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A presente dissertação agrega diferentes trabalhos referentes à hidrogeologia do Algarve com foco para a análise de alguns problemas relacionados com as águas subterrâneas identificados na região. Foram empregues várias ferramentas numéricas de forma a caracterizar algumas das questões mais sonantes das águas subterrâneas no Algarve do ponto de vista institucional. Seleccionaram-se dois casos de estudo, o aquífero Querença-Silves e o conjunto de aquíferos em contacto com a Ria Formosa. No primeiro caso de estudo apresentado, Querença-Silves, procedeu-se a uma análise de balanço com apoio de um modelo numérico de fluxo, com vista à evolução dos níveis de água subterrânea perante diferentes cenários de exploração e de Gestão da recarga de aquíferos. Adicionalmente, com recurso à relação de Ghyben-Herzberg, foi realizado um tratamento de pós processamento para identificar potenciais efeitos da evolução da interface água doce-água salgada, que resulta do contacto a Oeste deste aquífero com o estuário do Rio Arade. Apesar de nas condições actuais não se verificar ocorrência de intrusão salina, dados recolhidos e os resultados de modelação identificam que poderá haver um risco de ocorrência deste processo em cenários de seca prolongada aliados a extracções elevadas. Desta forma, procedeu-se à análise de cenários de Gestão da recarga de aquífero com injecção de água no sistema, de forma compreender como esta medida de mitigação poderá contribuir para a recuperação do sistema e recuo da interface água doce-água salgada. No que respeita ao caso de estudo dos aquíferos em contacto com a Ria Formosa, foi feita uma primeira análise relativamente à evolução da pluma de contaminação por nitratos na Zona Vulnerável de Nitratos de Faro, com vista ao cumprimento das exigências legais impostas pela Directiva Quadro da Água e da Directiva Nitratos. Desta forma, com o apoio de um modelo numérico de escoamento e transporte de massa, procedeu-se à análise de diferentes cenários de ocupação de solo no que respeita à área agrícola e, consequentemente, carga de nitratos no sistema. Os resultados obtidos pelo modelo sugerem que mesmo num cenário em que se interrompa por completo a entrada de nitratos no sistema, não se conseguem atingir os objectivos ambientais no sistema até 2040, que, neste caso, corresponde a concentrações de nitrato inferior a 50 mg/L. Este facto reforça a necessidade de adoptar medidas de mitigação alternativas às actuais para se conseguir reduzir o tempo necessário para cumprir com as exigências legais impostas pela Directiva Quadro da Água. Foi neste sentido que se apresentou uma análise de um cenário de Gestão de Recarga de Aquíferos com base na intercepção de água da chuva nas estufas, para posterior injecção no aquífero. Os resultados do modelo sugerem que este cenário não é suficiente para atingir a conformidade, mas que pode reduzir de forma algo significativa o tempo necessário para atingir a meta estabelecida. Ainda no que respeita aos aquíferos em conexão com a Ria Formosa, com os exercícios de modelação efectuados tornou-se evidente que há conexões hidráulicas entre os diferentes sistemas aquíferos na área de estudo, com trocas de fluxo e massa entre si e que por isso, a sua gestão não poderá ser feita de forma individualizada para cada massa de água subterrânea. Adicionalmente, foi feita uma análise histórica de forma a tentar replicar o processo de contaminação do aquífero por nitratos desde o seu estado mais pristino, com a inclusão de processos de retorno de rega e reciclagem de nitratos, com base nos dados conhecidos. Na maioria dos sistemas, a inclusão destes processos explica os valores de nitratos na água subterrânea actualmente observados, com a excepção do sector centro-sul do aquífero da Campina de Faro, em que se observam valores mais elevados que os simulados, o que possivelmente se deverá a valores históricos de carga de nitratos mais elevados que os que são conhecidos ou à existência de barreiras hidráulicas locais que impossibilitam a descarga de nitratos para a Ria Formosa. Este facto reflecte também que os valores actualmente observados são um reflexo das práticas agrícolas realizadas no passado, e desta forma, o problema não pode ser resolvido simplesmente com a adopção de práticas agrícolas mais sustentáveis. Para tal será necessário implementar medidas de mitigação alternativas. Nesse âmbito, foram simulados vários cenários de mitigação, que envolvem a interrupção de cargas azotadas no sistema, a transição da origem