Avaliação de sistemas de reparo para o problema de abrasão do concreto de superfícies úmidas em usinas hidrelétricas

A área de pesquisa em patologia das construções vem crescendo muito ultimamente, devido à degradação natural observada nos mais diversos tipos de edificações. Neste sentido, grande atenção vem sendo dispendida às estruturas de concreto de obras especiais como usinas hidrelétricas (UHEs) em virtude de sua complexidade e importância, tanto social quanto econômica. Uma das patologias que mais ocorrem nestas estruturas é a abrasão hidráulica do concreto, a qual pode levar a construção à ruína, em casos extremos. Este trabalho visa obter e analisar dados de vários materiais de reparo quanto à resistência à abrasão hidráulica e quanto aos seus respectivos sistemas de aderência. Dividiu-se a pesquisa em três grandes etapas: na primeira verificaria as características físicas e mecânicas dos materiais de reparo, a segunda analisaria a compatibilidade entre reparo e substrato através da aderência obtida no ensaio de compressão na junta diagonal e a terceira forneceria dados sobre a resistência à abrasão dos reparos através do ensaio ASTM C1138. Na primeira etapa foram realizados os ensaios de resistência à compressão axial e consistência dos concretos e argamassas utilizados como reparos profundos e superficiais para as idades de 3, 7 e 28 dias; Na segunda, aos 3 e 28 dias de idade, foram realizados os ensaios de aderência dos sistemas adesivos, abrangendo materiais cimentícios e à base de polímeros; Na última etapa foram utilizados os mesmos materiais de reparo da primeira: argamassas e concretos à base de cimento com e sem adição de pozolanas sílica ativa e metacaulim e argamassa à base de resina epóxi aos 3 e 28 dias. Como resultados, foram obtidas resistências à compressão axial entre 40 e 65 MPa para os materiais cimentícios aos 3 dias de idade e entre 60 e 80 MPa aos 28 dias, enquanto que para a argamassa epóxi a resistência foi de 20 MPa para ambas as idades. A consistência das argamassas foi tixotrópica, enquanto que a dos concretos foi bastante fluida. Quanto à aderência, realizou-se a aplicação dos adesivos em superfícies escarificadas, limpas e encharcadas, o que possibilitou uma expressiva vantagem dos adesivos à base de cimento e relação aos poliméricos, mesmo estes sendo indicados para colagem em substratos úmidos. Na etapa de abrasão dos reparos, utilizou-se uma nova metodologia de preparo dos substratos de concreto e posterior aplicação dos reparos, classificados em profundos ou superficiais. O reparo que apresentou maior resistência à abrasão foi o de argamassa epóxi. Não houve diferença estatística significativa entre os concretos sem adição e com adição de sílica ativa e metacaulim de alta reatividade. Em geral, o desgaste das argamassas, especialmente aos 3 dias, foi maior que o dos concretos, onde se verificou claramente a presença de dois estágios de taxa de desgaste em função da resistência à abrasão dos agregados graúdos. Assim, foi possível identificar diferentes estágios de desgaste para os concretos utilizados.

Investigação de estratégias de controle digital para regulação de velocidade e emulação da dinâmica de turbinas hidráulicas, com implementação e testes experimentais em uma micromáquina de 10 KVA

