Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T15:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_TiagoHenrique_M.pdf: 6488903 bytes, checksum: f0285c2b84eaaa9effae0b3cce163537 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo:Mancais hidrodinâmicos são amplamente utilizados em máquinas rotativas, sendo o elemento responsável pela interação entre o rotor e a estrutura de fundação. Portanto, a fim de descrever o comportamento dinâmico dos eixos em rotação, é necessário conhecer as características desses mancais. Por esta razão, a proposta deste trabalho é analisar as características dinâmicas e operacionais de diferentes configurações de mancais radiais hidrodinâmicos. O objetivo deste projeto é desenvolver e implementar uma representação consistente para o modelo matemático que descreve o comportamento do mancal hidrodinâmico, através da equação de Reynolds e, assim, obter a distribuição da pressão no mancal, bem como os coeficientes dinâmicos, a fim de avaliar o desempenho de diferentes geometrias em condições severas, altas velocidades de rotação e alta carga aplicada. Um modelo numérico para a solução da equação de Reynolds, com a ajuda da equação de Bernoulli, obtém o campo de pressão gerado dentro do filme de óleo. Os coeficientes dinâmicos são obtidos a partir de um conceito semelhante ao de um sistema mola-amortecedor, a fim de representar a flexibilidade e o amortecimento inerentes ao filme de óleo. A abordagem numérica utilizada neste estudo é feita através do método dos volumes finitos. A escolha deste método foi feita devido à sua ampla utilização na simulação numérica dos fenômenos da dinâmica dos fluidos e transferência de calor. O trabalho apresenta uma análise para três diferentes geometrias de mancais: um cilíndrico, um elíptico e um trilobular. Além das diferentes geometrias, o projeto também propõe um estudo sobre o efeito de algumas descontinuidades geométricas no comportamento dos mancais. As descontinuidades foram introduzidas na forma de ranhuras axiais, e seu efeito é então comparado com o desempenho dos mancais sem a introdução destas descontinuidades / Abstract: Hydrodynamic bearings are widely used in rotating machines, being the element responsible for the interaction between the rotor and the supporting structure. Therefore, in order to describe the dynamic behavior of the rotating shafts, it is necessary to know the journal bearings characteristics. For this reason, the purpose of this work is to analyze the dynamic and operational characteristics of different configurations of radial hydrodynamic bearings. The objective of this project is to develop and implement a consistent mathematical representation for the model of the hydrodynamic bearing through the Reynolds equation and thereby obtain the pressure distribution in the bearing, as well as the dynamic coefficients, in order to evaluate the performance of different geometries in severe conditions, high speeds and high-applied load. A numerical model for the solution of Reynolds equation, with help from the Bernoulli equation, obtains the pressure field generated inside the oil film. For the dynamic coefficients, they are obtained from a similar concept to the spring-damper, in order to represent the inherent flexibility and damping of the oil film. The numerical approach used in this study is done using the finite volume method. The choice of this method was made due to their widespread use in the numerical simulation of phenomena of fluid dynamics and heat transfer. The work presents an analysis for three different geometries of bearings: a cylindrical, an elliptical and a three-lobe. In addition to the different geometries, the project also proposes a study on the effect of some geometric discontinuities in the behavior of the bearings. The discontinuities were introduced in the form of axial grooves, and its effect is then compared with the performance of bearings without these grooves / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T14:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_LeonardoCarpinetti_M.pdf: 3383681 bytes, checksum: 7b1d6a8f8eb035c38aaa391c784305bb (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A geração de pressão no fluido lubrificante presente na folga entre um mancal axial e o colar do eixo em rotação é de fundamental importância para evitar contato entre partes sólidas com movimento relativo. Qualquer contato existente poderá causar fricção, desgaste e, consequentemente, falha dos elementos de máquinas rotativas. Sendo assim, no projeto de um mancal eficaz, é importante conhecer o mecanismo pelo qual a pressão é gerada no filme de óleo e a magnitude da carga axial a ser transmitida do colar para o mancal através do fluido. Para isso, é necessário resolver a Equação de Reynolds, obtendo-se a distribuição de pressão no óleo. A partir disso, diversos parâmetros operacionais, tais como capacidade