Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MichelePT.pdf: 1085937 bytes, checksum: 9dafe388fed079c9a3f014f2d96a5186 (MD5) Previous issue date: 2007-04-27 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / The main problem on the exploration activity on petroleum industry is the formation water resulted on the fields producing. The aggravating of this problem is correlated with the advancing technologies used on the petroleum extractions and on its secondary approach objecting the reobtainment of this oil. Among the main contaminants of the water formation are corrosives gases such as: O2, CO2 and H2S, some solids in suspension and dissolved salts. Concerning to those gases the CO2 is the one that produce significant damage for carbon steel on corrosion process of the petroleum and gas industries. Corrosion inhibitors for carbon steel in formation water is one of the most used agents in control of those damages. In this context, the poor investigations of carbon steel corrosion proceeding from solids in suspension is an opened field for studies. On this work the inhibitor effect of the commercial CORRTREAT 703 was evaluated on some specific solids in suspension at saline medium containing 10.000 ppm of de-aerated chloride using CO2 until non oxygen atmosphere been present. For that, quartz, calcium carbonate, magnetite and iron sulphide were subjected to this investigation as the selected solids. The effect of this inhibitor on corrosion process correlated with those specific solids, was measured using electrochemical (resistance of linear polarization and galvanic pair) and gravimetrical techniques. During all the experimental work important parameters were monitored such as: pH, dissolved oxygen, temperature, instantaneous corrosion rate and galvanic current. According to the obtained results it was proved that the suspension solids calcium carbonate and iron sulphide decrease the corrosion process in higher pH medium. Meanwhile the quartz and magnetite been hardness increase corrosion by broking of the passive layer for erosion. In the other hand, the tested inhibitor in concentration of 50 ppm, showed to be effective (91%) in this corrosion process / O principal problema ligado ? atividade de explora??o de petr?leo ? a ?gua que se produz nos campos produtores. O agravamento deste problema se deve aos avan?os obtidos nos processos de extra??o de petr?leo, bem como ?s opera??es secund?rias que objetivam a recupera??o de petr?leo. Os principais contaminantes presentes nesta ?gua que contribuem para o desenvolvimento de processos corrosivos s?o: gases (que se encontram dissolvidos na ?gua, tais como O2, CO2 e H2S), s?lidos em suspens?o e sais dissolvidos. Dentre os gases destaca-se o CO2 que provoca desgaste significativo nas tubula??es (de a?o carbono) de ind?strias de petr?leo e g?s natural. O uso de inibidores de corros?o ? uma pr?tica comum no combate aos processos corrosivos. Neste contexto, os contaminantes do tipo particulados s?lidos s?o pouco avaliados. Desta forma, neste trabalho, o efeito do inibidor de uso comercial CORRTREAT 703 em particulados s?lidos comumente encontrados em oleodutos. Utilizou-se um meio salino contendo 10.000 ppm de cloreto desaerado com CO2 at? obten??o de um meio isento de oxig?nio. Para tanto, os s?lidos escolhidos foram: quartzo, magnetita, carbonato de c?lcio e sulfeto de ferro. A efici?ncia de inibi??o do CORRTREAT 703 na corros?o provocada por estes s?lidos, foi medida com o uso de t?cnicas eletroqu?micas (resist?ncia de polariza??o linear e par galv?nico) e gravim?tricas. Durante todo o trabalho experimental, foram monitorados os seguintes par?metros: pH, oxig?nio dissolvido, temperatura, taxa de corros?o instant?nea e corrente galv?nica. De acordo com os resultados obtidos comprovou-se que o carbonato de c?lcio e o sulfeto de ferro est?o envolvidos em um processo corrosivo mais lento em fun??o do aumento do pH do meio. No entanto, o quartzo e a magnetita em virtude da sua dureza aceleram a corros?o pela quebra da camada passiva por eros?o. Por outro lado, o inibidor avaliado foi eficaz (91 %) em uma concentra??o de 50 ppm no processo avaliado

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-18Bitstream added on 2014-06-13T18:10:05Z : No. of bitstreams: 1 kiryu_hs_me_ilha.pdf: 2419349 bytes, checksum: 258056fdacb79f386b2e6b238dc26028 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta dissertação de mestrado traz à discussão o comportamento reológico de misturas formadas por água+colóides+detritos (areia fina), visando entender e esclarecer os processos físicos e mecânicos, tais como sedimentação e ressuspensão de materiais inertes no seio da massa fluida não-newtoniana (água+colóides), bem como verificar a validade ou adeqüabilidade do modelo reológico de Herschel-Bulkley (modelo previamente investigado e validado para misturas compostas de água+colóides) para misturas viscoplásticas com presença de grãos. A variação das propriedades reológicas das misturas, em função