de água para rega para água superficial e dois cenários de Gestão de recarga de aquíferos, um com base na recarga artificial ao longo do leito de ribeiras, outro com base na intercepção de água da chuva em estufas como anteriormente referido. A integração de cenários climáticos no modelo de transporte de massa revela que apesar da implementação de medidas de mitigação, poderá haver um retardamento no decréscimo dos níveis de nitrato no aquífero superficial da Campina de Faro, resultado de processos de evapoconcentração associado à redução de recarga, aumento da extracção e processos de mistura incompletos no aquífero. Os resultados destes cenários reforçam o facto que a remediação de águas subterrâneas é uma tarefa ambiental complicada, especialmente no que se refere a processos de poluição difusa em áreas muito extensas e que para se atingirem as metas ambientais e o bom estado da água subterrânea, é necessário um conjunto de soluções convencionais e alternativas, de aplicação a escala local ou escala mais regional. Através de ferramentas de estatísticas procedeu-se ainda a uma análise das relações entre padrões climáticos com a oscilação dos níveis de água subterrânea nos casos de estudo. Os resultados desta análise tarefa permitiram compreender melhor como os níveis das águas subterrâneas se podem comportar em diferentes cenários climáticos, e o que se pode esperar dos efeitos de curto e médio prazo de recarga na região do Algarve. A implementação de modelos numéricos de fluxo e transporte de massa aliado à análise estatística das relações dos padrões climáticos com a oscilação dos níveis resultou numa ferramenta importante de caracterização dos sistemas aquíferos em estudo, com a redução da incerteza sobre os sistemas e a previsão de cenários de mitigação e cenários climáticos. Numerical tools were developed to investigate some of the main groundwater management issues identified in the Algarve region (south Portugal). Two study areas are considered as case-studies, one consisting of the Querença-Silves aquifer which focuses on water balance issues, the other consisting of a set of aquifers in contact with the Ria Formosa coastal lagoon, with focus on the Nitrate Vulnerable Zone of Faro and the evolution of nitrate contamination in groundwater. Groundwater flow and mass-transport numerical models were developed to assess groundwater management issues identified in the study areas. Different types of scenarios have been simulated and analyzed, which take into account changes in land-use leading to different contamination input, changes in groundwater abstraction, mitigation scenarios, with particular focus for simulation of Managed Aquifer Recharge schemes and climate change effects. The use of numerical models was shown to be a powerful tool not only characterize hydrogeological problems, but also to predict the evolution of the current observed conditions under different scenarios. One of the main outcomes of the modelling showed that the nitrate contamination in the nitrate vulnerable zone of Faro is a persistent issue, which is a result of agricultural practices in the past. The current applied solutions rely on the adoption of good agricultural practices, but this was shown not be enough to achieve compliance within the Water Framework Directive. Groundwater remediation is one of the most difficult tasks in environmental clean-up, especially when it comes to large areas. Therefore, an ensemble of solutions, some local, some more regional, including land management measures, should be considered in order to attain a significant reduction of time in achieving good quality status of groundwater bodies. Together with the time-series analysis, the implemented models allowed to have a better understanding of the aquifer dynamics in terms of flow and mass-transport. The research leading to these results has also received support from following projects: - Project LIFE Charcos, financed by the LIFE program under contract Reference: LIFE12 NAT/PT/000997; v - MARSOL project financed by the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007‐2013) under grant agreement GA-2013-619120; - eGROUNDWATER project, financed by the Horizon 2020 under PRIMA partnership section Research and Innovation Programme, grant greement GA n.1921; - ACORDO ESPECÍFICO DE COLABORAÇÃO ENTRE A AdA E A UALG - Execução dos Planos de Monitorização, em conformidade com o preconizado na DCAPE, no RECAPE e EIA da ETAR de Faro-Olhão (Projecto Financiado pela empresa Águas de Portugal em regime de prestação de serviços).

