Online titrimetric and off-gas analysis for examining nitrification processes in wastewater treatment

The two steps of nitrification, namely the oxidation of ammonia to nitrite and nitrite to nitrate, often need to be considered separately in process studies. For a detailed examination, it is desirable to monitor the two-step sequence using online measurements. In this paper, the use of online titrimetric and off-gas analysis (TOGA) methods for the examination of the process is presented. Using the known reaction stoichiometry, combination of the measured signals (rates of hydrogen ion production, oxygen uptake and carbon dioxide transfer) allows the determination of the three key process rates, namely the ammonia consumption rate, the nitrite accumulation rate and the nitrate production rate. Individual reaction rates determined with the TOGA sensor under a number of operation conditions are presented. The rates calculated directly from the measured signals are compared with those obtained from offline liquid sample analysis. Statistical analysis confirms that the results from the two approaches match well. This result could not have been guaranteed using alternative online methods. As a case study, the influences of pH and dissolved oxygen (DO) on nitrite accumulation are tested using the proposed method. It is shown that nitrite accumulation decreased with increasing DO and pH. Possible reasons for these observations are discussed. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Mid- to Late-Holocene estuarine infilling processes studied by radiocarbon dates, high resolution seismic and biofacies at Vitoria Bay, Espirito Santo, Southeastern Brazil

A Baía de Vitória é um estuário com 20 km de comprimento, morfologicamente estreito, com um regime de micromaré e, como outros estuários modernos, formado durante a última transgressão pós-glacial. A morfologia de fundo do estrato estuarino é caracterizada por um canal natural principal limitado por planícies de maré com manguezais desenvolvidos. Datações de radiocarbono originais foram obtidas para a área. Cinco idades de radiocarbono estendendo-se de 1.010 a 7.240 anos AP foram obtidas através de dois testemunhos de sedimento, representando uma sequência estratigráfica de 5 m de espessura. Os resultados indicam que até aproximadamente 4.000 anos cal. AP, as condições ambientais da Baía de Vitória eram ainda de uma baía aberta, com uma conexão livre e aberta com águas marinhas. Durante os últimos 4.000 anos a baía experimentou uma fase de regressão importante, tornando-se mais restrita em termos de circulação da água do mar e provavelmente aumentando a energia de marés. Três superfícies estratigráficas principais foram reconhecidas, limitando fácies transgressiva, transgressiva/nível de mar alto e regressiva. A morfologia do canal atual representa um diastema de maré, mostrando fácies regressivas truncadas e erodidas. Biofácies de foraminíferos, passando de ambiente marinho para ambiente salobro e de manguezais em planície de maré confirmam a interpretação sismoestratigráfica. A ausência de biofácies de mangue em um dos dois testemunhos é tambémuma indicação de ravinamento de maré atual.

Dimensionamento ótimo de pilares de concreto armado

A área da engenharia responsável pelo dimensionamento de estruturas vive em busca da solução que melhor atenderá a vários parâmetros simultâneos como estética, custo, qualidade, peso entre outros. Na prática, não se pode afirmar que o melhor projeto foi de fato executado, pois os projetos são feitos principalmente baseados na experiência do executor, sem se esgotar todas as hipóteses possíveis. É neste sentido que os processos de otimização se fazem necessários na área de dimensionamento de estruturas. É possível obter a partir de um objetivo dado, como o custo, o dimensionamento que melhor atenderá a este parâmetro. Existem alguns estudos nesta área, porém ainda é necessário mais pesquisas. Uma área que vem avançando no estudo de otimização estrutural é o dimensionamento de pilares de acordo com a ABNT NBR 6118:2014 que atenda a uma gama maior de geometrias possíveis. Deve-se também estudar o melhor método de otimização para este tipo de problema dentro dos vários existentes na atualidade. Assim o presente trabalho contempla o embasamento conceitual nos temas de dimensionamento de pilares e métodos de otimização na revisão bibliográfica indicando as referências e métodos utilizados no software de dimensionamento otimizado de pilares, programado com auxílio do software MathLab e seus pacotes, utilizando métodos determinísticos de otimização. Esta pesquisa foi realizada para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil na Universidade Federal do Espírito Santo.

