Áreas de transição rural e urbana em São Gonçalo do Amarante : elementos para delimitação no planejamento territorial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Comunidades zooplanctônicas como bioindicadoras da qualidade da água de quatro reservatórios da região semi-árida do Rio Grande do Norte

The response of zooplankton assemblages to variations in the water quality of four man-made lakes, caused by eutrophication and siltation, was investigated by means of canonical correspondence analysis. Monte Carlo simulations using the CCA eingenvalues as test statistics revealed that changes in zooplankton species composition along the environmental gradients of trophic state and abiogenic turbidity were highly significant. The species Brachionus calyciflorus, Thermocyclops sp. and Argyrodiaptomus sp. were good indicators of eutrophic conditions while the species Brachionus dolabratus, Keratella tropica and Hexarthra sp. were good indicators of high turbidity due to suspended sediments. The rotifer genus Brachionus was the most species-rich taxon, comprising five species which were associated with different environmental conditions. Therefore, we tested whether this genus alone could potentially be a better biological indicator of these environmental gradients than the entire zooplankton assemblages or any other random set of five species. The ordination results show that the five Brachionus species alone did not explain better the observed pattern of environmental variation than most random sets of five species. Therefore, this genus could not be selected as a target taxon for more intensive environmental monitoring as has been previously suggested by Attayde and Bozelli (1998). Overall, our results show that changes in the water quality of man-made lakes in a tropical semi-arid region have significant effects on the structure of zooplankton assemblages that can potentially affect the functioning of these ecosystems

Otimização e análise mecânica de pastas geopoliméricas para uso em poços sujeitos à injeção cíclica de vapor

Oil wells subjected to cyclic steam injection present important challenges for the development of well cementing systems, mainly due to tensile stresses caused by thermal gradients during its useful life. Cement sheath failures in wells using conventional high compressive strength systems lead to the use of cement systems that are more flexible and/or ductile, with emphasis on Portland cement systems with latex addition. Recent research efforts have presented geopolymeric systems as alternatives. These cementing systems are based on alkaline activation of amorphous aluminosilicates such as metakaolin or fly ash and display advantageous properties such as high compressive strength, fast setting and thermal stability. Basic geopolymeric formulations can be found in the literature, which meet basic oil industry specifications such as rheology, compressive strength and thickening time. In this work, new geopolymeric formulations were developed, based on metakaolin, potassium silicate, potassium hydroxide, silica fume and mineral fiber, using the state of the art in chemical composition, mixture modeling and additivation to optimize the most relevant properties for oil well cementing. Starting from molar ratios considered ideal in the literature (SiO2/Al2O3 = 3.8 e K2O/Al2O3 = 1.0), a study of dry mixtures was performed,based on the compressive packing model, resulting in an optimal volume of 6% for the added solid material. This material (silica fume and mineral fiber) works both as an additional silica source (in the case of silica fume) and as mechanical reinforcement, especially in the case of mineral fiber, which incremented the tensile strength. The first triaxial mechanical study of this class of materials was performed. For comparison, a mechanical study of conventional latex-based cementing systems was also carried out. Regardless of differences in the failure mode (brittle for geopolymers, ductile for latex-based systems), the superior uniaxial compressive strength (37 MPa for the geopolymeric slurry P5 versus 18 MPa for the conventional slurry P2), similar triaxial behavior (friction angle 21° for P5 and P2) and lower stifness (in the elastic region 5.1 GPa for P5 versus 6.8 GPa for P2) of the geopolymeric systems allowed them to withstand a similar amount of mechanical energy (155 kJ/m3 for P5 versus 208 kJ/m3 for P2), noting that geopolymers work in the elastic regime, without the microcracking present in the case of latex-based systems. Therefore, the geopolymers studied on this work must be designed for application in the elastic region to avoid brittle failure. Finally, the tensile strength of geopolymers is originally poor (1.3 MPa for the geopolymeric slurry P3) due to its brittle structure. However, after additivation with mineral fiber, the tensile strength became equivalent to that of latex-based systems (2.3 MPa for P5 and 2.1 MPa for P2). The technical viability of conventional and proposed formulations was evaluated for the whole well life, including stresses due to cyclic steam injection. This analysis was performed using finite element-based simulation software. It was verified that conventional slurries are viable up to 204ºF (400ºC) and geopolymeric slurries are viable above 500ºF (260ºC)

