Produção específica de biogás a partir de manipueira em reator de fase única

O presente artigo mostra um estudo sobre a produção de biogás a partir de manipueira, considerando o volume de um reator de fluxo tubular horizontal de fase única. O objetivo do trabalho foi avaliar a produção de biogás aumentando-se as cargas orgânicas e os volumes de alimentação, o que resultou em redução do tempo de retenção hidráulica (TRH). O reator foi alimentado continuamente, com cargas orgânicas de 1,18; 1,28; 1,57 e 2,68 g DQO L-1rd-1 (gramas de demanda química de oxigênio por litro de reator por dia) em TRHs de 15; 13,0; 8,3; 6,6 dias, respectivamente. As produções de biogás foram de 0,52; 0,41; 0,65 e 0,63 L L-1rd-1, destacando-se que o primeiro TRH avaliado foi o de 13 dias, seguido de 8,3; 6,6 e 15 dias. Do estudo, concluiu-se que, com a diminuição do TRH, ocorre maior produção de biogás por volume de reator. Consequentemente, através da utilização do TRH adequado, pode-se aproveitar melhor o volume do reator, fato que resultará em economia na implantação da tecnologia em indústrias processadoras de mandioca.

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (uasb) em dois estágios seguidos de reator operado em batelada sequencial (RBS)

Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), em série, seguidos de um reator operado em batelada sequencial (RBS) com etapa aeróbia, no tratamento de águas residuárias de suinocultura. O sistema de tratamento anaeróbio em dois estágios foi alimentado com águas residuárias de suinocultura com concentrações médias de sólidos suspensos totais (SST), de 4.427 a 16.425 mg L-1 . As cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no reator UASB do primeiro estágio variaram de 14,8 a 24,4 g DQO (L d)-1. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) foram de 28 e 11 h e de 14 e 6 h no primeiro e segundo reatores UASB, respectivamente. O RBS foi operado com 1 e 2 ciclos diários de alimentação e com concentrações de SST do afluente, de 1.348 a 2.036 mg L-1 . As maiores eficiências de remoção de DQOtotal ocorreram com os maiores TDH, com valores médios de 78 a 88% nos reatores UASB, em dois estágios. Com o tratamento do efluente dos reatores UASB no RBS, as eficiências médias de remoção aumentaram para 93 a 97%, 92 a 98%, 57 a 78%, 71 a 88% e 68 a 85% para a DQO total, SST, P-total, nitrogênio total Kjeldahl (NTK) e nitrogênio total (NT), respectivamente. Para os coliformes termotolerantes, as remoções foram de 93,80 a 99,99%.

Modelo matemático aplicado à irrigação localizada com microtubos sob regime de escoamento turbulento

O presente trabalho teve como objetivos, desenvolver dois modelos matemáticos para dimensionamento de microtubos em irrigação localizada, operando sob regime de escoamento turbulento, nos quais foram incluídas as perdas de carga no microtubo, perda de carga localizada e perdas por energia de velocidade na saída do microtubo. Para a determinação da perda de carga localizada, obteve-se, por meio de dados de laboratório, valores de coeficientes K de dissipação de energia na entrada do microtubo. Os modelos foram avaliados com o dimensionamento de uma linha lateral de irrigação e tiveram ótimos desempenhos, tendo em vista que os dados coletados proporcionaram vazão média próxima da vazão de projeto, com coeficiente de determinação acima de 98%, excelente uniformidade de distribuição, baixo erro médio absoluto e coeficiente de variação de vazão. Dessa forma, pode-se dizer que o sistema de irrigação com microtubos, em regime de escoamento turbulento, mostrou-se tecnicamente viável para utilização, e que os modelos matemáticos desenvolvidos foram adequados para a avaliação das perdas no sistema.