Cobertura permanente de solo com leguminosas herbáceas perenes no cultivo de bananeiras no médio Vale do Jequitinhonha

A região da Caatinga é caracterizada pelas altas temperaturas durante o ano e má distribuição das chuvas. Em virtude desses fatores de clima regional, tem-se a necessidade de adoção por práticas que elevem à eficiência e sustentabilidade agrícola local. Assim, objetivou-se avaliar a aptidão de leguminosas herbáceas perenes como cobertura permanente de solo no cultivo de bananeira. Foram conduzidos três experimentos, para avaliação das leguminosas, utilizou-se um delineamento experimental em blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema de parcelas subdivididas no espaço e para algumas variáveis, sub-subdividida no tempo, sendo: Fator “A” os dois diferentes ambientes de plantio: municípios de Itaobim/MG e Virgem da Lapa/MG; Fator “B”, nas subparcelas, dois manejos de cobertura do solo e para algumas variáveis, três manejos, constituídos pelas leguminosas: cudzu tropical (Pueraria phaseoloides) calopogônio (Calopogonium mucunoides) e solo descoberto (solo capinado); Fator “C” épocas de coleta de dados. Para avaliação das bananeiras, foram dois experimentos em blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema de parcelas sudivididas no espaço, sendo: nas parcelas, fator “A” constituído por três manejos de cobertura do solo, pelas leguminosas: cudzu tropical e o calopogônio, e solo descoberto (solo capinado); fator “B”, nas subparcelas, plantas de bananeiras em três idades morfofisiológicas (diferentes ciclos e tamanhos); Para algumas variáveis que foram submetidas a coletas periódicas, utilizou-se o esquema de parcelas subsubdivididas no tempo, acrescentando-se o fator “C”, datas das coletas nas sub-subparcelas, tendo como referência os dias após semeadura (DAS) das leguminosas. Foram avaliadas as seguintes variáveis: taxa de cobertura do solo; potencial de deposição de folhas e a ciclagem de nutrientes; capacidade de inibição da vegetação espontânea; conservação da temperatura e promoção da retenção de umidade do solo. Também foi avaliado o crescimento vegetativo e produtividade das bananeiras. Como resultados principais, notou-se que as leguminosas proporcionaram eficiente cobertura do solo, o calopogônio apresentou o maior acúmulo de N, P, K, e Ca, via deposição de material senescente, tal como maior inibição das plantas espontâneas nos pomares de bananeiras. Essa cobertura também promoveu uma eficiente redução da temperatura do solo, possibilitando menor variação térmica nas camadas de maior concentração radicular da bananeira, e consequentemente, obtendo maior acúmulo de umidade no solo. As bananeiras cultivadas sobre coberturas vivas de solo apresentaram aumento gradativo no crescimento e peso de cacho. Os resultados reforçam o potencial uso dessas espécies na fruticultura, principalmente em regiões de severas restrições hídricas, como forma de adubação e otimização de diversos processos biológicos em seu ambiente de cultivo.

A creative solution for rapid and inexpensive model-making in product design processes

Innovative Developments in Virtual and Physical Prototyping

On the discovery of business processes orchestration patterns

COORDINSPECTOR is a Software Tool aiming at extracting the coordination layer of a software system. Such a reverse engineering process provides a clear view of the actually invoked services as well as the logic behind such invocations. The analysis process is based on program slicing techniques and the generation of, System Dependence Graphs and Coordination Dependence Graphs. The tool analyzes Common Intermediate Language (CIL), the native language of the Microsoft .Net Framework, thus making suitable for processing systems developed in any .Net Framework compilable language. COORDINSPECTOR generates graphical representations of the coordination layer together with business process orchestrations specified in WSBPEL 2.0

A creative solution for rapid and inexpensive model-making in product design processes

Rapid prototyping (RP) is an approach for automatically building a physical object through solid freeform fabrication. Nowadays, RP has become a vital aspect of most product development processes, due to the significant competitive advantages it offers compared to traditional manual model making. Even in academic environments, it is important to be able to quickly create accurate physical representations of concept solutions. Some of these can be used for simple visual validation, while others can be employed for ergonomic assessment by potential users or even for physical testing. However, the cost of traditional RP methods prevents their use in most academic environments on a regular basis, and even for very preliminary prototypes in many small companies. That results in delaying the first physical prototypes to later stages, or creating very rough mock-ups which are not as useful as they could be. In this paper we propose an approach for rapid and inexpensive model-making, which was developed in an academic context, and which can be employed for a variety of objects.

Yield and nutrition of sunflower fertilized with sewage sludge stabilized by different processes

The different methods of sewage sludge stabilization modify their physical chemical and biological properties, altering its efficiency when applied in agriculture. The objective of this study was to evaluate the nutrient levels in soil and the yield of sunflower fertilized with sewage sludge stabilized by different processes. The experiment was conducted in Cambisol, with the treatments: control (without fertilization), fertilization with sewage sludge solarized, composted, vermicomposted, limed and chemical fertilizer recommended for sunflower crop. The experimental design a randomized block with four replications. The different methods of sewage sludge treatment did not affect the yield; however, the application of sewage sludge, regardless the stabilization process adopted, was more effective than chemical fertilizer and the control treatment. Overall, fertilization with limed sewage sludge provided higher soil nutrients concentrations, while treatments with composted and vermicomposted sewage sludge showed higher levels of nutrients in the plant.