Comportamento reológico de materiais cimentícios para poços de petróleo contendo naftaleno condensado ou policarboxilato

Pastas a base de cimento Portland são utilizadas na cimentação de poços de petróleo. Elas consistem de uma mistura de partículas sólidas de cimento dispersas em água e aditivos. Atualmente, diversos materiais alternativos são utilizados como aditivos, objetivando a modificação e a melhoria das propriedades das pastas de cimento, especialmente no aumento da fluidez. Novos aditivos plastificantes são capazes de suportar as diversas condições de poços, promovendo propriedades no estado fluido compatíveis às condições exigidas para cimentação.Dispersantes são os componentes da pasta que garantem fluidez, além de proporcionar controle na água perdida por filtração na formação porosa, garantindo o sucesso da operação de bombeio. Em deter minados campos, além do efeito da profundidade, as condições geológicas das formações promovemvariações do gradiente de pressão e temperatura ao longo da profundidade vertical do poço. Recentemente, diversos aditivos químicos da indústria da construção civil tem sido estudados em condições de cimentação de poços de petróleo. Vários produtos testados tem apresentado desempenho superior aos produtos normalmente empregados pela indústria de petróleo com boa relação custo/benefício em função do volume de mercado da construção civil. Resultados promissores na seleção de aditivos com função dispersante da construção civil para operações de cimentação de poços de petróleo onshore foram obtidos para temperaturas até 80°C. O potencial de uso desses aditivos permite estabelecer novas soluções para problemas encontrados na cimentação de poços de petróleo HPHT, poços sujeitos à injeção de vapor, poços depletados e poços produtores de gás. Na construção civil, os superplastificantes permitem reduzir o fator água/cimento das argamassas proporcionando melhoria de propriedades como resistência mecânica e fluidez. Assim, o objetivo deste trabalho foi o estudo e a caracterização reológica de pastas constituídas de cimento Portland, água e aditivos do tipo plastificante, com função dispersante a base de naftaleno condensado e policarboxilato, na faixa de temperaturas de 58°C e 70ºC. As condições utilizadas para a avaliação dos aditivos alternativos foram baseadas em uma cimentação primária para um poço hipotético de 2200 m de profundidade e gradientes geotérmicos de 1,7°F/100 pés e 2,1°F/100 pés. Os resultados demonstraram a grande eficiência e o poder dispersivo do policarboxilato para as temperaturas estudadas. O aditivo promoveu alta fluidez, sem efeitos de sedimentação da pasta. O dispersante à base de naftaleno reduziutant o a viscosidade plástica como o limite de escoamento acimada concentração a partir de 0,13%. O modelo de Bingham descreveu bem o comportamento reológico das pastas com policarboxilato para todas as concentrações

Determinação do perfil térmico em amostras de aço AISI M35 imersas em plasma

The heat transfer between plasma and a solid occurs mostly due the radiation and the collision of the particles on the material surface, heating the material from the surface to the bulk. The thermal gradient inside the sample depends of the rate of particles collisions and thermal conductivity of the solid. In order to study that effect, samples of AISI M35 steel, with 9,5 mm X 3,0 mm (diameter X thickness) were quenched in resistive furnace and tempereds in plasma using the plane configuration and hollow cathode, working with pressures of 4 and 10 mbar respectively. Analyzing the samples microstructure and measuring the hardness along the transversal profile, it was possible to associate the tempered temperature evaluating indirectly the thermal profile. This relation was obtained by microstructural analyzes and through the hardness curve x tempered sample temperature in resistive furnace, using temperatures of 500, 550, 600, 650 and 700°C. The microstructural characterization of the samples was obtained by the scanning electron microscopy, optic microscopy and X-ray diffraction. It was verified that all samples treated in plasma presented a superficial layer, denominated affected shelling zone, wich was not present in the samples treated in resistive furnace. Moreover, the samples that presented larger thermal gradient were treated in hollow cathode with pressure of 4 mbar

Estudo do comportamento de pastas compósitas cimento/sílica/poliuretana para poços de petróleo HPHT

