Estudo numérico da interação de ondas com um quebra-mar poroso utilizando o código IHFOAM

A presente dissertação tem como principal objetivo a validação da ferramenta IHFOAM do código OpenFOAM para problemas de interação de ondas com estruturas costeiras porosas, concretamente a interação de ondas com o quebra-mar poente do porto de pesca de Albufeira. Numa primeira parte deste trabalho analisa-se o comportamento do código com malhas de diferentes tipos, mais especificamente, estuda-se os efeitos sobre o escoamento de uma malha não estruturada no meio poroso em relação a uma malha estruturada. Isto é de extrema importância, devido ao tempo dispensado na construção de uma malha estruturada com elementos rectangulares. É ainda estudada a dependência da simulação numérica com o modelo de turbulência. O estudo mostra que os efeitos dos diferentes tipos de malha na zona porosa influenciam pouco o escoamento, sendo aceitável o recurso a malhas não estruturadas na zona porosa, em contraste com a escolha do modelo de turbulência que se mostra muito importante para a simulação. Numa segunda parte, são calibrados os parâmetros do meio poroso usados pelo modelo numérico. Apresenta-se o método utilizado para a calibração dos parâmetros e são estudados os seus efeitos sobre o comportamento hidráulico da estrutura. O estudo é realizado com duas alturas de ondas, uma altura de onda que não gera galgamento e uma altura de onda que gera galgamento. Foram colocadas várias sondas numéricas ao longo de um canal de ondas que medem a elevação de superfície livre simulada. Para os ensaios com galgamento, mediu-se a altura da água galgada e o volume galgado, podendo-se assim estudar os efeitos dos parâmetros do meio poroso do quebra-mar sobre o galgamento. A calibração sequencial dos parâmetros mostrou-se muito eficaz, gerando resultados muito bons. Ao longo do estudo entende-se a forte dependência do comportamento hidrodinâmico da estrutura, dos parâmetros e a necessidade de os calibrar, para cada caso estudado. Conclui-se que o IHFOAM é muito interessante para o estudo numérico de interação de onda-estrutura porosa, obtendo resultados satisfatórios para a superfície livre dentro e fora do quebra-mar. O galgamento, sendo um processo muito rápido, foi razoavelmente simulado e captado pelo código.

Dimensionamento mecânico de um equipamento de aproveitamento de energia das ondas pelo sistema YOYOGEN

Nos últimos anos tem havido um grande investimento nas energias renováveis tendo como principal objetivo a redução das emissões de dióxido de carbono. Em vários ramos das renováveis a tecnologia já atingiu um estado de maturidade, como no caso da energia hídrica, eólica e solar. No entanto o mesmo não se passa com a energia das ondas onde ainda não se encontrou uma solução viável, que juntamente com o ele-vado potencial para a produção de energia elétrica abre o caminho para o estudo de abordagens alternativas a esta fonte de energia. O principal objetivo deste trabalho foi o dimensionamento do sistema mecânico do equipamento de aproveitamento de energia das ondas YOYOGEN, composto por um veio e vários geradores e engrenagens planetárias. Foi utilizado o software SolidWorks® para modelar em 3D todos os componen-tes do sistema mecânico. Nos cálculos para dimensionamento das engrenagens foram utilizadas as normas Britânicas e para os cálculos dos outros componentes as fórmulas da resistência dos materiais. Os resultados obtidos mostram que embora do ponto de vista dinâmico o sistema funcione, os requisitos de projeto para que o sistema funcione submerso durante 20 anos sem manutenção resultaram numa solução com engrenagens de dimensões e peso consideráveis. Estes resultados poderão por em causa a viabilidade do projeto visto que o sistema mecânico tem de se mover dentro de água com uma largura de aproxi-madamente 4 metros e uma massa a rondar as 3 toneladas.

