Modelagem Sísmica via métodos das diferenças finitas: caso da bacia do Amazonas

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados da modelagem sísmica em meios com fortes descontinuidades de propriedades físicas, com ênfase na existência de difrações e múltiplas reflexões, tendo a Bacia do Amazonas como referência à modelagem. As condições de estabilidade e de fronteiras utilizadas no cálculo do campo de ondas sísmicas foram analisadas numericamente pelo método das diferenças finitas, visando melhor compreensão e controle da interpretação de dados sísmicos. A geologia da Bacia do Amazonas é constituída por rochas sedimentares depositadas desde o Ordoviciano até o Recente que atingem espessuras da ordem de 5 km. Os corpos de diabásio, presentes entre os sedimentos paleozóicos, estão dispostos na forma de soleiras, alcançam espessuras de centenas de metros e perfazem um volume total de aproximadamente 90000 Km³. A ocorrência de tais estruturas é responsável pela existência de reflexões múltiplas durante a propagação da onda sísmica o que impossibilita melhor interpretação dos horizontes refletores que se encontram abaixo destas soleiras. Para representar situações geológicas desse tipo foram usados um modelo (sintético) acústico de velocidades e um código computacional elaborado via método das diferenças finitas com aproximação de quarta ordem no espaço e no tempo da equação da onda. A aplicação dos métodos de diferenças finitas para o estudo de propagação de ondas sísmicas melhorou a compreensão sobre a propagação em meios onde existem heterogeneidades significativas, tendo como resultado boa resolução na interpretação dos eventos de reflexão sísmica em áreas de interesse. Como resultado dos experimentos numéricos realizados em meio de geologia complexa, foi observada a influência significativa das reflexões múltiplas devido à camada de alta velocidade, isto provocou maior perda de energia e dificultou a interpretação dos alvos. Por esta razão recomenda-se a integração de dados de superfície com os de poço, com o objetivo de obter melhor imagem dos alvos abaixo das soleiras de diabásio.

Uma proposta de protocolo para a obtenção de variáveis visando estudos de modelagem ecológica em sistemas pesqueiros fluviais da Amazônia

Pesquisas sobre as pescarias amazônicas apresentam problemas nas coletas de dados que impedem ou restringem as respostas resultantes da modelagem. Este trabalho tem como objetivo propor um protocolo de pesquisa, discriminando as principais variáveis necessárias à construção de modelos para analisar a pesca na região.

Observações hidrológicas e resultados de modelagem no espalhamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica

Neste estudo são apresentadas as análises espaciais e temporais dos dados sinóticos coletados durante quatro campanhas oceanográficas do programa “REVIZEE/SCORE-N” realizadas em março-abril de 1995, outubro-novembro de 1997, abril-maio de 1999 e agosto-setembro de 2001. Em complemento às análises dos dados hidrológicos, foram utilizados resultados do modelo numérico CLIPPER - Experimento ATL6 (1/6 deg.). A ênfase deste artigo é avaliar o deslocamento sazonal e espacial da pluma de água Amazônica nas regiões localizadas à sudoeste, noroeste e em frente à foz do rio Amazonas. Dados hidrológicos e resultados do modelo demonstram que durante os meses de março-maio a pluma do rio Amazonas move-se para sudoeste, ao longo da costa norte brasileiro, tendendo a diminuir o deslocamento da pluma para sudoeste durante os meses de agosto-setembro. De outubro a novembro, não foi observado ou registrado o deslocamento da pluma para sudoeste. Resultados do modelo revelam anéis gerados pela retroflexão da Corrente Norte do Brasil (CNB) em torno de 7º N, e também a influência de água proveniente do rio Amazonas em volta desses anéis durante o mês de agosto.

Complexação de íons de metais por matéria orgânica dissolvida: modelagem e aplicação em sistemas reais

Os íons de metais pesados são conhecidos tanto pela sua importância fisiológica e industrial, bem como pelo risco ambiental e à saúde humana. Para elucidar o comportamento dessas espécies nos corpos hídricos, os quais recebem grande parte da descarga de metais, seja de origem antrópica ou por fontes naturais, é necessário entender as interações que elas apresentam com o meio, principalmente a especiação química. Um dos mais importantes processos pelos quais passam as espécies metálicas em corpos aquáticos naturais é a interação com a matéria orgânica dissolvida (MOD), que pode ser por adsorção, reações de troca iônica ou por complexação. Neste trabalho foram realizados vários experimentos com o objetivo de descrever o comportamento da complexação de três importantes cátions Cu(II), Cd(II) e Pb(II) com a matéria orgânica (ácido húmico comercial), sob condições diversas de força iônica em meio tamponado. Os resultados foram avaliados de acordo com o modelo de van den Berg e Kramer para a complexação de metais. O modelo foi aplicado na determinação da capacidade de complexação dos íons em amostras reais, oriundas de três rios maranhenses que integram a Amazônia legal: Itapecuru, Bacanga e Pericumã. Nas águas dos rios utilizou-se o parâmetro carbono orgânico dissolvido (COD) para expressar a MOD. Os resultados confirmaram forte interação entre a MOD e íons de metais pesados e que o modelo de van den Berg e Kramer é satisfatório para se estimar a constante de complexação (K) e a concentração de sítios de complexação (Lt). Nas amostras simuladas em laboratório a ordem de complexação dos metais foi Cu(II) > Cd(II) > Pb(II) e a capacidade de complexação mostrou ser linear em função da concentração de ácido húmico comercial. Acredita-se que por ter menor raio iônico, o íon Cu(II) possui maior afinidade com os sítios de complexação. Nas amostras retiradas dos corpos aquáticos, observou-se que o rio com maior concentração de COD (rio Bacanga) apresentou maior capacidade de complexação; entretanto, a ordem foi Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) provavelmente devido à presença de íons Cu(II) em maior quantidade nas águas dos rios.