de carga, fluxos de fluido, posição do pico de pressão entre outros, podem ser obtidos. De maneira a avaliar o problema de lubrificação hidrodinâmica proposto, é obtida uma solução utilizando o Método dos Volumes Finitos em coordenadas polares. Utiliza-se este método para resolver o balanço de fluxo em cada volume de controle com auxílio da Equação de Bernoulli, permitindo a análise de descontinuidades do filme de óleo. Segmentos individuais e mancais compostos, incluindo as suas ranhuras, são analisados. A influência da gama de parâmetros envolvidos, como a área plana ao fim de cada segmento de mancal, espessura de fluido e viscosidade do fluido foi analisada, buscando-se valores ótimos destes parâmetros. Finalmente, foram calculados e analisados o coeficiente de rigidez e o coeficiente de amortecimento para este tipo de mancal / Abstract: The pressure generation within the lubricant fluid present in the clearance between a thrust bearing and the collar attached to the shaft has a fundamental importance to avoid contact between solid parts with axial relative motion. Any existing contact can lead to friction, wear and, as a consequence, failure of elements on a rotating machine. Therefore, in order to design an effective bearing, it is important to know how the pressure is generated in the oil film and the magnitude of the load capacity transmitted from the collar to the bearing throughout the fluid. Thus, it is necessary to solve the Reynolds' Equation to obtain the pressure distribution on the sections under Hydrodynamic Lubrication. Afterwards, several operational parameters can be obtained, such as the total load capacity, lubricant fluid flow, position of the maximum pressure and so on. In order to evaluate this hydrodynamic lubrication problem, the solution of the Reynolds Equation by using the Finite Volume Method in polar coordinates is obtained. This method is used to solve the balance of fluid flow in each control volume with help from the Bernoulli Equation, allowing the analysis of the film thickness discontinuities. Individual pads and complete axial bearings, including its grooves, are analyzed. The influence of the set of parameters involved, such as area of the flat part of the pad, film thickness and viscosity of the fluid, on the results of the distribution of pressure and the calculated load capacity was evaluated, as well as the evaluation of the optimum dimensions for bearings. Finally, the stiffness and damping coefficients for such type of bearings were obtained and the obtained results were analyzed / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T20:31:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GandaraNeto_Irineu_M.pdf: 5409150 bytes, checksum: 6e56e75e660311a97e894ef966472cd1 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um modelo matemático para mancais hidrodinâmicos com movimento oscilatório. Ao contrário dos mancais convencionais, o eixo não desenvolve um movimento completo de rotação dentro do mancal e passa a pertencer a uma nova classe definida como mancais hidrodinâmicos de movimento oscilatório. A motivação do trabalho veio da tribologia dos motores de combustão interna, na qual procurou-se estudar o problema de lubrificação do mancal que estabelece a conexão entre pistão e biela. Para análise do problema, assumiu-se o escoamento de um fluido viscoso com inércia desprezível dentro de uma folga inclinada formada pelas superfícies do eixo e mancal. A superfície interior é fixa enquanto a superfície exterior desenvolve um movimento oscilatório que resulta num escoamento combinado de Couette e Poiseuille. Usando a mesma abordagem da teoria da lubrificação de Reynolds e a solução na forma complexa conforme sugere o 2º problema de Stokes, as equações de conservação da massa e quantidade de movimento foram integradas analiticamente e forneceram os campos de velocidade, pressão e as forças hidrodinâmicas. Como resultado, pôde-se determinar a espessura do filme de óleo em função do tempo e da freqüência de oscilação que permitiu avaliar as condições de lubrificação do sistema / Abstract: In this work was developed a mathematical model for the hydrodynamic lubrication problem applied to bearings with oscillating motion. In contrast with common bearings, this type of bearing does not perform a complete rotation, belonging to a newly defined class: the bearings with oscillatory movement. The motivation lies in the tribology of internal combustion engines, specifically the lubrication problem at the bearing existing between the connecting rod and the piston pin. For the analysis of lubrication, a viscous fluid flow with negligible inertia inside a narrow gap formed by two surfaces was considered. The surfaces can be considered flat and are inclined to each other. The inner surface is fixed whereas the outer one performs an oscillating motion which generates a combined Couette-Poiseuille flow