Desenvolvimento de um sistema alternativo de trocador de calor para climatização de construções agroindustriais

No manejo de animais em propriedades rurais, é necessário o desenvolvimento de equipamentos de climatização de ambientes, tais como os resfriadores evaporativos. No presente estudo, foi construído e testado um resfriador evaporativo alternativo. O sistema é composto por um circuito de circulação de água impulsionada por uma bomba hidráulica e uma rede de tubulação em PVC formadora de uma cortina de água, uma calha condutora de água e um reservatório. A temperatura e a umidade relativa foram medidas na entrada e saída do equipamento, utilizando-se de termo-higrômetro digital, no período de 28 de novembro a 14 de dezembro de 2006 (dias quentes e secos do início de verão) e entre 6 e 13 de março de 2007 (dias quentes e úmidos). Associado a um sistema de ventilação forçada, o dispositivo apresentou, em três testes, resultados que indicaram que a temperatura do ambiente pode ser reduzida na faixa de 3 a 4 ºC e com acréscimo de 10 a 12% de umidade relativa. A máxima eficiência evaporativa obtida foi de 47,6%.

Distribuição de pressão em rede de irrigação localizada otimizada por algoritmos genéticos

Modelos matemáticos computacionais de otimização de redes de irrigação, sob vazão em marcha, capazes de fornecer dados hidráulicos, são importantes para a verificação do comportamento do sistema quanto à distribuição da carga hidráulica (energia) e da pressão nas tubulações da rede. Este trabalho teve como objetivo estudar a distribuição da carga efetiva e hidráulica da unidade operacional de uma rede de irrigação localizada otimizada por algoritmos genéticos. As variáveis de decisão para otimização, com auxílio de algoritmos genéticos, foram os diâmetros de cada trecho da rede: dois para linhas laterais, quatro para linhas de derivação, quatro para linhas secundárias e um para a linha principal. Foi desenvolvido um código em linguagem MatLab, considerando todas as perdas de energia distribuídas e localizadas entre o início da rede e o conjunto motobomba. A análise de sensibilidade realizada foi baseada na variação, na declividade do terreno (0; 2,5 e 5%). Os resultados mostram que, para as tubulações com vazão em marcha, quando se aumenta a declividade do terreno, ocorre ganho de energia no início da tubulação, que vai perdendo-se de maneira gradual, e diminuição da pressão no início da tubulação, que aumenta gradualmente.

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios horizontais seguidos de reator aeróbio em batelada sequencial

Avaliou-se o desempenho de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio para o tratamento de águas residuárias de suinocultura, com concentrações médias de sólidos suspensos totais (SST) de 18.624 e 11.395 mg L-1. Foram utilizados quatro reatores anaeróbios horizontais com volume total de 49,5 L cada, um com manta de lodo (RAHML) e três de leito fixo (RAHLF), instalados em série e seguidos de um reator aeróbio operado em batelada sequencial (RBS) com volume total de 339 L e com alimentação contínua. Nos RAHLF, foram utilizados como meios suporte de anéis de bambu, anéis plásticos de eletroduto corrugado e anéis de bucha (Luffa cillyndrica), respectivamente. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) e as cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no RAHML foram de 12 e 10 h e 53 e 61 g DQO (L d)-1, respectivamente. O RBS foi operado com ciclo de 24 h e COV de 0,34 e 0,50 g DQO (L d)-1. As eficiências médias de remoção de DQOtotal e SST para o conjunto de reatores anaeróbios horizontais, em série, foram de 96 e 99%, e de 96 e 95%, respectivamente. As maiores produções volumétricas de metano ocorreram nos RAHLF, com valores médios de até 0,744 m³ CH4 (m³ reator d)-1. A inclusão do RBS permitiu melhorar a qualidade do efluente e a estabilidade do sistema de tratamento, atingindo eficiências de remoção de DQOtotal e SST de 99 e 99%, e de 98 e 99%, respectivamente. No RBS, ocorreu nitrificação e desnitrificação, com remoções de N-amoniacal de até 65%.

