A modelagem unidimensional tem sido adotada desde os anos 1980, com sucesso nas práticas de engenharia, para a caracterização do regime de transporte de sedimentos de longo termo. É também uma importante ferramenta para o entendimento da dinâmica sedimentar de bacias e gestão de sedimentos em reservatórios. Esta pesquisa teve como objetivo aplicar a modelagem unidimensional de transporte de sedimentos na bacia do reservatório Taiaçupeba, São Paulo, Brasil, a partir do sistema computacional HEC-RAS, orientada à estimativa das descargas sólidas afluentes ao reservatório. O período de coleta de dados coincidiu com a estiagem de 2013-2015 na Região Sudeste, o que contribuiu com a análise crítica do método e dos resultados, cuja discussão ressalta o uso da modelagem unidimensional como instrumento eficaz de validação das curvas de sedimento para caracterização do regime de transporte. As funções de capacidade de transporte de Laursen-Copeland e Toffaleti mostraram-se aplicáveis a esse sistema fluvial, bem como os métodos de encouraçamento de fundo de Hirano e Thomas-Copeland. Os coeficientes de Manning ajustados foram considerados preliminares e dados de campo adicionais são encorajados para refinar seu ajuste e incorporar maior acurácia na estimativa do perfil da linha d\'água em trabalhos futuros. Além disso, são apresentadas recomendações metodológicas ao monitoramento fluvissedimentométrico que contribuem com a sistematização das técnicas e tecnologias disponíveis à pesquisa hidrossedimentológica. / One-dimensional modeling has been successfully adopted since the 1980s in engineering practices to assess long-term sediment transport regimes. It is also an important tool for the understanding of sediment dynamics in watersheds and sediment management in reservoirs. The objective of this research was to apply the one-dimensional sediment transport modeling in the Taiacupeba reservoir basin, located in Sao Paulo, Brazil, implemented on HEC-RAS, aiming to estimate longterm loads into the reservoir. The data collection period coincided with the drought of 2013-2015 in Southeastern Brazil, which contributed to the critical analysis of the method and results, whose discussion highlights the use of one-dimensional modeling as an effective instrument for validating sediment curves. The transport capacity functions of Laursen-Copeland and Toffaleti have been shown to be applicable to this river system, as well as the bed sorting and armoring methods of Hirano and Thomas-Copeland. The Manning coefficients were considered preliminary and additional field data are encouraged to enhance its adjustment and incorporate greater accuracy in estimating the water surface profile in future work. Besides, methodological recommendations for sediment monitoring are presented, contributing to the systematization of available techniques and technologies applied to sediment research.

Os projetos de redes hidráulicas dimensionam a capacidade de vazão e pressão para atender a uma demanda e prever a resistência necessária para garantir a estabilidade da instalação. Os esforços solicitantes não deverão ultrapassar as resistências estruturais, mantendo-se um coeficiente de segurança que garanta a estabilidade, mesmo nos casos de falhas operacionais. Deve-se proceder à simulação hidráulica tanto para o regime permanente quanto para o regime transitório. Na fase operacional haverão situações transitórias ocasionadas por manobras intencionais ou falhas não previstas que provocarão mudanças do regime permanente para o regime transitório, cuja variação de carga é diretamente proporcional à velocidade de propagação da onda ou celeridade e, dependendo da intensidade do transitório hidráulico, haverá a necessidade de instalar dispositivos de proteção de redes. A concepção dos dispositivos de proteção baseia-se na dissipação do fenômeno transitório por meios de descargas, amortecimento em câmaras de ar comprimido e por reservatórios intermediários que absorvem e suprem os picos de pressão e vazão no início da perturbação, de tal forma que a onda de pressão seja controlada. A celeridade, por sua vez, é função das características do meio fluido, do material da tubulação e da geometria. Ao provocar uma mudança na compressibilidade do meio fluido, tem-se redução no coeficiente de compressibilidade volumétrico da mistura fluida que vai ocasionar uma redução na velocidade de propagação da onda ou celeridade, amortecendo o impacto da variação de carga para níveis que possam ser absorvidos pela instalação. Esta dissertação aborda um dispositivo de redução da velocidade de propagação ou celeridade que pode ser usado como proteção de redes hidráulicas ou atenuador de celeridade, que junto com outros dispositivos e associados em série, distribuídos ao longo da tubulação, podem absorver os excessos de pressão e vazão gerados pelos transitórios e manter os esforços solicitantes inferiores à resistência oferecida pela instalação. / The projects of hydraulic networks define the capacity of outflow and pressure to meet a demand and to achieve the necessary resistance to guarantee the installation stability. The applied