Devido não ser comum o estudo de sistemas de potência em plantas reais como usinas hidrelétricas por causa dos riscos e custos que envolvem sua operação, dá-se preferência pela realização computacional de modelos matemáticos desse tipo de planta na resolução de problemas, desenvolvimento de novas tecnologias e formação de recursos humanos. No entanto, modelos realizados computacionalmente não proveem a experiência, visual, auditiva e tátil que um modelo físico real pode oferecer. Portanto, neste trabalho, apresenta-se a descrição e a modelagem de um sistema de geração em escala reduzida de 10kVA, que é um sistema físico real, composto por um motor CC, um gerador síncrono e transformadores, chamado também de sistema micromáquina, o qual faz parte da infraestrutura do Laboratório de Engenharia Elétrica da UFPA. Para este sistema, por intermédio deste trabalho de mestrado e do trabalho de mestrado de Moraes (2011), foram desenvolvido subsistemas eletrônicos e computacionais de acionamento, automação e controle para operá-lo de forma segura resultando em uma excelente plataforma didática para dar suporte às pesquisas em dinâmica e controle de sistemas de potência, bem como o desenvolvimento de trabalhos acadêmicos e de ensino. Nesse mesmo contexto, é apresentada uma proposta de técnica de emulação de turbina hidráulica, tendo como base o controle de potência aplicado ao motor CC do sistema micromáquina. Tal técnica foi desenvolvida principalmente com o propósito de dar suporte ao estudo e desenvolvimento de técnicas de regulação de velocidade de turbinas hidráulicas. Consequentemente, também é apresenta uma proposta de um regulador de velocidade digital para turbinas hidráulicas baseado na estrutura canônica RST de controle digital, cujos parâmetros são projetados por duas técnicas de projeto estudadas neste trabalho: o método de alocação polinomial de polos e o projeto de compensadores por atraso de fase pelo método de resposta em frequência para sistemas discretos. Logo para comprovar a eficácia das ferramentas de hardware, software e teóricas desenvolvidas neste trabalho, resultados de experimentos realizados no sistema micromáquina são apresentados e analisados.

Aspectos observacionais e numéricos da interação floresta-atmosfera na Amazônia oriental: fenômenos turbulentos noturnos

Este estudo identificou dois fenômenos turbulentos noturnos sobre a região de Caxiuanã, na Amazônia Oriental, durante a estação seca: jatos de baixos níveis (JBNs) e rajadas de ventos, utilizando dados das campanhas de coleta de dados CiMeLA (estação seca de 2003) e COBRA-PARÁ (estação seca de 2006). Ambos foram analisados observacionalmente, no que diz respeito aos seus horários de ocorrência, intensidade, altura e duração, bem como a evolução noturna destas ocorrências. Verificou-se que a maioria dos eventos de JBNs observados foi acompanhada de queda na temperatura potencial equivalente e que as rajadas de vento exerceram uma importante influência sobre as trocas floresta-atmosfera. A gênese dos dois fenômenos também foi investigada. Notou-se, através do modelo de mesoescala BRAMS, que a origem dos jatos está possivelmente associada à brisa marítima e à intensificação dos ventos alísios de nordeste, baseado em resultados de testes de sensibilidade, que incluíram a retirada dos rios, da interface oceano-atmosfera, dos efeitos de downdrafts e do desflorestamento da região. Observou-se também que o processo de formação das rajadas está associado à existência da baía de Caxiuanã, cuja forma se assemelha a um lago, e à atividade convectiva local. Verificou-se que os dois fenômenos não existiram simultaneamente, exceto em uma única noite, o que pode ser explicado por efeitos de blindagem por cisalhamento, que impedem a propagação de turbulência para baixo, em direção à superfície, gerados pela presença de JBNs muito fortes. Esta pesquisa reflete a importância e complexidade dos fenômenos atmosféricos próximos à costa paraense.

Sistema de chamada seletiva digital para controle de comunicações por ondas terrestres no Serviço Móvel Marítimo

As comunicações marítimas são ainda fortemente efetivadas por meio de circuitos rádio convencionais empregando ondas terrestres, em bandas de MF a VHF, especialmente após a introdução de sistemática de chamadas seletivas digitais. Entretanto, um número significativo de procedimentos operacionais nas radiocomunicações ainda depende de intervenções de operador, reduzindo sua eficiência e dando margem ao cometimento de erros como emissão de falsos alarmes de socorro. Esses erros têm sido frequentes e têm ocasionado muito desvio de atenção das ocorrências reais e perdas de tempo nas instâncias que cuidam das ações de busca e salvamento no mar, afetando, seriamente, a confiabilidade no processo de comunicações terrestres. Em vista disto, propõem-se, nesta pesquisa, sistemáticas para controle das emissões de falsos alertas de socorro, nas transmissões por ondas terrestres, e para melhorar o processo vigente de transmissão de chamadas. As chamadas de socorro recebidas pelas estações costeiras são identificadas por estas, de acordo com as estações que as emitiu, objetivando subsidiar ações corretivas por instâncias competenrtes, para inibição de novas ocorrências. Paralelamente, maior nível de automação é proposto para os processos de chamadas, reduzindo-se a dependência de procedimentos manuais e, assim, as possibilidades de emissões equivocadas, além de melhor aproveitar o conceito de chamada seletiva do sistema vigente. Tais proposições dão maior eficiência e confiabilidade às comunições terrestres, úteis especialmente nas situações de emergências, sem adicionar significativas demandas operacionais nas estações, incentivando e melhorando as condições de comunicações no SMM por ondas terrestres.

