[pt] O bambu apresenta baixo consumo de energia e baixo custo de produção, além de ser um material renovável e ecológico. É um material potencialmente promissor que vem demonstrando grandes qualidades para a construção civil. Estudos mostraram que a relação resistência à tração e peso específico do bambu é 2,77 vezes maior que a do aço. Este trabalho tem como objetivo a caracterização física, mecânica e meso-estrutural do bambu da espécie Guadua weberbaueri para possível aplicação na engenharia civil como material não convencional. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram valores compatíveis a outras espécies pesquisadas. Concluiu-se que o material quando sujeito a carga de tração, cisalhamento ou compressão apresentou comportamento semelhante ao de outras espécies já estudadas, desde 1979, no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, sob a orientação do professor Khosrow Ghavami. Onde foram desenvolvidos vários programas de investigação para o emprego do bambu e outras fibras vegetais na construção de edificações de baixo custo, substituindo produtos de asbesto, aço, cimento e outros materiais poluentes e não renováveis. Podendo este ser utilizado como material alternativo na engenharia civil. / [en] The bamboo presents low consumption of energy and low cost of production, beyond being a renewable and ecological material. It is a potentially promising material that comes demonstrating great qualities for the civil construction. Studies had shown that the relation tensile strenght and specific weight of the bamboo is 2,77 times bigger that of the steel. This thesis presents the results of an experimental investigation to establish the physical, mechanics and meso-structural, of the bamboo of the species Guadua weberbaueri for possible application in the civil engineering as a non- conventional material. The results of the mechanical rehearsals showed compatible values to other researched species. It was concluded that the material when subject to traction loads, shear or compression presented similar behavior to the of other studied species already, since 1979, in the Department of Civil Engineering of PUC-Rio, under the orientation of professor Khosrow Ghavami. Where some programs of inquiry for the vegetal job of the bamboo and other staple fibers in the construction of edifications of low cost had been developed, substituting pollutant products of asbestos, steel, cement and other pollutant materials didn´t renew. Being able this being used as non-conventional material in civil engineering.

Empregamos a técnica de Dinâmica Molecular para estudar propriedades de defeitos pontuais nos compostos intermetálicos ZrNi e Zr2Ni. Descrevemos as configurações estáveis de defeitos e mecanismos de migração, assim como as energias envolvidas. Os potenciais interatômicos foram derivados do Embedded Atom Model. No intuito de levar em conta a variação de estequiometria causada pela presença de alguns tipos de defeitos em intermetálicos, apresentamos um método numérico que fornece a energia efetiva de formação de defeitos e aplicamos o método ao ZrNi e Zr2Ni. Os resultados mostraram que vacâncias são mais estáveis na sub—rede do Ni, com energia de formação de 0,83 e-0,61 eV em ZrNi e Zr2Ni, respectivamente. Vacâncias de Zr são instáveis em ambos compostos; elas decaem espontaneamente em pares anti—sítio e vacância de Ni. Configurações e energias de formação de intersticiais também foram calculadas e mostraram comportamentos similares. Em ZrNi, a migração de vacâncias ocorre preferencialmente nas direções [025] e [100], com as respectivas energias de migração 0,67 e 0,73 eV, e é um processo essencialmente bidimensional no plano (001). Em Zr,Ni, a migração de vacâncias é unidimensional, ocorrendo na direção [001], com energia de migração de 0,67 eV. Em ambos compostos a presença de defeitos de anti—sítio de Ni diminui a energia de migração da vacância de Ni em até 3 vezes e facilita a movimentação em três dimensões. Mecanismos de anel não são energeticamente eficientes em comparação com saltos diretos. As configurações estáveis de intersticiais em ambos compostos consistem em um átomo de Ni sobre o plano (001) entre dois vizinhos de Zr fora do plano. Intersticiais de Zr são instáveis e tendem a deslocar um átomo de Ni, ocupando seu sítio. Energias de deslocamento foram estudadas através de simulações de irradiação de ambos compostos. Durante o processo de colisão binária, um potencial universal ZBL foi usado para colisões a curta distância. Para distâncias intermediárias usamos um potencial de união arbitrário. Zr mostrou—se mais difícil de ser arrancado de seu sítio do que Ni. Encontramos valores de energia de deslocamento no intervalo de aproximadamente 29 eV até 546 eV. Alguns resultados experimentais são mostrados e apresentam boa concordância com os cálculos. / We have employed the Molecular Dynamics approach to study the properties of point defects in the ZrNi and Zr2Ni intermetallic compounds. We describe the defects stable configuration and migration mechanisms, as well as the energetics involved. The interatomic potentials were derived from the Embedded Atom Model. In order to take into account the change of stoichiometry caused by the presente of some types of defects in intermetallics, we present a numerical method which retums the effective defect formation energy and apply the method to ZrNi and Zr2Ni. The results showed that vacancies are most stable in the Ni sublattice, with formation energy of 0.83 and 0.61 eV in ZrNi and Zr2Ni, respectively. Zr vacancies are unstable in both compounds; they spontaneously decay to pairs of Ni vacancy and antisite defect. The interstitial configurations and formation energies were also calculated, with similar behaviors. In ZrNi, vacancy migration occurs preferentially in the [025] and [100] directions, with migration energy of 0.67 and 0.73 eV, respectively, and is essentially a two—dimensional process, in the (001) plane. In Zr2Ni, vacancy migration is one—dimensional, occurring in the [001] direction, with a migration energy of 0.67 eV. In both compounds, the presence of Ni antisite defects decreases the Ni vacancy migration energy by up to a factor of three, and facilitates three—dimensional motion. Ring mechanisms are not energetically efficient compared to direct vacancy jumps. The stable interstitial configurations for both compounds consist of a Ni atom lying on the (001) plane between two out—of—plane nearest—neighbor Zr atoms. Displacement threshold energies were calculated through irradiation simulations of both compounds. During the collision process, a universal ZBL potential was used for the Glose encounter cases. For intermediate distances we used a bridging arbitrary potential. Zr showed to be harder to displace than Ni. We found displacement threshold energies ranging from roughly 29 eV up to 546 eV. Some experimental results are given and show good agreement with the calculations.

