Selective entrainment of sediment graded by size and density under waves

The influence of near-bed sorting processes on heavy mineral content in suspension is discussed. Sediment concentrations above a rippled bed of mixed quartz and heavy mineral sand were measured under regular nonbreaking waves in the laboratory. Using the traditional gradient diffusion process, settling velocity would be expected to strongly affect sediment distribution. This was not observed during present trials. In fact, the vertical gradients of time-averaged suspension concentrations were found to be similar for the light and heavy minerals, despite their different settling velocities. This behavior implies a convective rather than diffusive distribution mechanism. Between the nonmoving bed and the lowest suspension sampling point, fight and heavy mineral concentration differs by two orders of magnitude. This discrimination against the heavy minerals in the pickup process is due largely to selective entrainment at the ripple face. Bed-form dynamics and the nature of quartz suspension profiles are found to be little affected by the trialed proportion of overall heavy minerals in the bed (3.8-22.1%).

Surface diffusion of strongly adsorbing vapors in activated carbon by a differential permeation method

Conventional methods to determine surface diffusion of adsorbed molecules are proven to be inadequate for strongly adsorbing vapors on activated carbon. Knudsen diffusion permeability (B-k) for strongly adsorbing vapors cannot be directly estimated from that of inert gases such as helium. In this paper three models are considered to elucidate the mechanism of surface diffusion in activated carbon. The transport mechanism in all three models is a combination of Knudsen diffusion, viscous flow and surface diffusion. The collision reflection factor f (which is the fraction of molecules undergoing collision to the solid surface over reflection from the surface) of the Knudsen diffusivity is assumed to be a function of loading. It was found to be 1.79 in the limit of zero loading, and decreases as loading increases. The surface diffusion permeability increases sharply at very low pressures and then starts to decrease after it has reached a maximum (B(mum)s) at a threshold pressure. The initial rapid increase in the total permeability is mainly attributed to surface diffusion. Interestingly the B(mum)s for all adsorbates appear at the same volumetric adsorbed phase concentration, suggesting that the volume of adsorbed molecules may play an important role in the surface diffusion mechanism in activated carbon. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of shapes of selected vegetable materials on drying kinetics during fluidized bed drying

Three different particular geometrical shapes of parallelepiped, cylinder and sphere were taken from cut green beans (length:diameter = 1:1, 2:1 and 3:1) and potatoes (aspect ratio = 1:1, 2:1 and 3:1) and peas, respectively. Their drying behaviour in a fluidised bed was studied at three different drying temperatures of 30, 40 and 50 degreesC (RH = 15%). Drying curves were constructed using non-dimensional moisture ratio (MR) and time and their behaviour was modelled using exponential (MR = exp(-kt)) and Page (MR = exp(-kt(n))) models. The effective diffusion coefficient of moisture transfer was determined by Fickian method using uni- and three-dimensional moisture movements. The diffusion coefficient was least affected by the size when the moisture movement was considered three-dimensional, whereas the drying temperature had a significative effect on diffusivity as expected. The drying constant and diffusivity coefficients were on the descending order for potato, beans and peas. The Arrhenius activation energy for the peas was also highest, indicating a strong barrier to moisture movement in peas as compared to beans and skinless cut potato pieces. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Substituição dos parâmetros do modelo de Green-Ampt-Mein-Larson para estimativa da infiltração em alguns solos do Brasil

A partir de uma análise detalhada do processo de infiltração de água no solo, foram propostas alternativas para adequação dos parâmetros de entrada do modelo de Green-Ampt-Mein-Larson (GAML), na tentativa de melhorar a eficiência da estimativa da infiltração em alguns solos brasileiros. As adequações consistiram em substituir a condutividade hidráulica do solo saturado (K0) pela taxa de infiltração estável (Tie) e o teor de água do solo saturado (qs) pelo teor de água na zona de transmissão (qw), além de estabelecer uma equação para estimativa do potencial matricial na frente de umedecimento (yf) com base nos parâmetros do modelo de curva de retenção de água de Brooks & Corey. Avaliou-se o desempenho do conjunto de adequações propostas (GAML-t) para estimativa da infiltração de água em três solos: Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Vermelho e Argissolo Vermelho. O desempenho do GAML-t foi comparado com o obtido pelo GAML aplicado em sua forma original e adequado segundo cinco diferentes formas, evidenciando-se que o primeiro obteve melhor desempenho nos três solos estudados.