inside the gap. Using the same assumptions as in classical Reynolds' lubrication equation, the simplified mass and momentum conservation equations were analytically solved to determine the velocity and pressure distributions and hydrodynamic forces. As result it was possible to determine the oil film thickness as function of time and oscillating frequency that allowed to evaluate the lubrication conditions of the system / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06481.pdf: 5013180 bytes, checksum: 7fd69f45c605162fe74bdcf0decbd24d (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Esta tese apresenta um procedimento de identificação experimental de coeficientes hidrodinâmicos de veículos submarinos não tripulados. Apresenta-se o desenvolvimento de uma plataforma experimental para pesquisas em dinâmica, controle e navegação de veículos submarinos. A plataforma experimental inclui: 1) um veículo submarino não tripulado semi-autônomo do tipo estrutura-aberta chamado de LAURS, 2) um sistema multissensorial e multipropulsores para o controle de movimento, e 3) software e arquitetura de controle para a aquisição de dados dos sensores e o controle de movimento. A fim de deduzir as equações do movimento dinâmico do LAURS, apresenta-se a formulação geral das equações hidrodinâmicas não lineares de um veículo submarino com seis graus de liberdade. A partir destas equações gerais acopladas, são deduzidos modelos mais simples para um grau de liberdade (movimento unidirecional) e três graus de liberdade (movimento planar) do veículo. O método de estimação de parâmetros utilizado neste trabalho não requer medidas de aceleração e é baseado na aplicação da técnica dos mínimos quadrados à forma integral das equações dinâmicas do sistema. O procedimento de identificação proposto é baseado na informação dos sensores embarcados. Primeiramente, os coeficientes de arrasto são obtidos a partir de testes de velocidade constante e depois, fixando os coeficientes de arrasto do modelo matemático com estes valores obtidos, são identificados a inércia virtual e os coeficientes de acoplamento a partir de testes de velocidade variável. Nos testes de velocidade variável são aplicadas entradas de força do tipo senoidal. Apresentam-se os valores dos coeficientes hidrodinâmicos para os movimentos de avanço, deriva, arfagem, guinada e caturro do veículo, os quais foram obtidos usando o procedimento de identificação proposto. O desempenho dos modelos dinâmicos identificados é quantitativamente comparado ao movimento do veículo observado experimentalmente. Para o caso dos testes de velocidade constante em avanço e arfagem, foi feita uma comparação dos valores dos coeficientes obtidos usando a abordagem de identificação de sistemas com os dados obtidos a partir dos ensaios de reboque em tanque de provas. Os resultados obtidos validam o procedimento de identificação proposto. Além disso, são apresentados os resultados experimentais obtidos a partir de manobras do tipo zig-zag e é feita uma discussão da identificabilidade de coeficientes de modelos acoplados. Conclui-se que o procedimento de identificação proposto é eficaz na obtenção de valores reais (consistentes com a concepção física do veículo) para os coeficientes hidrodinâmicos de veículos submarinos. A fim de modelar a força hidrodinâmica que atua no veículo em avanço com movimento oscilatório e amplitudes menores do que um comprimento característico, são apresentados os resultados dos ensaios de oscilação forçada usando um mecanismo de movimento planar (MMP). Apresentam-se os valores dos coeficientes de arrasto e de inércia obtidos a partir dos ensaios em avanço no MMP para diferentes números de Keulegan-Carpenter. Os resultados mostram que os coeficientes de arrasto e de inércia para a faixa de velocidades de 0,1 até 0,8m/s dependem fortemente do número de Keulegan-Carpenter e não do número de Reynolds. A partir destes resultados, conclui-se que a amplitude da oscilação do veículo é o principal fator que causa a variação dos coeficientes hidrodinâmicos e não a velocidade do veículo. / In this work, a procedure for experimental identification of hydrodynamic coefficients of unmanned underwater vehicles is presented. At first, the development of a testbed for research on dynamics, control, and navigation of underwater vehicles is presented. This experimental platform includes: 1) a open-frame semi-autonomous unmanned underwater vehicle named LAURS, 2) a multi-sensorial and multi-thruster system for motion control, and 3) software and control architecture for sensor data logging and motion control. In order to derive the LAURS dynamic motion equations, the general formulation of the nonlinear hydrodynamic equations of motion of an underwater vehicle with six degree of freedom is initially presented. From these general coupled equations, simpler formulations with one (unidirectional movement) and three degrees of