Simulação numérica da camada limite planetária na região de Iperó, SP-Brasil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise de coletores solares com armazenadores integrados baseado na geometria cubóide utilizando CFD

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação agrometeorológica do cultivo de pepino (Cucumis sativus L.) em ambientes protegido e a campo, em ciclos de outono-inverno e primavera-verão

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Convecção natural em cavidades triangulares

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia

A temperatura e umidade do solo são variáveis cujo conhecimento é fundamental para determinar os balanços de energia e água na biosfera. Os regimes térmico e hídrico dos solos sob cada ecossistema apresentam variações consideráveis, de acordo com sua mineralogia, o clima local e a vegetação. Nesse contexto, as temperaturas e umidades do solo foram medidas sob três ecossistemas existentes na região leste da Amazônia, a saber: floresta nativa (FLONA Caxiuanã, 01° 42' 30" S e 51° 31' 45" W), pastagem nativa (Soure, 00° 43' 25" S e 48° 30' 29" W) e área agrícola (!garapé-Açu, 01° 07' 59" S e 47° 36' 55" W). Os dados de campo na floresta e na pastagem foram coletados entre dezembro de 2001 e fevereiro de 2005; enquanto que na área agrícola, o monitoramento foi limitado de agosto de 2003 a fevereiro de 2005. Estas observações das variáveis físicas do solo foram analisadas levando em consideração as variáveis meteorológicas medidas simultaneamente tais como o fluxo de radiação solar incidente e a precipitação pluviométrica, que interferem diretamente nas variáveis do solo em cada sitio escolhido para estudo. As temperaturas do solo foram monitoradas por meio de sondas térmicas em profundidades de 0,05; 0,20 e 0,50 m. Fluxímetros de calor mediram esta variável em níveis de profundidade em 0,05 e 0,20 m. A umidade volumétrica do solo na camada superior de 0,30 m foi medida por sensor de sonda dupla por Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em cada sitio. Foram feitas analises considerando as respostas do solo durante o período seco e chuvoso local, nestes três ecossistemas representativos do leste da Amazônia. Estimativas de difusividade térmica aparente do solo foram feitas pelos métodos da amplitude e da fase usando os dados de propagação do pulso diário de calor nesses solos. Os resultados mostraram valores bem diferentes, porém,no primeiro método pareceu mais confiável e adequado para o modelamento numérico. Como esperado, considerando a sua pouca cobertura vegetal, as temperaturas dos solos nos níveis superficiais, apresentaram grandes variações na pastagem e na área agrícola. Inesperadamente, as temperaturas na profundidade de 0,5 m abaixo da floresta mostraram maiores variações de amplitude que as profundidades de 0,20 e 0,05 m. O modelamento numérico das variações temporais da temperatura, em função da profundidade, para cada solo foi feito através do método harmônico Os resultados mostraram que o primeiro harmônico representou mais de 90% da variação total observada do pulso diário da temperatura da pastagem e área agrícola em 0,2 e 0,05 m de profundidade. Performance similar do modelamento foi observada na floresta nos níveis de 0,05 e 0,20 m. A magnitude dos fluxos de calor abaixo da pastagem e área agrícola atingiram valores seis vezes maiores que aqueles observados sob a floresta. Os resultados mostraram que, para a camada do solo superior de 0,30 m, a umidade volumétrica do solo sob a floresta é maior que sob os outros ecossistemas estudados neste trabalho. Este resultado é devido aparentemente; à proteção da floresta contra a evaporação da superfície do solo. Uma análise do comportamento sazonal e diário das temperaturas e umidade solos em resposta à radiação solar e precipitação é apresentada. Estudos de caso da taxa de perda da umidade do solo depois de significativa recarga de água por eventos de precipitação, também foram analisados. Algumas estimativas diárias de diminuição de água e recarga durante a noite e madrugada por subida de água de camadas subjacentes para a camada de 0.30 m foram feitas. Este trabalho analisou a maior serie temporal dos dados de temperatura e umidade dos solos coletados com alta freqüência de amostragem disponível até o momento, para o leste da Amazônia. Foi possível caracterizar as diferenças dos regimes destas variáveis físicas, abaixo de três ecossistemas importantes desta região. Estudos futuros dos minerais e materiais orgânicos nestes solos, bem como dos índices de área foliar e da biomassa das coberturas vegetais desses ecossistemas, melhoraria a compreensão dos regimes descritos neste trabalho.