[pt] Ainda hoje, no Brasil, o fibrocimento à base de matriz cimentícia reforçados com amianto permanecem como o principal compósito fibroso utilizado em larga escala de produção, apesar da constatação dos seus malefícios, como doenças respiratórias e câncer, causados por esta fibra durante o processo de extração, fabricação e instalação. Nos EUA, União Européia e Canadá a produção de materiais reforçados com amianto foi proibida ou sofreu sérias restrições ao seu uso. No Brasil há uma promessa do governo federal de se iniciar a diminuição da extração do amianto a partir de 2005 até sua completa extinção. Frente a inadequação do uso do amianto para produção de materiais de construção sem riscos à saúde da sociedade, surge a necessidade de se encontrar um substituto com propriedades físicas e mecânicas adequadas que seja ecológico e de custo adequado. Neste trabalho é analisado o uso de polpas celulósicas de bambu, com dois estágios de tratamento diferentes, quais sejam polpas antes do processo de refino e após este processo, para reforço de matrizes cimentícias, utilizando o processo de produção Hatschek em escala laboratorial. As polpas celulósicas foram utilizadas nas porcentagens de 4, 6, 8, 10, 12, 14 e 16% em relação a massa do cimento, sendo utilizada a matriz plena como referência. Foi estudado ainda a substituição parcial do cimento por um resíduo de fábrica de tijolos na proporção de 20, 30 e 40% em relação a massa do cimento e o uso de dois tipos de equipamentos de produção diferentes. O objetivo deste trabalho é determinar a porcentagem ideal de reforço para os dois tipos de polpas utilizadas, discutindo as propriedades físicas, mecânicas e microestruturais de cada um destes compósitos. / [en] Still today, in Brazil, the fibre cement to the base amianthus is the main fibrous composite to the base of main cement with wide production scale, despite verification of its damages, as breathing diseases and cancer, caused by this fiber during the extraction process, production and installation. In the USA, European Union and Canada the production of materials to the base of amianthus are prohibited or they suffered serious restrictions. In Brazil, the federal government wile begin to extinguish the amianthus extraction in 2005 due to the problems used for amianthus writer allow, it is necessary to get a new material with appropriate physical and mechanical properties, that is ecofriendly and of appropriate cost. In this work the use of pulps bamboo cellulose`s is analyzed, with two types of treatment, which are pulps before the process of I refine and after this process, for reinforcement of main cimentícias, using the production process Hatschek in scale laboratories. The pulps cellulose`s was used in the percentages of 4, 6, 8, 10, 12, 14 and 16% in relation to mass of the cement, being used the full head office as reference. In addition, it was substitution of the cement by a residue of the it manufactures of bricks in the proportion of 20, 30 and 40% in relation to mass of the cement and two types of equipment of different production. The aim of this work is to determine the ideal percentage of reinforcement for the two used types of pulps used, discussing the physical properties, mechanics and microstructure of each one of these composites.