freedom (planar movement) are derived. The parameter estimation method does not require acceleration measurements and is based on the application of the least squares technique to the integral form of the system dynamic equations. The identification procedure is based on on-board sensor data. First the drag coefficients are obtained from constant velocity tests and afterwards, fixing the drag coefficients in the mathematical model with the obtained values, virtual inertia and coupling coefficients of the vehicle are identified from variable velocity tests. In the tests of variable velocity, sinusoidal force inputs are applied. Values of hydrodynamic coefficients for surge, sway, heave, yaw, and pitch motions are estimated using the proposed identification procedure. Performance of the identified dynamic models is quantitatively compared to the experimentally observed vehicle motion. In the case of constant velocity tests, for the surge and heave motions, comparisons of the hydrodynamic drag coefficient values obtained using the system identification method with data obtained from towing tank tests are presented. Obtained results corroborate for the feasibility of the proposed identification method. Moreover, experimental results obtained from zig-zag maneuvers are presented and the identifiability of coupled dynamic models is discussed. It is possible to conclude that using the proposed method actual hydrodynamic parameters might be estimated. In order to model the hydrodynamic force that acts on the vehicle, in surge motion, with oscillatory movements and with amplitudes that are smaller than or equal to the characteristic length of the LAURS, results of forced oscillation tests in a planar motion mechanism (PMM) are presented. The drag and inertia coefficient values obtained from surge motion tests in the PMM for different Keulegan-Carpenter numbers are presented and discussed. Results illustrates that drag and inertia coefficients, when the vehicle velocity is in the range of 0,1 and 0,8m/s, do not strongly depend on the Reynolds number, however, they are strongly dependent on the Keulegan-Carpenter number. In this context, we can conclude that the oscillation amplitude is the main factor that causes the variation of hydrodynamic coefficients and not the vehicle velocity.

O uso de agroquímicos pode causar uma grande variedade de impactos negativos em ambientes aquáticos. Em áreas de exploração agrícola, onde são usados tais produtos, há uma demanda por sistemas de bioremediação que conjuguem baixos custos e simplicidade operacional. Na presente tese são apresentados os resultados da pesquisa que consistiu em se investigar o destino ambiental do agroquímico ametrina quando adicionado a alagados construídos. Foram utilizados sistemas em micro e mesoescala, construídos em Viçosa-MG, que consistiam de macrófitas aquáticas (T. latifolia) plantadas sobre um leito de brita. Para melhor avaliação dos mecanismos nos alagados foi realizado um estudo hidrodinâmico e observou-se que as células operam com boa eficiência hidráulica. No experimento em mesoescala verificou-se a retenção/remoção de 39% da massa de ametrina aplicada, não sendo observadas diferenças significativas entre as 4 unidades utilizadas. No estudo em microcosmo, não foram observadas variações em relação ao teor de nutrientes e a morfo-anatomia das macrófitas. Tal fato pode ser interpretado positivamente, visto que mesmo sob perturbação ambiental a planta adulta conseguiu manter suas características. Como fator a ser considerado, verificou-se que o desenvolvimento inicial da T. latifolia pode ser prejudicado por reduzidas concentrações de ametrina. De uma maneira geral, observou-se que sistemas alagados construídos operando sob escoamento subsuperficial poderão vir a ser usados na mitigação da contaminação de águas por praguicidas. / Pesticides can cause a great spectrum of negative impacts in aquatic environmental. In agricultural lands, these products are largely used and in these regions there is a demand for low costs and simple bioremediation systems. In the present thesis, the results of the research about ametryn environmental fate in subsurface flow constructed wetlands systems are presented. The wetlands cells were built in microcosms and mesocosms scales at Viçosa city, Minas Gerais state. The experimental system was consisted of aquatic macrophytes (T. latifolia) cultivated on a porous gravel bed. A hydrodynamic study was performed for the better knowledge of the mechanisms of pesticide transport. The cells presented good hydraulic efficiency and in mesocosms wetlands were observed that 39% of ametryn amended was removed/retained. No statistical difference among the 4 cells performances was registered. At green house (microcosm) tests, no effects in nutrients and morpho-anatomy were observed. This fact can be interpreted positively, because ever under environmental disturbance, the macrophyte maintained its characteristics. However, aqueous 10-d germination and growth experiment indicate possible ametryn harmful effects to T. latifolia development. In general way, it was observed that vegetated constructed wetlands can be used in depollution of pesticides-contaminated waters.

