Efeito da razão de submersão sobre os parâmetros hidrodinâmicos de uma coluna de recirculação de líquido através de um tubo exterior

No trabalho realizado nesta tese, procedeu-se ao estudo hidrodinâmico de uma coluna de borbulhamento de recirculação externa do líquido (CREL), que permitiu ampliar o conhecimento já existente sobre este tipo de colunas. Para realizar este estudo utilizaram-se líquidos viscosos Newtonianos, nomeadamente soluções aquosas de glicerina com viscosidades entre 0,007 e 0,522 Pa.s. Para a gama de caudais de ar injectados, 1,5x10-5 até 1,35x10-4 m3/s, o ar ascendia ao longo da coluna de borbulhamento sob a forma de bolhas tubulares. Após a realização dos ensaios, verificou-se que o regime de escoamento do líquido entre bolhas tubulares variou desde o tipo laminar até transição (1,9

Dimensionamento de um reactor de leito fluidizado para gasificação de biomassa

Na actualidade, quando se procura a diversificação energética, em especial de fontes renováveis, a gasificação surge como uma forma promissora de aproveitamento da biomassa, nomeadamente dos resíduos florestais, para a geração de energia eléctrica. Neste contexto, passou-se em revista as diversas formas de gasificação, a sua evolução histórica e os diversos tipos de reactores com as suas vantagens e desvantagens. De igual forma, foram analisadas as disponibilidades e características da biomassa no mundo e em Portugal, destacando-se as suas potencialidades e as dificuldades no seu aproveitamento. Fez-se o dimensionamento de um reactor-gasificador de leito fluidizado borbulhante à escala piloto, bem como dos equipamentos complementares, sistema de alimentação, ventilador, ciclone, filtro para o gás produzido e gerador eléctrico. As dimensões dum reactor para trabalhos laboratoriais foram determinadas por cálculo das condições hidrodinâmicas, que, também, permitiram calcular o caudal de ar a utilizar. Por balanços materiais, considerando-se uma composição experimental do gás de síntese citada na literatura, determinou-se uma possível composição da alimentação e um caudal de alimentação.

Modelação do transporte e dispersão de um marcador corado no Rio Febros

O rio Febros é um pequeno curso de água, situado no concelho de Vila Nova de Gaia, com cerca de 15 km de extensão, cuja bacia hidrográfica ocupa uma área de aproximadamente 35,4 km2. Nasce em Seixezelo e desagua na margem esquerda do Rio Douro no Cais do Esteiro, em Avintes. Em Maio de 2008, um acidente de viação teve como consequência o derrame de cerca de quatro toneladas de ácido clorídrico que rapidamente convergiu às águas do rio. Apenas um dia depois, o pH desceu para três e muitos foram os peixes que morreram. A solução adoptada para evitar o desaire foi introduzir milhares de litros de água de modo a diluir o ácido presente, ao longo de todo o curso de água. Tal facto não evitou a destruição de parte de um ecossistema, que ainda nos dias de hoje se encontra em recuperação. De forma a avaliar-se o impacto destas possíveis perturbações sejam estas de origem antropogénica ou natural é necessário possuir conhecimentos dos processos químicos tais como a advecção, a mistura devida à dispersão e a transferência de massa ar/água. Estes processos irão determinar o movimento e destino das substâncias que poderão ser descarregadas no rio. Para tal, recorrer-se-á ao estudo hidrogeométrico do curso de água assim como ao estudo do comportamento de um marcador, simulando uma possível descarga. A rodamina WT será o marcador a ser utilizado devido à panóplia de características ambientalmente favoráveis. Os estudos de campo com este corante, realizados em sequência de descarga previamente estudada, fornecem uma das melhores fontes de informação para verificação e validação de modelos hidráulicos utilizados em estudos de qualidade de águas e protecção ambiental. Escolheram-se dois pontos de descarga no Febros, um em Casal Drijo e outro no Parque Biológico de Gaia, possuindo cada um deles, a jusante, duas estações de monitorização. Pelo modelo ADE os valores obtidos para o coeficiente de dispersão longitudinal para as estações Pontão d’ Alheira, Pinheiral, Menesas e Giestas foram, respectivamente, 0,3622; 0,5468; 1,6832 e 1,7504 m2/s. Para a mesma sequência de estações, os valores da velocidade de escoamento obtidos neste trabalho experimental foram de 0,0633; 0,0684; 0,1548 e 0,1645 m/s. Quanto ao modelo TS, os valores obtidos para o coeficiente de dispersão longitudinal para as estações Pontão d’ Alheira, Pinheiral, Menesas e Giestas foram, respectivamente, 0,2339; 0,1618; 0,5057e 1,1320 m2/s. Para a mesma sequência de estações, os valores da velocidade de escoamento obtidos neste trabalho experimental foram de 0,0652; 0,0775; 0,1891 e 0,1676 m/s. Os resultados foram ajustados por um método directo, o método dos momentos, e por dois métodos indirectos, os modelos ADE e TS. O melhor ajuste corresponde ao modelo TS onde os valores do coeficiente de dispersão longitudinal e da velocidade de escoamento são aqueles que melhor se aproximam da realidade. Quanto ao método dos momentos, o valor estimado para a velocidade é de 0,162 m/s e para o coeficiente de dispersão longitudinal de 9,769 m2/s. Não obstante, a compreensão da hidrodinâmica do rio e das suas características, bem como a adequação de modelos matemáticos no tratamento de resultados formam uma estratégia de protecção ambiental inerente a futuros impactos que possam suceder.