[pt] Ao longo do tempo de vida de um poço de petróleo, a produção de óleo pode sofrer uma variação significativa. Sendo assim, esta que, anteriormente, era composta em sua maioria de petróleo pode acabar se tornando em uma mistura de água e óleo, gerando a ocorrência de emulsões no sistema. Contudo, a presença dessas emulsões torna-se um problema recorrente para a indústria de petróleo, uma vez que acarretam em um aumento de custos de transporte e processamento do óleo. Com isso, a verificação da eficiência de separação primária de emulsões ocorre, normalmente, através da utilização de emulsões reais retiradas dos campos. Todavia, tais emulsões são fluidos que podem apresentar comportamentos tóxicos, voláteis e inflamáveis [1]. Somado a isso, a falta da confiabilidade necessária para a aferição da eficiência dessas tecnologias de separação uma vez que há uma extrema dificuldade de repetibilidade das emulsões sintetizadas a partir do óleo cru, induz à necessidade de utilização de fluidos modelos que possuam comportamentos similares ao petróleo. O objetivo geral deste trabalho é, sobretudo, aprofundar o estudo das emulsões de petróleo e desenvolver um método para a síntese de fluidos de trabalho com características reológicas, de formação e de estabilidade semelhantes às de óleos e emulsões reais encontrados no campo. Assim, para o desenvolvimento deste trabalho, óleos modelo com características macroscópicas similares a dois diferentes petróleos (A e B) foram sintetizados. Verificou-se, então, que as emulsões modelo obtiveram um comportamento mais similar às emulsões formadas a partir do petróleo A. Contudo, tais sistemas apresentaram um fenômeno de shear-thinning no regime semi diluído, devido, sobretudo, a diferenças qualitativas na estrutura dos agentes tensoativos das emulsões de petróleo e os surfactantes comerciais utilizados em emulsões modelo. / [en] Over the life of an oil well, oil production can vary significantly. The production that initially mostly composed of petroleum eventually becomes a combination of water and oil, causing the occurrence of emulsions in the system. The presence of these emulsions becomes a recurring problem for the oil industry as they lead to increase in transportation and oil processing costs. Verification of the primary separation efficiency of emulsions usually occurs with the use of emulsions taken from the field. However, such emulsions are fluids that may exhibit toxic, volatile and flammable behaviors [1]. In addition, the measurement of separation efficiency technologies is typically not reliable due to an extreme difficulty in obtaining repeatability of emulsions synthesized from crude oil, which induces the need to use model fluids whose behavior is similar to petroleum. The general objective of this work is to deepen the study of petroleum emulsions and develop a method for the synthesis of working fluids with rheological characteristics, formation and stability similar to those of real oils and emulsions found in the field. Therefore, for the development of this work, model oils with macroscopic characteristics very close to two different crude oils (A and B) were synthetized. It was found that model emulsions possessed very similar behavior of A-oil emulsions. However, model emulsions showed shear thinning phenomenon in the semi-diluted regime, probably due to qualitative differences between the indigenous surfactants of real emulsions and commercial surfactants used in model emulsions.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência da substituição de frações de areia por rejeito de minério de ferro (RMF) no concreto. Estudaram-se a reatividade do rejeito com o cimento, as variações de porosidade, a trabalhabilidade e o efeito filler do material. Para isso uma série de ensaios químicos, físicos, mecânicos e térmicos foram conduzidos. O RMF foi caracterizado quanto à composição química, granulometria e massa específica. Constatou-se que o material é formado por sílica e hematita e possui massa específica muito próxima à da areia, embora seja uma ordem de grandeza mais fino. Para avaliar a reatividade do RMF confrontou-se os resultados de diversos experimentos. Foram realizados ensaios de compressão axial em pastas de cimento com substituição de 10 por cento, 20 por cento e 30 por cento de cimento por RMF, em diferentes idades. O RMF foi ensaiado quimicamente pelo método Chapelle modificado e o índice de atividade pozolânica foi determinado. Além disso, fragmentos de concreto com RMF, aos 28 e 90 dias, foram ensaiados por termogravimetria e os produtos de hidratação comparados à amostra de referência. O grau de cristalinidade do RMF foi determinado por difração de raios-X. Todas as evidências indicam que o material é inerte. O efeito do RMF na trabalhabilidade do concreto e da pasta de cimento foi avaliado por ensaio de abatimento (slump test) e espalhamento (flow table), respectivamente, e detectou-se um aumento da trabalhabilidade com o aumento da fração de RMF. A porosidade foi avaliada por ensaio de imersão em água no concreto com diferentes frações de RMF, e por ensaio de microtomografia computadorizada, na qual foi determinada a distribuição dos poros. De modo geral, detectou-se tendência de redução da porosidade com o acréscimo do RMF. A resistência mecânica do concreto foi avaliada para substituições de 10 por cento, 20 por cento e 30 por cento de areia por RMF e os resultados foram comparados à substituição das mesmas frações de areia por material inerte, na granulometria do RMF. O efeito filler causou um aumento da resistência, tendo o melhor resultado sido obtido com a fração de 20 por cento de RMF. Também foi avaliado o comportamento à flexão em prismas de concreto com adição de fibras de aço na fração de 30 kg/m cúbicos e 20 por cento de substituição de areia por RMF. Os resultados de cargas máximas, tensões residuais e tenacidade foram, em média, muito próximos nas amostras com RMF e de referência. / [en] The present work aims to investigate the influence of the replacement of sand fractions by iron ore tailings (IOT) on concrete. The reactivity of tailings in the presence of cement, the variation of porosity and workability, and the filler effect of the material were studied. For this purpose, a series of chemical, physical, mechanical and thermal tests were conducted. The IOT was characterized by its chemical composition, particle size and specific weight. It is found that the material is formed by