O presente trabalho considera o problema de oxidação de matéria orgânica e inorgânica em esgoto sanitário através da ozonização, buscando aprofundar o conhecimento nos aspectos dúbios levantados em pesquisas conduzidas no Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) na USP (Universidade de São Paulo) e também citadas na literatura da área. O projeto que tem cunho experimental utilizou uma coluna de ozonização de seção transversal quadrada de 0,19 m de lado e 2,00 m de altura, formada por duas faces paralelas de acrílico e duas faces paralelas de vidro, onde as bolhas de ozônio ascensionais eram fornecidas por um difusor microporoso instalado na base da coluna. Gerou-se um banco de dados acerca das características hidrodinâmicas das bolhas ascensionais (velocidade ascensional, porcentagem pontual da concentração, diâmetro equivalente e área interfacial específica), além de alguns parâmetros físicos e químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), localizados como relevantes ao processo de oxidação de matéria orgânica e inorgânica através da ozonização, variando a vazão de ozônio de 50 a 300 L/h e o nível líquido de 0,30 a 1,80 m. Constatou-se que o valor de todas as características hidrodinâmicas estudadas aumenta com o aumento da vazão de gás ozônio injetado no difusor microporoso. Vale mencionar que a velocimetria a laser não intrusiva foi a ferramenta utilizada na determinação da velocidade bi-dimensional ascensional das bolhas, além de auxiliar na determinação do diâmetro equivalente. Já a porcentagem pontual da concentração das bolhas foi determinada através da contagem de radiação de uma sonda de Césio-137. As análises dos parâmetros físicos e químicos mostraram de forma geral e repetitiva que a redução de pH e alcalinidade não foram influenciadas pela dosagem de ozônio aplicada; que a porcentagem de redução da DQO teve um comportamento oscilatório, ora influenciado ora não influenciado pela dosagem de ozônio aplicada; que a condutividade teve redução nula; e que a turbidez e a cor verdadeira tiveram influência da dosagem de ozônio na eficiência de redução. A observação dos experimentos permitiu inferir que tanto as características físicas como as características de qualidade do efluente influem no tipo de comportamento observado para a DQO em função do tempo de contato. Os comportamentos previstos pela solução de equações básicas geradas para explicar o efeito inibidor de compostos intermediários permitiram obter evoluções monotonicamente crescentes ou monotonicamente decrescentes no tempo, além dos comportamentos oscilatórios da eficiência de redução da DQO observados neste trabalho. Os resultados experimentais das velocidades ascensionais, perfis da concentração das bolhas, diâmetros equivalente e áreas interfaciais específicas, em conjunto com os parâmetros físico-químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), formam um banco de dados a ser utilizado nas simulações da coluna de ozonização que virão a decorrer do presente trabalho. As equações governantes aqui apresentadas são merecedoras de estudos posteriores para o entendimento da dinâmica existente nas colunas de ozonização e a busca da otimização de seu uso. / This present work is a study about the oxidation problem of organic and inorganic matter in sanitary effluent by means of the ozonation, trying to improve the knowledge of dubious aspects considered in prior researches conducted in Department of Hydraulic and Sanitation of the EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) at USP (Universidade de São Paulo) and also found in specific studies. The project, which has experimental objective, used a column of ozonation of square transversal section of 0.19 m of side and 2.00 m of height with two parallel faces of acrylic and two parallel faces of glass, where bubbles of ozone in ascension were provided by a microporous diffuser installed in the base of the column. A file of data about hydrodynamic characteristics of the bubbles in ascension (velocity in ascension, punctual percentage of the concentration, equivalent diameter and specific interface area) was stored, besides some physical and chemical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon), important to the process of inorganic and organic matter oxidation by means of ozonation, changing the flow of the ozone from 50 to 300 L/h and the liquid level from 0.30 to 1.80 m. It was noticed that the value of all hydrodynamic characteristics analysed increases when the flow of the ozone injected in the microporous diffuser also increases. It is important to mention