Estimativa das propriedades de flexão estática de seis espécies de madeiras amazônicas por meio da técnica não-destrutiva de ondas de tensão

A utilização de técnicas não-destrutivas (NDT) pode incrementar o nível de informação tecnológica sobre espécies de madeira conhecidas, bem como daquelas ainda não estudadas. A principal vantagem das técnicas NDT é que são rápidas e várias medidas podem ser feitas, melhorando assim o nível de confiança dos resultados. Nesse contexto, o trabalho objetivou avaliar a viabilidade de utilização da técnica de ondas de tensão na estimativa de propriedades de flexão de seis espécies de madeiras amazônicas. As espécies foram escolhidas com base na sua densidade: Balfourodendron riedelianum, Cedrela fissilis, Cordia goeldiana, Bowdichia virgilioides, Dipteryx odorata and Tabebuia sp. Foram obtidas vinte amostras por espécie nas dimensões segundo ASTM D143-94 para a determinação das propriedades de flexão, totalizando assim 120 amostras. Antes do ensaio destrutivo em flexão estática, as amostras foram avaliadas não-destrutivamente por meio da técnica de ondas de tensão para a determinação do módulo de elasticidade dinâmico e a velocidade de propagação das ondas tensão. De acordo com os resultados, os modelos de regressão foram altamente significativos para a predição das propriedades de flexão do conjunto de espécies. Dessa forma, pode-se concluir que o método é adequado para predizer as propriedades de flexão onde há variação, por exemplo, entre espécies. No entanto, quando a variabilidade é baixa, como dentro da espécie, os modelos apresentaram baixa previsibilidade.

Estudo da adaptação da espécie Piper hispidinervum C. DC. (pimenta longa) à região do Vale do Itajaí - SC, através da composição química do óleo essencial obtido por hidrodestilação por micro-ondas e convencional

Neste trabalho, a espécie Piper hispidinervum (pimenta longa), endêmica do estado do Acre, foi cultivada na região do Vale do Itajaí - SC, e sua adaptação foi avaliada em relação à composição química do óleo essencial obtido pelos processos de hidrodestilação convencional e por micro-ondas. O safrol foi identificado como o constituinte majoritário do óleo essencial desta espécie, o qual foi empregado como parâmetro de avaliação da capacidade de adaptação desta planta à região sul do Brasil, já que a proposta abrange avaliar a utilização desta espécie como fonte alternativa de safrol, em substituição a Canela Sassafrás (Ocotea odorifera), espécie muito explorada até a década de 90 nesta região. As amostras da planta foram obtidas de diferentes regiões do Acre e foram cultivadas na estação experimental da EPAGRI - Itajaí-SC. O óleo essencial das folhas forneceu um teor médio de safrol entre 76,6% e 89,9%. A análise por CG-DIC e CG-EM do óleo com maior concentração de safrol, apresentou os seguintes constituintes: safrol (89,93%), α-terpineno (0,35%), (E)-β-ocimeno (0,54%), terpinoleno (3,10%), valenceno (0,21%), (Z)-β-bisaboleno (1,70%) e guaiol (0,29%).

Desarrollo de Algoritmos Numéricos para el Estudio de la Propagación no Lineal de Ondas en Aplicaciones Aeroespaciales y Astrofísicas. Develop to Numerical Algorithms to Study non-Linear Waves Propagation in Aerospace and Astrophysics Applications.