loading must not exceed structural resistance, there remaining a safety coefficient which guarantees the stability even in case of operational failure. The hydraulic simulation must be performed both for permanent and transitory regime. In the operational phase, there will be transitory situations caused by intentional maneuvers or unpredicted failures which will cause changes from permanent to transitory regime, with changes in load directly proportional to the propagation speed of the wave or celerity and, depending on the intensity of the hydraulic transient, it will be necessary to provide devices for the network protection. The conception of protection devices is based on the transient phenomena dissipation by means of discharges, shock absorption in air compressed chambers and though intermediate reservoirs, which absorb and supply the outflow and pressure peaks in the beginning of the disturbance. This dissertation approaches a device so that the pressure wave is controlled. The celerity, in its turn, is a function of the fluid characteristics, the network material and geometry. Provoking a change in the mean fluid compressibility there is a reduction in the volumetric compressibility coefficient and also in the specific mass of the mixture, which will cause a reduction in the speed of propagation of the wave or celerity, cushioning the impact of the pressure head variation to a level that can be absorbed by the installation. Therefore, the reduction in the speed of propagation or celerity canbe used is as a protection device for hydraulic nets, or celerity attenuation, which together with other devices, associated in series and distributed along the duct may absorb the excess of pressure and outflow generated by the transitory and keep the applied loading inferior to the resistance supplied by the installation.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tecnécio-99m (99mTc), o produto de decaimento do molibdênio-99 (99Mo), é um dos radioisótopos mais utilizados na medicina nuclear, abrangendo cerca de 80% de todos os procedimentos de radiodiagnóstico médico pelo mundo. Atualmente o Brasil necessita de uma quantidade de aproximadamente 450 Ci de 99Mo por semana. Devido à crise e à escassez em seu fornecimento que vem sendo observada no cenário mundial desde 2008, o IPEN decidiu desenvolver um projeto próprio para produção de 99Mo através da fissão do urânio-235. O objetivo deste trabalho de dissertação foi desenvolver cálculos neutrônicos e temo-hidráulicos para avaliar a segurança operacional de um dispositivo para produção de 99Mo a ser irradiado no núcleo do reator IEA-R1. Neste dispositivo serão alojados dez alvos do tipo dispersão de UAlx-Al com baixo enriquecimento de urânio (LEU) e densidade de 2,889 gU/cm³. Para o cálculo neutrônico foram utilizados os programas computacionais HAMMER-TECHNION e CITATION e as temperaturas máximas atingidas nos alvos foram calculadas com o código MTRCR-IEAR1. Os cálculos demonstram que a irradiação do dispositivo deverá ocorrer sem consequências adversas à operação do reator. A quantidade total de 99Mo foi calculada com o programa SCALE e considerando que o tempo necessário para o processamento químico e recuperação do 99Mo será de cinco dias após a irradiação, teremos disponível para distribuição uma atividade de 99Mo de 176 Ci para 3 dias de irradiação, 236 Ci para 5 dias de irradiação e 272 Ci para 7 dias de irradiação dos alvos. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, propõe-se um estudo para verificação do impacto da redução na concentração de urânio nas placas laterais dos elementos combustíveis do reator IEA-R1, nas análises neutrônica e termo-hidráulica. Ao se desenvolver o referido trabalho, reproduziu-se estudo conduzido anteriormente pelo IPEN-CNEN/SP, simulando a queima de elementos combustíveis, cujas placas laterais apresentam densidade de urânio reduzida para 50, 60 e 70% em relação às demais placas do elemento combustível. Tal estudo inicia-se com a análise neutrônica, cujo primeiro passo é o cálculo das seções de choque dos materiais presentes no núcleo a partir de suas concentrações iniciais, com a utilização do código computacional HAMMER; o segundo passo é o cálculo dos fluxos de nêutrons dos grupos rápido e térmico e das densidades de potência nos elementos combustíveis estudados em modelagem do núcleo feita no código computacional CITATION, que utiliza os dados gerados pelo HAMMER. Terminada a análise neutrônica e definidos os elementos combustíveis mais críticos com maior densidade de potência, executa-se a análise termo-hidráulica, que utiliza o modelo termo-hidráulico MCTR-IEA-R1, o qual é baseado no pacote comercial EES. A densidade de potência gerada pelo CITATION é utilizada como dado de entrada da análise termo-hidráulica nas equações de balanço de energia do modelo para o cálculo das temperaturas nos pontos de interesse. Neste trabalho, é feita a comparação da operação do reator com três diferentes densidades de urânio nas placas laterais. Concluiu-se que a redução da densidade de urânio contribui para que a temperatura da superfície do revestimento não ultrapasse o limite estabelecido como condição de operação do reator; não há impacto significativo na queima final dos elementos combustíveis, nem na reatividade do reator IEA-R1. A redução de urânio nas placas laterais dos elementos combustíveis do reator IEA-R1 mostrou ser uma opção viável para evitar problemas de corrosão devido a altas temperaturas. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12431.pdf: 23287148 bytes, checksum: ca5f3b291fb81099ce731e9a131ce645 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Escola Politecnica, Universidade de Sao Paulo - POLI/USP