that no-indisposition laser velocimetry was used as an instrument to determine the bi-dimension velocity of the bubbles in ascension and to help determine the equivalent diameter, whereas the punctual percentage of the concentration of the bubbles was determined by means of counting Cesium-137 radiation. Analysis of chemical and physical parameters showed in a general and repetitive way that the reduction of the pH and alkalinity was not influenced by the dose of ozone used; the percentage of COD reduction had oscillated behaviour, being or not influenced by the dose of the ozone used. It also showed that conductivity had zero reduction and turbidity and real color here influenced by the dose of the ozone in terms of efficient reduction. The observation of the experiments permitted to infer that both physical and quality characteristics of the effluent influence the type of the behaviour of COD versus contact time. The behaviour expected by the solution of basic equations done to explain the inhibiting effect of intermediate compounds permitted to obtain increasing and decreasing evolutions in time, as well oscillated behaviour of the efficiency of COD reduction observed in this work. The experimental results of the velocities in ascension, the profile of the bubble concentration, equivalent diameter and specific interface area with chemical and physical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon) organize a file of data to be used in simulations of the ozonation column which will elapse from this present work. Specific equations here presented are worthy of further studies for the understanding of the dynamic present in the ozonation columns and the search of the optimization of its application.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-01T14:09:27Z No. of bitstreams: 1 flavianedefatimacandidadesouza.pdf: 2746511 bytes, checksum: fd1e6e022a94ac14636201a0ef8c3562 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-02T12:59:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 flavianedefatimacandidadesouza.pdf: 2746511 bytes, checksum: fd1e6e022a94ac14636201a0ef8c3562 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-02T12:59:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 flavianedefatimacandidadesouza.pdf: 2746511 bytes, checksum: fd1e6e022a94ac14636201a0ef8c3562 (MD5) Previous issue date: 2012-02-03 / Os mananciais de abastecimento público localizados em área urbana vêm sofrendo forte pressão do setor imobiliário que por vezes não poupa o entorno dos mananciais frente a expansão da mancha urbana. Os estudos desses ambientes considerando o sistema físico bacia hidrográfica são importantes para o conhecimento das alterações ocorridas ao longo do processo de urbanização. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo principal proporcionar uma visão sistêmica do reservatório de São Pedro, Juiz de Fora/MG, com base na avaliação do seu comportamento térmico através da modelagem, além de avaliar seu estado trófico. Foi utilizado o modelo IPH-ECO para simular a temperatura superficial da água com base em elementos climatológicos e condições de contorno (vazões de entrada e saída do reservatório). A modelagem ocorreu de Julho de 2010 a Junho de 2011, onde os parâmetros temperatura da água e oxigênio dissolvido foram monitorados. Os ensaios de fósforo total foram realizados visando a caracterização do grau de eutrofização deste reservatório através do cálculo do índice de estado trófico (IET). Os resultados mostraram uma baixa fertilização do reservatório, com predominância do enquadramento oligotrófico segundo a classificação de Carlson modificada por Toledo. A simulação da temperatura da água se mostrou de forma eficiente com representatividade acima de 90 %. As temperaturas se comportaram de forma satisfatória no processo da modelagem, considerando as vazões dos tributários. As simulações de temperatura da água, em média pelos três pontos de saída selecionados no modelo, ficaram em torno de 21,95 ºC e as temperaturas observadas, também em média pelos três pontos, ficaram em torno de 22, 21 °C. Portanto a representatividade do modelo se mostrou eficiente para o reservatório de São Pedro. A contribuição dos afluentes se mostrou muito importante para as simulações hidrodinâmicas, pois a variação das vazões limita ou regulariza as temperaturas deste reservatório. / The public water supply sources located in an urban area has come under heavy pressure from the real estate industry that sometimes does not spare the surroundings of springs forward the expansion of urban sprawl. Studies of these environments considering the physical system watershed are important to understanding the changes in the process of urbanization. In this context, this study aimed to provide a systemic view of the reservoir of São Pedro, Juiz de Fora / MG, based on evaluation of their thermal behavior through modeling, assessing its