silica and hematite and has a specific weight similar to that of sand, although its grains are ten times smaller. To evaluate the reactivity of the IOT, the results of several experiments were compared. Axial compression tests were performed on cement pastes with replacement of 10 percent, 20 percent and 30 percent cement by IOT at different ages. The IOT was chemically tested by the modified Chapelle test and the pozzolanic activity index was determined. In addition, IOT concrete fragments at 28 and 90 days were tested by thermogravimetry and the hydration products were compared to the reference sample. The degree of crystallinity of the IOT was determined by X-ray diffraction. All evidence indicates that the material is inert. The effect of IOT on the workability of concrete and cement paste was tested by slump test and flow table, respectively, and an increase in workability was detected by increasing the IOT fraction. Porosity was evaluated by the water immersion test on concretes with different IOT fractions, and by computed tomography, which determined the pore distribution. In general, a tendency to reduce porosity was observed as IOT fraction increased. The mechanical strength of the concrete was evaluated for 10 percent, 20 percent and 30 percent sand replacements by IOT and the results were compared to the replacement of the same sand fractions by inert material, in the IOT granulometry. The filler effect caused an increase in resistance, with the best result being the 20 percent IOT fraction. It was also evaluated the flexural behavior in prismatic concrete specimens with addition of steel fibers in the fraction of 30 kg/m cubic and 20 percent of sand substitution by IOT. The results of maximum loads, residual stresses and toughness were on average very similar in the IOT and reference samples.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-28T14:44:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoMetodoAnalise.pdf: 4248322 bytes, checksum: f214f1bc50bd5566e0dacc57bf63f4b4 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-04-02T14:29:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoMetodoAnalise.pdf: 4248322 bytes, checksum: f214f1bc50bd5566e0dacc57bf63f4b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T14:29:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_DesenvolvimentoMetodoAnalise.pdf: 4248322 bytes, checksum: f214f1bc50bd5566e0dacc57bf63f4b4 (MD5) Previous issue date: 1983 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo teórico-experimental do processo de solidificação de metais, com temperatura inicial acima da temperatura de fusão, em moldes cilíndricos refrigerados. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica dos principais métodos de análise da transferência de calor em sistemas metal/ molde. Em seguida, utilizando um dispositivo simulador de solidificação radial em geometrias cilíndricas, foram obtidos resultados experimentais do tempo em função da espessura solidificada. Posteriormente foi desenvolvido um método para a análise da cinética de solidificação de metais superaquecidos em moldes cilíndricos refrigerados e os resultados obtidos com o emprego do mesmo foram comparados com os valores experimentais. Possíveis aplicações do método proposto na solução de problemas práticos de fundição são apresentadas. Finalmente e apresentado um estudo comparativo da cinética de metais solidificados em moldes com geometrias plana, cilíndrica e esférica. / This work presents a theoretical-experimental study on the solidification of metals, initially at a temperature above the melting point, in cooled cylindrical moulds. A literature survey was carried out regarding the heat transfer methods applied to solidification in metal/mould systems. Using a radial water cooled device simulating the solidification of cylindrical geometries, experimental values of the solidified thickness as function of time were obtained. A method was developed to analyse the solidification kinetics of superheated metals in cooled cylindrical moulds and the predictions furnished by this method were compared with the experimental data. Possible applications of the proposed method to the solution of practical problems in the foundry process 3re presented. Finally a comparative study of the solidification kinetics of solidified metals in plane, cylindrical and spherical geometries is presented.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-28T15:17:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseParametrosInfluencia.pdf: 18364469 bytes, checksum: e4c99cfc3b8fff9e8bd927b2fd1dbf3a (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-04-02T14:40:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseParametrosInfluencia.pdf: 18364469 bytes, checksum: e4c99cfc3b8fff9e8bd927b2fd1dbf3a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-02T14:40:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseParametrosInfluencia.pdf: 18364469 bytes, checksum: e4c99cfc3b8fff9e8bd927b2fd1dbf3a (MD5) Previous issue date: 1992 / Constitui objetivo fundamental deste trabalho, a análise teórico-experimental de todos os fatores relativos ao sistema metal/molde que apresentem influência direta ou indireta sobre a qualidade superficial de lingotes. Para tanto, foi necessário simular-se condições de transferência de calor e de solidificação na primeira etapa de resfriamento do processo de lingotamento contínuo. O que foi feito através da construção de um dispositivo de lingotamento estático formado por um conjunto constituído de duas partes principais, que são: um molde de cobre refrigerado a água e um molde de refratário que permite alimentação do metal líquido pela base, de tal forma a simular o movimento relativo entre o lingote e o molde no processo de lingotamento contínuo. Inicialmente é abordado a análise das hipóteses teóricas, formuladoras dos prováveis mecanismos de formação de marcas superficiais, através de ensaios de resfriamento e solidificação com compostos orgânicos. Em seguida, foram examinados parâmetros térmicos de influência, tais como a força motriz de distorção térmica (?) e o coeficiente global de transferência de calor (hg) e o superaquecimento. Além destes aspectos analisou-se ainda, a influência da composição química (ligas com diferentes intervalos de solidificação) e da velocidade de lingotamento. Finalmente, todos os parâmetros de influência são analisados conjuntamente para estabelecer-se o mecanismo básico da formação de marcas superficiais durante o lingotamento.