Entre costas brasílicas: o tráfico interno de escravos em direitura a Amazônia, c.1778-c.1830

Após o final do monopólio exercido pela companhia pombalina, pensada estrategicamente para a Amazônia na segunda metade do século XVIII, emergirá um comércio interno de escravos por via marítima em direitura a estas paragens. Este tráfico de escravos passou a ser visto pelas autoridades régias como um perigo a sobrevivência de seus negócios e da agricultura. Por outro lado, não foram poucos os comerciantes e moradores da área setentrional da colônia e da província que receberam de bom grado a mão de obra africana vinda de áreas costeiras brasílicas. Nesta dissertação, a partir desse tráfico interno de escravos percebo a importância considerável deste comércio negreiro para Amazônia buscando refletir sobre os seus mecanismos de funcionamento e reprodução.

Laminado de madeira reforçado com fibras naturais

Visando a aplicação de recursos naturais renováveis da Amazônia, entre estes as fibras naturais, neste trabalho é apresentada a proposta de fabricação e caracterização de laminados de madeira reforçado por compósitos de matriz poliéster e fibras naturais. A matriz é um poliéster teraftálica insaturada e pré-acelerada obtida comercialmente (Duverpoly 754) e o agente de cura um peróxido de MEK (butanox M-50) na proporção de 0,33% em volume. As fibras naturais usadas para cada amostra de laminado fabricado foram o tecido de fibras de tururi, fibras de sisal e fibras de curauá e as laminas de madeira usadas foram as conhecidas comercialmente como imbuia. O tecido de tururi foi usado de duas formas: sem abertura e com abertura de 100% em relação a largura original. As fibras de sisal e curauá foram cortadas em comprimentos de 50 mm na usados na forma de pré-preg. A fabricação do material laminado foi feita através da inserção intercalada de lâmina de material compósito entre as laminas de madeira seguido de pressão controlada através de uma prensa hidráulica com pressão constante de 2 toneladas, produzindo desta forma o laminado de madeira reforçado. Características mecânicas e microestruturais foram obtidas para a lâmina de madeira e para os laminados de madeira reforçados, obtendo-se a resistência a tração, da lamina de madeira e imagens microscópicas depois do ensaio de tração. As laminas de madeira antes do reforço, foram ensaiadas tendo duas orientações de 90° e 0° de orientação das fibras. O laminado de 0°grau apresentou o melhor resistência mecânica, com valor correspondente a 35,64 MPa comparado com o valor de 0,40 MPa para a lamina de 90°. Os ensaios dos laminados de madeira reforçados, de madeira/tururi sem abertura, madeira/tururi com abertura de 100%, madeira/sisal de comprimento de fibras de 50 mm, madeira/curauá de comprimento de fibras de 50 mm, madeira/madeira com orientação de 90°a direção das fibras, alcançaram respectivamente os seguintes resultados de ensaio de tração: 61,33 MPa; 57,27 MPa; 49,27 MPA; 53,76 MPa e 68,29 MPa, sendo que o laminado de madeira/madeira apresentou o melhor resultado e a menor resistência mecânica foi registrado para o laminado de madeira reforçado por fibras de sisal. As imagens obtidas em microscopia eletrônica de varredura corroboraram com as propriedades mecânicas obtidas para cada situação do material e fibra fabricadas.