Desenvolve-se um método para estimar os parâmetros de uma rede hidráulica a partir de dados observados de cargas hidráulicas transientes. Os parâmetros físicos da rede como fatores de atrito, rugosidades absolutas, diâmetros e a identificação e quantificação de vazamentos são as grandezas desconhecidas. O problema transiente inverso é resolvido utilizando uma abordagem indireta que compara os dados disponíveis de carga hidráulica transiente observados com os calculados através de um método matemático. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético (AG) emprega o Método das Características (MOC) na solução das equações do movimento para escoamento transiente em redes de tubos. As condições de regime permanente são desconhecidas. Para avaliar a confiabilidade do MTI-AG desenvolvido aqui, uma rede-exemplo é usada para os vários problemas de calibração propostos. O comportamento transiente é imposto por duas manobras distintas de uma válvula de controle localizada em um dos nós da rede. Analisam-se, ainda, o desempenho do método proposto mediante a variabilidade do tamanho do registro transiente e de possíveis erros de leitura nas cargas hidráulicas. Ensaios numéricos realizados mostram que o método é viável e aplicável à solução de problema inverso em redes hidráulicas, sobretudo recorrendo-se a poucos dados observados e ao desconhecimento das condições iniciais de estado permanente. Nos diversos problemas de identificação, as informações transientes obtidas da manobra mais brusca produziu estimações mais eficientes. / A method for estimation of parameters of existing hydraulic networks on the basis of observed transients pressures. Such parameters include pipe friction factors or absolute roughness, their diameters and the leakage locations and discharges. The inverse transient problem in terms of unknown parameters is solved through an indirect calibration procedure, which compares the calculated and observed hydraulic heads. The search method for optimal parameters employs the Method of Characteristics for the solution equations of transient motions in pipes and Genetic Algorithms. The initial conditions in the state of equilibrium are supposed unknown and the observed transient behavior of the network is in response to a valve maneuver composed of partial closure and reestablishment of flow in a pipe. In order to validate the transient calibration method, an example network is used to test various proposed calibration problems. The results show that the proposed method can be used with confidence for determination of various kinds of parameters. The transient inverse method is capable of network calibration using transient data collected at few locations in response to a quick valve maneuver.

Abstract Best available technology (BAT) should be used for peat extraction runoff purification. One currently used BAT technique is treatment wetland construction on pristine peatland, but under Finnish national strategies, new peat extraction areas should only be established on previously drained peatland and it can be challenging to find natural, intact peatland for treatment wetlands near these areas. This thesis evaluated the function and purification efficiency of treatment wetlands constructed on drained peatland and examined factors that could indicate their purification efficiency. The year-round removal efficiency of treatment wetlands established in drained or pristine peatland areas in a cold climate was also studied. A first study examined the water flow processes in treatment wetlands constructed on drained peatland. In more than 50% of the 20 wetlands studied, the active flow depth was under 20 cm and water distribution was unequal. A second study determined the purification efficiency of treatment wetlands constructed on drained peatland and examined factors indicating removal efficiency. The removal efficiency of suspended solids and inorganic nitrogen was good, but in some wetlands leaching of phosphorus and iron was observed, e.g. due to changes in peat properties, first after drainage and then after rewetting, altering e.g., oxygen conditions in the peat layer. The surface peat content of elements such as phosphorus, iron, aluminum, magnesium, manganese, and calcium can be used as a proxy to assess leaching of phosphorus. A third study examined the year-round purification efficiency of treatment wetlands based on peat extraction load monitoring program values. Seasonal variation in the purification efficiency of constructed wetlands was observed for total nitrogen, ammonium-nitrogen, and