Análise e estimativa dos componentes do balanço de energia em ecossistema de manguezal amazônico

As medições e estimativas dos componentes do balanço de energia foram feitos acima da copa das árvores no ecossistema de manguezal natural, localizada a 30 km da cidade de Bragança-PA, entre novembro de 2002 e agosto de 2003. Os dados foram utilizados para a análise das variações sazonais e horárias do fluxo de calor sensível e calor latente, bem como a avaliação da partição de energia. Os dados meteorológicos foram coletados pela estação meteorológica automática (EMA) e os fluxos foram calculados utilizando-se a técnica de covariância de vórtices turbulentos. Os modelos de Penman-Monteith e Shuttleworth foram usados para estimar o fluxo de calor sensível e calor latente. O objetivo deste estudo foi analisar o equilíbrio e a partição de energia no manguezal, assim como fazer uma avaliação do comportamento de modelos empíricos para estimar os fluxos de energia. O saldo de radiação apresentou valores mais elevados no período menos chuvoso. A razão de Bowen mostrou valor geralmente baixo, o que indica que uma proporção maior de energia foi utilizada sob a forma de calor latente. O modelo Shuttleworth é mais eficiente na estimativa de fluxos de calor sensível. Para estimar o fluxo de calor latente do modelo de Penman-Monteith foi mais eficiente durante a estação seca e o modelo Shuttleworth durante a estação chuvosa.

Análise dos impactos das diferentes formas de ocupação da superfície sobre as condições meteorológicas na região de Santarém, Pará

O objetivo desta dissertação foi obter informações referentes ao uso e ocupação do solo na região de Santarém, em diferentes anos das últimas décadas, para melhor representar os efeitos causados pelas modificações das propriedades da superfície sobre as condições atmosféricas simuladas por modelos numéricos de tempo e clima. As superfícies continentais caracterizam-se por causar efeitos substanciais sobre a atmosfera e, consequentemente, influir na qualidade das previsões de tempo e de clima. Por outro lado, o desmatamento contribui com as mudanças climáticas, por eliminar grandes quantidades de gases de efeito estufa para a atmosfera. Estas atividades também causam efeitos na saúde publica, na agricultura, nos recursos florestais, nos recursos faunísticos e nos recursos hídricos. Além disso, a substituição da superfície natural por pastagem ou agricultura altera as propriedades térmicas e radiativas da superfície, gerando modificações nas condições atmosféricas locais, regionais e globais. Neste trabalho foram analisados períodos representativos de possíveis mudanças climáticas na região, identificados a partir do tratamento e analise estatística de dados climatológicos de estações meteorológicas de superfície, bem como a evolução temporal e quantitativa do desmatamento na região de estudo com os dados do Projeto PRODES Monitoramento da Floresta Amazônica Brasileira por Satélite). Para avaliar os efeitos atmosféricos das mudanças no uso e ocupação do solo utilizou-se como base o mapa de vegetação do IBGE, e a inclusão da classe “desmatamento” ao mesmo em diferentes períodos analisados (anos de 1997e 2009) trabalhadas no software Arc. Gis. 9.2. Foram criados arquivos de dados de tipos de superfície compatíveis com a leitura do modelo BRAMS, que foi então utilizado para simular os diferentes efeitos desses mapas temáticos de uso e ocupação do solo na atmosfera local. Os resultados indicam uma tendência de aumento da precipitação média anual e da frequência média de dias com precipitação, diminuição da temperatura média das máximas e aumento da temperatura média das mínimas ao longo dos anos na região de Santarém. A área de estudo, até o ano de 1997, registrou um desmatamento de 19,44% e até o ano de 2009 passou para 25,54%. As simulações com os arquivos gerados de uso e ocupação do solo para 1997 e 2009 apresentaram poucas variações para os diferentes mapas temáticos em suas variáveis (temperatura, umidade e fluxos de calor sensível e latente), quando considerado os valores médios da área total simulada. Porém, quando se considera pequenas áreas localizadas somente sobre as regiões que sofreram maiores modificações, observam-se maiores influências com o aumento do desmatamento.