trophic state. We used the IPH-ECO model to simulate the surface temperature of the water on the basis of climatological and boundary conditions (flow rates in and out of the reservoir). The modeling was July 2010 to June 2011, where the parameters water temperature and dissolved oxygen were monitored. The total phosphorus tests were conducted to characterize the degree of eutrophication of the reservoir by calculating the trophic state index (IET). The results showed a low fertilization of the reservoir, with a predominance of oligotrophic environment according to the classification modified by Carlson Toledo. The simulation of the temperature of the water proved so efficient with over 90% representation. Temperatures behaved satisfactorily in the process of modeling, considering the flow of the tributaries. The simulations of water temperature on average by three points selected in the model output, were around 21.95 ° C and the observed temperatures, again on average by three points, were around 22, 21 ° C. Therefore, the representativeness of the model is efficient for the shell of São Pedro. The contribution of the tributaries was very important for the hydrodynamic simulations, as the variation of flow limits or regulates the temperature of the reservoir.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-05-26T13:54:03Z No. of bitstreams: 1 felipesiqueirapacheco.pdf: 3385187 bytes, checksum: 228543ccc9eb6937fa28ce63234bf0c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-26T15:11:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 felipesiqueirapacheco.pdf: 3385187 bytes, checksum: 228543ccc9eb6937fa28ce63234bf0c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T15:11:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 felipesiqueirapacheco.pdf: 3385187 bytes, checksum: 228543ccc9eb6937fa28ce63234bf0c4 (MD5) Previous issue date: 2009-09-22 / Os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem nos ambientes aquáticos estão fortemente acoplados aos processos hidrodinamicos. O conhecimento dos processos responsáveis pela dispersão horizontal e vertical são pontos importantes para a compreensão da ciclagem de nutriente, dispersão de substâncias, produtividade primária e outros processos ecológicos. Apesar da importância, poucos estudos desta natureza são realizados em sistemas aquáticos continentais brasileiros, embora estes já tenham sido realizados em outros países. Durantes anos, os derivadores lagrangianos vem sendo utilizado na área da oceanografia, a fim de entender as correntes de águas marítimas. Este trabalho propôs: (1) o desenvolvimento de um derivador lagrangiano adaptado às condições de ecossistemas continentais; (2) desenvolvimento da cadeia de termistores, tendo em vista a aquisição de dados sobre a estrutura termal vertical, auxiliares para o presente estudo; (3) fazer uso do derivador para entender processos biogeoquímicos e; (4) entender o comportamento das correntes de densidades e a influencia da operação da usina para o padrão de circulação dos reservatórios. O trabalho foi realizado no reservatório APM Manso, localizado próximo a cidade de Cuiabá, Mato Grosso. Nossos estudos mostraram: (1) o vento determinou grande parte dos movimentos ocorridos nos primeiros metros da coluna d`água. (2) as turbinas influenciaram no padrão das correntes tanto diretamente (sucção pela turbina), quanto indiretamente (pela corrente de retorno). (3) movimentos advectivos foram predominantes na região intermediária do reservatório, indicando que pequenas variações temporais na condição inicial da dinâmica podem ser igualmente importantes a pequenas variações espaciais. (4) a diminuição da velocidade do rio ao entrar no reservatório pode causar mistura de águas profundas com águas superficiais, regida pela instabilidade de Kelvin-Helmholtz, proporcionando aumento da densidade fitoplanquitônica. / Physical, chemical and biological processes that occur in aquatic ecosystems are strongly dependent of hydrodynamic. Process responsible for horizontal and vertical dispersion are important points for the comprehension of nutrient cycle, substances dispersion, primary productivity and others ecological process. In despite of many studies have been done in others country, few studies were made in continental Brazilian aquatic ecosystems. During many years, lagrangian drifters have been used in oceanography to understand ocean water current. The purpose of this work was: (1) development of the lagrangian drifters adapted to continental ecosystems; (2) development of termistor chain to understand the vertical thermal structure; (3) use of drifters to understand biochemical process and; (4) understand the density currents and the influence of the dam to the water circulation in the reservoir. Experiments were carried out in APM Manso reservoir, located near Cuiaba city, Mato Grosso. Our studies showed: (1) most of movements in the surface layer were wind induced; (2) current was influenced by turbines suction (direct influence) and by return current from the dam (indirect influence); (3) advective ovements were predominant in intermediary region of the reservoir. It indicates that small temporal variation in the initial condition could be as important as small spatial variation; (4) the interaction among river and reservoir water engendered the Kelvin-Helmholtz instability. It causes vertical mixing of deep water that can increase phytoplankton density.