das características físicas dos grãos (diâmetro, massa específica e área superficial), é investigada, e um modelo de estimativa de tensão crítica é apresentado. Ademais foram realizados ensaios preliminares de escoamento de fluidos hiperconcentrados em canais inclinados, na tentativa de calibrar uma lei de atrito. Dentro dessas perspectivas, a dissertação é composta de 6 Capítulos com um denso Estado da Arte que descreve os fenômenos e mecanismos que regem os escoamentos desse tipo de compósito. Com base na literatura estudada e, a partir da análise dos resultados experimentais, pôde-se concluir que, para misturas compostas de água+colóides+detritos, o comportamento reológico das misturas é o mesmo que aquele do fluido intersticial (água+colóides), desde que a homogeneidade da mistura seja garantida (não ocorrência de sedimentação e ressuspensão sucessivas). Neste caso, o modelo reológico de Herschel-Bulkley continua sendo válido para explicar as curvas de escoamento ou de fluxo das misturas viscoplásticas com grãos. Para misturas que apresentem os fenômenos de sedimentação e ressuspensão, o modelo de Bagnold, adaptado a fluidos hiperconcentrados... / This work retakes the discussion about the rheological behavior of mixtures composed by water+ kaolinitic clay+fine sand in order to investigate the physical and mechanical processes such as sedimentation and suspension of inert materials into the non-Newtonian or interstitial fluid (water+colloids), as well as verify the adaptability of the Herschel-Bulkley rheological model (model previously investigated and validated for composed mixtures of water+ kaolinitic clay) for explain the viscoplastic+coarse materials rheological properties. The variation of the rheological properties of the mixtures in function of the coarse material characteristics (diameter, specific mass and superficial area) was investigated and a model predicting yield stress was proposed. Furthermore, some tests were performed in an inclined canal to determine a friction law for this kind of fluids. Inside of these perspectives, this dissertation is composed of 6 Chapters whit a dense State of the Art describing the phenomena and their mechanisms were pointed up. Based on literature and from the experimental results, one could concluded that the viscoplastic + coarse material mixtures behavior is the same of the interstitial fluid one, since that the homogeneity of the mixture is guaranteed (not occurrence of successive sedimentation and resuspension). In this case, Herschel-Bulkley rheological model is still valid to explain the curves of flow of the viscoplastic + coarse material. For mixtures that present the phenomena of sedimentation and resuspension, Bagnoldþs model, adapted to the hyperconcentrated fluids, describes well the variations of rheological parameters in function of the shear rates applied. Finally, it could be concluded that the experiments of free surface in canals, despite partial, can... (Complete abstract click electronic access below)

A fim de prever mecanismos para o controle dos danos impostos pela corrosão faz-se necessário deter ferramentas e conhecimento suficientes para entender os efeitos desta manifestação patológica sobre o comportamento mecânico do concreto armado. Nos últimos anos tornou-se crescente a utilização da modelagem numérica na simulação da degradação causados pela corrosão, graças ao baixo custo necessário à sua fomentação. Sabendo disso, nesta pesquisa foi desenvolvido um modelo numérico para a simulação em nível mesoscópico da expansão do concreto armado devido à formação de produtos de corrosão. O modelo desenvolvido é baseado no Método dos Elementos Finitos Posicional (MEFP) sob formulação Lagrangiana total, considerando material elástico isotrópico, com lei constitutiva de Saint-Venant-Kirchhoff e comportamento não linear geométrico. Para a representação das armaduras e dos produtos de corrosão, os quais estão inseridos na matriz de concreto, empregam-se elementos finitos lineares (fibras) ou planos (partículas) acoplados à malha de concreto por meio da técnica de embutimento. O comportamento dos produtos de corrosão é descrito por meio de formulações existentes na literatura, utilizando modelos analíticos relacionados a parâmetros intrínsecos ao fenômeno da corrosão e ao tempo de propagação. Os resultados encontrados neste trabalho apontam a eficiência do modelo desenvolvido e a sua aplicabilidade frente à simulação do comportamento mecânico de estruturas de concreto armado sujeitas à corrosão uniforme. / In order to provide the mechanisms for corrosion damage control, it is necessary to own sufficient software tools and knowledge for understanding the effects of this pathologic manifestation on the mechanic behavior of the reinforced concrete. In recent years it has become expanding the utilization of numeric modeling in the simulation of degradation arising from corrosion, thanks to low-cost of its fomentation. Knowing that in this research was designed a numeric