Estudo cinético da remoção de matéria orgânica de águas residuárias da suinocultura em sistemas alagados construídos cultivados com diferentes espécies de vegetais

Com a realização deste estudo, teve-se o objetivo de obter valores dos coeficientes de remoção da matéria orgânica de águas residuárias da suinocultura (ARS), quando em tratamento em sistemas alagados, construídos (SACs) e cultivados com diferentes espécies vegetais e em condições climáticas tropicais. Em tanques de 24,0 x 1,1 x 0,7 m, impermeabilizados com lona de PVC e preenchidos com uma camada de 0,4 m de brita zero (altura útil), foram plantados taboa (SAC1), tripa-de-sapo (SAC2) e capim-tifton 85 (SAC3). No SAC4 (multivegetado), foi plantado, no primeiro terço, tripa-de-sapo; no segundo terço, taboa, e no último terço, capim-tifton 85. A ARS foi previamente tratada em filtros orgânicos constituídos por bagaço de cana-de-açúcar, sendo aplicada numa vazão de 0,8 m³ d-1, o que correspondeu a um tempo de retenção hidráulica (TRH) aproximado de 6,4 dias. Coletaram-se amostras da água residuária nos pontos 0 (entrada), 4; 8; 12; 16; 20 e 24 m (saída) de cada SAC. Nas amostras coletadas, foram analisadas as concentrações de DQO, sendo os valores utilizados para a obtenção dos parâmetros cinéticos aparentes. Não houve diferença (p>0,05) entre os SACs, na capacidade do sistema em remover DQO; entretanto, a época do ano teve influência na dinâmica da remoção de matéria orgânica nos sistemas. Os valores do coeficiente cinético aparente k v' ficaram entre 0,94 e 1,52 d-1 no cultivo, no período de verão. Já no período de outono/inverno, o coeficiente k v' apresentou valores menores, entre 0,88 e 1,07 d-1.

Contribuição da estrutura interna na perda de carga de filtros de areia utilizados na irrigação

A dinâmica de operação dos filtros de areia afeta o desempenho hidráulico do sistema de irrigação, elevando a perda de carga e alterando a altura manométrica total do sistema. Buscando entender parte dessa dinâmica, o objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da estrutura interna de filtros de areia na perda de carga de três modelos de equipamentos fabricados no Brasil, sem a presença do elemento filtrante e utilizando água limpa. Adicionalmente, com o ajuste do modelo matemático exponencial aos dados experimentais, procurou-se estabelecer comparações entre os tipos de estrutura dos filtros avaliados. Os ensaios foram realizados em um módulo experimental construído no Laboratório de Hidráulica e Irrigação da FEAGRI/UNICAMP. Os resultados mostraram que a estrutura hidráulica interna dos filtros determinou comportamentos hidráulicos diferenciados e que os tipos de estruturas (placa difusora e drenos) alteraram o padrão de operação dos modelos ensaiados. A função matemática proposta representou, significativamente, o fenômeno físico de perda de carga para as condições do experimento.

Mudanças nas características físico-químicas de um latossolo vermelho-amarelo distrófico após a irrigação com água de reúso na cultura da alface-crespa (Lactuca sativa, L.)

A utilização do efluente de esgoto tratado para poupar os corpos d'água utilizados para irrigação tem sido de grande interesse na agricultura, e o uso não regulamentado desta prática pode acarretar mudanças no comportamento físico-químico do solo. Sua prática tem sido de grande interesse em vista da redução da quantidade de água retirada dos mananciais, preservando-os. Objetivou-se, neste trabalho, a avaliação dos atributos físico-químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo após aplicação de água de reúso. O experimento foi realizado em uma condição de casa de vegetação onde foram cultivados dois ciclos da alface-crespa (Lactuca sativa, L) com dois tratamentos, com três repetições cada: testemunhas (água de abastecimento proveniente de poço) e reúso (proveniente de esgoto local). Os resultados mostraram que não ocorreram aumentos em alguns atributos químicos de fertilidade, como ferro, magnésio, zinco, boro, potássio, nitrato, sódio e cálcio; decréscimo nos valores de matéria orgânica e manganês, além de diminuição da condutividade hidráulica e aumento na condutividade elétrica do solo. Observou-se, ainda, redução do pH no solo, além do aumento da RAS e PST. Desta forma, concluiu-se que a utilização de água de reúso para fins agronômicos deve ser de forma racional, monitorando-se, principalmente, a elevação do teor de sais no solo.