Smart cities improve their mass transportation system through their diversified offering of urban modes of transportation for public transport. There are options of smart and sustainable technologies that can be embedded and available to be used in this system. The composition of the urban mass transportation system is a public/private and consortium service offered to a demand from citizens that aims to improve urban mobility. Urban mass transport can be classified based on data such as the types of existing mass transport modes, the smart technologies available, and the energy sources used for locomotion. In this research, the multiple case study method of the mass transportation system was applied, with the use of the triangulation technique of three databases collected in 2020. The aim of this study was to analyze and understand the composition and concentration of urban mass transport systems in four smart cities with metropolitan profile and classify these smart cities using reports and dashboards with the aid of Power Business Intelligence (BI) software from Microsoft as the ultimate analysis tool. It is considered that these metropolitan urban mass transportation systems are historically built-in stages of technological evolution and are deployed in smart cities according to the urban mobility needs of the cities, and can be classified as more or less diverse, more or less technological, and more or less clean or polluting. Las ciudades inteligentes mejoran su sistema de transporte masivo a través de su oferta diversificada de modos de transporte urbano para el transporte público. Hay opciones de tecnologías inteligentes y sostenibles que pueden integrarse y estar disponibles para su uso en este sistema. La composición del sistema de transporte urbano de masas es un servicio público/privado y consorciado que se ofrece a una demanda de los ciudadanos con el objetivo de mejorar la movilidad urbana. A el transporte masivo urbano puede clasificarse en función de la recogida de datos, tales como los tipos de modos de transporte masivo existentes, las tecnologías inteligentes disponibles y las fuentes de energía aplicadas para la locomoción. En esta investigación se aplicó el método de estudio de casos múltiples del sistema de transporte masivo, utilizando la técnica de triangulación de tres bases de datos recolectadas en 2020. El objetivo de este estudio fue analizar y comprender la composición y concentración de los sistemas de transporte masivo urbano en cuatro ciudades inteligentes con perfil metropolitano y clasificar estas ciudades mediante informes y cuadros de mando con la ayuda del software Power Business Intelligence (BI) de Microsoft como herramienta de análisis final. Se considera que estos sistemas metropolitanos de transporte urbano masivo se construyen históricamente en etapas de evolución tecnológica y se despliegan en las ciudades inteligentes según las necesidades de movilidad urbana de las ciudades, pudiendo clasificarse como más o menos diversos, más o menos tecnológicos y más o menos limpios o contaminantes. As cidades inteligentes aperfeiçoam o seu sistema de transporte de massa através da sua oferta diversificada dos seus modos de transporte urbano para o transporte público. Existem opções de tecnologias inteligentes e sustentáveis que podem ser embarcadas e estarem disponíveis para utilização nesse sistema. A composição do sistema de transporte urbano de massa é um serviço público/privado e consorciado ofertado para uma demanda de cidadãos que visa a melhoria da mobilidade urbana. O transporte urbano de massa pode ser classificado partindo do levantamento de dados, tais como: os tipos de modos de transporte de massa existentes, as tecnologias inteligentes disponíveis e as fontes de energia aplicadas para a locomoção. Nesta pesquisa foi aplicado o método de estudo de caso múltiplo do sistema de transporte de massa, com o uso da técnica de triangulação de três bases de dados coletados em 2020. O objetivo deste estudo foi analisar e compreender a composição e a concentração dos sistemas de transporte urbano de massa de quatro cidades inteligentes com perfil metropolitano e classificar essas cidades inteligentes utilizando relatórios e painéis (dashboard) com o auxílio do software Power Business Intelligence (BI) da Microsoft como ferramenta de análise final. Considera-se que esses sistemas de transporte urbano de massa metropolitanos são construídos historicamente em estágios de evolução tecnológica e são implantados nas cidades inteligentes de acordo com as necessidades de mobilidade urbana das cidades, e podem ser classificados como mais ou menos diversos, mais ou menos tecnológicos e mais ou menos limpos ou poluentes.

Drying is typically evaluated considering a pure diffusional process in an isotropic sample. However, biological materials are anisotropic, and their structural elements can affect the water flow during processing. In this work, the effect of microstructure elements on sample deformation, drying and rehydration processes (kinetics and mechanisms) was evaluated, using pumpkin cylinders (formed mainly of parenchyma and xylem tissues). The cylinders were obtained considering a transversal (Tc) and longitudinal (Lc) cut orientation. The orientation of the xylem vessels did not affect the drying kinetics (both orientations showed similar k and n parameters of Page model). However, it had a significant impact on deformation. The Lc-samples showed more uniform appearance than the Tc ones. Tc showed a tendency towards black in the grey intensity histogram and higher density in the X-ray analysis. The Lc-samples presented the highest rehydration rate (k1 of Peleg model: 2.87 ± 0.16 min d b−1). In contrast, higher equilibrium moisture was observed in samples with Tc (k2 of Peleg model: 0.078 ± 0.003 d b−1). The results showed the anisotropicity of biological materials, and how the microstructural elements affect the mass transfer. Additionally, a water transport mechanism by capillarity through the xylem vessels during drying and hydration was demonstrated.