model for a simulation at the mesoscopic level of the reinforced concrete because of the corrosion products. The designed model is based on the Finite Element Method (FEM) using the total Lagrange formulation, considering an elastic isotropic material, with a constitutive law of Saint-Venant-Kirchhoff and a behavior nongeometric linear. For a representation of the reinforcements and of the corrosion products (rust), which are inserted in the concrete matrix, it is used finite linear elements (fibers) or planes (particles) attached to the matrix of concrete through the technic embodiment. The products corrosion behavior is described by the formulations found in the literature, using analytical models related to parameters intrinsic to the corrosion phenomenon and to propagation time. The observed results in this work point out to the efficiency of this developed model and its applicability in view of the mechanical behavior of reinforced concrete structures liable to uniform corrosion.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Oceanografia Física, Química e Geológica, Instituto de Oceanografia, 2006. / Submitted by Cristiane Silva (cristiane_gomides@hotmail.com) on 2013-02-18T14:26:38Z No. of bitstreams: 1 2007_ana_renata.pdf: 1874697 bytes, checksum: bf17d3113d513b65a1b3794a25a72638 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-12T01:26:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_ana_renata.pdf: 1874697 bytes, checksum: bf17d3113d513b65a1b3794a25a72638 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-12T01:26:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_ana_renata.pdf: 1874697 bytes, checksum: bf17d3113d513b65a1b3794a25a72638 (MD5) Previous issue date: 2006 / Em estuários, o carbono e o nitrogênio orgânicos particulados (COP e NOP) estão entre os principais constituintes do material em suspensão (MS). O carbono orgânico pode provir de fontes naturais em muitas áreas costeiras, porém tem-se observado processos de eutrofização originados de intensos aportes antrópicos de COP e NOP. Pesquisas relativas à fração orgânica do MS no estuário da Lagoa dos Patos são escassas para o carbono e nitrogênio. Em função de sua importância o presente trabalho estuda este aspecto, sendo parte do grupo temático “Qualidade Ambiental e Biodiversidade”, que se enquadrada no projeto “Uso e Apropriação dos Recursos Costeiros (RECOS)”, do Instituto do Milênio. O presente estudo tem como objetivo avaliar a distribuição de COP e NOP nas enseadas Saco da Mangueira (impactada) e Saco do Arraial (menos impactada), através do desenvolvimento do método de análise elementar CHNS, para avaliar o estado de contaminação orgânica das referidas enseadas e compará-lo com outros ambientes aquáticos. O presente estudo ocorreu de outubro/03 a junho/04, nas duas enseadas, com coletas bimensais da água de superfície em 4 locais de cada uma. As amostras foram filtradas, após os filtros foram secos a 60°C por 24 horas, descarbonatados com vapor de HCl concentrado e novamente secos a 60°C por 24 horas. As amostras foram analisadas para carbono e nitrogênio no equipamento Perkin Elmer CHN/S modelo 2400. Os resultados revelaram variações nas concentrações de COP e NOP na água de superfície, com maiores valores encontrados em dezembro/03 (primavera) e fevereiro/04 (verão). A enseada do Saco do Arraial mostrou características aproximadamente constantes nos níveis de COP (344 a 2354 μg L-1) e NOP (130 a 836 μg L-1), quando comparado com o Saco da Mangueira, sendo que as concentrações mais elevadas estão associadas a contribuições autóctones de produtores primários, destacando-se o fitoplâncton. Entretanto, a enseada do Saco da Mangueira apresentou influência provável de fatores antrópicos nos níveis de COP (193 a 2794 μg L-1) e NOP (72 a 2386 μg L-1) sendo mais expressivos no final da primavera e verão. Em ambas regiões, a participação média do fitoplâncton ao COP menor que 30%, associada aos baixos valores de relação C/N (4–5), confirmam a participação das bactérias juntamente com o fitoplâncton nos níveis de COP e NOP. Os valores mínimos e máximos de COP foram semelhantes entre os dois locais pesquisados, mas a concentração máxima de NOP esteve aproximadamente três vezes maior no Saco da Mangueira, sendo o parâmetro que melhor caracterizou sua eutrofização. Os elementos particulados apresentaram concentrações mínimas e máximas maiores que os valores obtidos nos demais estuários que participaram do Programa RECOS, e semelhantes aos níveis encontrados em outros ambientes aquáticos. Exceção foi encontrada para o valor máximo de NOP no Saco da Mangueira que ficou com concentrações acima dos demais estuários, devido à possibilidade do nitrogênio constituinte do MS ressuspendido ter uma origem não apenas orgânica, mas também inorgânica. Isso se deve ao longo histórico de efeitos humanos no Saco da Mangueira, com elevados aportes de nutrientes e materiais particulados provenientes da área urbana e industrial da cidade de Rio Grande. / In