O revestimento de areia-asfalto a frio, ainda que pouco utilizado, é uma alternativa importante para construção de rodovias de baixo volume de tráfego no Estado do Ceará. Neste trabalho é apresentado estudo comparativo entre misturas de areia-asfalto fabricadas a frio com a utilização de emulsão asfáltica convencional e emulsão modificada com polímero. O objetivo da pesquisa é avaliar, através de ensaios de creep dinâmico, creep estático e o ensaio de desgaste Cantabro, se o uso da emulsão modificada com polímero resulta em uma mistura de areia-asfalto a frio mais resistente ao desgaste e à deformação permanente. As misturas asfálticas analisadas nesta pesquisa apresentaram boa resistência ao desgaste, mas em virtude das dificuldades ocorridas nos ensaios de creep não foram encontradas evidências de que o uso de emulsão modificada com polímero produzisse uma mistura de areia-asfalto a frio mais resistente / Cold sand-asphalt surface layer, although not widely used, is an important alternative for construction of low traffic roads in Ceará State. This work presents a comparative study between cold sand-asphalt mixtures produced with standart asphaltic emulsion and polymer modified emulsion. The aim of this research is to evaluate, with use of dynamic and static creep tests and the Cantabro wear out test, if the use of a polymer modified emulsion would result in a cold sand-asphalt mixture more resistent to wear out and permanent deformation. The asphaltic mixes analyzed in this research presented high wear out resistence, but due to dificulties occurred in creep tests there were not found evidences that the use of polymer modified emulsion would produce a more resistent cold sand-asphalt mixture

Neste projeto de pesquisa avaliou-se a etapa de filtração no processo de tratamento de água para abastecimento público. Para isto, foi utilizado um sistema de filtração piloto composto por quatro filtros rápidos por gravidade de camada profunda. Os filtros piloto foram alimentados com água decantada da Estação de Tratamento de Água Rio Grande, e operados com taxa de filtração de 500 m3/m2/dia. A concepção dos filtros variou em termos de material filtrante (areia e antracito), diâmetro dos grãos e altura do leito. Os filtros foram avaliados em termos de turbidez, contagem de partículas, evolução de perda de carga e velocidade ascensional de água de lavagem. Na Etapa 1, operando-se filtros de areia e antracito com diferentes diâmetros, o filtro de antracito com 1,3 mm de diâmetro e 120 cm de altura apresentou melhor comportamento no tocante aos parâmetros avaliados. Na etapa 2, comparando-se filtros de areia e de antracito com mesmo diâmetro (1,3 mm) e altura de leito (120 cm), mais uma vez o filtro de antracito foi superior. Acredita-se que os índices físicos justifiquem esse comportamento. Na Etapa 3, conclui-se que o aumento de altura de leito dos filtros de areia (1,3 mm) e antracito (1,3 mm) de 120 cm para 160 cm foi benéfico para ambos os materiais filtrantes em termos de qualidade do efluente, mas muito mais significativo para o antracito, e não se observou alteração de comportamento no tocante à evolução de perda de carga. Com o ensaio de fluidificação e expansão do leito filtrante, conclui-se que, considerando-se o mesmo tempo de duração da lavagem e a mesma expansão do leito, o filtro de antracito possibilitou a utilização de menor velocidade ascensional de água de lavagem, que representa grande economia com relação aos custos do sistema de lavagem. Assim, em todos os aspectos estudados, o uso de antracito (1,3 mm) como material filtrante para filtros rápidos por gravidade de camada profunda se mostrou mais vantajoso. / This project researched the filtration stage in the water treatment process for public use. The research used a pilot filtration system based on four rapid gravity depth bed filters, with a filtration rate of 500m3/m2/dia. The water used in the experiment came from sedimentation tank of the Rio Grande water treatment facility. During the experimental phase the filters were loaded with different depth, used different filter media (sand and anthracite) and used grain with different effective size. The filters were evaluated in terms of turbidity, particle count, head loss and superficial velocity of backwashing water. In the first part of the study, when analyzing the results of filters loaded to a depth of 120 cm using both sand and anthracite with different size, the anthracite filter with effective size of 1.3 mm was the one with the best results. In the second part of the study, when comparing anthracite and sand with same the effective size, the anthracite also presented better results. Finally when increasing the depth of the filter, both sand and anthracite filters showed improved performance in terms of effluent quality, but anthracite filters kept outperforming sand filters. In both case, there were no evidences of changing in the head loss development. When performing fluidization and expansion experiments, considering the same backwashing cycle time and expansion of filter media, the anthracite filter allowed lower superficial velocity which represents relevant economies in the washing system costs. Therefore the use of anthracite (1.3mm) as a filter medium for rapid gravity depth bed filters is recommended.