Os poços HPHT atravessam zonas anormalmente pressurizadas e com altos gradientes de temperatura. Esses poços apresentam elevadas concentrações de tensões produzidas pelas operações de perfuração e fraturamento hidráulico, flutuações da pressão e temperatura, forças dinâmicas geradas durante a perfuração, formações inconsolidadas, entre outros aspectos, podendo resultar em falhas mecânicas na bainha de cimento. Tais falhas comprometem a estabilidade mecânica do poço e o isolamento das zonas produtoras de óleos e/ou gás. Para que operações corretivas não se façam necessárias, é preciso adequar as pastas às condições de cada poço. Sistemas de pastas de cimento para poços HPHT requerem um bom controle de suas propriedades termo-mecânicas. Visto que a temperaturas superiores a 110 oC (230 oF) o cimento, após alcançar um valor máximo de resistência, inicia um processo de perda de resistência (retrogressão). Para prevenir esse efeito substitui-se parcialmente o cimento Portland por sílica com objetivo de incrementar a reação pozolânica. Esta reação modifica a trajetória do processo natural de hidratação do cimento, o gel de silicato de cálcio hidratado (C-S-H) se converte em várias outras fases com maior resistência. Polímeros também são adicionados para proporcionar maior flexibilidade e agir como barreira à propagação de trincas desenvolvidas sob tensão. O presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento do sistema cimento/sílica/polímero quando submetido às condições de alta temperatura e alta pressão. Foram formuladas pastas de cimento puro, pastas contendo 40 % BWOC de sílica flour e pastas com diferentes concentrações de poliuretana (5 % a 25 %) e 40 % BWOC de sílica flour. O peso específico das pastas foi fixado em 1,87 g/cm3 (15,6 lb/gal). Os resultados demonstram que as resistências da pasta contendo 40% de sílica e das com adição de polímero foram muito superiores a da pasta de cimento puro, não ocorrendo o efeito da retrogressão. As pastas com polímero apresentaram um crescente aumento da tenacidade com o aumento da concentração da mesma, sendo assim capaz de suportar as tensões. Além de se manterem estáveis termicamente acima de 180 ºC. O sistema também apresentou excelentes resultados de filtrado, reologia, água livre, estabilidade e permeabilidade. Sendo assim, o mesmo mostrou ser aplicável a poços HPHT

Novo método para estimativa do gradiente de fratura para poços de petróleo

The development of oil wells drilling requires additional cares mainly if the drilling is in offshore ultra deep water with low overburden pressure gradients which cause low fracture gradients and, consequently, difficult the well drilling by the reduction of the operational window. To minimize, in the well planning phases, the difficulties faced by the drilling in those sceneries, indirect models are used to estimate fracture gradient that foresees approximate values for leakoff tests. These models generate curves of geopressures that allow detailed analysis of the pressure behavior for the whole well. Most of these models are based on the Terzaghi equation, just differentiating in the determination of the values of rock tension coefficient. This work proposes an alternative method for prediction of fracture pressure gradient based on a geometric correlation that relates the pressure gradients proportionally for a given depth and extrapolates it for the whole well depth, meaning that theses parameters vary in a fixed proportion. The model is based on the application of analytical proportion segments corresponding to the differential pressure related to the rock tension. The study shows that the proposed analytical proportion segments reaches values of fracture gradient with good agreement with those available for leakoff tests in the field area. The obtained results were compared with twelve different indirect models for fracture pressure gradient prediction based on the compacting effect. For this, a software was developed using Matlab language. The comparison was also made varying the water depth from zero (onshore wellbores) to 1500 meters. The leakoff tests are also used to compare the different methods including the one proposed in this work. The presented work gives good results for error analysis compared to other methods and, due to its simplicity, justify its possible application

