Comportamento de um solo colapsível artificialmente cimentado

Esta tese apresenta duas técnicas diferentes de preparação de amostras para produzir corpos-de-prova “ideais”, i.e. amostras artificialmente moldadas nas condições desejadas. O desafio fundamental da moldagem de amostras altamente colapsíveis cimentadas artificialmente é conservar a estrutura porosa com elevado índice de vazios enquanto ocorre a cura do cimento. Na primeira técnica isto é alcançado acrescentandose partículas de poliestireno expandido à mistura de solo. A segunda técnica utiliza duas etapas de preparo de forma que a cura parcial do cimento da primeira etapa de mistura já aconteceu quando a segunda etapa for realizada. Ambas as técnicas são utilizadas para produzir amostras colapsíveis que imitam o comportamento de solos altamente colapsíveis naturais. Ao mesmo tempo, as técnicas permitem a variação controlada dos parâmetros fundamentais que podem influenciar comportamento de colapso do solo. O trabalho apresentado nesta tese analisou os parâmetros que caracterizam e controlam o comportamento mecânico de solos colapsíveis. O programa experimental foi executado em amostras colapsíveis cimentadas artificialmente que possuem as características físicas mais relevantes de solos colapsíveis naturais: elevado índice de vazios, baixo nível de cimentação e condições não saturadas antes da inundação. O programa de laboratório foi fundamentado em ensaios de compressão não confinada, ensaios de condutividade hidráulica, testes para obtenção da curva característica do solo, análises de microscopia ótica, ensaios de cisalhamento direto, ensaios triaxiais, ensaios edométricos convencionais e com sucção controlada e ensaio de compressão isotrópica com controle de sucção Com base nos resultados experimentais, foi possível observar a importante influência do índice de vazios inicial e do teor de adição de cimento no processo de degradação da cimentação (desestruturação do solo) e no fenômeno de colapso por inundação. Isto é importante para se compreender o comportamento mecânico fundamental de solos colapsíveis cimentados e permitir o desenvolvimento de modelos constitutivos apropriados. É apresentado um modelo constitutivo (Wheeler, 2004) baseado em solos não saturados incluindo o efeito de cimentação (bonding) e o processo de desestruturação do solo. O modelo sugerido foi analisado qualitativamente com base nos resultados obtidos do programa experimental.

O componente arbóreo de matas de restinga arenosa no Parque Estadual de Itapuã, Rio Grande do Sul : fitossociologia, regeneração e padrões de interações mutualistas com a avifauna

Esta dissertação teve como objetivo geral ampliar o conhecimento sobre a ecologia vegetal das matas de Restinga arenosa em substratos bem drenados no Rio Grande do Sul. Para tanto, foram realizados o estudo florístico e fitossociológico do componente arbóreo de cinco capões de Restinga e a verificação de padrões de interações mutualísticas entre aves frugívoras e as árvores, além do estudo do componente de regeneração e suas relações com o estrato arbóreo adulto. Para a amostragem da vegetação, foi usado o método de parcelas, incluindo-se todas as árvores com DAP ≥ 5cm, totalizando uma área de 1,02ha. Com estes dados, foram estimados os parâmetros usuais em fitossociologia. Em um dos capões, foi realizado também o levantamento florístico e fitossociológico das plântulas (0,05 ≤ altura < 1m) e juvenis (altura ≥ 1m, DAP < 5cm), avaliando-se as relações com o estrato arbóreo adulto, o potencial e a taxa de regeneração natural para cada espécie. Para o estudo dos mutualismos, foram feitas observações visuais e capturas de aves durante um ano. Foram estimadas a conectância do sistema mutualístico e o índice de importância das espécies. Também foi feita a rede de interações do sistema e feita a análise da variação destas interações ao longo das estações do ano. A composição florística resultou em uma riqueza total de 20 famílias e 29 espécies para os cinco capões. A densidade total arbórea teve uma média máxima de 1207 ind/ha e mínima de 747 ind/ha. Sebastiania serrata apresentou o maior valor de importância e Myrtaceae foi a família mais representada. A diversidade específica foi baixa, variando de 1,08 a 2,38 (nats). No sistema mutualístico, registraram-se 29 espécies interagindo (aves e plantas), com uma conectância de 23,9%. Turdus amaurochalinus e T. rufiventris interagiram com a maioria das espécies arbóreas e tiveram o maior índice de importância, sendo caracterizadas como as principais dispersoras em potencial. Ocotea pulchella e Myrsine spp. foram registradas com maior número de eventos de consumo de frutos, no entanto, Ficus organesis interagiu com mais espécies frugívoras, além de ter a maior importância na dieta das aves. Houve variações no número eventos de frugivoria ao longo das estações, bem como no número de espécies frugívoras e de espécies arbóreas consumidas. O componente de regeneração apresentou riqueza específica e diversidade semelhantes às do estrato arbóreo adulto, refletindo uma similaridade florística maior que 70%. A maioria das espécies (73,7%) apresentou taxa de regeneração negativa, revelando o padrão de 'J' invertido. Os resultados indicam a existência de diferenças na composição e estrutura arbórea entre os capões de Restinga, além de uma boa capacidade de regeneração para a maioria das espécies vegetais estudadas. Os dados revelam também um sistema dispersão generalista, no qual poucas espécies de aves interagem com muitas espécies arbóreas e vice-versa.