Transportation of unprocessed multiphase reservoir fluids from deep/ultra deep offshore through a long subsea tieback/pipeline is inevitable. This form of transportation is complex and requires accurate knowledge of critical transport velocity, flow pattern changes, phase velocity, pressure drop, particle drag & lift forces, sand/liquid/gas holdup, flow rate requirement and tieback sizing etc at the early design phase and during operation for process optimisation. This research investigated sand transport characteristics in multiphase, water‐oil‐gas‐sand flows in horizontal, inclined and vertical pipes. Two critical factors that influence the solid particle transport in the case of multiphase flow in pipes were identified; these are the transient phenomena of flow patterns and the characteristic drag & lift coefficients ( D C , L C ). Therefore, the equations for velocity profile were developed for key flow patterns such as dispersed bubble flow, stratified flow, slug flow and annular flow using a combination of analytical equations and numerical simulation tool (CFD). The existing correlations for D C & L C were modified with data acquired from multiphase experiment in order to account for different flow patterns. Minimum Transport Velocity (MTV) models for suspension and rolling were developed by combining the numerically developed particle velocity profile models with semi‐empirical models for solid particle transport. The models took into account the critical parameters that influence particle transport in pipe flow such as flow patterns and particle drag & lift coefficients, thus eliminate inaccuracies currently experienced with similar models in public domain. The predictions of the proposed MTV models for suspension and rolling in dispersed bubble, slug flow and annular flow show maximum average error margin of 12% when compared with experimental data. The improved models were validated using previously reported experimental data and were shown to have better predictions when compared with existing models in public domain. These models have the potential to solve the problems of pipe and equipment sizing, the risk of sand deposition and bed formation, elimination of costs of sand unloading, downtime and generally improve sand management strategies.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:05:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camila Loss dos Santos Cunha.pdf: 1837978 bytes, checksum: 3b4c8a5f811b16b50cafa9b37b221389 (MD5) Previous issue date: 2012-12-20 / Most theories in geotechnical engineering have been proposed and are applied to pure clay and clean sand and not deal with problems involving soil mixtures. However, due to variability of soil found in nature, there is essential for more knowledge of geotechnical properties of mixtures of clay and sand. This study collected published research about geotechnical behavior of mixtures of clay and sand to evaluate experimental results using the normalization proposed by Castello and Polido (1994). These equations quantify the influence of sandy fractions in plasticity and one-dimensional compressibility of clay and sand mixtures with different fractions on the total mass of the dry mixture. And, these equations have been proposed for clays with "same sandy", where compression occurs exclusively in the clay matrix, in a practically uniform and without stress concentration. The results of onecompression dimensional tests, molded into samples in the laboratory for different mixtures of clay and sand, evaluated in this study, indicates a linear relationship between the values of index compression primary and the fraction of fines in mixtures with clay and sand in percentages over 20% clay. The same tendency was observed in the variation of the Atterberg limits with the fraction of fines in different mixtures of clay and sand, since these index properties are correlated with the compressibility of the fines soil. In this case, the identification clays with "same sandy" are valid and the sandy fraction can be considered inert in the mixture of clay and sand. Is also studied in this work, the correlations published in the literature of values of Atterberg limits and the relative values of index compression primary to different mixtures of clayey soils / A maior parte das teorias em engenharia geotécnica foram propostas e são aplicáveis a argilas puras e areias puras e não tratam de problemas envolvendo misturas de solos; porém, devido à variabilidade dos solos encontrados na natureza, verifica-se a necessidade de um maior conhecimento das propriedades geotécnicas de misturas de argila e areia. Este trabalho reuniu pesquisas publicadas sobre o comportamento geotécnico de misturas de argila e areia a fim de avaliar, por meio de resultados experimentais as normalizações propostas por Castello e Polido (1994). Essas equações permitem quantificar a influência de frações arenosas na plasticidade e compressibilidade unidimensional de misturas de argila e areia com diferentes frações relativas à massa total seca da mistura. E foram propostas para argilas pouco arenosas , onde a compressão ocorre exclusivamente na matriz argilosa, de forma praticamente uniforme e sem concentração de tensões. Os resultados dos ensaios de compressão unidimensional, em amostras moldadas em laboratório para diferentes misturas de argila e areia ora avaliados indicam uma relação linear entre os valores do índice de compressão primária e a fração de finos nas misturas de argila e areia com porcentagens superiores a 20% de fração de finos. A mesma tendência foi observada na variação dos valores dos limites de Atterberg com a fração de finos em diferentes misturas de argila e areia, uma vez que tais propriedades índices estão correlacionadas com a compressibilidade dos solos finos. Nesse caso, é válida a identificação de argila pouco arenosa e a fração arenosa pode ser considerada inerte na mistura; são avaliadas também as correlações publicadas na literatura entre valores dos limites de Atterberg e os correspondentes valores de índice de compressão primária de diferentes solos argilosos

A presença de ovos de helmintos é um dos principais problemas do reúso de esgotos tratados na irrigação agrícola e no reúso urbano não potável. Isso porque pode haver contaminação dos trabalhadores que manipulam a água de reúso e da população consumidora. Os ovos de helmintos não são removidos com eficiência por meio de operações e processos unitários convencionais. Esses processos não possibilitam a remoção de ovos de helmintos a níveis estabelecidos pelas diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS) para o reúso. Avaliar a filtração até a gravidade, como unidade complementar de tratamento, para a remoção de ovos de helmintos é o objetivo desta pesquisa. Como os efluentes de estações de tratamento de esgotos locais apresentam concentrações muito variáveis de ovos de helmintos, foi utilizada uma solução sintética de ovos padronizados Ascaris suum. A solução sintética preparada com o uso dos ovos padronizados foi usada na determinação dos parâmetros de operação do processo de filtração. Após esses ensaios, foram realizados testes em escala piloto com esgoto tratado, objetivando o estudo da influência da matéria orgânica, dos sólidos e de outros interferentes do processo. Os experimentos com solução sintética foram desenvolvidos nos laboratórios do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA), da Escola Politécnica da USP. As experiências com esgoto tratado foram realizadas na ETE do ABC, da SABESP. Os resultados mostraram que as três colunas de filtração foram muito eficientes na remoção dos ovos de helmintos, produzindo um efluente com concentração final inferior a 1 ovo/l. Além disso, a filtração possibilitou a remoção de sólidos suspensos totais, turbidez, cor e material orgânico particulado, resultando em um efluente com grande potencial para ser reusado na irrigação agrícola, bem como no reúso urbano não potável. / Helminth eggs are one of the major problems regarding the reuse of treated sewage in agriculture and non-potable urban irrigation since both workers who handle the effluent and the consumer population might become contaminated. Helminth eggs are not efficiently removed by conventional unit operations and processes, which do not allow the removal of helminth eggs at levels established by the World Health Organization guidelines. The objective of this research is to assess the gravity filtration as an additional unit of treatment for the removal of helminth eggs. Since local effluent sewage treatment stations have highly variable concentrations of helminth eggs, a synthetic solution of standardized Ascaris suum was used. The synthetic solution prepared with standardized eggs was used to determine the operating parameters of the filtration process. Following the trials, pilot scale tests with treated sewage were conducted aimed at evaluating the influence of organic materials, solids, among other materials which might interfere in the process. Experiments with synthetic solution were performed in the laboratory of the International Center of Water Reuse - CIRRA, at the Polytechnic School of the University of São Paulo. Experiments with treated sewage were performed at ETE - ABC, SABESP. The results showed that the three filtration columns were very efficient in removing helminth eggs, which resulted in an effluent with a final concentration of < 1 egg/L. In addition, the filtration allowed the removal of total suspended solids, turbidity, color, and particulate organic material, resulting in an effluent with great potential to be reused in irrigation as well as in non-potable urban reuse.