Modelagem da disponibilidade de uma unidade geradora da UHE-Tucuruí

Com o advindo do marco regulatório do Setor Elétrico Brasileiro, a partir de 2004, os agentes que atuam neste mercado têm experimentado um acirramento nas disputas por novos negócios, evidenciando um aumento de competitividade. A Disponibilidade dos Ativos Físicos e os Custos com Manutenção se apresentam como os pontos chave para a competitividade dos agentes. O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia de Análise de Disponibilidade de Sistemas Reparáveis, durante as etapas de projeto ou de operação do sistema, contemplando a mensuração dos Custos com Manutenção versus o Desembolso com Aquisição para um nível esperado de desempenho. A metodologia para a Análise de Disponibilidade sugerida se utiliza da construção do Diagrama de Blocos do Sistema com respectivas descrições funcionais, exportação das informações para o formato de Árvore de Sucesso, composta de portas lógicas dos tipos "E" e "OU" as quais caracterizam um subsistema integrante do sistema principal. O analista pode reavaliar a topologia do sistema, agregando ou retirando redundâncias com a finalidade de ajustar o desempenho do projeto aos requisitos de Disponibilidade, Custo de Aquisição e Custos de Manutenção. Como resultados do trabalho foram identificadas lacunas normativas que definem a forma de controle do desempenho dos ativos, estabelecida uma sistemática de integração entre técnicas de modelagem de confiabilidade e disponibilidade, estabelecidos e incorporados indicadores de desempenho de Manutenção Programada em um agente do mercado, foram modelados e discutidos diferentes cenários para um Sistema de Circulação de Óleo de Mancal e foi aplicado o modelo a toda uma Unidade Geradora Hidráulica por meio da implementação computacional do modelo aos componentes críticos dos principais sistemas.

Morfodinâmica costeira e o uso da orla oceânica de Salinópolis (Nordeste do Pará)