Simulação numérica do comportamento ao impacto de componentes para calçado de segurança

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Simulação numérica do comportamento ao impacto de componentes metálicos para aplicações de crashworthiness utilizando iniciadores de deformação configuráveis

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Modelação numérica de túneis com consideração explícita das heterogeneidades do maciço

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Modelação numérica de uma solução de reforço de solos para fundações de aerogeradores

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Modelización numérica de problemas geológico-geotécnicos

Los proyectos geotécnicos, ya sean civiles, mineros, de desarrollo urbano, etcétera, en la medida que implican afectaciones del medio físico, necesitan disponer de un modelo geológico y geomecánico con fines de una concepción racional con dimensionamiento adecuado y seguro. En este sentido la línea de desarrollo e investigaciones ya comenzada en el marco interdisciplinario (geotécnico, matemático y computacional) tiende a instrumentar modelizaciones geológico-geotécnicas que de acuerdo a la experiencia de los directores resultan mayormente aplicables a la solución de problemas en el campo de la geomecánica. De este modo las actividades previstas en el presente plan de trabajo son las siguientes: 1. Cuantificación estocástica de la geometría de macizos rocosos. Se aplicarán nuevos aportes a la modelización estructural ya realizada, tendiente al abordaje estocástico de la bloquimetría de los macizos rocosos. 2. Estabilidad de Taludes por equilibrio límite, evaluación probabilística del factor de seguridad. Se investigarán aproximaciones probabilística de este tipo de falla, utilizando variables randómicas de input. 3. Modelo predictivo para la deformabilidad de macizos rocosos. Los estudios en este aspecto tratarán el desarrollo de un sistema analítico de evaluación, con base estadística y experimental orientado a la evaluación de la deformabilidad de los macizos rocosos fracturados. 4. Modelización estructural aplicada a la determinación de la permeabilidad de macizos rocosos. Se estudiarán relaciones entre el tensor de permeabilidad de los macizos rocosos y las condiciones de fracturamiento de los mismos.

Modelación numérica hidrodinámica de calidad del recurso en lagos y reservorios

El presente plan de trabajo consiste en el desarrollo de un modelo numérico para la simulación de la hidrodinamia en lagos, así como de los procesos de transporte turbulentos asociados que rigen la calidad del recurso. Este modelo a su vez se apoyará en mediciones de campo propias que permitan la verificación de resultados de simulación. Inicialmente se simulará y caracterizará la respuesta hidrodinámica, termodinámica y química (biológica) de un volumen de control bidimensional a un "input" atmosférico representado tanto por variaciones en la radiación solar como en la acción del viento sobre la superficie libre del cuerpo de agua, o por el efecto de efluentes/afluentes líquidos a un embalse con diferentes temperaturas medias. (...) El objetivo a largo alcance del proyecto lo constituye la modelación tridimensional de corrientes en cuerpos de agua, inducidas tanto por el viento como por estratificaciones térmicas así como por flujos líquidos de entrada/salida, para finalmente acoplarla con modelos de calidad de agua que resuelvan ecuaciones de transporte para oxígeno disuelto, demanda biológica de oxígeno, fósforo, nitrógeno, etc., considerando asimismo procesos de intercambio de calor y masa (oxígeno) en los contornos del sistema (principalmente en su superficie libre). Como sistema de estudio para los trabajo de campo se selecciona el embalse del Lago San Roque, donde se desarrollarán campañas de monitoreo periódico empleando la infraestructura del CIHRSA y la experiencia de su personal. Para la calibración y verificación del código numérico se emplearán también bases de datos externas y, dependiendo del grado de avance del proyecto PIC, se incorporarán resultados inéditos de laboratorio, los que serán claves para la especificación del rol desempeñado por estructuras turbulentas coherentes.

Diseño y simulación numérica de un biorreactor: Aplicación a la producción de células microbianas

Los biorreactores son ampliamente empleados en las industrias de alimentos, fermentación, farmacéuticas y tratamiento de residuos. (...) Una característica de los biorreactores es que el medio de reacción está constituido por distintas fases. Esto hace que exista una importante interrelación entre los fenómenos bioquímicos, fisicoquímicos, fuidodinámicos y de transporte. (...) La experimentación preliminar en reactores de laboratorio, acompañada con el desarrollo de un modelo que permita comprender la naturaleza del fenómeno, es esencial para el diseño de biorreactores de capacidad de producción comercial. En el presente proyecto se establecerán, a partir de un estudio experimental a escala de laboratorio y la elaboración de un modelo y programa de simulación numérica de su operación, los factores que determinan la problemática del diseño de un reactor tanque agitado, de capacidad comercial, para la producción de cepas de Staphylococcus aureus. Los objetivos generales del presente proyecto son los siguientes: * Generar las bases técnico-científicas que permitan el diseño de un biorreactor discontinuo para la producción a escala comercial de cepas de Staphylococcus aureus. * Desarrollar equipos experimentales y generar herramientas computacionales que en el futuro permitan abordar otros problemas en el campo de la bioingeniería. Los objetivos específicos a alcanzar durante el período que abarca este proyecto de un año son los siguientes: * Determinar la cinética de crecimiento de cepas de S. aureus que contemplen la formación de productos. * Verificar el funcionamiento y calibración de sensores y controladores que forman parte del biorreactor experimental recientemente adquirido. * Estudiar experimentalmente la producción de S. aureus en un biorreactor de 3 lt. de capacidad, cuantificando el consumo de sustratos y la producción de biomasa, polisacárido capsular y exoproteínas. * Continuar con el desarrollo de un modelo matemático y un programa de simulación numérica que permitan describir la operación del reactor experimental y definir la problemática del escalado de la producción a nivel comercial.

Distribuição geográfica potencial de espécies americanas do caranguejo "violinista" (Uca spp.) (Crustacea, Decapoda) com base em modelagem de nicho ecológico

Caranguejos do gênero Uca Leach, 1814 (caranguejo "violinista") são um grupo bem conhecido e caracterizado por um acentuado dimorfismo sexual e assimetria da quela do macho. Atualmente, estão descritas 97 espécies no mundo. Objetivou-se estimar a distribuição geográfica potencial de 4 espécies do gênero Uca que ocorrem na costa do continente Americano: Uca maracoani Latreille, 1802-1803, U. uruguayensis Nobili, 1901, U. panacea Novak & Salmon, 1974 e U. monilifera Rathbun, 1914. Para modelar a distribuição dessas espécies nas Américas foram utilizados pontos de ocorrência compilados da literatura. Para a modelagem foram utilizados os programas Maxent e GARP a partir de 10 variáveis climáticas e três variáveis topográficas. Todas as variáveis foram convertidas para uma malha com resolução de 0,0417 graus. Nos dois modelos (Maxent e GARP) as espécies apresentaram distribuição geográfica maior do que sugerido por outros trabalhos de registro de ocorrência, com exceção de U. monilifera. Segundo o critério de área sob a curva (AUC), os modelos gerados pelo GARP apresentaram melhores resultados do que os modelos do Maxent. Entretanto, avaliando em conjunto os resultados dos dois modelos é possível melhor estabelecer planos de conservação para espécies com habitat restrito (U. panaceae e U. monilifera), além de recomendar um aumento na amostragem de U. maracoani no nordeste brasileiro e U. uruguyaensis no sudeste brasileiro, a fim de detectar possíveis aumentos na sua distribuição geográfica com base nas predições dos modelos de nicho.

Modelagem de ocorrência e densidade de juvenis de Callinectes sapidus (Decapoda, Portunidae) em dois estuários do Rio Grande do Sul, com dados zero-inflacionados

Dados de contagem de juvenis de siri-azul (Callinectes sapidus Rathbun, 1896) coletados em dois estuários do Rio Grande do Sul são objeto do presente estudo. Por se encontrarem zero-inflacionados, esses dados motivaram a formulação de modelos hierárquicos, que quantificam o efeito das covariáveis categóricas mês e local sobre a probabilidade de ocorrência e densidade dessas populações, levando em conta a detecção imperfeita. Foram também desenvolvidos modelos não-hierárquicos para comparação. Uma abordagem Bayesiana foi adotada para a estimação dos parâmetros dos modelos por simulação Monte Carlo com Cadeias de Markov (MCMC). A comparação entre modelos foi feita com o Critério de Informação da Deviância (DIC). Os modelos hierárquicos apresentaram ajustes melhores que os modelos convencionais, mitigaram o problema do excesso de zeros e permitiram analisar simultaneamente as probabilidades de ocorrência e a densidade de juvenis de siri-azul. No estuário da Lagoa dos Patos, a probabilidade de ocorrência de juvenis na Classe 2 aumenta com a distância da desembocadura, enquanto em Tramandaí os pontos intermediários apresentam as maiores probabilidades. Em ambos os estuários a ocorrência é mais provável nos meses de verão e de inverno. A densidade de juvenis da Classe 2 apresenta marcada variação em relação aos meses do ano sendo, em geral, maior no estuário de Tramandaí.