Tese de mestrado em Geologia do Ambiente, Riscos Geológicos e Ordenamento do Território, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020 Submitted by Cristina Manessiez (camanessiez@fc.ul.pt) on 2020-12-14T16:17:54Z No. of bitstreams: 1 ulfc125972_tm_Carolina_Marques.pdf: 4599402 bytes, checksum: a4db874e490eac3de09a10b45cabda0a (MD5) Made available in DSpace on 2020-12-14T16:18:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ulfc125972_tm_Carolina_Marques.pdf: 4599402 bytes, checksum: a4db874e490eac3de09a10b45cabda0a (MD5) Previous issue date: 2020

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) The kinetics of many electrochemical processes is limited by mass transport, especially at low concentrations of the reactant. The use of turbulence promoters in parallel-plate reactors increases the hydrodynamic turbulence of the solution and consequently causes a reduction of the thickness of the diffusion layer and an increase of the rate of delivery of reactants to the electrode surface. In this sense, the objective of this work was to study the effect of turbulence promotion on the hydrodynamics of a filter-press reactor fitted with a boron-doped diamond anode (Si/BDD, [B]/[C] = 500 ppm) and on the electrochemical degradation/mineralization of bisphenol S. The results of the hydrodynamic characterizations of the electrochemical reactor show that the use of a turbulence promoter of three stacked meshes causes approximately a threefold increase of the mass transfer coefficient (from 3.25 x 10–5 to 9.44 x 10–5 m s–1) and of the limiting current density for the electro-oxidation of bisphenol S (from 6.88 to 20.0 mA cm–2), at a flow rate (qV) of 7.0 L min–1 and 25 °C. Afterwards, the effects of the quantities pH, flow rate and current density on the electrochemical degradation and mineralization of bisphenol S (100 mg L–1 solution in 0.1 mol L–1 Na2SO4) were investigated in the absence and presence of the turbulence promoter. Under the optimized electrolysis conditions (uncontrolled pH, qV = 7.0 L min–1, j = 14 mA cm–2, and 25 °C), 80% removal of the total organic carbon (TOC) was obtained after 283 or 450 min, for electrolyses performed in the presence or absence of the turbulence promoter, respectively. For this extent of TOC removal, the energy consumption was about 0.43 or 0.28 kW h g–1 (of TOC), in the absence or presence of the turbulence promoter, respectively; thus, the use of the turbulence promoter caused a reduction of about 35% in energy consumption. Under this optimized condition, six initial degradation intermediates were identified, regardless of the hydrodynamic condition used, but in the condition of higher turbulence these intermediates were formed and totally consumed within a shorter electrolysis time. Hence, it can be concluded that the use of the turbulence promoter of three stacked meshes leads to an enhancement of the bisphenol S degradation/mineralization kinetics, but does not affect its reaction mechanism. A cinética de muitos processos eletroquímicos é limitada pelo transporte de massa, principalmente em baixas concentrações de reagente. A utilização de promotores de turbulência em reatores de placas paralelas aumenta a turbulência hidrodinâmica da solução e, consequentemente, causa uma redução da espessura da camada de difusão e um aumento da taxa de fornecimento de reagentes à superfície do eletrodo. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da promoção de turbulência na hidrodinâmica de um reator tipo filtro-prensa equipado com um anodo de diamante dopado com boro (Si/DDB, [B]/[C] = 500 ppm) e na degradação/mineralização eletroquímica do bisfenol S. Os resultados das caracterizações hidrodinâmicas do reator eletroquímico evidenciam que a utilização de um promotor de turbulência de três telas sobrepostas leva a aproximadamente uma triplicação do coeficiente de transferência de massa (de 3,25 x 10–5 para 9,44 x 10–5 m s–1) e da densidade de corrente limite para a eletro-oxidação do bisfenol S (de 6,88 para 20,0 mA cm–2), para a vazão (qV) de 7,0 L min–1, a 25 °C. Em seguida, investigou-se o efeito das variáveis pH, vazão e densidade de corrente (j) na degradação e mineralização eletroquímica do bisfenol S (solução de 100 mg L–1 em Na2SO4 0,1 mol L–1), na ausência e presença do promotor de turbulência. Nas condições otimizadas de eletrólise (pH sem controle, qV = 7,0 L min–1, j = 14 mA cm–2 e 25 °C), obteve-se a remoção de 80% do carbono orgânico total (COT) após 283 ou 450 min, para eletrólises realizadas na presença ou ausência do promotor de turbulência, respectivamente. Para este grau de remoção de COT, o consumo de energia foi de cerca de 0,43 ou 0,28 kW h g–1 (de COT), na ausência ou presença do promotor de turbulência, respectivamente; assim, o uso do promotor de turbulência causou uma redução de aproximadamente 35% no consumo de energia. Nesta condição otimizada, seis intermediários de degradação iniciais foram identificados, independentemente da condição hidrodinâmica utilizada, mas na condição de maior turbulência esses intermediários foram formados e totalmente consumidos em um menor tempo de eletrólise. Portanto, pôde-se concluir que o uso do promotor de turbulência de três telas sobrepostas leva a uma melhoria da cinética de degradação/mineralização do bisfenol S, mas não afeta o seu mecanismo reacional. CNPq: 141934/2014-0