Simulação da transferência de calor em amostras aquecidas por plasma

The processing of materials through plasma has been growing enough in the last times in several technological applications, more specifically in surfaces treatment. That growth is due, mainly, to the great applicability of plasmas as energy source, where it assumes behavior thermal, chemical and/or physical. On the other hand, the multiplicity of simultaneous physical effects (thermal, chemical and physical interactions) present in plasmas increases the complexity for understanding their interaction with solids. In that sense, as an initial step for the development of that subject, the present work treats of the computational simulation of the heating and cooling processes of steel and copper samples immersed in a plasma atmosphere, by considering two experimental geometric configurations: hollow and plane cathode. In order to reach such goal, three computational models were developed in Fortran 90 language: an one-dimensional transient model (1D, t), a two-dimensional transient model (2D, t) and a two-dimensional transient model (2D, t) which take into account the presence of a sample holder in the experimental assembly. The models were developed based on the finite volume method and, for the two-dimensional configurations, the effect of hollow cathode on the sample was considered as a lateral external heat source. The main results obtained with the three computational models, as temperature distribution and thermal gradients in the samples and in the holder, were compared with those developed by the Laboratory of Plasma, LabPlasma/UFRN, and with experiments available in the literature. The behavior showed indicates the validity of the developed codes and illustrate the need of the use of such computational tool in that process type, due to the great easiness of obtaining thermal information of interest

Medida indireta de temperatura de corpos imersos em plasma

O gradiente térmico da superfície para o interior do sólido depende da taxa de colisões das partículas e da condutividade térmica do material utilizado. Quando um sólido é imerso em plasma, a transferência de energia ocorre por radiação e colisões das partículas sobre a superfície do material. Dependendo da taxa de colisões das particulas e da condutividade térmica do sólido existirão gradientes térmicos da superfície para o interior das amostras, ocorrendo picos térmicos na superficie, ou seja, o aquecimento pontual nas regiões de colisões. A fim de estudar esse efeito, amostras de aço rápido AISI M35 cujos valores de dureza são fortemente sensíveis à temperatura de revenimento, foram utilizadas como micro sensores térmicos. Amostras foram temperadas em forno resistivo e, em seguida, parte das mesmas foram revenidas em forno resistivo e a outra parte em plasma. A partir do gráfico da dureza (Hv) em função da temperatura (T) das amostras revenidas em forno resistivo foi possível obter uma função Hv(T) para determinação indireta do perfil térmico das amostras tratadas em plasma. As amostras foram revenidas em plasma utilizando temperatura de referência igual a 550 oC. Em seguida foi obtido o perfil de dureza dessas amostras ao longo da seção transversal e, subsequentemente, o perfil de temperatura. Verificou-se que amostras tratadas em plasma, ao contrário daquelas tratadas em forno resistivo, apresentaram gradiente de temperatura da superfície para o núcleo. Além disso, verificou-se que as amostras tratadas em configuração planar apresentaram gradientes térmicos inferiores àquelas tratadas em configuração cátodo oco, variando de 20 a 120 °C, respectivamente

Os Polímeros como Sistemas Complexos

Neste trabalho, através de simulações computacionais, identificamos os fenômenos físicos associados ao crescimento e a dinâmica de polímeros como sistemas complexos exibindo comportamentos não linearidades, caos, criticalidade auto-organizada, entre outros. No primeiro capítulo, iniciamos com uma breve introdução onde descrevemos alguns conceitos básicos importantes ao entendimento do nosso trabalho. O capítulo 2 consiste na descrição do nosso estudo da distribuição de segmentos num polímero ramificado. Baseado em cálculos semelhantes aos usados em cadeias poliméricas lineares, utilizamos o modelo de crescimento para polímeros ramificados (Branched Polymer Growth Model - BPGM) proposto por Lucena et al., e analisamos a distribuição de probabilidade dos monômeros num polímero ramificado em 2 dimensões, até então desconhecida. No capítulo seguinte estudamos a classe de universalidade dos polímeros ramificados gerados pelo BPGM. Utilizando simulações computacionais em 3 dimensões do modelo proposto por Lucena et al., calculamos algumas dimensões críticas (dimensões fractal, mínima e química) para tentar elucidar a questão da classe de universalidade. Ainda neste Capítulo, descrevemos um novo modelo para a simulação de polímeros ramificados que foi por nós desenvolvido de modo a poupar esforço computacional. Em seguida, no capítulo 4 estudamos o comportamento caótico do crescimento de polímeros gerados pelo BPGM. Partimos de polímeros criticamente organizados e utilizamos uma técnica muito semelhante aquela usada em transições de fase em Modelos de Ising para estudar propagação de danos chamada de Distância de Hamming. Vimos que a distância de Hamming para o caso dos polímeros ramificados se comporta como uma lei de potência, indicando um caráter não-extensivo na dinâmica de crescimento. No Capítulo 5 analisamos o movimento molecular de cadeias poliméricas na presença de obstáculos e de gradientes de potenciais. Usamos um modelo generalizado de reptação para estudar a difusão de polímeros lineares em meios desordenados. Investigamos a evolução temporal destas cadeias em redes quadradas e medimos os tempos característicos de transporte t. Finalizamos esta dissertação com um capítulo contendo a conclusão geral denoss o trabalho (Capítulo 6), mais dois apêndices (Apêndices A e B) contendo a fenomenologia básica para alguns conceitos que utilizaremos ao longo desta tese (Fractais e Percolação respectivamente) e um terceiro e ´ultimo apêndice (Apêndice C) contendo uma descrição de um programa de computador para simular o crescimentos de polímeros ramificados em uma rede quadrada