estuaries, the particulate organic carbon and nitrogen (POC and PON) are one of the main constituents of the material in suspension (MS). The organic carbon can come from natural sources in many coastal areas, however it has observed eutrofization processes originated of intense antropic input of POC and PON. Research about the organic fraction of the MS in the estuary of the Patos Lagoon is scarce for carbon and nitrogen. In function of its importance the present work study this subject, being part of the thematic group "Quality Ambient and Biodiversity", that belongs in the project "Use and Appropriation of Recursos Costeiros (RECOS)", of the Institute of the Milênio. The present study has as objective to evaluate the distribution of POC and PON in the Saco da Mangueira (impacted) and Saco do Arraial (less impacted), through the development of the method of elementary analysis CHNS, to evaluate the state of organic contamination of the mentioned embayments and to compare it with other aquatic environments. The present study occurred from outubro/03 to junho/04, in both embayments, with semimonthly collections of surface water in 4 places of each one. The samples were filtered, then the filters were dry at 60°C for 24 hours, exposed to a vapor of HCl and again dried at 60°C for 24 hours. The samples were analyzed for carbon and nitrogen in the equipment Perkin Elmer CHN/S model 2400. The results showed variations in the concentrations of POC and PON in the surface water, with higher values found in dezembro/03 (spring) and fevereiro/04 (summer). The Saco do Arraial showed approximate3ly constant characteristics in the levels of POC (344 the 2354 μg L-1) and PON (130 the 836 μg L-1), when compared with the Saco da Mangueira, being high concentrations associated with autoctones contributions of primary producers, distinguishing the phytoplankton. However, the Saco da Mangueira presented likely influence of antropic factors in the levels of POC (193 the 2794 μg L-1) and PON (72 the 2386 μg L-1) being expressive at the end of the spring and summer. In both regions, the average participation of phytoplankton to the POC lesser that 30%, associated to the low values of relation C/N (4-5), confirm the participation of the bacteria with phytoplankton in the levels of POC and PON. The minimum and maximum values of POC were similar between the two study places, but the maximum concentration of PON was approximately three times bigger in the Saco da Mangueira, being the parameter that better characterized its eutrofization. These particulate elements presented minimum and maximum concentrations greater that values of other estuaries, which participated of Program RECOS, and similar to the levels found in other aquatic environments. Exception was found for the maximum value of PON in the Saco da Mangueira that had concentrations higher than other estuaries, due to the nitrogen constituent of the ressuspended MS to have not only an organic origin, but also inorganic. This should be due to the long historic of human effect in the Saco da Mangueira, with high inputs of nutrients and particulate materials proceeding from urban and industrial areas of the city of Rio Grande.

O processo de micrencapsulação de proteínas em microesferas (MS) de PLGA [poli (ácido lactico-co-glicolico)] é fácil de fazer e é uma ferramenta útil para melhorar tanto uma formulação quanto para aumentar a atividade imunológica de vacinas de novas gerações. A MS-PLGA têm caráter adjuvante porque é um sistema particulado e, além disto, controla a liberação do antígeno. O escopo desta tese foi o de dar uma nova roupagem para um antígeno vacinal tradicional e muito bem estudado- o toxoide diftérico (Dtxd). Estudaram-se a produção de MS de tamanho desejado; os mecanismos que controlam danos nas proteínas durante o processo de micrencapsulação; a produção de microesferas com características de liberações em tempos distintos e ensaios biológicos. O tamanho de MS é um determinante fundamental para controlar a velocidade de liberação de um soluto. Para se produzir MS com tamanhos controlados usou-se um desenho fatorial experimental com três fatores distintos e três pontos centrais, para se determinar a influência das variáveis (concentração de poli álcool vinílico; velocidade de agitação e relação fase dispersa/fase contínua) na determinação do tamanho das MS. Foram obtidas MS esféricas e lisas de 4- 15 µm de diâmetro. Estes resultados abrem a possibilidade de se formular PLGA-MS com tamanhos planejados através de um mínimo de experimentos. O mecanismo de danos conformacionais nas proteínas nas várias fases do processo de produção de PLGA-MS é ainda uma questão em aberto. Usaram-se várias técnicas biofísicas (HPLC, espectroscopias no uv, fluorescência e CD) além de ELISA para se testar a interferência dos sais da série de Hofmeister sobre a solubilidade e estabilidade da proteína durante a emulsificação e do contacto com a interface água/cloreto de metileno (primeira etapa do processo de