Metodologia para obtenção do hidrograma de escoamento superficial em encostas e canais. Parte II: modelo computacional e análise de sensibilidade

Estimativas de vazão máxima de escoamento superficial são necessárias para o projeto de obras hidráulicas em bacias urbanas e rurais. A dificuldade em aplicar os procedimentos disponíveis para calcular a variação do escoamento superficial com o tempo e de seu valor máximo deve-se à inexatidão dos métodos usados para esse objetivo e à variabilidade nos resultados que podem ser obtidos por profissionais que usem o mesmo procedimento. Dessa forma, a investigação de um método que produza estimativas confiáveis da vazão máxima e do hidrograma de escoamento superficial é de grande interesse. Neste trabalho, desenvolveu-se e avaliou-se a sensibilidade de um software (HIDROGRAMA 2.1) que permite a obtenção do hidrograma de escoamento superficial, da vazão máxima e seu tempo de ocorrência, da altura e da velocidade máximas do escoamento, do volume e da lâmina de escoamento superficial em encosta e em canais. O modelo apresentou grande sensibilidade ao período de retorno, à taxa de infiltração estável e ao comprimento da encosta e do canal.

Morphological, physical and pedogenetic attributes related to water yield in small watersheds in Guarapari/ES, Brazil

Soil characteristics related to the genesis, land use and management are important factors in water dynamics in watersheds. This study evaluated physical, morphological and pedogenetic attributes related to water yield potential in small watersheds in Guarapari, ES, Brazil. The following representative profiles were selected, morphologically described and sampled in area of Atlantic Forest domain: Lithic Udifolists, Oxyaquic Udifluventes, Typic Paleudults, Typic Hapludults, Typic Hapludox, Oxic Dystrudepts and Typic Endoaquents. Samples were collected in the soil profiles for physical analysis. Measurements of field-saturated hydraulic conductivity and soil penetration resistance were perfomed in some profiles, which were under different uses. The Endoaquents of Limão Creek can be considered efficient as temporary water reservoirs. However, the use of artificial drainage tends to reduce this effect. Differential erosion was detected by the sand texture on the surface of the Typic Paleudults due to the low degree of clay flocculation, slope, high resistance to the penetration and low hydraulic conductivity of the Bt horizon, making it necessary to adopt soil management practices to increase the water infiltration. Under pasture, mainly in the cattle trails where the trampling is more intense, there was high resistance to penetration in the superficial layers of the Typic Hapludults. The Typic Hapludox have the greatest potential for water yield in the small watersheds because of its greater extent in the headwaters and their morphological and physical characteristics, which can result in increased aquifer recharge.

Controlo de um gerador hidroeléctrico utilizado na recuperação de energia numa conduta de abastecimento de água

O presente trabalho pretende contribuir para a melhoria da eficiência dos sistemas de transporte e distribuição de água, possível de conseguir através da recuperação de energia potencial que, em certas situações, existe em excesso em condutas gravíticas. Sendo uma questão já abordada em diversos estudos, as poupanças de energia a que poderá conduzir, justificam a análise de todas as oportunidades, em especial no nosso País, cuja dependência energética do exterior é bem conhecida. Todavia, a implementação de soluções que recorrem à instalação de turbinas em condutas de abastecimento de água, causam naturalmente alguma apreensão às respectivas entidades gestoras, uma vez que pode pôr em causa a integridade das condutas e, em consequência, o abastecimento de água. Neste contexto, o estudo de modelos de controlo específicos para os referidos equipamentos poderá ser um contributo para a implementação mais alargada das soluções de melhoria da eficiência de sistemas de abastecimento de água, através da instalação de geradores hidroeléctricos, que terão a dupla função de controlo de caudal e produção de energia. O estudo e simulação dos modelos de controlo contidos neste trabalho permite concluir que é possível garantir a segurança das condutas e produzir energia eléctrica com turbinas nelas instaladas. Interessa assim aprofundar este tipo de estudos de forma a conseguir modelos de controlo que, com as premissas indicadas, possibilitem a optimização da produção de energia.

Esforços hidrodinâmicos em comportas verticais (Downpull)

O downpull é uma força gerada pelo efeito do escoamento em comportas planas com estanquidade a jusante e pode condicionar, de forma determinante, o dimensionamento do órgão de manobra e a preponderância de fecho de uma comporta vertical em condições de emergência. Neste trabalho é desenvolvido um modelo de cálculo analítico para a obtenção do downpull e um modelo de simulação numérica com Computational Fluid Dynamics (CFD). O modelo analítico desenvolvido foi exposto numa folha de cálculo e permite a obtenção de resultados em poucos minutos, factor essencial sob o ponto de vista económico. O modelo em CFD tem como principal objectivo a validação do modelo analítico. Sendo um modelo mais complexo e dispendioso em termos de tempo despendido, apenas poderá ser utilizado em situações pontuais que exijam um maior rigor nos resultados obtidos.