Environmental data management in the Sado Estuary

Estuaries are perhaps the most threatened environments in the coastal fringe; the coincidence of high natural value and attractiveness for human use has led to conflicts between conservation and development. These conflicts occur in the Sado Estuary since its location is near the industrialised zone of Peninsula of Setúbal and at the same time, a great part of the Estuary is classified as a Natural Reserve due to its high biodiversity. These facts led us to the need of implementing a model of environmental management and quality assessment, based on methodologies that enable the assessment of the Sado Estuary quality and evaluation of the human pressures in the estuary. These methodologies are based on indicators that can better depict the state of the environment and not necessarily all that could be measured or analysed. Sediments have always been considered as an important temporary source of some compounds or a sink for other type of materials or an interface where a great diversity of biogeochemical transformations occur. For all this they are of great importance in the formulation of coastal management system. Many authors have been using sediments to monitor aquatic contamination, showing great advantages when compared to the sampling of the traditional water column. The main objective of this thesis was to develop an estuary environmental management framework applied to Sado Estuary using the DPSIR Model (EMMSado), including data collection, data processing and data analysis. The support infrastructure of EMMSado were a set of spatially contiguous and homogeneous regions of sediment structure (management units). The environmental quality of the estuary was assessed through the sediment quality assessment and integrated in a preliminary stage with the human pressure for development. Besides the earlier explained advantages, studying the quality of the estuary mainly based on the indicators and indexes of the sediment compartment also turns this methodology easier, faster and human and financial resource saving. These are essential factors to an efficient environmental management of coastal areas. Data management, visualization, processing and analysis was obtained through the combined use of indicators and indices, sampling optimization techniques, Geographical Information Systems, remote sensing, statistics for spatial data, Global Positioning Systems and best expert judgments. As a global conclusion, from the nineteen management units delineated and analyzed three showed no ecological risk (18.5 % of the study area). The areas of more concern (5.6 % of the study area) are located in the North Channel and are under strong human pressure mainly due to industrial activities. These areas have also low hydrodynamics and are, thus associated with high levels of deposition. In particular the areas near Lisnave and Eurominas industries can also accumulate the contamination coming from Águas de Moura Channel, since particles coming from that channel can settle down in that area due to residual flow. In these areas the contaminants of concern, from those analyzed, are the heavy metals and metalloids (Cd, Cu, Zn and As exceeded the PEL guidelines) and the pesticides BHC isomers, heptachlor, isodrin, DDT and metabolits, endosulfan and endrin. In the remain management units (76 % of the study area) there is a moderate impact potential of occurrence of adverse ecological effects and in some of these areas no stress agents could be identified. This emphasizes the need for further research, since unmeasured chemicals may be causing or contributing to these adverse effects. Special attention must be taken to the units with moderate impact potential of occurrence of adverse ecological effects, located inside the natural reserve. Non-point source pollution coming from agriculture and aquaculture activities also seem to contribute with important pollution load into the estuary entering from Águas de Moura Channel. This pressure is expressed in a moderate impact potential for ecological risk existent in the areas near the entrance of this Channel. Pressures may also came from Alcácer Channel although they were not quantified in this study. The management framework presented here, including all the methodological tools may be applied and tested in other estuarine ecosystems, which will also allow a comparison between estuarine ecosystems in other parts of the globe.