En este proyecto se desarrollarán algoritmos numéricos para sistemas no lineales hiperbólicos-parabólicos de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Dichos sistemas tienen aplicación en propagación de ondas en ámbitos aeroespaciales y astrofísicos.Objetivos generales: 1)Desarrollo y mejora de algoritmos numéricos con la finalidad de incrementar la calidad en la simulación de propagación e interacción de ondas gasdinámicas y magnetogasdinámicas no lineales. 2)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos gasdinámicos de elevada entalpía incluyendo cambios químicos, efectos dispersivos y difusivos.3)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos magnetogasdinámicos ideales y reales.4)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la solución del flujo aerotermodinámico alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera terrestre. 5)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la simulación del comportamiento dinámico no lineal de arcos magnéticos en la corona solar. 6)Desarrollo de nuevos modelos para describir el comportamiento no lineal de arcos magnéticos en la corona solar.Este proyecto presenta como objetivo principal la introducción de mejoras en algoritmos numéricos para simular la propagación e interacción de ondas no lineales en dos medios gaseosos: aquellos que no poseen carga eléctrica libre (flujos gasdinámicos) y aquellos que tienen carga eléctrica libre (flujos magnetogasdinámicos). Al mismo tiempo se desarrollarán códigos computacionales que implementen las mejoras de las técnicas numéricas.Los algoritmos numéricos se aplicarán con la finalidad de incrementar el conocimiento en tópicos de interés en la ingeniería aeroespacial como es el cálculo del flujo de calor y fuerzas aerotermodinámicas que soportan objetos que ingresan a la atmósfera terrestre y en temas de astrofísica como la propagación e interacción de ondas, tanto para la transferencia de energía como para la generación de inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar. Estos dos temas poseen en común las técnicas y algoritmos numéricos con los que serán tratados. Las ecuaciones gasdinámicas y magnetogasdinámicas ideales conforman sistemas hiperbólicos de ecuaciones diferenciales y pueden ser solucionados utilizando "Riemann solvers" junto con el método de volúmenes finitos (Toro 1999; Udrea 1999; LeVeque 1992 y 2005). La inclusión de efectos difusivos genera que los sistemas de ecuaciones resulten hiperbólicos-parabólicos. La contribución parabólica puede ser considerada como términos fuentes y tratada adicionalmente tanto en forma explícita como implícita (Udrea 1999; LeVeque 2005).Para analizar el flujo alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera se utilizarán las ecuaciones de Navier-Stokes químicamente activas, mientras la temperatura no supere los 6000K. Para mayores temperaturas es necesario considerar efectos de ionización (Anderson, 1989). Tanto los efectos difusivos como los cambios químicos serán considerados como términos fuentes en las ecuaciones de Euler. Para tratar la propagación de ondas, transferencia de energía e inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar se utilizarán las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. En este caso será también conveniente implementar términos fuente para el tratamiento de fenómenos de transporte como el flujo de calor y el de radiación. Los códigos utilizarán la técnica de volúmenes finitos, junto con esquemas "Total Variation Disminishing - TVD" sobre mallas estructuradas y no estructuradas.

Variação sazonal da fauna vágil de Sargassum stenophyllum (Martens) em duas estações com diferentes graus de exposicäo às ondas, em Ibicuí, Baía de Sepetiba, estado do Rio de Janeiro, Brasil

The seasonal variation of the vagile fauna associated to Sargassum stenophyllum was analyzed from March/1986 to February/1987. The samples were obtained at two stations with differents intensity of wave exposures. Hight density of nematods and amphipods were observed during all of sampling period. Gammarids seems to be more dominant on the exposure site, while nematods, polychaetes and mollusks do on the sheltered one.

Condiciones oceanográficas y ondas Kelvin en primavera 2004: crucero BIC Olaya 0409-10

Este crucero oceanográfico 0409-10, se realizó entre el 24 setiembre y 7 octubre 2004; abarcó el área entre Punta Caballas (15°S) y Paita (5°S), hasta 190 mn de la costa. El objetivo era conocer las características del ambiente marino y establecer sus relaciones con un probable evento cálido. Las observaciones más importantes fueron: (1) ondas Kelvin, ya registradas en el invierno, motivaron proyección de aguas ecuatoriales superficiales hacia el sur y suroeste, entre los 5-7,5°S, provocando condiciones ligeramente cálidas en la zona oceánica, con un pequeño núcleo de anomalía térmica de +2,3 °C en la zona costera de Paita; (2) al sur de los 6°S (Punta La Negra) dentro de las 100 mn hubo anomalías térmicas próximas a lo normal; (3) el afloramiento costero se desarrolló moderadamente en el área de estudio en una franja de 10 a 25 mn de la costa, excepto en la zona frente a Paita; (4) las aguas subtropicales superficiales (ASS) se ubicaron fuera de las 50 mn entre 9-12°S, por fuera de las 160 mn al norte de esa latitud y a 25 mn de Pucusana, alcanzando 90 m de profundidad frente a Chimbote; (5) la isoterma de 15 °C se registró entre 11 a 100 m, con mayor profundidad frente a Chimbote, por fuera de 100 mn, mostrando que los flujos predominantes provinieron del sur; (6) la Extensión Sur de la Corriente de Cromwell (ESCC) mostró profundización de la isoterma de 14 °C y no con la de 15 °C como es normal; (7) vientos predominantes del SE con 4 a 7 m/s fueron característicos durante el crucero, excepto frente a Paita, Chicama y de regreso al Callao donde se registraron velocidades entre 7 a 11 m/s.