preparação de MS). Estudaram-se também a influência de oligômeros de PLGA e SDS sobre a estrutura da proteína no meio de liberação (etapa de liberação do soluto). A emulsificação de Dtxd na presença de Mg2+ induziu agregação protéica, com exposição de resíduos hidrofóbicos para o meio; variações no ângulo diédrico do S-S proteico e perda de identidade imunológica. Esta agregação foi quase abolida pelo caotrópico SCN- (toxicidade = 30 g/ homem adulto de 70 kg). A conformação \"nativa\" do Dtxd e sua atividade biológica foram protegidas pelo KSCN. Os oligômeros de PLGA e o SDS induziram uma conformação de Dtxd nova. A adição de KSCN na fase aquosa aumentou a eficiência de encapsulação de Dtxd pela PLGA-MS em 20 %. Esta foi a solução mais simples quando comparada com aquelas descritas na literatura. Produziram-se seis formulações diferentes (diferentes massas molares e carboximetilações do PLGA) com pelo menos três cinéticas de liberações distintas. Imunizaram-se camundongos com 5 µg de Dtxd encapsulado em MS-PLGA usando-se dois polímeros de 12 kDa (-COOH livre ou metilado) e um outro de 63 kDa (metilado). O padrão de resposta e a maturidade imunológicas foram medidos por titulações de IgG1 e IgG2a. Mantiveram-se os mesmos padrões de resposta humoral (desejável). Menores quantidades de antígenos foram necessárias para se obter os mesmos benefícios gerados pela vacina tradicional de Dtxd. Aumentaram-se a produção e a seletividade de anticorpos através de duas manipulações simples: a formulação e o tempo da aplicação da dose de reforço. Estes resultados colocam estas formulações na área de vacinas de sucesso uma vez que também foram obtidas memórias imunológicas. / The protein microencapsulation within microspheres (MS) of PLGA (Poly-lactide-co-glycolide) is easy to do and, it is a useful tool to enhance formulation and immunologic performances for new generation vaccines. MS-PLGA has adjuvant character because it is a particulate system and can control the antigen release. The question addressed in this thesis was to give this new dress for the traditional and well studied vaccine antigen - the diphtheria toxoid (Dtxd). The steps of MS control size production; mechanism to control protein damages; MS production with different polymers and biological assay were addressed here. MS size is a primary determinant of solute release velocity. A full factorial experimental design 23 with triplicate at the central point was used to determine the influence of variables (polyvinyl alcohol concentration, stirring velocity and the relationship between dispersed /continuous phase) on MS size. Uniformly spherical and smooth microspheres (4 - 15 µm of diameter) were obtained. These results open the possibility of formulating PLGA microspheres with custom sizes performing a minimum of experiments as required for specific applications. It stills an open question to detail the conformational mechanism of protein damages during the various steps of the PLGA microencapsulation process. Various techniques (HPLC gel filtration, ELISA, Fluorescence, UV and Circular dichroism spectroscopies) were tested on the interference of the Hofmeister ion series over protein solubility and stability during the emulsification and contact with the interface water/CH2Cl2 interface (First step on MS preparation). The interference of SDS and PLGA olygomers over protein structure in the liberation media was also studied (solute liberation step). The Dtxd emulsification in the presence of Mg2+ was followed by protein aggregation, with exposition of hydrophobic residues and changes on the dihedral S-S protein angle and loses on immunological identity. This aggregation is 95% avoided by the chaotropic and little toxic salt KSCN (30g/ adult human of 70 kg). All the \"native\" Dtxd conformation and biological properties were maintained by KSCN. MS with different liberation kinetics profile and different erosion characteristics were obtained by using six different polymers. The SDS and PLGA olygomers exerted a generation of new Dtxd molecular organization. The KSCN increased Dtxd encapsulation within PLGA-MS in more than 20 %. This was the simplest solution used to solve protein aggregation compared with others solutions used in the literature. The six different formulations produced (differing in molar mass and carboxymethylation) produced, at least, three different Dtxd liberation profiles. Mice were primed with 5 µg of Dtxd microencapsulated within MS prepared with 12 kDa (ended carboxymethylated or free PLGA) and with 63 kDa (methylated) PLGA. The response patterns and the immune maturity were measured by IgG1 and IgG2a titrations. The humoral pattern was maintained, but fewer antigens were needed to obtain the same traditional Dtxd vaccine benefits. The simple change on Dtxd-PLGA formulation and timing of the booster enhanced both, antibody production and selectivity. An immunological memory was also obtained, putting so, these formulations in the field of successful vaccine.