A Travel Optimization System for Academic Environments

Carpooling initiated in America in the 1970s due to the oil crisis. However, over the past years, carpooling has increased significantly across the world. Some countries have created a High Occupancy Vehicle (HOV) lane to encourage commuters not to travel alone. In additional, carpool websites has been developed to facilitate the connection between the commuters, making it possible to create a compatible match in a faster and efficient manner. This project focuses on carpooling, especially in an academic environment since younger people are more likely to choose carpool. Initially, an intense research was made to examine carpool studies that occurred all over the world, following with a research of higher education institutes that use carpooling as a transportation mode. Most websites created carpools by targeting people from a specific country. These commuters have different origins and destinations making it more complicated to create compatible matches. The objective of this project is to develop a system helping teachers and students from an academic environment to create carpool matches. This objective makes it easier to create carpools because these students and teachers have the same destination. During the research, it was essential to explore, as many as possible, existing carpool websites that are available across the world. After this analysis, several sketches were made to develop the layout and structure of the web application that’s being implemented throughout the project. Once the layout was established, the development of the web application was initiated. This project had its ups and downs but it accomplished all the necessary requirements. This project can be accessed on the link: http://ipcacarpool.somee.com. Once the website was up and running, a web-based survey was developed to study the reasons that motivate people to consider carpooling as an alternative to driving alone. To develop this survey was used a tool called Survey Planet. This survey contained 408 respondents, which 391 are students and 17 are teachers. This study concludes that a majority of the respondents don’t carpool, however they will consider carpooling if there was a dedicated parking space. A majority of the respondents that carpool initiated less than a year ago, indicating that this mean of transportation is recent.

How middle managers contribute to strategy formation process: connection of strategy processes and strategy practices

The role of middle management is essential when managing integrative and emergent strategy formation processes. We stand out the importance of its role connecting micro and macro organizational level offering a very important contribution when examining the strategy-as-practice perspective and integrative strategy formation process. The main goal of this research is to analyse the relationship between the integrative strategy formation process and the roles of middle management under the strategy-as-practice perspective. To check it out we adopted a qualitative methodology droving a case analysis in a Spanish University. Data was collected by means of personal interviews with members of different levels of the Institution, documents analysis and direct observation. In advance of some results we find out that the University develops an integrative strategy formation process and confers to middle management an important role extended all over the organization.

Surgical correction of scoliosis: Numerical analysis and optimization of the procedure

A previously developed model is used to numerically simulate real clinical cases of the surgical correction of scoliosis. This model consists of one-dimensional finite elements with spatial deformation in which (i) the column is represented by its axis; (ii) the vertebrae are assumed to be rigid; and (iii) the deformability of the column is concentrated in springs that connect the successive rigid elements. The metallic rods used for the surgical correction are modeled by beam elements with linear elastic behavior. To obtain the forces at the connections between the metallic rods and the vertebrae geometrically, non-linear finite element analyses are performed. The tightening sequence determines the magnitude of the forces applied to the patient column, and it is desirable to keep those forces as small as possible. In this study, a Genetic Algorithm optimization is applied to this model in order to determine the sequence that minimizes the corrective forces applied during the surgery. This amounts to find the optimal permutation of integers 1, ... , n, n being the number of vertebrae involved. As such, we are faced with a combinatorial optimization problem isomorph to the Traveling Salesman Problem. The fitness evaluation requires one computing intensive Finite Element Analysis per candidate solution and, thus, a parallel implementation of the Genetic Algorithm is developed.

Development of fire-resistant (B1 & B2) winter 1 KPU foams applied by gun or straw adapter and optimization of a gun applied winter 1 KPU foam