Comporta de vigas: dimensionamento e análise estrutural

As comportas de vigas de fundo, objecto de estudo no presente trabalho, são essenciais devido à sua capacidade de controlo do fluxo de água em casos de emergência. Assim este trabalho visou o dimensionamento e análise estrutural de uma comporta dessa natureza. Para o seu dimensionamento foi essencial a norma DIN19704-1:1998, que define todos os padrões que devem ser levados em conta numa construção hidráulica em aço. Deste modo, após uma breve descrição do enquadramento e do estado da arte relativamente a este assunto, foram apresentados ao longo do trabalho, os cálculos dos principais componentes mecânicos que fazem parte dum projecto de uma comporta de vigas. Para comprovar a validade do dimensionamento da comporta realizado através da norma, recorreu-se a um software de análise e simulação por elementos finitos, COSMOSWorks, no sentido de assim prever o comportamento mecânico em análise estática linear, que as solicitações mecânicas em presença têm sobre a comporta. Os resultados da comparação entre o dimensionamento teórico e a análise de tensões através do COSMOSWorks nos elementos mais críticos da estrutura, permitem concluir globalmente que a comporta está bem dimensionada tendo em conta os esforços que tem de suportar.

Surge damping analysis in pipe systems: modelling and experiments

The current study focuses on the analysis of pressure surge damping in single pipeline systems generated by a fast change of flow, conditions. A dimensionless form of pressurised transient flow equations was developed. presenting the main advantage of being independent of the system characteristics. In lack of flow velocity profiles. the unsteady friction in turbulent regimes is analysed based on two new empirical corrective-coefficients associated with local and convective acceleration terms. A new, surge damping approach is also presented taking into account the pressure peak time variation. The observed attenuation effect in the pressure wave for high deformable pipe materials can be described by a combination of the non-elastic behaviour of the pipe-wall with steady and unsteady friction effects. Several simulations and experimental tests have been carried out. in order to analyse the dynamic response of single pipelines with different characteristics, such as pipe materials. diameters. thickness. lengths and transient conditions.

Cork processing wastewater treatment/valorisation by nanofiltration

Nanofiltration process for the treatment/valorisation of cork processing wastewaters was studied. A DS-5 DK 20/40 (GE Water Technologies) nanofiltration membrane/module was used, having 2.09 m(2) of surface area. Hydraulic permeability was determined with pure water and the result was 5.2 L.h(-1).m(-2).bar(-1). The membrane presents a rejection of 51% and 99% for NaCl and MgSO4 salts, respectively. Two different types of regimes were used in the wastewaters filtration process, total recycling mode and concentration mode. The first filtration regime showed that the most favourable working transmembrane pressure was 7 bar working at 25 degrees C. For the concentration mode experiments it was observed a 30% decline of the permeate fluxes when a volumetric concentration factor of 5 was reached. The permeate COD, BOD5, colour and TOC rejection values remained well above the 90% value, which allows, therefore, the concentration of organic matter (namely the tannin fraction) in the concentrate stream that can be further used by other industries. The permeate characterization showed that it cannot be directly discharged to the environment as it does not fulfil the values of the Portuguese discharge legislation. However, the permeate stream can be recycled to the process (boiling tanks) as it presents no colour and low TOC (< 60 ppm) or if wastewater discharge is envisaged we have observed that the permeate biodegradability is higher than 0.5, which renders conventional wastewater treatments feasible.

Mathematical modeling of pressurized system behaviour with entrapped air

The presence of entrapped air in pressurized hydraulic systems is considered a critical condition for the infrastructure security, due to the transient pressure enhancement related with its dynamic behaviour, similar to non-linear spring action. A mathematical model for the assessment of hydraulic transients resulting from rapid pressurizations, under referred condition is presented. Water movement was modeled through the elastic column theory considering a moving liquid boundary and the entrapped air pocket as lumped gas mass, where the acoustic effects are negligible. The method of characteristics was used to obtain the numerical solution of the liquid flow. The resulting model is applied to an experimental set-up having entrapped air in the top of a vertical pipe section and the numerical results are analyzed.