Los residuos particulados que proceden de los cultivos de peces (heces y alimento desperdiciado) son los principales responsables del enriquecimiento orgánico del lecho marino de las granjas acuícolas y por lo tanto también de los efectos ambientales más perjudiciales. Estimar a priori la producción de residuos constituye el primer paso de un manejo ambiental adecuado. En esta tesis se evalúan específicamente los desperdicios de alimento derivados del comportamiento alimentario de la dorada (Sparus aurata) así como la digestibilidad que muestran tanto las doradas como lubinas (Dicentrarchus labrax) por los piensos comerciales para conocer la cantidad de heces que generan. Por otra parte se lleva a cabo un desarrollo metodológico para conocer la cantidad de alimento que se desperdicia, y en base a todos estos resultados y considerando las variables involucradas en la dinámica del cultivo se desarrolla un modelo de balance de masas (WOMMAD) que permite calcular la producción de residuos particulados en sus diferentes fracciones y su patrón temporal de vertido. Además, combinando datos de este modelo con resultados de ensayos de campo se estima la capacidad de la ictiofauna salvaje agregada alrededor de las jaulas flotantes en el consumo de los residuos eliminados al medio, y por lo tanto de influir en el balance final del vertido de residuos del cultivo de peces. Los resultados mostraron que el comportamiento masticador de la dorada genera sustanciales desperdicios de alimento que pueden estimarse a partir de la talla del pez y el tamaño de pellet que se le suministra, y que aplicando regímenes alternativos utilizando pellets más pequeños se pueden reducir estas pérdidas a la mitad. En las granjas, los residuos metabólicos sólidos (heces) de los peces del cultivo son la fracción residual particulada cuantitativamente más importante. Sin embargo, un manejo inadecuado durante el proceso de alimentación puede implicar grandes desperdicios de alimento, que derivan en un vertido de residuos particulados aún mayor. La fracción de alimento desperdiciado puede conocerse, pero es difícilmente estimable debido a su dependencia de las prácticas alimentarias particulares de cada granja. La descarga de residuos al medio presenta una alta variabilidad temporal dirigida fundamentalmente por estrategia productiva de la granja. Estos residuos actúan como un subsidio trófico para los peces salvajes, los cuales se ven atraídos alrededor de las jaulas. Tanto la abundancia total como la estructura de la comunidad de los peces salvajes agregados presentan una gran variabilidad temporal que se explica por variables biológicas, ambientales y relacionadas con la dinámica del cultivo. Los peces salvajes agregados tienen la capacidad de integrar una parte significativa de los residuos del cultivo en la red trófica a través de su consumo. La ictiofauna agregada presenta una digestibilidad elevada por el alimento desperdiciado lo que contribuye a la eliminación de nutrientes a través de la formación de subproductos metabólicos disueltos y particulados con menores repercusiones ambientales. Sin embargo, la capacidad de asimilación y dispersión de los residuos particulados por la ictiofauna salvaje puede ser muy variable porque depende profundamente de la magnitud de la comunidad agregada y de la del vertido de residuos, y ambos elementos son ampliamente variables. Esto supone una dificultad para conocer a priori la contribución de los peces salvajes al consumo de recursos en una situación determinada, por lo que es necesario conocer primero la magnitud del efecto de atracción de peces para luego valorar su potencial caso a caso.