Eficiência de sistemas alagados construídos na remoção de poluentes de águas residuárias de indústria de laticínios

Objetivou-se avaliar a eficiência de sistemas alagados construídos (SACs), cultivados com dois diferentes capins e cinco taxas de carregamento orgânico (TCOs) na remoção de poluentes de águas residuárias de indústria de laticínios (ARL). Para isso, unidades experimentais foram constituídas por um SAC sem vegetação (SV), cinco SACs cultivados com capim-elefante (SACs-CF) e cinco SACs cultivados com capim-tifton 85 (SACs-CT), com escoamento subsuperficial horizontal. A ARL foi aplicada numa vazão média de 60 L d-1 e tempo de residência hidráulica de 4,8 dias e TCOs de 66; 130; 190; 320 e 570 kg ha-1 d-1 de DBO5. Os SACs mostraram-se eficientes na remoção da DBO, DQO e dos SSTs, STs e NTKs, porém foram pouco eficientes na remoção de P-total, K e Na da ARL. As duas forrageiras avaliadas apresentaram semelhante influência no processo de remoção de DBO5, DQO, ST, SST, P-total, K e Na, quando comparadas com sistemas que operaram com mesma taxa de carregamento orgânico, tendo as remoções de DBO e DQO ficado na faixa de 79 a 96 % e 85 a 97 %, respectivamente. O SAC sem vegetação (SV) apresentou desempenho semelhante ao dos SACs vegetados na remoção de DBO5, DQO, ST, SST e Na, enquanto o cultivado com capim-tifton foi mais eficiente na remoção de NTK.

Aplicação de túnel de vento na avaliação de linhas de fluxo geradas por crepinas de filtros de areia

Visando à obtenção de informações técnicas que auxiliem aprimorar a eficiência hidráulica de filtros de areia nos processos de filtragem e retrolavagem, buscou-se avaliar o potencial de utilização de uma bancada didática de túnel de vento como método de visualização e caracterização das linhas de fluxo geradas pela interação da geometria de um modelo de dreno (crepina) com diferentes velocidades de escoamento. Os ensaios foram realizados, instalando-se um modelo comercial de dreno, do tipo cilíndrico, em um módulo experimental construído para ser acoplado a um túnel de vento vertical. Simularam-se as três vazões de escoamento de ar fornecidas pelo módulo, obtendo-se registros fotográficos com uma câmara de alta velocidade, cujas imagens foram tratadas para destacar a disposição das linhas de fluxo e os caminhos preferenciais de escoamento para os sentidos de escoamento de filtragem e retrolavagem. Correlacionou-se, por similitude, o intervalo de operação do túnel de vento com valores de vazão praticados em processos de filtração com água, em filtros de areia comerciais, com 40; 60 e 100 cm de diâmetro. Os resultados obtidos validaram a metodologia proposta, permitindo analisar o efeito da geometria da crepina nas linhas de fluxo experimentais, tanto no modo de filtragem quanto no de retrolavagem.

Efeito das dimensões da placa difusora no comportamento hidráulico de um modelo comercial de filtro de areia

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da mudança da forma e das dimensões da placa difusora de um filtro de areia comercial sobre a perda de carga gerada pelo equipamento, quando submetido ao escoamento no sentido de filtração, sob as condições de filtro vazio e na presença da camada filtrante. Comparou-se o comportamento hidráulico da placa difusora original do equipamento com placas do tipo plano, com bordas com diferentes dimensões. Os ensaios foram conduzidos em um módulo experimental construído no Laboratório de Hidráulica e Irrigação da FEAGRI/UNICAMP, utilizando quatro combinações de dimensões de placa difusora e para taxas de filtração com valores de 40; 60; 80 e 100 m³ h-1 m-2. Os resultados mostraram que as placas difusoras propostas não modificaram estatisticamente os valores de perda de carga na faixa recomendada de operação de filtros de areia (até 60 m³ m-2 h-1), mas proporcionaram menores deformações na camada superficial de areia, fato que contribui para a diminuição dos caminhos preferenciais da água, podendo melhorar a eficiência de remoção do equipamento. A pesquisa demonstrou a existência de interação entre o modelo de placa difusora utilizada em filtros de areia e o revolvimento da superfície da camada de areia.

