentos platicúrticos também são relevantes evidenciando uma maior mistura em função das diferentes direções de fluxos atuantes. A proporção de matéria orgânica foi encontrada em todos os tipos de sedimentos analisados, sua quantidade dependeu da granodecrescência dos mesmos. A correntometria indicou padrões de circulação na mesma direção do sentido das correntes e a irregularidade na profundidade do canal influenciou neste resultado. Quanto à hidrodinâmica que ocorre na parte norte do complexo estuarino do canal de Santa Cruz observou-se um acréscimo de energia na desembocadura norte do canal enquanto que na margem direita do Rio Catuama e na margem esquerda do rio Carrapicho, que fazem confluência com o canal, verificou a predominância de uma baixa hidrodinâmica.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:57:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10125_F_E_Curbani_2016_Dissertação.pdf: 5502591 bytes, checksum: 5866f53d0006393d0cb5168bfe8a675f (MD5) Previous issue date: 2016-07-12 / A qualidade da água é resultante de condições naturais e do uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica. Entre os principais problemas de qualidade da água dos estuários, está a depleção de oxigênio dissolvido devido à entrada excessiva de nutrientes provenientes de efluentes domésticos ou industriais. Estudos da qualidade da água que exigem o entendimento dos processos que ocorrem no corpo hídrico requerem maior abrangência de análise espaço-temporal para evidenciar relações de causa e efeito, sendo os modelos numéricos importantes ferramentas para tal análise. Neste trabalho, foi implantado um modelo numérico para o Sistema Estuarino da Ilha de Vitória (ES, Brasil), com o objetivo de avaliar os processos físicos e bioquímicos que regem a qualidade da água e sua relação com as forçantes hidrodinâmicas, sob os princípios da mecânica dos fluidos computacional. Foram analisados os constituintes NH4+, NH3, NO3-, DBO5 e OD, que participam do balanço de oxigênio dissolvido, e os processos de nitrificação, mineralização e reaeração, sendo avaliado: a adição ou remoção dos constituintes pelos processos; o efeito das fontes pontuais urbanas no balanço de oxigênio dissolvido; a distribuição espacial das concentrações dos constituintes em instantes de maior e menor diluição, correlacionando-os às forçantes que configuraram tais cenários. A reaeração foi um importante processo de introdução de OD na Baía de Vitória, sendo até 53% do OD atribuído a este processo na região média estuarina. O principal processo de perda de OD foi a mineralização, seguido da nitrificação. A redução da concentração de OD devido às fontes pontuais foi pouco significativa (máxima local de -2,1%). Foi observado durante a sizígia um aumento dos níveis de OD em relação à quadratura, associado ao aumento da diluição dos constituintes na baía, favorecida pelo maior volume de água e pelas maiores velocidades das correntes durante a sizígia. Os momentos críticos para a concentração dos constituintes ocorreram em instantes de estofa de vazante durante marés de quadratura, com menor diluição associada à diminuição da velocidade das correntes na quadratura e menor volume de água proveniente da Baía do ES. Nas regiões próximas ao rio Itanguá e Canal da Costa foi observada uma maior deterioração da qualidade da água, sendo a região média do estuário a mais afetada pelos aportes de nutrientes e DBO considerados.