[pt] Um novo material sustentável foi desenvolvido utilizando um resíduo mineral como carga para compósitos poliméricos. A pedra-sabão é um mineral extensamente utilizado na fabricação de artesanato e manufaturas, atividades que representam a maior fonte de renda em comunidades marcadas por vulnerabilidade social. Estas atividades geram uma quantidade considerável de resíduos, que muitas vezes são descartados de forma indevida, causando danos ao meio ambiente e à saúde dos habitantes. Portanto, utilizar esse resíduo para reforçar um polímero com ampla gama de aplicações como o polietileno, pode promover ganhos econômicos, sociais e ambientais. A caracterização do resíduo foi feita com análise de imagens, difração de raios-X e espectroscopia de infravermelho e Raman. Partículas de resíduo foram incorporadas à uma matriz de polietileno de alta densidade (PEAD) em três proporções em peso: 10, 20 e 30 por cento. Microtomografia de raios-X foi utilizada para quantificar as frações volumétricas de carga e de vazios, e a homogeneidade microestrutural dos compósitos. Foi observado que as partículas de pedra-sabão tendem a formar aglomerados na matriz de PEAD. Entretanto, análises estatísticas revelaram uma distribuição volumétrica de carga homogênea nas amostras. Ensaios de reologia, tração e fluência avaliaram a influência das partículas nas condições de processamento e no comportamento mecânico do polímero. Em taxas pequenas de cisalhamento, houve um aumento relevante de viscosidade e tensão cisalhante para concentrações altas de carga. A adição das partículas reduziu a deformação por fluência e aumentou de forma efetiva a tensão de escoamento e o módulo elástico do PEAD. No entanto, a incorporação de frações maiores de carga alterou o mecanismo de fratura e diminuiu consideravelmente a ductilidade do polímero. A relação entre a microestrutura e o comportamento macroscópico foi investigada através do ajuste numérico de pontos experimentais a modelos macro mecânicos da literatura, o que permitiu uma quantificação da adesão interfacial. / [en] A novel sustainable material was developed using a mineral waste as filler for polymeric composites. Soapstone is a mineral typically found in abundance in communities that rely heavily on artisanal crafts as a source of income and which are often in a situation of social vulnerability. Rock recovery in those activities is low and the waste disposal is done with little control, which can be hazardous to the environment and the health of the local residents. Thus, to use this residue to reinforce the properties of a polymer with a wide range of applications, such as polyethylene, can lead to positive economical, social and environmental returns. A thorough characterization of the residue was done with automated image analysis, Xray diffraction, infrared, and Raman spectroscopy. The waste particles were incorporated into a high-density polyethylene (HDPE) matrix in three compositions: 10, 20 and 30 wt percent. X-ray microtomography was used to quantify the filler volume fraction, void content, and the microstructural homogeneity of the composites. It was found that the soapstone particles have a strong tendency of forming clusters in the HDPE matrix, however, statistical analysis revealed that the volumetric filler distribution was homogeneous throughout the samples. Rheological, tensile and creep tests assessed the influence of the particles on the polymer s processing conditions and practical mechanical behavior. A relevant increase in viscosity and shear stress was observed at lower shear rates for higher filler loadings. The addition of soapstone waste particles successfully decreased creep strain and increased both yield strength and elastic modulus of HDPE. However, the incorporation of higher amounts of filler altered the fracture mechanism and considerably decreased ductility and creep rupture time of the polymer. The relationship between the microstructure and the macroscopic mechanical behavior was investigated by fitting tensile test data with macro-mechanical models from the literature, which allowed the quantification of the interfacial bonding.

A utilização de materiais compósitos tornou-se uma alternativa importante em muitas aplicações dentro de diversas áreas da engenharia, pois seus constituintes podem agregar propriedades mecânicas, térmicas e acústicas ao compósito, garantindo eficiência e baixo custo. Com isso, faz-se necessário um maior conhecimento do comportamento mecânico desses materiais diante das solicitações, principalmente no que diz respeito aos campos de deslocamento, deformações e tensões. O presente trabalho tem por finalidade a análise, em nível macroscópico, de estruturas bidimensionais elásticas constituídas de materiais compósitos particulados, utilizando formulação desenvolvida no contexto do Grupo de Mecânica Computacional (GMEC), do Departamento de Engenharia de Estruturas (SET), da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da Universidade de São Paulo (USP), no qual se insere a presente pesquisa. A formulação utilizada baseia-se no Método dos Elementos Finitos Posicional (MEFP) e foi desenvolvida em nível mesoscópico por tratar da interação entre matriz e partículas. Tal formulação possibilita a consideração da interação partícula-matriz sem a necessidade de coincidência entre as malhas da matriz e das partículas e sem o aumento do número de graus de liberdade dos problemas, admitindo-se aderência perfeita entre as fases. A formulação considera material isotrópico e comportamento não-linear geométrico das fases. A aplicação da formulação foi aqui proposta com o intuito de avaliar a influência da geometria, tamanho, fração volumétrica, distribuição e propriedades mecânicas das partículas adotadas, no comportamento global da estrutura em nível macroscópico. Foram desenvolvidos e apresentados exemplos de aplicação, com