Tese de mestrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto.. 2010

Tese de doutoramento. Ciências de Engenharia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Instituto Superior de Engenharia do Porto. 2007

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor João Bernardo Lares Moreira de Campos

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2609_Versão Final1.pdf: 3207460 bytes, checksum: 784d10b84fdc6c0d51afe9233a91cfc1 (MD5) Previous issue date: 2008-07-30 / Esta pesquisa tem o objetivo de avaliar a escória de aciaria LD como leito fixo construído de áreas úmidas no pós-tratamento de efluentes de reator UASB. Um sistema com três tratamentos foram construídos na ETE-UFES: a) LC1 - leito cultivado com brita, areia e vegetação, usado como controle; b) LC2 - leito cultivado com escória de aciaria, areia e vegetação; c) LC3 - escória aciaria somente, sem vegetação. Os efluentes foram monitorados semanalmente pela avaliação de esgoto bruto, efluente UASB (RAC) e efluentes de LC1, LC2, LC3 pelas seguintes análises: DBO, DQO, sólidos suspensos totais (SST), fósforo total (Ptot), Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), dureza, pH, turbidez, metais pesados e contagem microbiana, usando o meio cromogênico Collilert, métodos de acordo com APHA, 1995. A eficiência global de remoção de matéria orgânica por DQOtotal de 41%, 67%, 66% e 69% respectivamente, para UASB (RAC), LC1, LC2 e LC3 com fluxo de 50ml/s e 48%, 73%, 74% e 85% em relação ao fluxo de 75mL/s. A DBO5 mostrou média de remoção de 26%, 53%, 64% e 51% respectivamente, para UASB (RAC), LC1, LC2 e LC3 com fluxo de 50ml/s e 34%, 74%, 84% e 86% para o fluxo de 75mL/s. A remoção de sólidos foi ineficaz em todos os três tratamentos, mostrando acúmulo sólidos em alguns pontos o que significa que uma grande percentagem foram os sólidos dissolvidos. O LC2 e LC3 também apresentou baixíssima eficiência para a dureza e pH parâmetros devido à composição de escória do leito. A remoção de nitrogênio ocorreu em todos os LCs com eficiência de remoção variando de 30 a 44% para o fluxo de 50 mL/s e 48% para 61% para o fluxo de 75mL/s. A remoção de P foi de 31% do LC1 e 78% e 79% no LC2 e LC3, respectivamente, para um fluxo de 50ml/s. Quanto ao fluxo de 75mL/s as taxas foram de 76% para LC1, 93% e 96% para LC2 para LC3. A remoção de microrganismos também foi eficiente para os LCs, nos quais os principais resultados foram obtidos para LC3, em conformidade com a legislação brasileira para lançamento de efluentes em corpos d'água para as duas vazões experimentais, em termos de E. coli e coliformes totais. Deve-se ressaltar que todos os efluentes analisados não encontraram qualquer vestígio de metais pesados que poderiam indicar uma contaminação metálica de aço decorrente da escória do leito. Isso indica também, que a escória de aciaria poderia ser utilizado como leito fixo, sem quaisquer vestígios de contaminação do ambiente. Palavras-chave: esgoto, leitos cultivados, escória.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Laura Conceição (laurinha.to@gmail.com) on 2014-11-25T18:29:50Z No. of bitstreams: 2 2014_AlexandreCairesRodrigues.pdf: 18267671 bytes, checksum: ceaa2610b704d085516b415232230af3 (MD5) 2014_AlexandreCairesRodrigues.pdf: 18267671 bytes, checksum: ceaa2610b704d085516b415232230af3 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-26T13:35:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 2014_AlexandreCairesRodrigues.pdf: 18267671 bytes, checksum: ceaa2610b704d085516b415232230af3 (MD5) 2014_AlexandreCairesRodrigues.pdf: 18267671 bytes, checksum: ceaa2610b704d085516b415232230af3 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-26T13:35:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 2014_AlexandreCairesRodrigues.pdf: 18267671 bytes, checksum: ceaa2610b704d085516b415232230af3 (MD5) 2014_AlexandreCairesRodrigues.pdf: 18267671 bytes, checksum: ceaa2610b704d085516b415232230af3 (MD5) / Este trabalho avalia a influência de ondas acústicas sobre o carreamento de partículas em leitos fluidizados. Esse tipo de leito é utilizado em diferentes setores industriais tais como a indústria petroquímica, farmacêutica, alimentícia, gaseificação, etc. A ação de ondas acústicas no leito fluidizado pode alterar parâmetros tais como as taxas de transferência de calor, de transporte de massa e de mistura do leito. A influência sobre o carreamento de partículas será estudado mais a fundo. Foi construida uma bancada laboratorial composta por um reator de fluidização, sistema de aquisição de dados e um sistema de captura de partículas expelidas, onde foram experimentados leitos de vermiculita com e sem a atuação de ondas acústicas, com a finalidade de constatar a influência dessas ondas no carreamento das partículas. Foi conduzido também um estudo numérico dos principais parâmetros acústicos e de fluidização sobre o comportamento das partículas. Tanto os experimentos quanto os estudos numéricos indicaram a influência dos campos acústicos no carreamento de partículas em leitos fluidizados. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study evaluates the influence of acoustic waves on the carrying of particles in fluidized beds. This sort of bed is used in different industries, such as petrochemical, pharmaceutical, food industrie, gasification, etc. The action of acoustic waves in fluidized beds can change parameters such as the rates of heat transfer, mass transport and mixing of the particles in bed. The influence on the entrainment of particles will be studied further. A laboratory bench reactor was constructed. This sistem was composed by a fluidization system, a data acquilition system and a expelled particle capturing system. Vermiculite beds were tested with and without the action of sound waves, in order to observe the influence of these waves. A numerical study of the mais acoustic parameters was also conducted. Both experiments and numerical studies have indicated the influence of the acoustic fields in the entrainment of particles in fluidized beds.

A interação proporcionada pela passagem de correntes sobre leitos móveis pode resultar na gênese das formas de leito, geralmente encontradas em ambientes subaéreos, rios, lagos, reservatórios e ambientes submarinos. Essas últimas podem ser geradas por correntes de densidade, definidas como fluxos gravitacionais cujo movimento é regido pela diferença de densidade entre o fluxo e o fluido ambiente. Com o intuito de compreender a geração das formas de fundo por correntes de densidade, foram realizados 29 experimentos, nos quais cerca de 4000 litros de uma corrente salina eram injetados em um canal de acrílico de 18 m de comprimento, 0,2 m de largura e 0,5 m de altura, de declividade variável, submerso em um canal maior, preenchido por água. Realizaram-se medições de vazão, velocidade e concentração, além do registro fotográfico da alteração do leito, durante a passagem da corrente e após o término do experimento e esvaziamento do tanque. O's resultados mostraram perfis de velocidade e concentração típicos de correntes de densidade. Além disso, algumas correlações foram encontradas, como a diminuição da altura da velocidade máxima em relação ao leito e aumento da velocidade média, com consequente diminuição da espessura da corrente, devido ao aumento da concentração e/ou inclinação do canal. A ocorrência das formas de fundo se mostrou mais comum para altos valores de vazão e de concentração da corrente de densidade, influenciando diretamente o valor do número de Froude densimétrico (Frd). As correntes reproduziram 8 escoamentos de regime subcrítico e 21 supercríticos, com Frd entre 0,5 e 2,2. As formas geradas foram classificadas conforma a presença de sedimentos em suspenção durante a sua geração e, também, em relação aos valores das tensões de cisalhamento aplicadas pela corrente junto ao leito, resultando na geração de formas de leito plano inferior, ondulações e dunas. As dunas e também, em alguns ensaios, as ondulações, foram observadas em condições supercríticas de escoamento, cenário hidráulico de geração não previsto por modelos fluviais de formas de fundo. Sendo assim, esse estudo evidenciou a existência de diferenças na geração e, consequentemente, na abordagem de classificação das formas de fundo por correntes de densidade, em relação àquelas geradas por escoamentos fluviais. Conclui-se, também, que a metodologia e os equipamentos empregados nesse estudo são adequados para reproduzir a geração de formas de leito por correntes de densidade, e para obter dados caracterizadores das correntes e do leito móvel, aperfeiçoamento do entendimento dos processos envolvidos nesse fenômeno. / Bedforms are sedimentary features generated by the interaction between flow and mobile beds and are observed in subaerial settings, rivers, lakes and in submarine environments. In most cases, bedforms found in submarine settings are generated by density currents, defined as gravitational flows whose movement is governed by the density difference between the current and the environment fluid. This study aimed to improve the knowledge on bedforms generated by density currents in comparison to the fluvial ones. Therefore, we report results from 29 experiments on saline density currentes running over different mobile beds, in an 18-m long and 0.20-m wide acrylic flume submerged in a large fresh water tank. Discharge, velocity (velocity profiler) and concentration (siphons and hydrometer) of the currents were measured during the esperiments, as well as image sequences of the bed modification. After each experiment, the flume was drained and top view pictures were also taken. Results have showed classical velocity and concentration profiles for density currents. In addition, some correlations were identified, such as the decrease of the velocity peak height and increase in the mean velocity (with consequent reduction of the current thickness), due to an increase of the concentration and/or flume slope. The occurrence of bedforms was more likely for high discharge and concentration rates of current density, which directly influence the densimetric Froude Number (Frd). The experiments generated 8 subcritical and 21 supercritical currents, with Frd betwwen 0.5 and 2.2. The bedforms were classified according to the presence of sediments during its generation and in relation to the shear stresses values applied by the current to the bed, resulting in the generation of lower plane bed of ripples and dunes. Dunes and ripples were observed in supercritical flow conditions, which is a hydraulic scenario of bedform generation not provided by fluvial models. Thus, this study demonstrated the existence of differences en generation and, consequently, the classification approach of the background shapes for current density, compared to those generated by river flows. In conclusion, this study showed that the methodogy and equipment used are suitable to reproduce the bedform generation by density currents, and to obtain density currente and moving bed characterizing data, improving the understanding of the processes involved in this phenomenon.