Estudo do quebra-mar do Porto de Pesca de Albufeira: modelação numérica do galgamento usando um modelo SPH

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Coherent structures in open channel flows with bed load transport over an hydraulically rough bed

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Estruturas

Previsão de cheias em Barcelos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Avaliação do transporte sedimentar na bacia do rio Lima baseada em ferramentas de modelação

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Seasonal variability on the structure of sublittoral macrozoobenthic association in the Patos Lagoon estuary, southern Brazil

The aim of this study is to analyze and relate the spatial-temporal variability of macrozoobenthic assemblages to bottom characteristics and salinity fluctuations, in an estuarine shallow water region of Patos Lagoon. Monthly samples, between September 2002 and August 2003, were taken on six sampling stations (distant 90 m). Three biological samples with a 10 cm diameter corer, one sample for sediment analysis, fortnightly bottom topography measurements, and daily data of temperature and salinity were taken from each station. Two biotic and environmental conditions were identified: the first corresponding to spring and summer months, with low macrozoobenthos densities, low values of salinity, small variations in bottom topographic level and weak hydrodynamic activity. A second situation occurred in the months of fall and winter, which showed increased salinity, hydrodynamics and macrobenthos organisms. These results which contrast with previous studies carried out in the area, were attributed to failure in macrozoobenthos recruitments during summer period, especially of the bivalve Erodona mactroides Bosc, 1802 and the tanaid Kalliapseuses schubartii Mañe-Garzón, 1949. This results showed that recruitments of dominant species were influenced by salinity and hydrodynamic conditions.

Application of a roughness-length representation to parameterize energy loss in 3-D numerical simulations of large rivers

Recent technological advances in remote sensing have enabled investigation of the morphodynamics and hydrodynamics of large rivers. However, measuring topography and flow in these very large rivers is time consuming and thus often constrains the spatial resolution and reach-length scales that can be monitored. Similar constraints exist for computational fluid dynamics (CFD) studies of large rivers, requiring maximization of mesh-or grid-cell dimensions and implying a reduction in the representation of bedform-roughness elements that are of the order of a model grid cell or less, even if they are represented in available topographic data. These ``subgrid'' elements must be parameterized, and this paper applies and considers the impact of roughness-length treatments that include the effect of bed roughness due to ``unmeasured'' topography. CFD predictions were found to be sensitive to the roughness-length specification. Model optimization was based on acoustic Doppler current profiler measurements and estimates of the water surface slope for a variety of roughness lengths. This proved difficult as the metrics used to assess optimal model performance diverged due to the effects of large bedforms that are not well parameterized in roughness-length treatments. However, the general spatial flow patterns are effectively predicted by the model. Changes in roughness length were shown to have a major impact upon flow routing at the channel scale. The results also indicate an absence of secondary flow circulation cells in the reached studied, and suggest simpler two-dimensional models may have great utility in the investigation of flow within large rivers. Citation: Sandbach, S. D. et al. (2012), Application of a roughness-length representation to parameterize energy loss in 3-D numerical simulations of large rivers, Water Resour. Res., 48, W12501, doi: 10.1029/2011WR011284.

Estudi hidrodinàmic per elements finits de diferents pales simètriques per a la impulsió a rem en banc fix

Actualment l’esport del rem només s’entén com a activitat de lleure o esport de competició.Dins del rem, hi ha una gran varietat de disciplines esportives; totes coincideixen en l’impuls d’una embarcació mitjançant un sistema de palanques simple. Es diferencien en dos grans grups: el banc mòbil i el banc fix. El banc mòbil disposa d’un seient sobre rodes que permet aprofitar la força de les cames per la impulsió, en canvi, en el banc fix, no hi ha desplaçament del seient, el que implica el treball del tors i braços. Un dels punts que tenen en comú tot el banc fix, és el disseny del seu rem; a diferènciadel banc mòbil on la pala pot tenir el disseny que es vulgui. En banc fix la pala del rem ha de ser simètrica i alineada amb la canya del rem. L’objectiu d’aquest projecte és l’anàlisi hidrodinàmic de diferents models de pales simètriques per tal de determinar el model més eficient, des del punt de vista hidrodinàmic, per a la impulsió de l’embarcació de banc fix. Així, es simularan virtualment diferents models de pales simètriques disponibles en el mercat com models prototipus amb un programa de dinàmica de fluids computacional. L’anàlisi dels resultats determinarà el model més eficient. En la realització del projecte, l’estudi hidrodinàmic es realitzarà de manera virtual a partir de la utilització de programes comercials de dinàmica de fluids. Així com també programes de disseny 3D i programes de mallat que siguin compatibles amb el programa de simulació a utilitzar. En el disseny s’utilitzaran programes com Autocad i Rhinoceros, després, en funció del disseny, utilitzarem un programa d’elements finits anomenat ICEM ANSYS que mallarà la geometria emprada. Finalment, la simulació s’efectuarà amb el programa ANSYS CFX. L’estudi no preveu el càlcul de resistència mecànica dels models ni la seva construcció

Large-scale evolutionary trends of Acrochordiceratidae Arthaber, 1911 (Ammonoidea, Middle Triassic) and Cope's rule