Orientador: Edvaldo Sabadini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Strauss_DarleneLuziaFelix_M.pdf: 3817957 bytes, checksum: 2557a153a7468c4a1f482e242b50bfea (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: É conhecido que surfactantes agregam-se através de interações hidrofóbicas, formando espontaneamente estruturas supramoleculares em solução aquosa. A formação destas macroestruturas pode alterar significativamente a viscoelasticidade da solução. Essas estruturas diferem dos polímeros por serem sistemas que estão num processo constante de quebra e recombinação numa escala finita de tempo que é dependente das propriedades físico-químicas dos sistemas. Foram estudados os efeitos do cisalhamento intenso de soluções aquosas de micelas gigantes formadas pela combinação de CTAB com salicilato de sódio em diferentes concentrações do co-soluto (NaSal). Os experimentos foram realizados em um reômetro, sendo que a estabilidade térmica das micelas gigantes foi avaliada usando a propriedade deste sistema supramolecular em produzir significativas reduções de atrito hidrodinâmico. Três temperaturas características foram observadas, T0, T1 e T2, que são atribuídas respectivamente à fusão de cadeias, ruptura dos pontos de fusão e quebra das micelas em menores fragmentos. A concentração de co-soluto afeta diretamente a estabilidade térmica das soluções, quanto maior a razão co-soluto/surfactante maior a temperatura de quebra das micelas (T2). Outro fator importante é a taxa de cisalhamento, pois até certo limite, quanto maior a taxa de cisalhamento maior a T2. Foi estudado também o comportamento de estruturas induzidas por cisalhamento (SIS), que é uma propriedade característica desses sistemas, utilizando o reômetro, em que se aplicou um cisalhamento intenso e depois se monitorou o comportamento de relaxação das estruturas formadas durante o cisalhamento. Para entender melhor este comportamento foi realizado um estudo cinético em função da temperatura para verificar a cinética de relaxação das mesmas às estruturas iniciais. A temperatura tem grande influência sobre a manutenção das estruturas induzidas por cisalhamento, pois quanto maior a temperatura aplicada ao sistema mais rápida e a volta à estrutura inicial. Assim, o Modelo de Arrhenius foi aplicado para determinar a energia de ativação de uma das etapas / Abstract: It is known that surfactants spontaneously self-assemble through hydrophobic interactions in aqueous solutions generating supramolecular structures. The formation of these macrostructures can modify significantly the solution viscoelasticity. These structures differ from polymers because these systems are in a constant break and recombination process in a limited time scale dependent of its physical-chemistry properties. The effects of intense shear on aqueous solution of wormlike micelles formed by CTAB and sodium salicylate combination in different co-solute (NaSal) concentrations were studied. The experiments were performed in a rheometer, where the thermal stability of worm-like micelles was evaluated applying drag reduction studies that is a particular property of this supramolecular system. Three characteristic temperatures are observed, T0, T1 e T2, that correspond respectively to the chains fusion, break of fusion points and micelles break into minor fragments. The co-solute concentration directly affects the solutions thermal stability, as higher the co-solute/surfactant ratio as higher the micelles break temperature (T2). Other important factor is the shear rate, until certain limit, the higher the shear rates the higher T2. The behavior of shear induced structures (SIS), that is a characteristic property of these systems, was also studied using the rheometer where an intense shear was applied and then the relaxation behavior of the formed structures was monitored under shear. For better understanding of this behavior, a kinetic study as a function of the temperature was accomplished to verify the relaxation kinetics of the SIS to the initial structures. The temperature has a critical influence under the maintenance of shear induced structures, because the higher the temperature applied at the system the faster the return to the initial structures. Thus, Arrhenius model was applied to determine the activation energy from one of the steps / Mestrado / Físico-Química / Mestra em Química