Desenvolvimento da técnica LTM-BSizer para a caracterização de bolhas e a avaliação de parâmetro no processo de flotação

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma nova técnica para determinação do tamanho médio e da distribuição de tamanho de bolhas de ar em meio aquoso. A nova técnica, denominada de LTM-BSizer, uma vez otimizada, foi aplicada na caracterização das bolhas geradas por diversos métodos utilizados tanto na flotação para tratamento de efluentes líquidos quanto na flotação de partículas minerais e, principalmente, na investigação de parâmetros operacionais e do efeito do tamanho de bolhas na flotação de partículas minerais (quartzo como modelo) finas (40-10 µm) e ultrafinas (<10 µm). A técnica LTM-BSizer é baseada no conceito da captura, ou seja, ao contrário das técnicas fotográficas até agora propostas, onde as imagens (fotos ou vídeos) das bolhas em movimento foram obtidas com visores verticais, este método obteve as imagens das bolhas estabilizadas em um visor disposto na horizontal. Entre as vantagens em relação aos métodos fotográficos existentes destacam-se a melhor qualidade das imagens e a capacidade de medir distribuições de tamanho de bolha com grande amplitude, desde microbolhas (<100 µm) até bolhas maiores (~ 1 a 3 mm). Os métodos de geração de bolhas pesquisados foram: microbolhas geradas por despressurização de água saturada com ar em um vaso saturador (processo de flotação por ar dissolvido-FAD) ou por uma bomba centrífuga multifase (novo equipamento para geração de microbolhas), injeção de mistura ar-líquido através de um constritor tipo venturi (destaque na flotação não convencional), injeção de ar em cilindro inox poroso (comumente aplicado para dispersão de gás) e bolhas geradas em uma célula de flotação por ar induzido (FAI), convencional de bancada Para todos os métodos citados, exceto o último, a distribuição de tamanho de bolha foi avaliada numa coluna em acrílico com 200 cm de altura e 72 mm de diâmetro, onde através de um ponto de amostragem parte do fluxo foi conduzida até o visor. Os resultados obtidos com esta técnica foram, para os diâmetros médios de bolha: 30 a 70 µm para FAD, 65 a 130 µm para bomba multifase, 200 a 1400 µm para venturi, 500 a 1300 µm para FAI e 500 a 1000 µm para o cilindro poroso. A influência de alguns parâmetros operacionais na formação das bolhas foi estudada em detalhe e os resultados obtidos mostraram uma boa correspondência com os valores encontrados na literatura e em outros casos, elucidaram efeitos considerados contraditórios na literatura técnica. Este trabalho demonstrou que, o tamanho médio e a distribuição de tamanho das microbolhas, não são influenciados pela pressão de saturação no intervalo de 294 a 588 kPa, mas sim pela quantidade de bolhas e pelo tempo de retenção Também foi constatado que a diminuição da tensão superficial da água (adição de 30 mg/L de oleato de sódio) aumenta consideravelmente (3 a 8 vezes) o número de microbolhas na FAD a baixas pressões de saturação (196 e 294 kPa). O tamanho e a distribuição de tamanho de bolhas geradas em constrições de fluxo tipo venturi variam em função dos parâmetros concentração de tensoativo, velocidade superficial de líquido (UL) e razão gás/líquido (Qr). Uma pequena diminuição da tensão superficial, de 73 para 68 mN/m, provocada pela adição de 20 mg/L do tensoativo DF 250, foi suficiente para diminuir consideravelmente o tamanho das bolhas geradas, permanecendo constante para concentrações maiores, sugerindo que esta seja a concentração crítica de coalescência (CCC) para este sistema. Um aumento de UL (mantendo Qr constante) e diminuição de Qr (com UL constante) levaram a distribuições com menor amplitude e diâmetro médio. No caso das microbolhas geradas através da bomba multifase, o tamanho de bolhas diminuiu com a pressão até atingir o limite de solubilidade teórico ar/líquido. O tamanho das bolhas gerados através de placa porosa e FAI apresentaram boa correspondência com os reportados na literatura e em ambas as técnicas foi, de novo, encontrada, para DF 250, a mesma CCC igual a 20 mg/L. O sistema de flotação de partículas finas e ultrafinas, foi estudado via recuperação de finos de quartzo (50% < 10µm) em coluna de laboratório. As variáveis estudadas foram; a distribuição de tamanho de bolhas e a concentração de coletor (amina). Os resultados obtidos mostraram que a recuperação das frações mais finas aumenta com a diminuição do tamanho de bolhas de acordo com os modelos existentes de flotação. Entretanto, foi encontrado, na captura de partículas ultrafinas pelas bolhas, um valor ótimo de tamanho de partícula. Assim, a captura diminui com o tamanho de partícula até 5-7 µm e aumenta, de novo, nas frações menores. Esses resultados são discutidos em termos de um mecanismo de difusão como fenômeno predominante nos mecanismos de adesão bolha-partícula.