Directed evolution of life through millions of years, such as increasing adult body size, is one of the most intriguing patterns displayed by fossil lineages. Processes and causes of such evolutionary trends are still poorly understood. Ammonoids (externally shelled marine cephalopods) are well known to have experienced repetitive morphological evolutionary trends of their adult size, shell geometry and ornamentation. This study analyses the evolutionary trends of the family Acrochordiceratidae Arthaber, 1911 from the Early to Middle Triassic (251228 Ma). Exceptionally large and bed-rock-controlled collections of this ammonoid family were obtained from strata of Anisian age (Middle Triassic) in north-west Nevada and north-east British Columbia. They enable quantitative and statistical analyses of its morphological evolutionary trends. This study demonstrates that the monophyletic clade Acrochordiceratidae underwent the classical evolute to involute evolutionary trend (i.e. increasing coiling of the shell), an increase in its shell adult size (conch diameter) and an increase in the indentation of its shell suture shape. These evolutionary trends are statistically robust and seem more or less gradual. Furthermore, they are nonrandom with the sustained shift in the mean, the minimum and the maximum of studied shell characters. These results can be classically interpreted as being constrained by the persistence and common selection pressure on this mostly anagenetic lineage characterized by relatively moderate evolutionary rates. Increasing involution of ammonites is traditionally interpreted by increasing adaptation mostly in terms of improved hydrodynamics. However, this trend in ammonoid geometry can also be explained as a case of Copes rule (increasing adult body size) instead of functional explanation of coiling, because both shell diameter and shell involution are two possible paths for ammonoids to accommodate size increase.

Sedimentos superficiales y morfología de la plataforma y talud continental superior entre 3°30’S y 15°30’S, Perú

Basados en la compilación de resultados de análisis sedimentológicos (granulometría, contenido orgánico) de 1191 estaciones realizadas por IMARPE, de 1975 a 2001, la compilación de información sobre el tema entre los 3°30’S y los 15°30’S y con el conocimiento de la morfología del fondo marino de esta región, se definen tres grandes áreas: al norte de los 6°15’S, de 6°15’S a 9°30’S y entre 9°30’ y 15°30’S. Entre los 3°30’ y los 6°15’S los contenidos de materia orgánica son mayores a 5% y menores a 10%, el carbono orgánico predomina con valores <1% a 2%. Los sedimentos corresponden a facies de fango y arenas, de origen terrígeno. El ancho de la plataforma es variable aproximadamente de 3 a 30 mn (14 mn promedio), la pendiente del talud superior es bastante pronunciada, presenta caídas bruscas. El relieve es disparejo, con fuertes desmembramientos en el borde exterior de la plataforma y el talud superior debido a que se encuentra surcado por cañones submarinos. En el extremo noroccidental de esta zona, se halla el Banco de Máncora cuyo fondo es rocoso e irregular. Entre los 6°30’S y los 9°30’S los contenidos de materia orgánica se incrementan de 5% a 15%, los contenidos de carbono orgánico son >2% y llegan a 5%, en algunos casos localmente superan este valor casi en tres puntos más. En los sedimentos del sector norte de esta zona predominan facies texturales de arenas y fango de origen terrígeno y también biógenos (foraminíferos), hacia el sur de esta zona predominan sedimentos de origen biogénico y autigénico (principalmente fosforita). El ancho de la plataforma se incrementa hasta alcanzar su máxima magnitud, esta es variable, aproximadamente de 22 a 70 mn. El talud superior tiene un declive moderado. El relieve del fondo marino en el borde exterior de la plataforma y talud superior se hallan surcados por cañones submarinos (7° - 9°S). Frente a Punta Chao aproximadamente a 65 mn se encuentra el Banco de Chimbote cuyo fondo es rocoso e irregular. La granulometría de los sedimentos y sus estadígrafos muestran un cambio definido desde los 10°30’S. Desde los 9°30’ a los 15°45’S los valores de materia orgánica por lo general sobrepasan el 15% y pueden alcanzar hasta 32,12%, los contenidos de carbono orgánico varían de 5% a 11,14%. En esta zona se encuentra presente, principalmente fango limoso y fango arcilloso terrígeno y biógeno (diatoméico). El ancho de la plataforma varía de modo general entre 10 y 50 mn (24 mn promedio aproximadamente). La pendiente del talud superior es suave en casi toda su extensión, el relieve del fondo marino es bastante uniforme, surcado por algunos pequeños cañones submarinos que no afectan la regularidad del relieve. De la interpretación de la data, análisis de parámetros estadísticos generados y condiciones de los sedimentos, se encontró coincidencia en la zona de la plataforma y talud superior de más de uno de los factores medio ambiente deposicional que permiten la preservación del contenido de materia orgánica tales como: Tipo y condiciones geoquímicas del sedimento y fondo marino, morfología del fondo marino, hidrodinámica, fuente de suministro, tasa de sedimentación, bioturbación.