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente. 2007. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Trabalho financiado por PRODEP III e FCT / Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2007

A interação proporcionada pela passagem de correntes sobre leitos móveis pode resultar na gênese das formas de leito, geralmente encontradas em ambientes subaéreos, rios, lagos, reservatórios e ambientes submarinos. Essas últimas podem ser geradas por correntes de densidade, definidas como fluxos gravitacionais cujo movimento é regido pela diferença de densidade entre o fluxo e o fluido ambiente. Com o intuito de compreender a geração das formas de fundo por correntes de densidade, foram realizados 29 experimentos, nos quais cerca de 4000 litros de uma corrente salina eram injetados em um canal de acrílico de 18 m de comprimento, 0,2 m de largura e 0,5 m de altura, de declividade variável, submerso em um canal maior, preenchido por água. Realizaram-se medições de vazão, velocidade e concentração, além do registro fotográfico da alteração do leito, durante a passagem da corrente e após o término do experimento e esvaziamento do tanque. O's resultados mostraram perfis de velocidade e concentração típicos de correntes de densidade. Além disso, algumas correlações foram encontradas, como a diminuição da altura da velocidade máxima em relação ao leito e aumento da velocidade média, com consequente diminuição da espessura da corrente, devido ao aumento da concentração e/ou inclinação do canal. A ocorrência das formas de fundo se mostrou mais comum para altos valores de vazão e de concentração da corrente de densidade, influenciando diretamente o valor do número de Froude densimétrico (Frd). As correntes reproduziram 8 escoamentos de regime subcrítico e 21 supercríticos, com Frd entre 0,5 e 2,2. As formas geradas foram classificadas conforma a presença de sedimentos em suspenção durante a sua geração e, também, em relação aos valores das tensões de cisalhamento aplicadas pela corrente junto ao leito, resultando na geração de formas de leito plano inferior, ondulações e dunas. As dunas e também, em alguns ensaios, as ondulações, foram observadas em condições supercríticas de escoamento, cenário hidráulico de geração não previsto por modelos fluviais de formas de fundo. Sendo assim, esse estudo evidenciou a existência de diferenças na geração e, consequentemente, na abordagem de classificação das formas de fundo por correntes de densidade, em relação àquelas geradas por escoamentos fluviais. Conclui-se, também, que a metodologia e os equipamentos empregados nesse estudo são adequados para reproduzir a geração de formas de leito por correntes de densidade, e para obter dados caracterizadores das correntes e do leito móvel, aperfeiçoamento do entendimento dos processos envolvidos nesse fenômeno. / Bedforms are sedimentary features generated by the interaction between flow and mobile beds and are observed in subaerial settings, rivers, lakes and in submarine environments. In most cases, bedforms found in submarine settings are generated by density currents, defined as gravitational flows whose movement is governed by the density difference between the current and the environment fluid. This study aimed to improve the knowledge on bedforms generated by density currents in comparison to the fluvial ones. Therefore, we report results from 29 experiments on saline density currentes running over different mobile beds, in an 18-m long and 0.20-m wide acrylic flume submerged in a large fresh water tank. Discharge, velocity (velocity profiler) and concentration (siphons and hydrometer) of the currents were measured during the esperiments, as well as image sequences of the bed modification. After each experiment, the flume was drained and top view pictures were also taken. Results have showed classical velocity and concentration profiles for density currents. In addition, some correlations were identified, such as the decrease of the velocity peak height and increase in the mean velocity (with consequent reduction of the current thickness), due to an increase of the concentration and/or flume slope. The occurrence of bedforms was more likely for high discharge and concentration rates of current density, which directly influence the densimetric Froude Number (Frd). The experiments generated 8 subcritical and 21 supercritical currents, with Frd betwwen 0.5 and 2.2. The bedforms were classified according to the presence of sediments during its generation and in relation to the shear stresses values applied by the current to the bed, resulting in the generation of lower plane bed of ripples and dunes. Dunes and ripples were observed in supercritical flow conditions, which is a hydraulic scenario of bedform generation not provided by fluvial models. Thus, this study demonstrated the existence of differences en generation and, consequently, the classification approach of the background shapes for current density, compared to those generated by river flows. In conclusion, this study showed that the methodogy and equipment used are suitable to reproduce the bedform generation by density currents, and to obtain density currente and moving bed characterizing data, improving the understanding of the processes involved in this phenomenon.