Composição e estrutura do componente arbóreo/arbustivo da floresta ciliar do arroio da Brigadeira, no Parque Municipal Fazenda Guajuviras, Canoas/RS

As florestas ciliares são formações vegetais extremamente importantes em termos ecológicos, principalmente para a manutenção da qualidade dos cursos d’água. Porém, apesar de serem protegidas por lei, elas vêm sendo erradicadas, principalmente em áreas urbanas. Desta forma, estudos detalhados sobre a composição florística e a ecologia dos remanescentes dessas florestas são fundamentais para embasar qualquer iniciativa de proteger e restaurar essas formações vegetais. Com o objetivo de avaliar a estrutura, o estado de preservação da floresta ciliar e fornecer subsídios para as adequadas ações de manejo na restauração dessa formação, foi realizado um levantamento florístico e fitossociológico da vegetação arbóreo/arbustiva do Arroio da Brigadeira na cidade de Canoas/RS, numa área remanescente dentro do Parque Municipal Fazenda Guajuviras. Para a caracterização da composição do estrato arbóreo dominante da floresta e categorias sucessionais, a vegetação lenhosa foi separada em três componentes: regenerante (0,20m ≤ h < 1m); arbóreo-arbustivo (1m ≥ h e DAP < 5cm); arbóreo (DAP ≥ 5cm). O delineamento amostral foi de 20 parcelas para todos os componentes, sendo as dimensões de 4m², 25m² e de 100m² para cada parcela, respectivamente para o primeiro, segundo e terceiro componente. A estrutura da vegetação foi verificada através da distribuição horizontal e vertical dos seus indivíduos. A estimativa da regeneração natural baseou-se nos valores relativos de freqüência e densidade de cada espécie em três classes de altura. A organização das comunidades vegetais foi analisada por análise de agrupamentos através do programa MULVA 5. Na composição florística encontraram-se 56 espécies distribuídas em 27 famílias botânicas. As espécies com maiores valores de regeneração natural total (RNT), responsáveis por mais de 50%, foram: Myrcia multiflora (Lam.) DC. (22,03%), Eugenia hyemalis Cambess. (14,04%), Daphnopsis racemosa Griseb. (10,60%) e Ocotea pulchella Mart. (10,16%). O alto potencial de regeneração natural, com abundância de espécies típicas de sub-bosque, ressalta a importância do estudo dos componentes dos estratos inferiores da floresta para o conhecimento da dinâmica florestal. No componente arbóreo constatou-se a densidade total por área (DTA) de 2120 ± 617 indivíduos.ha-1. O Índice de Diversidade de Shannon foi de 2,80. O DAP médio foi de 10,45 ± 5,65cm. As espécies com maior valor de importância (VI) foram Eugenia hyemalis Cambess. (44,09), Prunus myrtifolia Urb. (34,51), Myrsine coriacea (Sw.) R.Br. (30,12) e Mimosa bimucronata (DC.) Kuntze (29,68). Os exemplares mortos apresentaram alta DTA, 280 ± 204,17 indivíduos.ha-1, possivelmente em decorrência da competição por espaço a ser ocupado. Pelos resultados obtidos, é possível afirmar que a floresta está em processo de regeneração, no estádio secundário inicial, e que existem agrupamentos vegetais. Conclui-se que o processo de restauração da floresta ciliar pode darse de forma natural, desde que seja garantido o isolamento de fatores desestabilizadores, preservando os processos naturais de estruturação das comunidades vegetais e interações bióticas.