O revestimento de areia-asfalto a frio, ainda que pouco utilizado, é uma alternativa importante para construção de rodovias de baixo volume de tráfego no Estado do Ceará. Neste trabalho é apresentado estudo comparativo entre misturas de areia-asfalto fabricadas a frio com a utilização de emulsão asfáltica convencional e emulsão modificada com polímero. O objetivo da pesquisa é avaliar, através de ensaios de creep dinâmico, creep estático e o ensaio de desgaste Cantabro, se o uso da emulsão modificada com polímero resulta em uma mistura de areia-asfalto a frio mais resistente ao desgaste e à deformação permanente. As misturas asfálticas analisadas nesta pesquisa apresentaram boa resistência ao desgaste, mas em virtude das dificuldades ocorridas nos ensaios de creep não foram encontradas evidências de que o uso de emulsão modificada com polímero produzisse uma mistura de areia-asfalto a frio mais resistente / Cold sand-asphalt surface layer, although not widely used, is an important alternative for construction of low traffic roads in Ceará State. This work presents a comparative study between cold sand-asphalt mixtures produced with standart asphaltic emulsion and polymer modified emulsion. The aim of this research is to evaluate, with use of dynamic and static creep tests and the Cantabro wear out test, if the use of a polymer modified emulsion would result in a cold sand-asphalt mixture more resistent to wear out and permanent deformation. The asphaltic mixes analyzed in this research presented high wear out resistence, but due to dificulties occurred in creep tests there were not found evidences that the use of polymer modified emulsion would produce a more resistent cold sand-asphalt mixture

Em virtude da presença cada vez mais frequente de solicitações cíclicas nas estruturas de engenharia e do aprimoramento da análise de projetos, os ensaios em solos sob carregamentos cíclicos tiveram seu interesse renovado nos últimos anos. Os ensaios de laboratório são realizados de forma que simulem, da melhor maneira possível, as condições observadas em campo. Tais condições auxiliam na escolha dos ensaios a serem conduzidos para a determinação de parâmetros geotécnicos relevantes a cada situação observada em campo. Dentre os ensaios empregados na Engenharia Geotécnica, destaca-se o simple shear. Este ensaio é conhecido e utilizado para medir a resistência ao cisalhamento e a rigidez de solos. Este é o único ensaio de laboratório capaz de submeter uma amostra a condições de deformação plana sob volume constante e permitir a rotação das tensões principais. Tais condições são frequentemente representativas em diversas situações em campo como, por exemplo, o modo de cisalhamento adjacente ao fuste de uma estaca ou sob plataformas offshore com base gravitacional. Nesse contexto, um equipamento foi desenvolvido para a realização de ensaios do tipo simple shear. O aparato conta com uma câmara, na qual é aplicada pressão à amostra de solo. Diferenciando-se do equipamento comercial para tais ensaios, que emprega uma membrana com anéis metálicos, a amostra de solo neste equipamento é envolta por uma membrana de látex, o que possibilita a consolidação de forma isotrópica ou anisotrópica. Quanto ao carregamento, o equipamento desenvolvido permite que o carregamento seja realizado de forma monotônica ou clíclica. Quando do carregamento cíclico, este pode ainda ser realizado de forma a se manter a tensão controlada ou a deformação. Foram conduzidos ensaios de calibração e validação do equipamento empregando-se uma areia fina de granulometria uniforme cujas propriedades são amplamente conhecidas através de outros ensaios. Os resultados obtidos foram então comparados com estudos no mesmo material em equipamentos triaxiais, cisalhamento direto e outro simple shear. Os resultados mostraram-se satisfatórios, validando o equipamento desenvolvido. / In view of the ever more frequent presence of the cyclic solicitations on Engineering structures and the enhancement of design analysis, the soil testing under cyclic loading conditions had its interest renewed in the last years. The laboratory tests are conduced in a way that simulates, in the best way possible, the observed field conditions. Said conditions aid on the choice of the tests to be conducted in order to determinate the relevant geomechanics parameters.to each situation observed on the field. Among the employed tests in Geotechnical Engineering, it is highlighted the simple shear. This test is known and used to measure the shear strength and soil righty. This is the only laboratory test capable of submitting the sample to plane strain conditions under constant volume and allows the main stress rotations. Said conditions are frequently representative in many field situations, such as, the adjacent shear mechanism to the shaft of a pile or, under offshore platforms with gravitational base. In this context, a equipment was developed to perform simple shear tests. The