Estudo de um ciclo de vapor utilizado para tratamento de superificies metálicas: estudo preliminar de caso

The use of heat in parallel with relative low temperatures and applied to several areas of the industry is essential for the main manufacturing processes, like drying, dehydrating, concentration, annealing, production of chemical reactions, and microbiological sterilization. Without neither the heat nor the coming of a great quantity of thermal heat, with high quality, there would not be the “modern society”, with its high standards of living plus its high consumption levels; from services to goods in general. Within an almost absolute way, the heat flows are obtained from vapor systems. Thus, in this work we are going into the operation of a vapor system, composed of two firetube boilers dimensioned to supply vapor for three processes. However, with the transfer of one of the processes to another plant, the system got over-dimensioned. But, taking advantage of this scenario, the two boilers were used to supply vapor to further processes, causing their intermittent usage. Moreover, the operational alternative adopted by the maintenance engineering of the plant for a creating a solution has been presented; both the positive points and negative ones were disclosed, likewise the possibility of improvement points

Análise teórica e experimental de uma ventaneira de alto forno, visando seu comportamento térmico e fluidodinâmico

In this work, it was studied the thermal and fluid dynamic behavior from theorical and experimental point of view of a blast furnace tuyere. The tuyere is responsible for the hot air insuflation into the blast furnace. The parameter used in the comparison was the difference between the cooling water inlet and outlet temperatures. There were used forced convection correlations inside circular sections with adequations for non circular sections. Based on operations dates of flux and thermal loads it was possible to model numerically the tuyere, and, since it was obtained the wall temperatures, estimate the conduction and convection resistances and the heat flux through the walls in contact with the water. The total heat fluxes from wall to water were applied to the energy conservation equation where could be estimated the theorical temperature variation. Compared to the real value, the theorical value presented a difference of 0,2 °C. Considering that the boundary conditions around the tuyere are transitories and that your channels have some rugosity irregularities we can consider the estimation method for cooling system coherent with the real operational parameters

Energia eólica em alto mar: distribuição dos recursos e complementaridade hídrica

The stabilization of energy supply in Brazil has been a challenge for the operation of the National Interconnected System in face of hydrological and climatic variations. Thermoelectric plants have been used as an emergency source for periods of water scarcity. The utilization of fossil fuels, however, has elevated the cost of electricity. On the other hand, offshore wind energy has gained importance in the international context and is competitive enough to become a possibility for future generation in Brazil. In this scenario, the main goal of this thesis was to investigate the magnitude and distribution of offshore wind resources, and also verify the possibilities of complementing hydropower. A data series of precipitation from the Climatic Research Unit (CRU) Blended Sea Winds from the National Climatic Data Center (NCDC/NOAA) were used. According to statistical criteria, three types of complementarity were found in the Brazilian territory: hydro × hydro, wind × wind and hydro × wind. It was noted a significant complementarity between wind and hydro resources (r = -0.65), mainly for the hydrographical basins of the southeast and central regions with Northeastern Brazil winds. To refine the extrapolation of winds over the ocean, a method based on the Monin-Obukhov theory was used to model the stability of the atmospheric boundary layer. Objectively Analyzed Air-Sea Flux (OAFLUX) datasets for heat flux, temperature and humidity, and also sea level pressure data from NCEP/NCAR were used. The ETOPO1 from the National Geophysical Data Center (NGDC/NOAA) provided bathymetric data. It was found that shallow waters, between 0-20 meters, have a resource estimated at 559 GW. The contribution of wind resources to hydroelectric reservoir operation was investigated with a simplified hybrid wind-hydraulic model, and reservoir level, inflow, outflow and turbine production data. It was found that the hybrid system avoids drought periods, continuously saving water from reservoirs through wind production. Therefore, from the results obtained, it is possible to state that the good winds from the Brazilian coast can, besides diversifying the electric matrix, stabilize the hydrological fluctuations avoiding rationing and blackouts, reducing the use of thermal power plants, increasing the production cost and emission of greenhouse gases. Public policies targeted to offshore wind energy will be necessary for its full development.