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-05-29T15:53:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Definir palavras-chave on 2014-08-06T16:12:41Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-27T13:10:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-10T14:50:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-10T14:50:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_ModelagemNumericaInfluencia.pdf: 27445698 bytes, checksum: b2f20d88d64f730c32bbbb597ce25bad (MD5) Previous issue date: 1993 / UFPA - Universidade Federal do Pará / PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A. / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A América do Sul apresenta várias peculiaridades geomagnéticas, uma delas, é a presença do Eletrojato Equatorial, o qual se estende de leste para oeste no Brasil ao longo de aproximadamente 3500 km. Considerando-se o fato de que a influência do Eletrojato Equatorial pode ser detectada a grandes distâncias do seu centro, isto suscita o interesse em se estudar os seus efeitos na exploração magnetotelúrica no Brasil. A influência do eletrojato equatorial na prospecção magnetotelúrica tem sido modelada para meios geológicos uni e bidimensionais valendo-se para isto de soluções analíticas fechadas e de técnicas numéricas tais como elementos finitos e diferenças finitas. Em relação aos meios geológicos tridimensionais, eles tem sido modelados na forma de "camadas finas", usando o algoritmo "thin sheet". As fontes indutoras utilizadas para simular o eletrojato equatorial nestes trabalhos, tem sido linhas de corrente, eletrojatos gaussianos e eletrojatos ondulantes. Por outro lado, o objetivo principal da nossa tese foi o modelamento dos efeitos que o eletrojato equatorial provoca em estruturas tridimensionais próprias da geofísica da prospecção. Com tal finalidade, utilizamos o esquema numérico da equação integral, com as fontes indutoras antes mencionadas. De maneira similar aos trabalhos anteriores, os nossos resultados mostram que a influência do eletrojato equatorial somente acontece em frequências menores que 10-1 Hz. Este efeito decresce com a distância, mantendo-se até uns 3000 km do centro do eletrojato. Assim sendo, a presença de grandes picos nos perfis da resistividade aparente de um semi-espaço homogêneo, indica que a influência do eletrojato é notável neste tipo de meio. Estes picos se mostram com diferente magnitude para cada eletrojato simulado, sendo que a sua localização também muda de um eletrojato para outro. Entretanto, quando se utilizam modelos geo-elétricos unidimensionais mais de acordo com a realidade, tais como os meios estratificados, percebe-se que a resposta dos eletrojatos se amortece significativamente e não mostra muitas diferenças entre os diferentes tipos de eletrojato. Isto acontece por causa da dissipação da energia eletromagnética devido à presença da estratificação e de camadas condutivas. Dentro do intervalo de 3000 km, a resposta eletromagnética tridimensional pode ser deslocada para cima ou para baixo da resposta da onda plana, dependendo da localização do corpo, da frequência, do tipo de eletrojato e do meio geológico. Quando a resposta aparece deslocada para cima, existe um afastamento entre as sondagens uni e tridimensionais devidas ao eletrojato, assim como um alargamento da anomalia dos perfis que registra a presença da heterogeneidade tridimensional. Quando a resposta aparece deslocada para baixo, no entanto, há uma aproximação entre estes dois tipos de sondagens e um estreitamento da anomalia dos perfis. Por outro lado, a fase se mostra geralmente, de uma forma invertida em relação à resistividade aparente. Isto significa que quando uma sobe a outra desce, e vice-versa. Da mesma forma, comumente nas altas frequências as respostas uni e tridimensionais aparecem deslocadas, enquanto que nas baixas frequências se mostram com os mesmos valores, com exceção dos eletrojatos ondulantes com parâmetros de ondulação α = —2 e —3. Nossos resultados também mostram que características geométricas próprias das estruturas tridimensionais, tais como sua orientação em relação à direção do eletrojato e a dimensão da sua direção principal, afetam a resposta devido ao eletrojato em comparação com os resultados da onda plana. Desta forma, quando a estrutura tridimensional é rotacionada de 90°, em relação à direção do eletrojato e em torno do eixo z, existe uma troca de polarizações nas resistividades dos resultados, mas não existem mudanças nos valores da resistividade aparente no centro da estrutura. Ao redor da mesma, porém, se percebe facilmente alterações nos contornos dos mapas de resistividade aparente, ao serem comparadas com os mapas da estrutura na sua posição original. Isto se deve à persistência dos efeitos galvânicos no centro da estrutura e à presença de efeitos indutivos ao redor do corpo tridimensional. Ao alongar a direção principal da estrutura tridimensional, as sondagens magnetotelúricas vão se aproximando das sondagens das estruturas bidimensionais, principalmente na polarização XY. Mesmo assim, as respostas dos modelos testados estão muito longe de se considerar próximas das respostas de estruturas quase-bidimensionais. Porém, os efeitos do eletrojato em estruturas com direção principal alongada, são muito parecidos com aqueles presentes nas estruturas menores, considerando-se as diferenças entre as sondagens de ambos tipos de estruturas. Por outro lado, os mapas de resistividade aparente deste tipo de estrutura alongada, revelam um grande aumento nos extremos da estrutura, tanto para a onda plana como para o eletrojato. Este efeito é causado pelo acanalamento das correntes ao longo da direção principal da estrutura. O modelamento de estruturas geológicas da Bacia de Marajó confirma que os efeitos do eletrojato podem ser detetados em estruturas pequenas do tipo "horst" ou "graben", a grandes distâncias do centro do mesmo. Assim, os efeitos do eletrojato podem ser percebidos tanto nos meios estratificados como tridimensionais, em duas faixas de freqüência (nas proximidades de 10-1 Hz e para freqüências menores que 10-3 Hz), possivelmente influenciados pela presença do embasamento cristalino e a crosta inferior, respectivamente. Desta maneira, os resultados utilizando o eletrojato como fonte indutora, mostram que nas baixas freqüências as sondagens magnetotelúricas podem ser fortemente distorcidas, tanto pelos efeitos galvânicos