Os aspectos morfodinâmicos relacionados à erosão ou acresção da linha de costa são alguns dos assuntos analisados na gestão das zonas costeiras que vêem sendo tratada em todo mundo no sentido de monitorar e proteger essas zonas. Esta tese objetiva analisar o comportamento da morfodinâmica costeira de Salinópolis, relacionando-o ao uso da orla oceânica. A área de estudo foi compartimentada em três setores: Oeste (praias da Corvina e do Maçarico), Central (praia do Farol Velho) e Leste (praia do Atalaia). A metodologia consistiu na: (a) aquisição e tratamento de imagens multitemporais (1988-2001-2013) do satélite Landsat 5 TM, 7 ETM e 8 OLI; (b) aplicação de entrevistas/questionários com banhistas, (c) aquisição de dados de campo durante as estações chuvosa (26, 27, 28/04/2013) e menos chuvosa (04, 05, 06/10/2013); e (d) análise laboratorial para o tratamento dos dados adquiridos em campo (topografia das praias estudadas, amostragem de sedimentos superficiais das mesmas e com o uso de armadilhas, e medições oceanográficas de ondas, marés, correntes e turbidez). Foram feitas as representações gráficas dos perfis topográficos das praias, calculados os parâmetros estatísticos granulométricos de Folk & Ward (1957), as taxas do transporte sedimentar nas praias e os parâmetros morfométricos de Short & Hesp (1982), estes últimos foram calculados com o intuito de relacioná-los aos estados morfodinâmicos de praias propostos por Wright & Short (1984) e Masselink & Short (1993). Para a classificação da costa oceânica de Salinópolis em termos de uso e ocupação foi utilizado o decreto nº 5.300 de 7 de dezembro de 2004. A partir das pesquisas sobre a urbanização na costa e das obras situadas nos ambientes costeiros foi utilizada uma matriz proposta por Farinaccio & Tessler (2010) que lista uma série de impactos ambientais, e o quadro de geoindicadores do comportamento da linha de costa proposto por Bush et al. (1999), para a identificação de locais com vulnerabilidade à erosão ou acresção. Para as condições oceanográficas em cada praia e periculosidade ao banho nas mesmas, foram integralizados os dados de ondas, de correntes, de morfodinâmica praial e questionários aplicados com banhistas. Atualmente, a orla oceânica de Salinópolis possui diferentes características quanto à utilização e conservação, abrangendo desde a tipologia de orlas naturais (Classe A) até orlas com urbanização consolidada (Classe C). A primeira ocorre nos extremos da área de estudo e, a segunda, na região da sede municipal. Quatro tipos de praias foram identificados segundo a exposição marítima e o grau das condições oceanográficas: tipo 1 (Maçarico), tipo 2 (Corvina), tipo 3 (Farol Velho) e tipo 4 (Atalaia). O trecho de costa com maiores impactos ambientais e com elevada erosão costeira localiza-se na praia do Farol Velho. O grau de periculosidade ao banho foi de 4 (praia do Maçarico) a 7 (praia do Atalaia) – médio a alto grau de risco. As praias de Salinópolis apresentam declives suaves (< 1,5°), grandes variações na linha de costa entre as estações do ano (9,6 a 88, 4 m) e volume sedimentar variável dependendo do grau de exposição das praias ao oceano aberto. Predominou o estado morfodinâmico dissipativo (Ω>5,5) para estas praias, mas com ocorrência do estado de banco e calha longitudinais (4,7<Ω<5,5) no setor oeste. As macromarés na área de estudo apresentaram altura máxima de 5,3 m (Setor Central, durante a estação menos chuvosa) e mínima de 4 m no mesmo setor, durante a estação chuvosa. As correntes longitudinais foram mais intensas no setor leste (>0,45 m/s) durante as duas estaçoes do ano. As alturas de ondas foram também maiores no setor leste (máximo de 1,05 m durante a maré enchente na estação menos chuvosa) e os períodos de ondas foram mais curtos (<4,5 s) no setor oeste. A média granulométrica obtida dos sedimentos coletados na face praial apresentou escala mais freqüente entre 2,6 a 2,8 phi, indicando a predominância de areia fina. O grau de seleção predominante dos sedimentos foi de 0,2 a 0,5 phi (muito bem selecionados e bem selecionados), e da assimetria foi de positiva (0,10 a 0,30) e de aproximadamente simétrica (-0,10 a 0,10). O grau de curtose variou desde muito platicúrtica (<0,67) a muito leptocúrtica (1,50 a 3,00). Foram observados eventos de acresção sedimentar da estação chuvosa a menos chuvosa. De 22/07/1988 a 28/08/2013 (25 anos) também houve predomínio de acresção, onde o avanço médio linear da linha de costa foi de 190,26 m. O recuo médio linear obtido para toda área de estudo foi de -42,25 m. Áreas com maior erosão são pontuais: divisas das praias da Corvina e Maçarico, e Farol Velho e Atalaia. Os traps portáteis indicaram uma maior quantidade de sedimentos transportados longitudinalmente na estação menos chuvosa (Mín. 280 g/m³: enchente, setor oeste; Máx. 1098 g/m³: vazante, setor leste). Nos traps de espraiamento, o balanço entre a quantidade de sedimentos entrando e saindo nas praias foi menor no setor central (Mín. 80 g/m³: vazante, estação menos chuvosa; Máx. 690 g/m³: enchente, estação menos chuvosa). A circulação costeira sedimentar é proveniente, principalmente, do efeito das marés, com direção governada pela enchente e vazante dos rios que atravessam a costa. Os dados indicam o transporte longitudinal de sedimentos da ilha de Atalaia e rio Sampaio para o setor oeste e as margens das faixas praiais.

Concretes with red mud coarse aggregates

Red mud (RM) is a mineral waste, residue of the Bayer process used to obtain alumina from bauxite. While the exploration of rolled pebble damages the environment and is much more controlled by the government, the huge RM disposal areas do not stop increasing and polluting soil, rivers and groundwater sources in Amazon. In this work, the material mixtures used to produce coarse aggregates presented up to 80% of RM, 30% of metakaolin and 30% of active silica as recycled waste. Several tests were carried out to determine the aggregates physical properties and to evaluate the mechanical performance of the concretes with the new aggregates, including hydraulic abrasion strength, and the results were compared to the reference ones, i.e. rolled pebble concretes. Additionally, the sintering process neutralizes any toxic substance as occur in some RM products like tiles and bricks, and these results have encouraged an industrial or semi-industrial production of RM aggregates for concretes.