Tratamento de esgoto sanitário em sistemas alagados construídos cultivados com lírio-amarelo

Neste artigo, avaliou-se a eficiência de quatro sistemas alagados construídos (SACs) no tratamento de esgoto sanitário após ser submetido a tratamento preliminar e, no caso de alguns SACs, a tratamento primário (tanque séptico). Os SACs foram cultivados com lírio-amarelo (Hemerocallis flava), tendo a brita #0 como meio suporte, e submetidos às taxas de carregamento orgânico (TCO) de esgoto sanitário, em termos de DBO (kg ha-1 d-1), de 44; 98; 230 e 395 kg ha-1 d-1 e tempos de detenção hidráulica (TDH) de 3,9; 2,0; 1,0 e 0,75 dias, respectivamente. Para avaliar a eficiência dos sistemas, foram realizadas, no afluente e no efluente aos SACs, análises de DBO, DQO, SST, N-total, P-total, K e Na durante 6 meses de funcionamento do sistema. Nos SACs, houve predominância do ambiente anóxico/aeróbio, com remoção de SST, DBO e DQO, suficiente para atender aos padrões de lançamento de efluentes estabelecidos na legislação ambiental do Estado de Minas Gerais.

Coeficiente de descarga em emissores de pivô central

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de determinar, em condições laboratoriais, o coeficiente de descarga (Cd) dos emissores fixos tipo “spray” (Senninger, Nelson e Fabrimar) utilizados em equipamentos pivô central no Brasil. Foram avaliados 45 bocais Senninger, 42 bocais Nelson e 36 bocais Fabrimar, com três repetições, totalizando 369 bocais ensaiados. As pressões de funcionamento variaram entre 6 e 30 PSI (41,37 a 206,84 kPa), com intervalo de leitura a cada 2 PSI (13,79 kPa), totalizando 13 pressões analisadas por bocal. Foram ajustadas as curvas do coeficiente de descarga em função do diâmetro de bocal, para quatro pressões de operação: 10; 15; 20 e 30 PSI (68,95; 103,42; 137,90 e 206,84 kPa). Utilizou-se de dois manômetros de precisão (analógico e digital) previamente calibrados em um manômetro de peso morto. As vazões foram obtidas utilizando três medidores eletromagnético-indutivos, calibrados em recipiente volumétrico. O diâmetro dos bocais foi mensurado através de uma ampliação em projetor de perfil da marca Starrett, modelo HB 400. Os resultados evidenciaram que o coeficiente de descarga varia em função da pressão e do diâmetro do bocal. Nos ensaios conduzidos, obtiveram-se Cds compreendidos na faixa de 0,88 a 0,98 para a faixa de emissores analisados.

Unidades combinadas RAFA-SAC para tratamento de água residuária de suinocultura – parte II nutrientes

RESUMO Neste trabalho, avaliou-se o efeito combinado de duas unidades de tratamento na remoção de nitrogênio total Kjeldahl (NTK) e fósforo total (PT). As unidades avaliadas receberam alimentação contínua, sendo um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente tipo RAFA, com volume útil de 96 L, seguido de um sistema alagado construído (SAC) com capacidade para 237 L. O experimento foi conduzido em três fases, variando o tempo de detenção hidráulica (TDH) no reator anaeróbio de: 59 h, 19,5 h e 5 h, e no SAC 146 h, 48 h e 13 h, respectivamente, nas fases I, II e III. A carga orgânica volumétrica (COV) aplicada foi de 1,2; 1,3 e 13,0 kg m-3 d-1 de DQO no RAFA, e as taxas de aplicação superficial (TAS) no SAC foram de 120, 130 e 464 kg ha-1d-1 de NTK e 13; 51 e 240 kg ha-1 d-1de PT e de 850; 656 e 6.335 kg ha-1 d-1 de DQO. As eficiências de remoção de NTK e PT no sistema como um todo foram de, aproximadamente, 35%, não havendo diferença significativa entre as fases. Porém, em termos de COV removida, houve maior remoção com o aumento da carga aplicada. As características apresentadas pelo efluente do sistema nas diferentes fases não alcançaram os padrões ambientais para lançamento em cursos de água no Estado de Minas Gerais, dentre as variáveis avaliadas, mas seu potencial nutricional deve ser utilizado para produção agrícola.