da estrutura tridimensional como pela presença da influência do eletrojato. Conseqüêntemente, interpretações errôneas dos dados de campo podem ser cometidas, se não se corrigirem os efeitos do eletrojato equatorial ou, da mesma forma, não se utilisarem algoritmos tridimensionais para interpretar os dados, no lugar do usual modelo unidimensional de Tikhonov - Cagniard. / South America presents several unique geomagnetic features, one of which is the Equatorial Electrojet, a current system which extends east - west in Northern Brazil, for almost 3500 km. Considering the fact that the influence of the Equatorial Electrojet can be detected at great distances from its central axis, it is important to understand its effects on magnetotelluric exploration in Brazil. In magnetotelluric prospecting, the influence of the equatorial electrojet has been modelled for both one and two - dimensional geological media, employing both analytical and numerical techniques solutions such as finite element and finite difference. Three-dimensional geological media have been modeled by "thin – layers "using a "thin sheet" algorithm. Lines of current, gaussian electrojets and undulatory electrojets have been used as induction sources to simulate the equatorial electrojet in these algorithms. In this thesis the principal objective is to model the effects of the equatorial electrojet on three - dimensional structures commonly found in geophysical prospecting. To accomplish this, we have computed numerical solutions of the integral equation for three - dimensional media using the inductive sources mentioned before. As previous works have indicated, our results also show that the influence of the equatorial electrojet is prominant only for frequencies lower than 10-1 Hz. This influence decreases with distance but is detectable up to as far as 3000 km from the center of the electrojet. Thus, the presence of peaks in the apparent resistivity profiles over a homogeneous half - space indicates that the influence of the electrojet is more noticeable for this kind of medium. These peaks display different amplitudes for each type of simulated electrojet, and the peak locations also change from one electrojet to the other. However, when we use more geologically realistic one - dimensional models such as a stratified media, the effect of the electrojet source diminishes considerably and the results do not vary greatly for the different kinds of electrojet employed in the model. This effect is caused by the electromagnetic energy dissipation due to the presence of stratified conductive layers within the media. Within the 3000 km region, the three - dimensional electromagnetic response can be larger or smaller than the plane wave response, depending on location body, frequency, kind of the electrojet and geology. When the apparent resistivity is larger than the plane wave response, there is a spread between the one and the three-dimensional sounding curves caused by the electrojet, as well as a widening of the profile anomaly caused by the three - dimensional inhomogeneities relative to the one due to a plane wave. When the apparent resistivity is less the two kinds of sources yield anomalies approximately equal as well as a shortening of the profile anomaly. On the other hand, the phase usually shows an inverted way related to the apparent resistivity. This means that when one phase goes up the apparent resistivity goes down, and vice - versa. Similarily at high frequencies, the one and three - dimensional phases are offset, while at low frequencies they are the same, except for the undulating electrojet with undulation factor α = -2 and -3. Our results also show that the geometric characteristics of three-dimensional structures, such as their orientation relative to the direction of the electrojet and the dimensions of their principal direction, change the response due to the electrojet source as compared to a plane wave source. For example, when the three - dimensional structure is rotated 90 degrees, relative to the direction of the electrojet, there is a change in polarization (of the electric and magnetic fields) but there are no changes in the values of apparent resistivity at the center of symmetry of the structure. When the measurements are taken away from the center of symmetry changes in the apparent resistivity are shown when compared with the unrotated structure. This is due to the persistente of the galvanic effects at the center of the structure and the presence of inductive effects at the periphery of the three - dimensional body. When we elongate the principal direction of the three - dimensional structure, the magnetotelluric soundings start to approach those of two-dimensional structures. This is more noticiable in the XY polarization. Even so, the responses of the models tested are still quite different from the responses of the quasi two - dimensional structures. Nevertheless, the effects of the electrojet in structures with elongated principal direction are very similar to those present in smaller structures, considering the differences between the soundings of both kinds of structures. On the other hand, the apparent resistivities of this kind of elongated structures show a great increase at the edges of these structures, both for the plane wave or electrojet sources. This effect is caused by the chanelling of the current along the main direction of the structure. The modelling of gelogical structures in the Marajó Basin, confirms that the effects of the electrojet can be detected even in small horst and graben structures located at great distances from electrojet center. Electrojet effects are noticeable in both one and three - dimensional media for two frequency bands, one near 10-1 Hz and another band, between 10-3 Hz to DC. This possibly reflects the influence of a resistive geological basement and a resistive lower crust, respectively. The results of the analysis, using the electrojet as an inductive source show that at low frequencies the computed responses from the magnetotelluric soundings can be strongly distorted, both by galvanic effects in the three - dimensional structure as well as the presence of the electrojet. Therefore, if the equatorial electrojet effects are not accounted for, a misleading interpretation magnetotelluric data will result. Similarily, a three - dimensional model should be used to interpret the data, instead of one-dimensional Tikhonov-Cagniard model.