chemical oxygen demand (CODMn). Based on these results, it is possible to evaluate the suitability of different drained peatland areas for water purification purposes. Treatment wetlands were shown to generally purify runoff water during winter mainly as well as in other seasons, except for nitrogen and CODMn, but there may be variations between wetlands. / Tiivistelmä Turvetuotannon valumavesien käsittelyssä tulee käyttää parasta saatavilla olevaa käyttökelpoista tekniikkaa, esimerkiksi luonnontilaisille suoalueille rakennettuja pintavalutuskenttiä. Valtakunnallisilla alueidenkäyttöstrategioilla turvetuotantoa ohjataan yhä enemmän jo aiemmin ojitetuille suoalueille. Näiden läheisyydestä ei välttämättä löydy sopivaa ojittamatonta suoaluetta pintavalutuskentän perustamista varten. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää miten ojitetuille suoalueille rakennetut pintavalutuskentät (kosteikot) toimivat ja puhdistavat valumavesiä sekä mitkä tekijät voivat kuvata niiden toimivuutta. Työssä selvitettiin myös ojittamattomille ja ojitetuille suoalueille rakennettujen pintavalutuskenttien ympärivuotista toimivuutta. Työn ensimmäisessä osassa tutkittiin veden virtausta ojitetulle suoalueille rakennetuilla pintavalutuskentillä. Yli puolella tutkituista pintavalutuskentistä oli havaittavissa, että veden virtauskerros turpeessa oli matala (alle 20 cm) ja vesi jakautui pintavalutuskentälle epätasaisesti. Työn toisessa osassa selvitettiin ojitetuille suoalueille rakennettujen pintavalutuskenttien puhdistustehokkuutta ja sitä indikoivia tekijöitä. Ojitetut pintavalutuskentät puhdistivat hyvin kiintoainetta ja epäorgaanista typpeä, mutta joillakin kohteilla oli havaittavissa fosforin ja raudan huuhtoutumista, mikä johtunee osaltaan kuivatuksen aiheuttamista muutoksista turpeessa ja happiolosuhteiden muutoksista uudelleen vesittämisen jälkeen. Erityisesti fosforin huuhtoumista voitiin alustavasti arvioida pintaturpeen fosfori-, rauta-, alumiini-, magnesium-, mangaani- ja kalsiumpitoisuuksien perusteella. Työn kolmannessa osassa määritettiin olemassa olevan vedenlaatuaineiston avulla pintavalutuskenttien ympärivuotista puhdistustehokkuutta. Selvää vuodenaikaisvaihtelua ei havaittu kokonaistyppeä, ammoniumtyppeä ja kemiallisen hapenkulutuksen (CODMn)-arvoa lukuun ottamatta. Työn tuloksia voidaan käyttää, kun arvioidaan etukäteen ojitettujen suoalueiden soveltuvuutta vedenpuhdistukseen. Kosteikot vaikuttivat pääasiassa typpeä ja CODMn-arvoa lukuun ottamatta olevan yhtä tehokkaita valumavesien puhdistajia myös talvella kuin muina vuodenaikoina, tosin kohteiden välillä oli vaihtelua.

A state-of-art research facility has been built at the University of Ottawa, which is suitable for thermalhydraulic experiments in support of the development of the Canadian Supercritical-Water-Cooled Reactor (SCWR). The facility is a recirculating flow loop, using carbon dioxide as a medium and having three different test sections, two tubes with inner diameters of 8 and 22 mm, respectively, and a three-rod bundle. The loop can operate within ranges of pressure, temperature, heat flux and mass flux, which are of interest to the current SCWR design. The present thesis includes a comprehensive description of the facility. It also documents the procedure and results of its commissioning, as well as some preliminary measurements that have been collected so far. It is intended to provide an insight to the design of the facility and its functionality and to serve as a reference for future research activities. A number of tests performed by previous researchers in other facilities were replicated and nearly identical results were obtained. It was demonstrated that the design of the facility is sound and its performance is adequate within the intended ranges of operation conditions. It is expected that the results obtained in this facility will make a significant contribution to the understanding of supercritical heat transfer and pressure losses in the SCWR context.

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Abstract: 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 the... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: 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 eleva... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

This diploma thesis deals with the creation of models simulating the processes of an emission-free wheel loader, which was created by rebuilding the original version with a combustion engine. Part of the work is the methodical creation of models from the basic part of the machine to a simplified model of the overall machine, its functional verification and calibration based on available information’s and measurements. In this paper, selected parameters of the overall machine model are verified based on performed measurements, the suitability of selected components is verified, and the optimization and modification of the model is performed based on verification. The aim of the thesis is to present the simulation and verification procedure and its practical use in the development of an emission-free wheel loader with electric drive.