Anomalías del perfil vertical de temperatura del punto fijo Paita como indicador de la propagación de Ondas Kelvin

La propagación frecuente de ondas Kelvin de hundimiento o “downwelling” atrapadas a la costa, suele caracterizar la ocurrencia de El Niño costero frente al Perú. Estas ondas causan la elevación del nivel del mar y se asocian a la profundización de la estructura vertical sub-superficial de la columna de agua, influenciando en la fertilidad del afloramiento costero. En el presente estudio se describe la variabilidad mensual de la estructura vertical de la columna de agua frente a la costa de Paita-Piura y se comparan con anomalías del nivel del mar frente a Galápagos y en la costa norte del país. Para tal propósito se calculó una climatología con la base de datos histórica de temperatura del punto fijo de Paita, puesta a disposición por el Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), para el periodo 1994-2010. Luego de la remoción de datos extremos dudosos, se realizó una interpolación vertical de los datos cada 10 m y una climatología de los datos a frecuencia mensual. La serie de tiempo de anomalía de temperatura muestra una gran consistencia con el arribo de ondas Kelvin a las costa de Sudamérica, por lo cual su monitoreo es de gran utilidad para la alerta temprana de El Niño.

Estudio del mecanismo focal de los terremotos a partir de ondas sísmicas. Aplicación a terremotos de las dorsales del Atlántico y Oriental del Pacífico

En este trabajo se presenta un estudio de los parámetros dinámicos de terremotos ocurridos bajo las dorsales del Atlántico y Oriental del Pacífico, así como de la variación regional del coeficiente de atenuación de las ondas Rayleigh para la región oriental del Pacífico. Se ha obtenido un coeficiente de atenuación anormalmente alto bajo la dorsal del Pacífico e importantes diferencias en las condiciones de similaridad para las dos dorsales. Comparando los parámetros dinámicos obtenidos para las dorsales (zonas de tensión) con parámetros obtenidos para zonas de subducción (zonas de compresión), resultan ser similares excepto para la caída de esfuerzos. Los resultados obtenidos se interpretan en función de la actividad tectónica de las dorsales.

Valores medios del coeficiente de atenuación de las ondas Rayleigh para Europa occidental

En este estudio presentamos los valores medios del coeficiente de atenuación de las ondas Rayleigh para Europa occidental, obtenidos a partir del estudio de tres terremotos situados en las Azores, Sicilia y Mar Negro y registrados por estaciones europeas. Los resultados presentan una gran dispersión, mostrando claramente la inhomogeneidad de la zona. Para el terremoto del Atlántico, los resultados son muy coherentes y presentan unos valores del coeficiente de atenuación comparables, aunque ligeramente superiores para periodos cortos, a los haliados para la region estable de la placa Euroasiática.

Variación regional del coeficiente de atenuación de las ondas Rayleigh en el escudo europeo

A partir del análisis del modo fundamental de las ondas Rayleigh generadas por tres terremotos situados en las Azores, Sicilia y el Mar Negro se obtiene la variación regional del coeficiente de atenuación en el escudo europeo para un intervalo de periodos de 15-80 s. El método de análisis ha consistido en comparar los espectros de amplitudes observados con los calculados teóricamente. Para el calculo de estos últimos se ha utilizado un nuevo método consistente en calcular la función global de la fuente a partir de un proceso de mínimos cuadrados. Los resultados son los siguientes.

Ondas ultrassônicas e pérolas de vidro: um novo método de extração de beta-galactosidase para uso em laboratório

The optimization of a traditional technique of cellular disruption by abrasion was carried out and a process using ultrasonic waves associated with glass pearls to extract beta-galactosidase from Kluyveromyces marxianus proposed. In the first case, the effects of the diameter and weight of the pearls in relation to the volume of cellular suspension and amount of time for cellular disruption were evaluated. The efficiency of the new process of cellular disruption was evaluated by varying the length of time of sonification and comparing with the method of abrasion under the same conditions. The proposed method can be efficiently applied to obtain beta-galactosidase at laboratory scale.