Submitted by Taís Silva (taismoreira001@gmail.com) on 2021-01-19T23:01:03Z No. of bitstreams: 1 KleberMarquesLisboa.pdf: 6861046 bytes, checksum: 0c187e9a7157c7fc7b9d5b85bf92890f (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-19T23:01:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KleberMarquesLisboa.pdf: 6861046 bytes, checksum: 0c187e9a7157c7fc7b9d5b85bf92890f (MD5) Previous issue date: 2019-02 Avanços na análise e nas estratégias para a melhora do transporte de massa em baterias de fluxo redox de pequena escala são aqui propostos. Com os benefícios trazidos pela miniaturização destes dispositivos, duas abordagens de redução de escala são analisadas. Em um primeiro momento, a manutenção das características construtivas de uma bateria de fluxo com membrana seletiva de íons, miniaturizando apenas seus componentes, é considerada. Uma nova geometria de redes fluídicas com canais de paredes corrugadas é proposta e a análise teórico-experimental mostra sua superioridade em relação a um caso de referência limitado pela difusão. Com a melhoria do transporte de massa, densidades de potência de até 1.3 W/cm², entre as maiores já reportadas, são obtidas. A alternativa de baterias de fluxo co-laminares sem membrana é explorada. Dispositivos com eletrodos sólidos planos ou corrugados e eletrodos porosos de carbono em configuração flow-by são analisados do ponto de vista do transporte de massa através da transformação integral, para a qual avanços na solução das equações de Navier-Stokes também são feitos. A influência dos diferentes parâmetros de projeto na densidade de corrente, na conversão de reagentes e na prevenção do fenômeno de mistura de potenciais é avaliada. As estratégias focadas no aumento da razão área volume nestes dispositivos se mostram capazes de melhorar consideravelmente o desempenho do transporte de massa em baterias de fluxo sem membrana. Progress in the analysis and on strategies to improve the mass transport in smallscale redox flow batteries is made. With the benefits brought by miniaturization of such devices, two scale-reduction approaches are analysed. Firstly, the same constructive characteristics of a membrane-based flow battery are maintained, solely miniaturizing its components. A new geometry for fluidic networks with corrugated wall channels is proposed and the theoretical-experimental analysis show its superiority against a diffusion-limited benchmark case. With the improvement in the mass transport, power densities of up to 1.3 W/cm², amongst the highest ever reported, are attained. The membraneless co-laminar flow battery alternative is explored. Devices employing both flat or corrugated solid electrodes and porous carbon electrodes in flow-by configuration are analyzed from the mass transport standpoint through integral transform, for which progress in the solution of the Navier-Stokes equations are also done. The influence of the diferente design parameters in the current density, reactants conversion and mixed potential avoidance is evaluated. The strategies focused on increasing the area-volume ratio has rendered marked improvements on the membaneless flow battery mass-transport-related performance

Rios e lagos são regiões em que é comum a existência de áreas urbanas e de alta densidade populacional, que se utilizam do água para abastecimento, transporte, lazer e para diluição de poluentes. Em função disso são freqüentes os problemas relacionados à qualidade da água neste tipo de sistema. A eutrofização e as florações de algas são problemas que vem acontecendo, por exemplo, no rio Guaíba, no Rio Grande do Sul. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d'água rasos que está baseado numa subdivisão do corpo d'água em uma grade não estruturada. O modelo é formado por dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico é baseado nas equações de Navier-Stokes com aproximações para corpos d'água rasos. O módulo de transporte de massa representa o transporte de um escalar passivo e conservativo sob influência dos processos físicos do meio, como a concentração de uma substância. Este artigo apresenta uma aplicação do modelo ao rio Guaíba, incluindo a região do delta do Rio Jacuí, com sua intrincada rede de canais e ilhas. Foram testadas duas formas de solução da equação de transporte: uma baseada num esquema numérico de diferenças centrais e outra baseada num esquema de alta resolução. Foram realizados testes de conservação de volume comparando os resultados obtidos com resultados obtidos via a solução analítica das mesmas equações. Os resultados mostram a adequação da discretização em grades não estruturadas para representar a complexa hidrografia do delta do rio Jacuí, e os testes de conservação de massa mostram que os erros são insignificantes para os dois esquemas numéricos, entretanto o segundo esquema de alta resolução apresenta vantagens na redução da difusão numérica. Rivers and lakes are regions with urban areas and high population density. Water quality problems are commonly found in these ecosystems. Eutrophication and algal blooms are some of these water quality issues in River Guaíba. Mathematical models are widely used to represent circulation and scalar transport patterns in these ecosystems. In this work, a two-dimensional hydrodynamic and transport model was developed on unstructured grids. The model is composed of two modules: hydrodynamic and mass transport. The hydrodynamic module is based on the full Navier-Stokes equations with the shallow water approximation applied. The mass transport module represents transport of a passive and conservative scalar induced by physical processes (e.g. pollutant). This paper presents a model application in River Guaíba, including the delta of the River Jacuí. Two numerical schemes for solving the advection-diffusion equation were tested: a first-order upwind scheme and a high-resolution scheme. Its application showed that unstructured grid presented high flexibility to represent the shape of the River Guaíba and mass balance errors were considered negligible for both numerical schemes however the high-resolution scheme has advantages in reducing numerical diffusion.

O expressivo crescimento da população nas grandes cidades, em um curto espaço de tempo, conduz à formação de ocupações desenvolvidas sem planejamento urbano. Diante deste cenário, percebe-se o aumento do número de áreas de risco com ocorrência de acidentes envolvendo perdas humanas e econômicas. Esta pesquisa é parte integrante do projeto elaborado para o Ministério da Integração Nacional/Secretaria Nacional de Defesa Civil (SEDEC/MI), a partir de convênio firmado com o Grupo de Engenharia Geotécnica de Encostas, Planícies e Desastres (GEGEP) / Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE. O referido projeto tem como objetivo identificar e mapear parâmetros importantes para o conhecimento da vulnerabilidade, suscetibilidade e do risco existente em áreas suscetíveis a deslizamentos, erosões e inundações, dentro de municípios pernambucanos. A área de estudo escolhida para pesquisa aqui apresentada foi o Município de Abreu e Lima, que pertence a Região Metropolitana do Recife. O território de Abreu e Lima encontra-se inserido, geologicamente, na Província Borborema, sendo constituído pelos litotipos dos complexos Salgadinho e Vertentes, e dos sedimentos das formações Beberibe, Grupo Barreiras, e dos depósitos Flúvio-lagunares (CPRM, 2005). A formação do relevo local é, em grande parte, caracterizada por Tabuleiros com vertentes de inclinações elevadas. Um perfil de sondagem foi realizado, possibilitando assim a coleta de amostras de solos para realização de ensaios geotécnicos. O local escolhido para a realização do perfil do solo é proveniente da Formação Barreiras. As amostras de solo analisadas apresentaram sua classificação de acordo com o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS), como SM (areia siltosa) e SC (areia argilosa). A metodologia empregada para a análise de risco foi desenvolvida a partir de experiências do GEGEP/UFPE, considerando a avaliação de indicadores de suscetibilidade e vulnerabilidade (física-ambiental e social). Toda a avaliação é feita partindo-se da obtenção de dados de campo e de mapas. Assim, foi determinado o grau de risco para a vulnerabilidade, suscetibilidade e para o risco final. Todos os resultados obtidos nas análises são apresentados de forma qualitativa por meio de faixas de grau de risco. Mapas com a localização dos setores estudados e indicação das faixas de grau de risco obtidas são também apresentados. The significant growth of population in large cities, in a short space of time, leads to the formation of disordered occupations developed without urban planning. In this scenario, you can see the increase in the number of risk areas with accidents