A realização do presente trabalho teve como principais objectivos o desenvolvimento de espumas de poliuretano de um componente com propriedades de resistência à chama superiores (B1 & B2), aplicadas por pistola ou por adaptador/tubo e a optimização de uma espuma de poliuretano de um componente de inverno aplicada por pistola. Todo o trabalho desenvolvido está dividido em dois projectos distintos: i. O primeiro projecto consistiu em desenvolver espumas de um componente com propriedades de resistência à chama (classificadas como B1 e B2 de acordo com a norma alemã DIN 4102), aplicadas por pistola (GWB1 e GWB2) ou por adaptador/tubo (AWB), utilizando polióis poliésteres aromáticos modificados e aditivos retardantes de chama halogenados. Estas espumas deveriam apresentar também propriedades aceitáveis a baixas temperaturas. Após realizar várias formulações foi possível desenvolver uma espuma AWB2 com apenas 3,3% de poliol poliéster no pré-polímero e com propriedades equivalentes às da melhor espuma comercial mesmo a 5/-10 (temperatura da lata/cura da espuma em °C) e também com uma altura de chama de apenas 11 cm. A partir de duas formulações (AWB2) que passaram o Teste B2, foram obtidas também, uma espuma GWB2 e outra GWB1 com propriedades equivalentes às da melhor espuma da concorrência a -10/-10 e a 23/5, respectivamente, embora não tenham sido submetidas ao teste B2 e B1 após as modificações efectuadas. ii. O segundo projecto consistiu em optimizar uma espuma de poliuretano de um componente de inverno aplicada por pistola (GWB3). A espuma inicial tinha problemas de glass bubbles quando esta era dispensada a partir de uma lata cheia, sendo necessário ultrapassar este problema. Este problema foi resolvido diminuindo a razão de GPL/DME através do aumento da percentagem em volume de DME no pré-polímero para 14% no entanto, a estabilidade dimensional piorou um pouco. O reagente FCA 400 foi removido da formulação anterior (6925) numa tentativa de diminuir o custo da espuma, obtendo-se uma espuma aceitável a 23/23 e a 5/5, com uma redução de 4% no custo da produção e com uma redução de 5,5% no custo por litro de espuma dispensada, quando comparada com a sua antecessora. Por último, foi avaliada a influência da concentração de diferentes surfactantes na formulação 6925, verificando-se o melhoramento da estrutura celular da espuma para concentrções mais elevadas de surfactante, sendo este efeito mais notório a temperaturas mais baixas (5/5). Dos surfactantes estudados, o B 8871 mostrou o melhor desempenho a 5/5 com a concentração mais baixa, sendo portanto o melhor surfactante, enquanto o Struksilon 8003 demonstrou ser o menos adequado para esta formulação específica, apresentando piores resultados globais. Pode-se ainda acrescentar que os surfactantes L-5351, L-5352 e B 8526 também não são adequados para esta formulação uma vez que as espumas resultantes apresentam cell collapse, especialmente a 5/5. No caso dos surfactantes L-5351 e L-5352, esta propriedade piora com concentrações mais elevadas. Em cada projecto foram também efectuados testes de benchmark em determinadas espumas comerciais com o principal objectivo de comparar todos os resultados das espumas desenvolvidas, em ambos os projectos, com espumas da concorrência.

Aplicação de ferramentas de simulação de processos

Este trabalho foi efectuado com o propósito de interpretar, compreender e explicar algumas ferramentas de simulação de processos, em particular o Aspen Energy Analyzer (AEA), o Aspen Economic Evaluation (AEE) e o seu funcionamento integrado com o Aspen Hysys(AH). O AH é uma ferramenta de modelação de processos para a concepção de projectos de engenharia química, o AEA é uma ferramenta de modelação de redes de integração energética. O AEE integrado no AH é uma ferramenta que permite incorporar estudos económicos numa fase preliminar do desenvolvimento de um projecto de engenharia. A abordagem a este trabalho foi efectuada através do estudo de Casos. O Caso I foi baseado na resolução de um problema no AEA através da construção e optimização de uma rede de permutadores de calor. Os Casos II e III foram baseados na construção de um flowsheet de produção de Benzeno e de Cloreto de Vinil, respectivamente, e cada Caso foi dividido em dois cenários diferentes. Para o efeito foram utilizados os softwares AEA para a integração energética dos processos, o AH para construção do fluxograma do processo e o AEE para os estudos económicos dos diferentes cenários. Finalmente, os Casos IV e V dizem respeito à resolução de um problema de integração energética. O Caso IV foi baseado num problema de optimização da rede de permutadores através do aumento da sua área. Já o Caso V foi baseado na informação inicial das correntes do caso anterior e em dois cenários diferentes, nos quais foi estudada a influência dos preços das utilidades na construção da rede de permutadores. A conclusão foi que as ferramentas de modelação, particularmente o AH, o AEA e o AEE são uma mais-valia extraordinária para ajudar o utilizador na tomada de decisões em fases bastante preliminares da engenharia de processos.

Nonlinear optimization method for short-term hydro scheduling considering head-dependency

This paper is on the problem of short-term hydro scheduling, particularly concerning head-dependent reservoirs under competitive environment. We propose a new nonlinear optimization method to consider hydroelectric power generation as a function of water discharge and also of the head. Head-dependency is considered on short-term hydro scheduling in order to obtain more realistic and feasible results. The proposed method has been applied successfully to solve a case study based on one of the main Portuguese cascaded hydro systems, providing a higher profit at a negligible additional computation time in comparison with a linear optimization method that ignores head-dependency.