Evolução termocronológica do sistema de falhas Senador Pompeu-CE

The region of the Senador Pompeu Shear Zone (SPSZ), in the North Tectonic Domain of the Borborema Province (BP), has its recent history associated with to South Atlantic Ocean formation event at the Jurassic. A lot of geologics models have discussed about crustal axis elevation in local scale and large scale (Borborema Province), relative to importants regionals tectonics directions of it. The identification and the relationship among this surfaces, stepped in many topographyc levels by tectonics mecanisms, is dificult because of the erosion process on it. Over there, sedimentary deposits is complex and it has not biostratigraphyc record in continental deposits. The analysis metodology on apatita fission-track, in the region of the SPSZ, purpose the more knowledge about morphotectonics mecanisms of the area and the impruvement of its morphotectonics models. For this, it was moleled the age and thermal history of the 11 apatites samples collected on both sides of this shear zone, taking relationships among other results of the thermochronology studies in the BP. Based on the thermal studies in this search, the region of the BP developed on two distint cooling events, separated for one period of relative stabilited. The first episode occur between 130 and 90 M.y., has been began when the samples cross the 120°C isoterm for last time and fineshed at 70°C. The second moment of the cooling process was began about 30 M.y., when the temperature was 90°C, from this to the equlibrium with present surface temperature at 30°C. Some evidences indicated a relacionship between thermal episodes and uplift events of the regional relief. The fundaments of the interpretation was based mainly on comparatives studies among results of the thermochronology analysis and geologics studies about BP. Nóbrega et al.(2005), e.g., on studies about the Portalegre Shear Zone, got similar results on SPSZ, with some details relative to local tectonic activity. Morais Neto et al. (2000) interpreted two importants cooling events in the BP based on their regional studies, that can be associated to regional uplift events. When Assine (1992) studied the stratigraphyc sequences of the Araripe Basin, in the south of Ceará state, conclude that the abrupt return to continentals condictions from the last sedimentar sequency (albiano-cenomaniane) indicate a regional uplift of the NE region of the Brazil at the 100 M.y., in the Albiano Intermediate/Superior. This ages are compatible to termal model of the SPSZ. This two periods of the thermal history of the BP are completely registered in the apatites samples just one age groups of the fission-track, that it is the most ancient age groups. This one suggest it has happened in response to heating before 75 M.y and it has erased the last report of the first moment relief evolution of the BP. The NNE-SSW and E-W structure reativation can have created ideal condictions for heating and local elevations of the geothermal gradients. The equilibrium between the apatites temperatures of this groups and the regionais temperatures took place about 50 M.y., when the samples of the two ages groups had a simillar evolution to present surfaces temperatures

A predominância do filtro ambiental local na montagem de uma floresta tropical de ambiente estressante

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Padrões de diversidade α (alfa) e β (beta) zooplanctônica em lagos tropicais: a importância da estrutura do habitat e da identidade das espécies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Padrões de diversidade α (alfa) e β (beta) zooplanctônica em lagos tropicais: a importância da estrutura do habitat e da identidade das espécies

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Áreas de transição rural e urbana em São Gonçalo do Amarante : elementos para delimitação no planejamento territorial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior