Conversor de energia das ondas em energia elétrica com dispositivo de coluna de água oscilante: simulação numérica e estudo geométrico

Os oceanos representam um dos maiores recursos naturais, possuindo expressivo potencial energético, podendo suprir parte da demanda energética mundial. Nas últimas décadas, alguns dispositivos destinados à conversão da energia das ondas dos oceanos em energia elétrica têm sido estudados. No presente trabalho, o princípio de funcionamento do conversor do tipo Coluna de Água Oscilante, do inglês Oscillating Water Colum, (OWC) foi analisado numericamente. As ondas incidentes na câmara hidro-pneumática da OWC, causam um movimento alternado da coluna de água no interior da câmara, o qual produz um fluxo alternado de ar que passa pela chaminé. O ar passa e aciona uma turbina a qual transmite energia para um gerador elétrico. O objetivo do presente estudo foi investigar a influência de diferentes formas geométricas da câmara sobre o fluxo resultante de ar que passa pela turbina, que influencia no desempenho do dispositivo. Para isso, geometrias diferentes para o conversor foram analisadas empregando modelos computacionais 2D e 3D. Um modelo computacional desenvolvido nos softwares GAMBIT e FLUENT foi utilizado, em que o conversor OWC foi acoplado a um tanque de ondas. O método Volume of Fluid (VOF) e a teoria de 2ª ordem Stokes foram utilizados para gerar ondas regulares, permitindo uma interação mais realista entre o conversor, água, ar e OWC. O Método dos Volumes Finitos (MVF) foi utilizado para a discretização das equações governantes. Neste trabalho o Contructal Design (baseado na Teoria Constructal) foi aplicado pela primeira vez em estudos numéricos tridimensionais de OWC para fim de encontrar uma geometria que mais favorece o desempenho do dispositivo. A função objetivo foi a maximização da vazão mássica de ar que passa através da chaminé do dispositivo OWC, analisado através do método mínimos quadrados, do inglês Root Mean Square (RMS). Os resultados indicaram que a forma geométrica da câmara influencia na transformação da energia das ondas em energia elétrica. As geometrias das câmaras analisadas que apresentaram maior área da face de incidência das ondas (sendo altura constante), apresentaram também maior desempenho do conversor OWC. A melhor geometria, entre os casos desse estudo, ofereceu um ganho no desempenho do dispositivo em torno de 30% maior.

Estudo de caso: minimização e reúso de água em shopping center da região sul do Brasil

The main issues related to water conservation in urban centers are the increase in water supply cost, demand growth, pollution and differences in the distribution of water resources. Water conservation, the controlled and efficient use of water, includes both measures as reasonable means of water reuse. Thus, conservation practices are an effective way to meet demand and supply water to new activities and users without jeopardizing the supplying water bodies and preserving the natural environment. This study aims to examine the water management of a shopping mall and the use of rainwater harvesting combined with greywater reuse. For buildings in general, water loss is common due to leaks in the hydraulic and restroom equipment. These losses, which are caused by a high volume of water used and wasted in the system, are often the result of design errors, incorrect maintenance procedures and users' bad habits In southern Brazil, where there is rainfall almost all year long, water shortages occasionally occur, particularly in some winter mouths. One difficulty that appears on rainwater studies is the proper determination of rainwater volume that can be used to address water supply systems. In this work, the simulation method was used to determine this volume. Thus, simulations with the following variables: rainfall, catchment area and water consumption were performed. For mall's hydraulic systems, segmented alternatives are adopted. That is, focusing on the use of rainwater or greywater reuse. Other alternatives of effluent reuse have been slightly discussed due to sanitary issues, those are effluents from toilets and kitchen sinks. The adoption of greywater may be feasible if there is a significant flow of greywater to comply water demand for toilet flushing. The inspections made in this study found that the quantity of sinks was insufficient to supply an adequate amount of water to toilets and urinals. The greywater reuse system was found to be infeasible in terms of demand and supply of water. Conversely, the rainwater harvesting system was entirely feasible and easily supplied water to all restrooms and contributed to the cooling of the air conditioning system with a short payback period. One of the challenges of this work was the need to compare the actual water consumption with a water consumption parameter used in buildings. Thus, a method that addresses the generation of specific consumption indexes for specific activity (like a mall) was used. The water consumption indices showed that this mall has a satisfactory water management program.

Estudo da gasificação do glicerol em reator de leito fixo

As metas da União Europeia para 2020 em termos de biocombustíveis e biolíquidos traduziram-se, na última década, num destaque da indústria de biodiesel em Portugal. Inerente ao processo de produção biodiesel está um subproduto, o glicerol bruto, cujo estudo tem vindo a ser alvo de interesse na comunidade científica. O objetivo principal deste trabalho consistiu no estudo da gasificação do glicerol técnico e do glicerol bruto, usando vapor como agente oxidante. Pretendeu-se avaliar a composição do gás de produção obtido e os parâmetros de gasificação, como a percentagem de conversão de carbono e de hidrogénio, o rendimento de gás seco, a eficiência de gás frio e o poder calorífico do gás produzido. No estudo da gasificação do glicerol técnico avaliou-se o efeito da temperatura na performance do processo, entre 750 – 1000 ºC, e estudou-se ainda o efeito do caudal de alimentação ao reator (3,8 mL/min, 6,5 mL/min e 10,0 mL/min). Para o caudal mais baixo, estudou-se o efeito da razão de mistura glicerol/água (25/75, 40/60, 60/40 e 75/25) e para a razão de mistura 60/40 foi avaliada a influência da adição de ar como agente gasificante. O estudo da gasificação do glicerol bruto foi feito realizando ensaios de gasificação numa gama de temperaturas de 750 ºC a 1000 ºC, para uma razão de mistura glicerol/água (60/40) com o caudal de 3,8 mL/min e usando apenas vapor de água como agente de gasificação. Os ensaios foram realizados num reator de leito fixo de 500 mm de comprimento e 90 mm de diâmetro interno, composto por um leito de alumina com partículas de 5 mm de diâmetro. O aquecimento foi realizado com um forno elétrico de 4 kW. A amostra de gás de produção recolhida foi analisada por cromatografia gasosa com detector de termocondutividade. Os resultados obtidos na gasificação do glicerol técnico, revelaram que a temperatura é uma variável preponderante no desempenho do processo de gasificação. À exceção do poder calorífico superior, para o qual se obteve uma ligeira diminuição de valores com o aumento da temperatura, os valores mais elevados dos parâmetros de gasificação foram obtidos para temperaturas superiores a 900 ºC. Esta temperatura parece ser determinante no modelo cinético de gasificação do glicerol, condicionando a composição do gás de produção obtido. Concluiu-se ainda que, na gama de caudais testada, o caudal de alimentação ao reator não teve influência no processo de gasificação. Os ensaios realizados para avaliar o efeito da razão de mistura permitiram verificar que, o aumento da adição de água à alimentação se traduz na redução do teor de CO e de CH4 e no aumento do teor de H2 e CO2, no gás de produção. Para a razão de mistura 25/75 foram obtidos valores de 1,3 para o rácio H2/CO para temperaturas superiores a 900 ºC. A influência da adição de água tornou-se mais evidente nos ensaios de gasificação realizados a temperaturas superiores a 900 ºC. Verificou-se um aumento da conversão de carbono, do rendimento de gás seco e da eficiência do gás frio e uma ligeira diminuição do poder calorífico e da potência disponível, no gás de produção. Para as razões de misturas 60/40 e 40/60 obtiveram-se resultados, para os parâmetros de gasificação, da mesma ordem de grandeza e com valores intermédios entre os obtidos para as razões de mistura 25/75 e 75/25. Porém, quanto maior o teor de água alimentado maior o consumo de energia associado à vaporização da água. Assim, o aumento do teor de água na mistura só apresentará interesse industrial se o objetivo passar pela produção de hidrogénio. Quanto ao efeito da adição de ar como agente de gasificação, os resultados obtidos dão indicação que se poderão potenciar algumas reações exotérmicas que contribuirão para a redução do consumo energético global do processo. Por outro lado, o gás de produção apresentou um rácio H2/CO interessante do ponto de vista da sua aplicação industrial, superior em 35 % ao verificado para a gasificação efetuada apenas na presença de vapor. À exceção do decréscimo no valor do poder calorífico superior do gás de produção, os restantes parâmetros estudados apresentaram a mesma ordem de grandeza, dos obtidos para o estudo da mesma razão de mistura na ausência de ar. Relativamente ao estudo da gasificação do glicerol bruto, obtiveram-se valores de rácio H2/CO e eficiência de gás frio mais elevados que os valores obtidos para a mesma razão de mistura usando glicerol técnico. Os demais parâmetros de gasificação avaliados mostraram-se semelhantes entre as duas matérias-primas, verificando-se apenas uma ligeira diminuição no valor do poder calorífico superior do gás produzido com glicerol bruto. Os resultados obtidos demonstram a possibilidade de valorização energética do glicerol bruto resultante da produção de biodiesel.

Sistema de arrefecimento de uma cobertura envidraçada por deslizamento de água e acompanhamento da execução de cadernos de encargos

Actualmente, o conforto térmico no interior de qualquer edifício ocupa um lugar de grande importância no seu projecto visando oferecer bem-estar às pessoas que o frequentam. As tendências arquitectónicas correntes baseadas na adopção de extensas áreas envidraçadas resultam num risco acrescido de sobreaquecimento do ambiente interior dos edifícios e no consequente aumento do consumo de energia para arrefecimento dos mesmos, tornando premente a necessidade de estudar as melhores estratégias para contrariar esse incremento de custo. Um ambiente interior de qualidade é conseguido através de equipamentos mecânicos para Aquecimento Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) ou através de soluções bioclimáticas, as quais aproveitam as condições endógenas do clima para maximizar o conforto e a saúde dos utilizadores do edifício, minimizando o uso de energia. O caso precedente, que inclui a refrigeração passiva, implica a utilização de soluções tecnológicas para reduzir a temperatura dos edifícios sem a necessidade de consumo de energia. É no âmbito desta temática que o presente projecto se insere visando encontrar soluções pragmáticas para que o conforto térmico no edifício estudado seja o mais adequado, tanto a nível de consumo energético como de condições térmicas. A solução adoptada para a redução da temperatura interior é baseada em arrefecimento evaporativo, mais concretamente num deslizamento contínuo de água onde o abaixamento de temperatura é feito pela mudança de fase da água, isto é, a transformação do estado líquido para o de vapor. Adicionalmente importa elaborar o caderno de encargos para levar a efeito a implementação do projecto. No caso presente, o projecto foi desenvolvido numa unidade hospitalar pública, pelo que os normativos a aplicar são desta natureza e, por consequência importa compreender, implementar e acompanhar os respectivos documentos e processos de aquisição e manutenção para que o ciclo de conhecimento, desde o projecto à sua implementação, fique completo. Esta é a razão para que a presente monografia incorpore um módulo referente à elaboração e acompanhamento da implementação de cadernos de encargos.

Formulação e caracterização de pastas espumadas por incorporação de ar e estabilizantes minerais

Cementing operations may occur at various stages of the life cycle of an oil well since its construction until its definitive abandonment. There are some situations in which the interest zones are depleted or have low fracture pressure. In such cases, the adoption of lowdensity cement slurries is an efficient solution. To this end, there are basically three ways to reduce the density of cement slurries: using microspheres, water extending additives or foamed cement. The objective of this study is to formulate, to study and to characterize lowdensity foamed cement, using an air entrainment surfactant with vermiculite or diatomite as water extenders and stabilizers. The methodology consists on preparation and evaluation of the slurries under the American Petroleum Institute (API) and the Brazilian Association of Technical Standards (ABNT) guidelines. Based on calculated densities between 13 and 15 ppg (1.559 and 1.799 g/cm3), the slurries were prepared with fixed surfactant concentration, varying the concentrations of vermiculite and diatomite and were compared with the base slurries. The results of plastic viscosity, yield point and gel strength and the compressive strength for 24 h showed that the slurries presented suitable rheology and mechanical strength for cementing operations in oil wells, and had their densities reduced between 8.40 and 11.89 ppg (1.007 and 1.426 g/cm3). The conclusion is that is possible, under atmospheric conditions, to obtain light weighted foamed cement slurries with satisfactory rheological and mechanical properties by means of air entrainment and mineral additions with extenders and stabilizers effects. The slurries have great potential for cementing operations; applicability in deep wells, in low fracture gradient formations and in depleted zones and bring cost savings by reducing the cementing consumption

Desenvolvimento de pastas leves utilizando incorporadores de ar para aplicação em poços de petróleo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Estudo de sensibilidade do desempenho de sistemas de ventilação de edifícios de habitação multifamiliar

Os sistemas de ventilação assumem uma grande importância no consumo de energia de climatização e na definição das condições higrotérmicas e da qualidade do ar interior dos edifícios. São absolutamente necessários para garantir níveis adequados de renovação do ar interior. Em Portugal, nos edifícios multifamiliares, recorre-se essencialmente a sistemas de ventilação natural, de exaustão mecânica ou mistos. No entanto, dificilmente se consegue aquilatar convenientemente qual a correspondência entre o sistema de ventilação instalado e a taxa de ventilação atingida com o mesmo. Neste artigo, através de simulação recorrendo ao software CONTAM e com base em dados experimentais da permeabilidade ao ar dos dispositivos de ventilação, realiza-se uma análise de sensibilidade variando alguns dos parâmetros mais significativos nos sistemas de ventilação, tais como: perda de carga das grelhas de admissão, permeabilidade ao ar da caixilharia e caudais de extração na cozinha. A simulação anual dos fluxos de ar recorre a condições ambientais representativas do clima continental português (quatro cidades) e a subdivisão para as estações de aquecimento e arrefecimento, envolve também a produção de poluentes internos (CO2 e vapor de água). Com a simulação, obteve-se, nomeadamente, para um apartamento tipo, as taxas de ventilação, os fluxos de ar de admissão e exaustão, os teores dos poluentes, pontualmente ou em termos médios. As conclusões mais significativas a retirar das simulações são: a baixa permeabilidade ao ar da envolvente leva a reduções nas renovações horárias próximas do limite mínimo estabelecido regulamentarmente; a ventilação mecânica contínua na cozinha, a existência de uma grelha de admissão na cozinha, com abertura aquando dos caudais máximos, e o fecho das portas dos compartimentos de serviços reduz significativamente os teores de poluentes.

Classificação de água de coco processada e natural por meio de HCA, PCA e teores de íons metálicos determinados por ICP OES

Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry was used to determine Ca, Mg, Mn, Fe, Zn and Cu in samples of processed and natural coconut water. The sample preparation consisted in a filtration step followed by a dilution. The analysis was made employing optimized instrumental parameters and the results were evaluated using methods of Pattern Recognition. The data showed common concentration values for the analytes present in processed and natural samples. Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA) indicated that the samples of different kinds were statistically different when the concentrations of all the analytes were considered simultaneously.

Sulfetos volatilizáveis por acidificação e metais extraídos simultaneamente na avaliação de sedimentos de água doce

This paper discusses the historical and methodological fundaments of the dynamics and quantification of acid volatile sulfides (AVS) and simultaneously extracted metals (SEM) in aquatic sediments. It also discusses the SEM/AVS relationship, which involves several controversial aspects such as sulfide stability, sulfide-organic matter interaction, and the inability to predict the toxicity of organic compounds in the environment. This relationship is an important tool for the inference of metal bioavailability. The use of ecotoxicological tests with target organisms regulated by international standards is also a relevant aspect.

Modelagem matemática e simulação numérica do resfriamento rápido de morango com ar forçado

This work approaches the forced air cooling of strawberry by numerical simulation. The mathematical model that was used describes the process of heat transfer, based on the Fourier's law, in spherical coordinates and simplified to describe the one-dimensional process. For the resolution of the equation expressed for the mathematical model, an algorithm was developed based on the explicit scheme of the numerical method of the finite differences and implemented in the scientific computation program MATLAB 6.1. The validation of the mathematical model was made by the comparison between theoretical and experimental data, where strawberries had been cooled with forced air. The results showed to be possible the determination of the convective heat transfer coefficient by fitting the numerical and experimental data. The methodology of the numerical simulations was showed like a promising tool in the support of the decision to use or to develop equipment in the area of cooling process with forced air of spherical fruits.

Efeitos da cobertura do solo com filme de polietileno azul no consumo de água da cultura da alface cultivada em estufa

The covering of the soil is an agricultural practice that intends to control the harmful herbs, to reduce the losses of water by evaporation of the soil, and to facilitate the harvest and the commercialization, once the product is cleaner and healthier. However, when the soil is covered important microclimatic parameters are also altered, and consequently the germination of seeds, the growth of roots, the absorption of water and nutrients, the metabolic activity of the plants and the carbohydrates storage. The current trial intended to evaluate the effect of soil covering with blue colored film on consumptive water-use in a lettuce crop (Lactuca sativa, L.). The experiment was carried out in a plastic greenhouse in Araras - São Paulo State, Brazil from March 3rd, 2001 to May 5th, 2001. The consumptive water-use was measured through two weighing lysimeter installed inside the greenhouse. Crop spacing was 0.25 m x 0.25 m and the color of the film above soil was blue. Leaf area index (IAF), was measured six times (7; 14; 21; 28; 35; 40 days after transplant) and the water-use efficiency (EU) was measured at the end. The experimental design was subdivided portions with two treatments, bare soil and covered soil. The average consumptive water-use was 4.17 mm day-1 to the bare soil treatment and 3.11 mm day-1 to the covered soil treatment. The final leaf area index was 25.23 to the bare soil treatment and 24.39 to the covered soil treatment, and there was no statistical difference between then.

Teores de nutrientes na alface irrigada com água residuária aplicada por sistemas de irrigação

A trial was carried out to evaluate the chemical composition in the aerial part of lettuce, cv. 'Elisa', irrigated with wastewater treated with constructed wetland and source deposit water, grown on a Rhodic Hapludox Soil, using the irrigation systems sprinkle, subsurface drip and surface drip irrigation. The experiment was carried out from August 17th to October 3rd of 2001 and the chemical analyses of the lettuce were accomplished to 47 days after transplanting of the seedling. The aerial part of the lettuce was analyzed as for the levels of total nitrogen, nitrate, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sulfur, iron, manganese, copper, zinc, sodium, boron, cobalt and molybdenum. The sodium and the sulfur presented higher levels than the maximum suitable in the aerial part of the lettuce and the smallest level of magnesium, while other chemical elements analyzed were normal and appropriate considering the standard for well-nourished plants, not being influenced by the water type. The sodium was the chemical element that presented the highest levels in the aerial part of the lettuce in the treatments irrigated with wastewater, presenting significant difference in relationship to the treatments irrigated with source deposit water in the three irrigation systems. The use of the different irrigation systems by the application of wastewater treated with constructed wetland did not interfere in the levels of nutrients in the aerial part of the lettuce.

Efeitos da temperatura do ar, linhagem e período do dia nas freqüências de ocorrências e tempos de expressão comportamental de matrizes pesadas

Behavioral adjustments may occur fast and with less cost than the physiological adaptations. Considering the social behavior is suggestive that the frequency and the intensity of aggressive interactions, the total social cohesion and the extent of vicious attitudes may be used to evaluate welfare. This research presents an analysis of the interactions between the experimental factors such as temperature, genetic and time of the day in the behavior of female broiler breeders under controlled environment in a climatic chamber in order to enhance the different reaction of the birds facing distinct environmental conditions. The results showed significant differences between the behaviors expressed by the studied genetics presenting the need of monitoring them in real-time in order to predict their welfare in commercial housing, due to the complexity of the environmental variables that interfere in the well being process. The research also concluded that the welfare evaluation of female broiler breeders needs to consider the time of the day during the observation of the behaviors.

Eficiência do processo de recobrimento de sementes de brócolos recobertas com polímero em leito de jorro

Broccoli seeds were coated in a conical-cylindrical spouted bed with an aqueous suspension of hydroxy ethyl cellulose aiming to improve the seeds coating technique using a fluid-dynamic process. An experimental design was applied to investigate the effects of the operating variables: gas temperature, atomizing air pressure and suspension flow rate on the germination of the seeds and on the process efficiency. Results indicated that the operating variables affect both the coating process efficiency and the germination ability. However, the analysis didn t identify differences between the germination potential of coated and uncoated seeds. Coated seeds absorbed up to 10 percent less moisture than the uncoated ones, when the environment temperature and humidity were controlled over a period of time.

Adequação de engates rápidos de aspersores como conectores de mangueira para distribuição de água em sulcos de irrigação

As a way to reduce water losses in furrow irrigation systems, used in fresh market tomato production, farmers are improperly distributing water into the field using plastic hose. The objective of this work was to study the suitability of using quick coupler sprinkler as hose connectors for water distribution in tomato plantation. The first step of the study was to assess the current hose field operation for tomato growers. Subsequently, four models of quick couplers sprinklers available in the market were tested in laboratory to determine the coefficient of resistance, the equivalent tube length, the head loss curve and the linking efficiency. As result, a structural design for hose connectors was presented using the model of coupling with the best hydraulic performance. Additionally, some technical recommendations on its use in irrigation water distribution are highlighted. Despite the requirement for additional field trials, the proposed system has potential to optimize the water use efficiency, to improve workers ergonomic conditions, and ensure good profitability to the producer.