Concepção/construção para complemento da linha de tratamento da ETAR na Herdade do Montado

O presente relatório enquadra-se no âmbito do trabalho final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, área de especialização de Hidráulica, pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, sobre a temática de construção de ETAR’s. O estágio decorreu na empresa COBENG Construtora, Lda., e teve como fim a prestação de serviços para a SIMARSUL – Sistema Integrado Multimunicipal de Águas Residuais da Península de Setúbal, S.A. O objectivo baseou-se no acompanhamento e participação de todo o processo construtivo deste tipo de estruturas com vista a proporcionar um bom sistema hidráulico na ETAR da herdade do Montado. A obra consistiu na remodelação e implantação de uma nova fase de tratamento (Tratamento Terciário por microtamisagem e raios UV) na ETAR existente que por razões diversas foi sendo incapaz de responder da melhor forma às solicitações impostas, pela população servida, no tratamento das águas residuais. Ao longo dos trabalhos foram encontradas diversas condicionantes e dificuldades, comuns neste tipo de estruturas, e que foram sendo ultrapassadas com o planeamento atempado desses trabalhos.

Força de preensão – Análise de concordância entre dois dinamómetros: JAMAR vs E‑Link

Introdução – Avaliar a força de preensão mostrou ser de primordial importância pela sua relação com a capacidade funcional dos indivíduos, permitindo determinar níveis de risco para incapacidade futura e, assim, estabelecer estratégias de prevenção. Grande parte dos estudos utiliza o dinamómetro hidráulico JAMAR que fornece o valor da força isométrica obtida durante a execução do movimento de preensão palmar. Contudo, existem outros dinamómetros disponíveis, como é o caso do dinamómetro portátil computorizado E‑Link (Biometrics) que fornece o valor da força máxima (peak force), para além de outras variáveis, como a taxa de fadiga. Não existem, contudo, estudos que nos permitam aceitar e comparar ou não os valores obtidos com os dois equipamentos e porventura utilizá‑los indistintamente. Objetivos – Avaliar a concordância entre as medições da força de preensão (força máxima ou peak force em Kg) obtida a partir de dois equipamentos diferentes (dinamómetros portáteis): um computorizado (E‑Link, Biometrics) e outro hidráulico (JAMAR). Metodologia – Foram avaliados 29 indivíduos (13H; 16M; 22±7 anos; 23,2±3,3 kg/m2) em 2 dias consecutivos, na mesma altura do dia. A posição de teste escolhida foi a recomendada pela Associação Americana de Terapeutas Ocupacionais e foi escolhido o melhor resultado de entre 3 tentativas para a mão dominante. Realizou‑se uma análise correlacional entre os valores obtidos na variável analisada em cada equipamento (coeficiente de Spearman) e uma análise de Bland & Altman para verificar a concordância entre as duas medições. Resultados – O coeficiente de correlação entre as duas medições foi elevado (rS= 0,956; p<0,001) e, pela análise de Bland & Altman, os valores obtidos encontram‑se todos dentro do intervalo da média±2SD. Conclusões – As duas medições mostraram ser concordantes, revelando que os dinamómetros testados podem ser comparáveis ou utilizados indistintamente em diferentes estudos e populações. ABSTRACT: Introduction – Assess grip strength has proved to be of vital importance because of its relationship with functional capacity of individuals, in order to determine levels of risk for future disability and thereby establish prevention strategies. Most studies use the JAMAR Hydraulic dynamometer that provides the value of isometric force obtained during the performance of grip movement. However, there are other dynamometers available, such as portable computerized dynamometer E‑Link (Biometrics), which provides the value of maximum force (peak force) in addition to other variables as the rate of fatigue. There are no studies that allow us to accept or not and compare values obtained with both devices and perhaps use them interchangeably. Purpose – To evaluate the agreement between the measurements of grip strength (peak force or maximum force in kg) obtained from two different devices (portable dynamometers): a computerized (E‑Link, Biometrics) and a hydraulic (JAMAR). Methodology – 29 subjects (13H, 16M, 22 ± 7 years, 23.2 ± 3.3 kg/m2) were assessed on two consecutive days at the same time of day. The test position chosen was recommended by the American Association of Occupational Therapists and was considered the best result from three attempts for the dominant hand. A correlation was studied between values obtained in the variable analyzed in each equipment (Spearman coefficient) and Bland‑Altman analysis to assess the agreement between the two measurements. Results – The correlation coefficient between the two measurements was high (rs = 0,956, p <0,001) and Bland & Altman analysis of the values obtained are all within the range of mean±2SD. Conclusions – The two measurements were shown to be concordant, revealing that the tested dynamometers can be comparable or used interchangeably in different studies and populations.

Quantificação da difusão na ressonância magnética da mama: ADC e Kurtosis

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Ressonância Magnética