involving human and economic losses. This research is part of the elaborate design for Ministério da Integração Nacional/Secretaria Nacional de Defesa Civil (SEDEC/MI), from an agreement signed with the Grupo de Engenharia Geotécnica de Encostas, Planícies e Desastres (GEGEP) / Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE. This project aims to identify and map important parameters for the vulnerability of knowledge, and susceptibility of the risk in areas susceptible to landslides, erosion and flooding, in Pernambuco municipalities. The study area chosen to research presented here was the municipality of Abreu e Lima, which belongs to Região Metropolitana do Recife. The territory of Abreu e Lima It is inserted geologically in Província Borborema, It is constituted by the complex lithologies Salgadinho e Vertentes, and sediments of the formations Beberibe, Grupo Barreiras, and deposits Flúvio-lagunares (CPRM, 2005). The formation of the local relief is largely characterized in boards with high inclinations strands. A survey profile was conducted, allowing the collection of soil samples for geotechnical testing. The venue for the realization of the soil profile is from the Barreiras Formation. Soil samples analyzed showed their classification according to the Unified System of Soil Classification (SUCS), as SM (silty sand) and SC (clay sand). For development of risk mapping, they were chosen 12 sectors. The methodology used for risk analysis was developed from experiences GEGEP/UFPE, considering the evaluation of susceptibility indicators and vulnerability indicators (physical, environmental and social). All assessment is made starting from the acquisition of field data and maps, with subsequent determination of the degree of risk. Thus, it was determined the degree of risk from the vulnerability, susceptibility and the final risk. All results obtained in this study are presented in a qualitative way through risk level ranges. Maps showing the location of the sectors studied, indicating the risk level ranges obtained are also presented.

Convection-enhanced delivery as a means to deliver therapeutic drugs directly to the brain has shown limited clinical efficacy, primarily attributed to the phenomena of backflow, in which the infused fluid flows preferentially along the shaft catheter rather than forward into the tissue. We have previously developed a finite element model of backflow that includes both material and geometric nonlinearities and the free boundary conditions associated with the displacement of the tissue away from the external surface of the catheter. However, that study was limited to predictions of the tissue deformation and resulting convective fluid velocity in the interstitial space. In this study, we use results from that model to solve for the distribution of the infused therapeutic agent. We demonstrate that a significant percentage of the infused drug is not transported into the region of tissue located forward from the catheter tip, but instead is transported into the region along the lateral sides of the catheter. For lower flow rates, this study suggests that the use of a catheter with a larger radius may be preferable since it will provide the higher amount of drug to be transported to the tissue in front of the catheter. In contrast, for higher flow rates consistent with clinical infusions, the radius of the infusion catheter had minimal effect on the distribution of the infused drug, with most being transported into the tissue around the shaft of the catheter. Convection-enhanced delivery es una técnica que permite transportar drogas directamente en el cerebro para el tratamiento de enfermedades del sistema nervioso central. Este método ha mostrado una eficacia limitada debido principalmente al fenómeno de reflujo (backflow), según el cual, el fluido inyectado fluye preferiblemente a lo largo del catéter y no hacia el tejido delante de la punta. Previamente desarrollamos un modelo de elementos finitos para representar el reflujo, el cual incluye las no linealidades geométricas y del material y las condiciones de borde libre asociadas con el desplazamiento del tejido en la superficie externa del catéter. Sin embargo, ese modelo solo predice la deformación del tejido y el campo de velocidades en el espacio intersticial. En este estudio, hemos utilizado los resultados provenientes del mencionado modelo bifásico para resolver la ecuación de transporte de masa y predecir la distribución de droga suministrada. Se pudo demostrar que un porcentaje significativo de droga no penetra en el tejido ubicado delante de la punta del catéter, sino que es transportado hacia el tejido ubicado alrededor del catéter. Para bajo caudales, este