A influência de decisões arquitetônicas na eficiência energética do Campus vol. 1/UFRN

Building design is an effective way to achieve HVAC energy consumption reduction. However, this potentiality is often neglected by architects due to the lack of references to support design decisions. This works intends to propose architectural design guidelines for energy efficiency and thermal performance of Campus/UFRN buildings. These guidelines are based on computer simulations results using the software DesignBuilder. The definition of simulation models has begun with envelope variables, partially done after a field study of thirteen buildings at UFRN/Campus. This field study indicated some basic envelope patterns that were applied in simulation models. Occupation variables were identified with temperature and energy consumption monitoring procedures and a verification of illumination and equipment power, both developed at the Campus/UFRN administration building. Three simulation models were proposed according to different design phases and decisions. The first model represents early design decisions, simulating the combination of different types of geometry with three levels of envelope thermal performance. The second model, still as a part of early design phase, analyses thermal changes between circulation halls lateral and central and office rooms, as well as the heat fluxes and monthly temperatures in each circulation hall. The third model analyses the influence of middle-design and detail design decisions on energy consumption and thermal performance. In this model, different solutions of roofs, shading devices, walls and external colors were simulated. The results of all simulation models suggest a high influence of thermal loads due to the incidence of solar radiation on windows and surfaces, which highlights the importance of window shading devices, office room orientation and absorptance of roof and walls surfaces

A influência de decisões arquitetônicas na eficiência energética do Campus vol. 1/UFRN

Building design is an effective way to achieve HVAC energy consumption reduction. However, this potentiality is often neglected by architects due to the lack of references to support design decisions. This works intends to propose architectural design guidelines for energy efficiency and thermal performance of Campus/UFRN buildings. These guidelines are based on computer simulations results using the software DesignBuilder. The definition of simulation models has begun with envelope variables, partially done after a field study of thirteen buildings at UFRN/Campus. This field study indicated some basic envelope patterns that were applied in simulation models. Occupation variables were identified with temperature and energy consumption monitoring procedures and a verification of illumination and equipment power, both developed at the Campus/UFRN administration building. Three simulation models were proposed according to different design phases and decisions. The first model represents early design decisions, simulating the combination of different types of geometry with three levels of envelope thermal performance. The second model, still as a part of early design phase, analyses thermal changes between circulation halls lateral and central and office rooms, as well as the heat fluxes and monthly temperatures in each circulation hall. The third model analyses the influence of middle-design and detail design decisions on energy consumption and thermal performance. In this model, different solutions of roofs, shading devices, walls and external colors were simulated. The results of all simulation models suggest a high influence of thermal loads due to the incidence of solar radiation on windows and surfaces, which highlights the importance of window shading devices, office room orientation and absorptance of roof and walls surfaces

Balanço de energia no polo de desenvolvimento agrícola norte de Minas Gerais usando imagens Modis.

A quantificação dos componentes do balanço de energia em largas escalas é importante para o gerenciamento racional dos recursos hídricos em bacias hidrográficas com mudanças de uso da terra. Neste trabalho objetivamos analisar esses componentes usando imagens Modis em conjunto com dados climáticos no polo agrícola Norte de Minas Gerais, durante o ano de 2015, com aplicação do algoritmo Safer. Considerando-se toda a área estudada, as partições do saldo de radiação (Rn) para os fluxos de calor latente (λE), sensível (H) e no solo (G) foram, em média, 44%, 51% e 5%, respectivamente. Os destaques foram os municípios de Matias Cardoso e Capitão Eneas, que se apresentaram como o mais úmido e o mais seco, respectivamente, de acordo com suas partições de energia.

Fluxos turbulentos de calor, H2O e CO2, sobre cana-de-açúcar em Sertãozinho, SP.

1997

Relações entre fluxos e gradientes sobre floresta

Uma analise sobre a vinculação entre os fluxos de vapor d' água e de calor sensível com os correspondentes gradientes de umidade especifica e temperatura, observados acima da floresta, é desenvolvida para as condições de Instabilidade, atmosféricas estas parametrizadas por melo do comprimento de estabilidade de Monin-Obukhov, L; as relações entre fluxos e gradientes são explicitadas através das funções adimensionais, e (ΦV e ΦT, que têm como variável independente comum, a razão adimensional associada à altura de observação acima do plano referencial, (z-d/L. As integrais dessas funções, apropriadas aos estudos que tratam com estimativas de evaporação de floresta são também desenvolvidas. As informações utilizadas neste trabalho foram obtidas em campanhas intensivas do "Experimento Micrometeorológico na Região Amazônica", realizadas nos meses de setembro-outubro de 1983 e julho-agosto de 1984, na Reserva Florestal Ducke, Manaus-AM.