apparatus has a chamber, in which it is applied confining pressure to the soil sample. Contrasting from the commercial equipment for said tests, that uses a membrane with metallic rings, in this equipment the soil sample is involved by a latex membrane, allowing the consolidation being carried out isotropically or anisotropically. The loading on this equipment can be conduced on monotonic or cyclic conditions. The cyclic loading can even be conduced by controlling the deformation or the stress. Calibration and validation testes where conduced on the equipment using a fine sand of uniform granulometry which properties are largely known through other tests. The obtained results where then compared to other tests carried out on the same material in triaxial tests, direct shear and other simple shear, The results obtained were considered satisfactory, validating the developed equipment.

Pipeline ploughs are commonly used to bury offshore pipelines for their protection from loading by currents, damage from fishing trawler vessels and to provide thermal insulation to the line allowing the product to flow more efficiently. The rate of progress of pipeline ploughs in sand is complicated by a rate effect which causes the required tow force to increase drastically with velocity. In this research plough performance in sand is investigated by means of physical scale model tests. Scale model tests are the most practical method by which to conduct a parametric study on plough behaviour as full sized testing would be prohibitively expensive. Scale model tests also provide accurate control of sand conditions which allows investigation of the effect of soil parameters on plough behaviour. Model ploughs were manufactured at 50th, 25th and 10th scale so that scale effects could be explored. Each of the model ploughs had a detachable forecutter to allow its effect on plough performance to be observed. The forecutter was found to reduce the rate effect but increase the non-velocity dependant resistance of the plough. Ploughing tests were conducted at various relative densities in three sands of different permeability. The effects of ploughing rate on model plough behaviour under these various conditions was explored using an instrumented model plough, with particular attention paid to the resulting tow force. Results from the model ploughing tests were interpreted to determine the effect of permeability, relative density and plough depth on the tow forces generated during ploughing. The rate effect was found to increase strongly with reduction in permeability of the sand. Increasing the relative density of the sand was found to increase the rate effect but had little influence on the passive resistance of the plough. The test results were compared to an empirical model developed by Cathie and Wintgens (2001). New coefficients (Cw, Cs and Cd) have been proposed and therefore design procedures modified which may allow trenching contractors to make better predictions of plough performance in sands.

The Continuous Helical Displacement (CHD) pile is an auger displacement pile developed by Roger Bullivant Ltd in the UK. The CHD pile is installed in-situ through the use of a drilling auger, in a similar fashion to European screw piles and as such, it has performance characteristics of both displacement and non-displacement piles Based on field experience, it is known that the load capacity performance of the CHD pile significantly exceeds the current design predictions, particularly when installed in sand. Model CHD piles were created in pluviated test beds at a range of different densities and compared to model displacement and non-displacement piles. The load tests show that the CHD piles have a similar ultimate capacity to displacement piles. Instrumentation of the model piles allowed load distribution throughout the pile length to be determined. The tests allowed design parameters to be established, with it being shown that the CHD has lower bearing capacity factors and higher earth pressure coefficients than current suggestions .The disturbance to the in-situ soil conditions caused by the installation of the CHD piles was measured using a model CPT probe. The CHD pile was found to cause significant changes in soil relative density laterally around the pile shaft while displacement piles show changes predominantly below the pile base. The CHD pile is found to cause a densification of the in situ soil for all relative densities with the greatest increase occurring in loose sand. The ultimate capacity of the CHD pile is determined from load tests carried out on field CHD piles with the aid of capacity prediction methods for piles which have not been loaded to their ultimate capacity. The results from model testing have been applied to field pile tests to allow the development of design parameters including appropriate pile diameter, bearing capacity factor Nq and the earth pressure coefficient k which are suitable for CHD piles.