comparação dos resultados numéricos das análises com resultados de ensaios experimentais encontrados na literatura, bem como com resultados de modelos matemáticos de homogeneização e modelos numéricos propostos por outros autores, que utilizaram o método dos elementos finitos e técnicas de homogeneização assintótica. / The use of composite materials has become an important alternative in many applications in different areas of engineering, because their constituents can add mechanical, thermal and acoustic properties to the composite, ensuring efficiency and low cost. Thus, it is necessary a better understanding of the mechanical behavior of these materials, mainly regarding displacement, stress and strain fields. This study aims to analyze, in macroscopic scale, two-dimensional elastic structures made of particulate composite materials, using formulation developed in the context of the Grupo de Mecânica Computacional (GMEC), of Departamento de Engenharia de Estruturas (SET), of Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), of Universidade de São Paulo (USP). The formulation is based on the Positional Finite Element Method and was developed in mesoscopic level, considering the matrix-particles interaction and neglecting the interface, by means of kinematic relations used to ensure adherence of the particles to the matrix without introducing new degrees of freedom in the problem. The formulation considers isotropic material and geometric non-linear behavior of the composite phases. The application of the formulation was proposed in this work in order to evaluate the influence of geometry, size, volume fraction, distribution and mechanical properties of the particles adopted in the global behavior of the structure in macroscopic level. Numerical examples were developed and presented in order to compare the numerical results of the analysis with results obtained in experimental studies found in the literature, as well as results of mathematical models and numerical models using finite element method and the asymptotic homogenization technique.

A utilização de materiais compósitos tornou-se uma alternativa importante em muitas aplicações dentro de diversas áreas da engenharia, pois seus constituintes podem agregar propriedades mecânicas, térmicas e acústicas ao compósito, garantindo eficiência e baixo custo. Com isso, faz-se necessário um maior conhecimento do comportamento mecânico desses materiais diante das solicitações, principalmente no que diz respeito aos campos de deslocamento, deformações e tensões. O presente trabalho tem por finalidade a análise, em nível macroscópico, de estruturas bidimensionais elásticas constituídas de materiais compósitos particulados, utilizando formulação desenvolvida no contexto do Grupo de Mecânica Computacional (GMEC), do Departamento de Engenharia de Estruturas (SET), da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da Universidade de São Paulo (USP), no qual se insere a presente pesquisa. A formulação utilizada baseia-se no Método dos Elementos Finitos Posicional (MEFP) e foi desenvolvida em nível mesoscópico por tratar da interação entre matriz e partículas. Tal formulação possibilita a consideração da interação partícula-matriz sem a necessidade de coincidência entre as malhas da matriz e das partículas e sem o aumento do número de graus de liberdade dos problemas, admitindo-se aderência perfeita entre as fases. A formulação considera material isotrópico e comportamento não-linear geométrico das fases. A aplicação da formulação foi aqui proposta com o intuito de avaliar a influência da geometria, tamanho, fração volumétrica, distribuição e propriedades mecânicas das partículas adotadas, no comportamento global da estrutura em nível macroscópico. Foram desenvolvidos e apresentados exemplos de aplicação, com comparação dos resultados numéricos das análises com resultados de ensaios experimentais encontrados na literatura, bem como com resultados de modelos matemáticos de homogeneização e modelos numéricos propostos por outros autores, que utilizaram o método dos elementos finitos e técnicas de homogeneização assintótica. / The use of composite materials has become an important alternative in many applications in different areas of engineering, because their constituents can add mechanical, thermal and acoustic properties to the composite, ensuring efficiency and low cost. Thus, it is necessary a better understanding of the mechanical behavior of these materials, mainly regarding displacement, stress and strain fields. This study aims to analyze, in macroscopic scale, two-dimensional elastic structures made of particulate composite materials, using formulation developed in the context of the Grupo de Mecânica Computacional (GMEC), of Departamento de Engenharia de Estruturas (SET), of Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), of Universidade de São Paulo (USP). The formulation is based on the Positional Finite Element Method and was developed in mesoscopic level, considering the matrix-particles interaction and neglecting the interface, by means of kinematic relations used to ensure adherence of the particles to the matrix without introducing new degrees of freedom in the problem. The formulation considers isotropic material and geometric non-linear behavior of the composite phases. The application of the formulation was proposed in this work in order to evaluate the influence of geometry, size, volume fraction, distribution and mechanical properties of the particles adopted in the global behavior of the structure in macroscopic level. Numerical examples were developed and presented in order to compare the numerical results of the analysis with results obtained in experimental studies found in the literature, as well as results of mathematical models and numerical models using finite element method and the asymptotic homogenization technique.