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Este novo modelo engloba a maioria dos modelos utilizados até o momento como casos especiais, além de superar as limitações dos mesmos. Seu circuito analógico inclui uma impedância não linear do tipo r (iwtf)-n que simula o efeito das superfícies rugosas das interfaces entre os grãos bloqueadores (partículas metálicas e/ou de argilas) e o eletrólito. A impedância de Warburg generalizada está em série com a resistência dos grãos bloqueadores da passagem de corrente e em paralelo com a impedância da dupla camada associada a essas interfaces. Esta combinação está em série com a resistência do eletrólito nas passagens dos poros bloqueados. Os canais não bloqueados são representados por uma resistência que corresponde à resistividade normal CC da rocha. A combinação desta resistência com a capacitância "global" da rocha é finalmente conectada em paralelo ao resto do circuito mencionado acima. Os parâmetros deste modelo incluem a resistividade CC (p0), a cargueabilidade (m), três tempos de relaxação (t, Tf and T2), um fator de resistividade de grãos (δr), e o expoente de freqüência (η). O tempo de relaxação fractal (Tf), e o expoente de frequencia (η) estão relacionados à geometria fractal das interfaces rugosas entre os minerais condutivos (grãos metálicos e/ou partículas de argila bloqueando os canais dos poros) e o eletrólito. O tempo de relaxação (T) é um resultado da relaxação em baixa freqüência das duplas camadas elétricas formadas nas interfaces eletrólito-cristais, enquanto (T0) é o tempo de relaxação macroscópico da amostra como um todo. O fator de resistividade dos grãos (δr) relaciona a resistividade dos grãos condutivos com o valor de resistividade CC da rocha. A resistividade CC da rocha (p0), e δr estão relacionados à porosidade, à condutividade do eletrólito e às relações mineralógicas entre a matriz e os grãos condutivos. O modelo foi testado sobre um intervalo largo de freqüências contra dados experimentais de amplitude e fase da resistividade bem como para dados de constante dielétrica complexa. Os dados utilizados neste trabalho foram obtidos a partir da digitalização de dados experimentais publicados, obtidos por diversos autores e englobando amostras de rochas sedimentares, ígneas e metam6rficas. É mostrado neste trabalho que os parâmetros deste modelo permitem identificar diferenças texturais e mineralógicas nas rochas. Bote modelo foi introduzido, primeiramente, como propriedade intrínseca de um semiespaço homogêneo sendo demonstrado, neste trabalho, que a resposta observada em superfície reflete as propriedades intrínsecas do meio polarizável, sendo o acoplamento eletromagnético desprezível em freqüências menores que 104 Hz. Em seguida, o meio polarizável foi embebido em um pacote de N camadas sendo demonstrado que os parâmetros fractais do meio polarizável podem ser obtidos do levantamento em superfície para diferentes espessuras dessa camada. Isto justifica a utilização pura e simples de modelos de polarização desenvolvidos para amostras em laboratório para ajustar dados de campo, o que vem sendo feito sem uma justificativa bem fundamentada. Estes resultados demonstram a importância para a prospecção geolétrica do modelo proposto nesta tese. / Rocks containing disseminated metallics or clay particles in natural environment where electrolytic solutions fill the pore spaces, show a certain type of polarization at low frequencies known as induced electrical polarization. In this thesis, a new model to describe the electrical polarization on rocks was developed, not only for low frequencies, but spanning the entire electromagnetic spectrum used in geolectric prospection. This new model encompasses most of the other commonly used models as special cases, and overcomes some of the known limitations. The proposed circuit analog includes a non-linear impedance r(iwtf)-1 which simulates the effects of the rough surface of the interfaces between the blocking grains (metallic or clay particles) and the electrolyte. This generalized Warburg impedance is in series with the resistance of the blocking grains and both are shunted by the double layer capacitance. This combination is in series with the resistance of the electrolyte in the blocked pore passages. The unblocked pore paths are represented by a. resistance which corresponds to the normal DC resistivity of the rock. The parallel combination of this resistance with the "bulk" sample capacitance is finally connected in parallel to the rest of the above-mentioned circuit. The parameters of this model include the DC resistivity (p0), the chargeability (m), three relaxation times (T, Tf and T0), a grain resistivity factor (δr) and the frequency exponent (η). The fractal relaxation time (Tf) and the frequency exponent (η) are related to the fractal geometry of the rough pore interfaces between the conductive grains (metallic or clay minerals which are blocking the pore paths) and the electrolyte. The relaxation time T is a result of the low-frequency relaxation of the electrical double layers formed between the electrolyte and the crystals, whereas T0 is a macroscopic relaxation time of the "bulk" sample. The grain resistivity factor (δr) relates the resistivity of the conductive grains with the DC resistivity value of the rock. The DC resistivity of the rock and δr are related to the porosity, the electrolyte conductivity and the volumetric ratios between the matrix and the conductive grains. The model was tested over a wide range of frequencies against experimental data obtained for amplitude and phase of resistivity or conductivity as well as for the complex dielectric constant. The data used in this work were obtained from digitizing published experimental data, obtained by several authors from sedimentary, metamorphic and igneous rocks. The results show that the parameters of this model are related to textural and mineralogical aspects of the rocks. This model was introduced firstly as the intrinsic electric property of a homogeneous and polarizable half-space, and it was demonstrated, in this thesis, that the response observed at the surface is equivalent to the intrinsic property of the polarizable medium, been the electromagnetic coupling irrelevant to frequencies lower than 104 Hz. Next, the polarizable medium was embedded as an intermediate layer between two non-polarizable layers with the same De resistivity. The response obtained shows that the frequency exponent of the fractal medium could be determined even when the polarizable medium is at a considerable depth in relation to the dipole-dipole length. This justifies the use of simple models developed to explain the response of laboratory samples to fit field data, and that is being used without a right justification. These results shows the importance of the proposed model to the geoelectric prospection.