Este estudo analisa os métodos e técnicas utilizadas na revegetação de áreas de mineração de areia, e avalia os resultados que vem sendo obtidos. Foram visitadas cinco minerações típicas do setor contendo áreas revegetadas, nas quais observou-se o conjunto das atividades de recuperação. De forma geral, a revegetação vêm cumprindo papel fundamental na recuperação das áreas mineradas. Para uma avaliação mais detalhada, numa segunda fase do estudo, selecionou-se duas minerações: Viterbo Machado – onde houve revegetação com espécies nativas em área de disposição de rejeito e; Cinco Lagos – onde foi executada revegetação em antiga área operacional visando a recuperação de mata ciliar. Para avaliar os resultados da revegetação, foram selecionados cinco indicadores de desempenho: aspecto visual da revegetação, densidade, altura média de plantas, número de espécies plantadas e mortalidade de mudas. Na Mineração Viterbo, as características do rejeito depositado (finos) dificultam o desenvolvimento normal das plantas. As práticas atuais de manejo amenizam o problema, mas ainda não são suficientes. O tipo de manutenção de uma área revegetada há cinco anos, ainda não permite a regeneração natural, e nem todas as espécies utilizadas estão adaptadas às condições do substrato. Outra área semeada há nove anos só com gramíneas, hoje em dia revela um processo de regeneração natural considerável, embora com número restrito de espécies e distribuição localizada. A revegetação na Mineração Cinco Lagos tem pouca diversidade de espécies, mas apresenta bons resultados de crescimento e regeneração natural, especialmente em área com distanciamento de 6x1m entre linhas e plantas, respectivamente. Alguns aspectos observados do manejo do solo precisam ser aprimorados, e a escolha das espécies deve considerar a adaptação local. O número de espécies usadas para implantação de mata nativa é muito restrito, mas a regeneração natural vem se mostrando decisiva na diversificação de espécies. A revegetação em bacias de decantação requer a incorporação de novas estratégias de manejo do solo e das plantas. O método de avaliação demonstrou-se válido desde que realizado mediante a aplicação de um conjunto de indicadores e tendo em conta as características intrínsecas de cada local. Pesquisas neste campo podem ser aprofundadas com aplicação de indicadores adicionais (por exemplo sobre o estado do solo), e com estudos do aprimoramento do manejo nas suas dimensões técnica e econômica. / This dissertation analyses the methods and techniques used to revegetate areas of sand mines and assess the results obtained. In the first phase of study, reclamation activities of five typical sand mines were observed. In general, revegetation in these mines plays a fundamental role in mined areas reclamation. Two mines were selected for a more detailed assessment, namely: Viterbo Machado Mine- where revegetation of decantation ponds has been carried out with native species; and Cinco Lagos Mine- where revegetation was performed in previous operational area aims to recover riparian vegetation. For assessing results, indicators were selected for collecting the following data: visual aspect of vegetation, plants density and number of species per hectare, plants height average and settled plant mortality. In Viterbo Mine, tailings characteristics make difficult the normal plant development. Current practices of soil management diminish this problem, but efforts have not shown to be enough to obtain satisfactory results. The type of maintenance of a five year plantation does not permit natural regeneration, and plant species chosen are not the best suitable. In a nine year grassland sown, nowadays there is a good natural regeneration process but with few number of species. Cinco Lagos Mine presents low planted species diversity but shows good conditions of vegetation growth and natural regeneration, mainly with 6mx1m grid between lines and plant respectively. Some aspects of soil management must be improved and the choice of species has to consider local adaptation. A low number of species are used for restoring natural vegetation, but natural regeneration process has been found is showing to be a decisive factor for diversification of vegetal species. Revegetation practice of decantation pond needs to add new soil and plant management strategies. Results assessment has been done through the application of a set of indicators. New research can be done to test the applicability of additional performance indicators (soil condition, for example).