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Agora, usando meios mais modernos para interpretação automática de SEVs, voltou-se a interpretá-las com a finalidade de apresentar uma visão regional dos principais aquíferos da área, agrupar as SEVs em famílias características, testar até que ponto essa interpretação é confiável e propor o modelamento bidimensional como técnica alternativa para interpretar as SEVs realizadas em certos locais da área em questão. Como resultado dessa interpretação, com base na teoria convencional dos meios estratificados, foram definidos três tipos de sistemas de aquíferos. 1. O primeiro, denominado de aquífero profundo, situado a profundidades maiores que 50m, estende-se por toda a região prospectada, estando provavelmente associada às camadas superiores da Formação Marajó ou às litologias altamente resistivas das camadas mais profundas do Grupo Pará. 2. O segundo, denominado de aquífero raso e de média profundidade, localiza-se na parte sul e sudeste da região a profundidades compreendidas entre 10 a 50m, e está associado às lentes arenosas do Grupo Pará. 3. O terceiro, é constituído pelos paleocanais e estruturas similares, distribuídos aleatoriamente na região a pouca profundidade. A partir do estudo detalhado das SEVs, decidiu-se classificá-las em 3 famílias características com seus respectivos tipos e apresentar mapas de localização e da espessura dos aquíferos, bem como mapas de condutância longitudinal total e resistividade média da área. Estes últimos, permitem que se divida a região dos campos da Ilha de Marajó em três zonas principais: 1. Uma, altamente resistiva, situada ao sul e sudeste, a qual coincide com os terrenos aflorantes do Grupo Pará. 2. Outra, altamente condutiva, está localizada no centro e norte, onde se encontram aleatoriamente distribuídos os paleocanais e coincide com os terrenos topograficamente mais baixos, geralmente argilosos e embebidos de água salgada, que são procedentes da erosão dos terrenos circundantes topograficamente mais altos. 3. A última é medianamente resistiva e está relacionada com os terrenos vizinhos à cidade de Chaves (noroeste da região dos campos), os quais apresentam semelhanças com os do sul e sudeste da área. Usando-se a técnica de inversão na interpretação de uma SEV característica de cada família, testou-se, através do seu tratamento estatístico, até que ponto os modelos usados na interpretação dessas SEVs (teoria convencional dos meios estratificados) seriam confiáveis. Conclui-se, então, que a alta correlação existente entre os parâmetros dos modelos assumidos (camadas horizontais, isotrópicas e homogêneas) pode-se dever à utilização de modelos geofísicos muito simples para interpretar a complexa geologia de Marajó. Tendo-se verificado que nem sempre é possível aplicar a teoria das SEVs em meios horizontalmente estratificados para interpretar SEVs obtidas em certos locais de Marajó, os quais muitas vezes apresentam bruscas variações laterais de resistividade, passou-se a demonstrar que estas variações laterais afetam profundamente os dados das SEVs, utilizando-se para isto a técnica dos elementos finitos, a qual leva em conta essa variação bidimensional das propriedades físicas do meio. Foi também possível com esta técnica, modelar uma estrutura rasa, semelhante a um paleocanal, concluindo-se que estes resultados sugerem o emprego, duma forma mais profunda, deste tipo de tratamento para os dados obtidos na região dos campos da Ilha de Marajó. / IDESP and NCGG have conducted field work on the East half of the Marajó Island performins over 800 VES (Vertical Electrical Sounding), in the last ten years. The work was done for hidrogeological purposes. A large number of these VES, however, were not adequately interpreted at the time due to lack of application of good quantitative techniques. We have then reinterpreted all the date using recently developed interpretation techniques with the following goals: to present the regional distribution of the main aquifers in the area; to group the VES in characteristics families; to test the goodness of the interpretation; and to propose bidimensional modelling as an alternative technique for interpretation of some of the VES performed in specific locations in the area. Initially, we did interpretation on assumption of a stratified earth and could identify three types of aquifers: 1. The first, named "deep aquifer", is located at depths deeper than 50m and can be found all over the prospected area. It seems to be associated to the upper layers of the Marajo Formation or it could be related to the highly resistive material of the deep layers of Pará Group. 2. The second, named "shallow aquifer", occur in the Southern and Southeastern portions of the area at depths between 10 and 50m. It is associated to the sandy lenses of the Para Group. 3. The least is represented by paleochannels and similar structures. It occurs scattered in a aleatory way in the area, at shallow depths. We have classified the VES after a detailled study in three characteristic families with its respectives types. This study also provided the preparation of maps of location and thickness of the aquifers, and maps of longitudinal conductance and average resistivity. The last ones helped to divided the region of campos of the Marajó Island in three main zones: 1. The first one is highly resistive and located in the Southern and Southeastern portions of the area. It correlates to the outcropping ground of Para Group. 2. The second, highly conductive, is located in the Central and Northern portions of the area, where occur the scattered paleochannels. The ground in this zone presents the lowest topographic values in the area and in general in contains clays and salty water. 3. The third is fairly resistive and it is related to the ground occurring in the neighborhood of the city of Chaves (Northwest of the region of camps), which are similar to that occurring in the Sourthern and Southeastern portions of the area. At last we have tested the interpretation confidence for the horizontally stratified earth conventional model used by applying the inversion technique on one characteristic VES of each family. We found a very high statistical correlation among the model parameters, probably due to the application of a too simple irrealistic geophysical model to the complex real earth of Marajo Island. The results from digital modelling by the finite element method demonstrated the influence of the abrupt lateral variation in resistivity on VES data. The finite element method was also used for modelling a shallow structure similar to a paleochannel. This result suggests that bi-dimensional models can be very helpfull in interpreting resistivity data collected in the region of camps of Marajo.