estudio sugiere que el uso de un catéter con un radio mayor permitiría transportar una mayor cantidad de droga hacia el tejido al frente de la punta. Por otro lado, para los mayores caudales usados en la práctica clínica, el radio del catéter tiene un efecto marginal en la distribución del fármaco, y la mayor cantidad de droga se transporta hacia el tejido ubicado alrededor del catéter. Convection-enhanced delivery é uma técnica para o transporte de drogas directamente no cérebro para tratar doenças do sistema nervoso central. Este método tem demonstrado eficácia limitada devido, principalmente, ao fenómeno de refluxo (refluxo), através do qual, de preferência, o fluido injectado flui através do cateter para o tecido e não à frente da ponta. Anteriormente desenvolvido um modelo de elementos finitos para representar a refluxo, que inclui geométricas e não-linearidades do material e as condições associadas com a extremidade livre de deslocamento da trama na superfície exterior do cateter. No entanto, este modelo apenas prevê deformação do tecido e campo de velocidades no espaço intersticial. Neste estudo, foram utilizados os resultados do modelo de duas fases acima referidas, para resolver a equação de transporte e prever a distribuição de massa de medicamentos fornecidos. Demonstrou-se que uma percentagem significativa da droga não penetra no tecido localizado em frente da ponta do cateter, que é transportado para o tecido que rodeia o cateter. Para as taxas de fluxo baixas, este estudo sugere que o uso de um cateter com um raio maior do que transportar uma maior quantidade de droga para o tecido em frente da ponta. Além disso, para taxas de fluxo mais elevadas utilizadas na prática clínica, o raio do cateter tem um efeito marginal sobre a distribuição da droga, e tanto fármaco é transportado para o tecido que rodeia o cateter.

Design of experiments (DOE) is a value scientific approach used to understand the processes in a better way and to determine how the inputs affect the response(s). In this work, this method has been applied to study the behavior of the three-phase distillation in a sieve tray column, through the effects of the process and geometrical variables. The experimental values were compared with predicted values obtained by simulation using the equilibrium and nonequilibrium models. Three-phase distillation has been used for glycerine dehydration using toluene as entrainer, in order to avoid the glycerol degradation by distillation at atmospheric pressure. The best conditions found were: vapor flow rate of toluene = 23.5 kg/h, feed flow rate = 2.2 kg/h and feed concentration = 50 wt% glycerol, using the layout L 4 with fractional hole area = 0.04 and weir height = 70 mm. The nonequilibrium model based on Eckert and Vanek's approach (2001) and Chen–Chuang's correlation (1993) have been used to estimate the binary coefficients of mass transport. The predicted values obtained by the experimental model and by the nonequilibrium model have represented the behavior of the dehydration in the sieve tray column studied. Both models underpinned the experimental results obtained for this column.

GRACE satellite gravity data was used to estimate mass changes within the Volta River basin in West African for the period of January, 2005 to December, 2010. We also used the precipitation data from the Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) to determine relative contributions source to the seasonal hydrological balance within the Volta River basin. We found out that the seasonal mass change tends to be detected by GRACE for periods from 1 month in the south to 4 months in the north of the basin after the rainfall events. The results suggested a significant gain in water storage in the basin at reference epoch 2007.5 and a dominant annual cycle for the period under consideration for both in the mass changes and rainfall time series. However, there was a low correlation between mass changes and rainfall implying that there must be other processes which cause mass changes without rainfall in the upstream of the Volta River basin. Dados da missão Gravity Recovery and Climate Exchange (GRACE) são usados para estimar mudanças em massa na bacia hidrográfica do Rio Volta na Africa Ocidental entre o período de janeiro de 2005 a dezembro de 2010. Empregou-se também os dados de precipitação do satélite Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) para determinar a fonte de contribuições em relação ao balanço hidrológico sazonal na bacia do Rio Volta. Os resultados mostram que a mudança de massa sazonal tende a ser detectada pelos satélites da missão GRACE a partir de 1 mês, no sul e de 4 meses no norte da bacia após a precipitação. Os resultados sugerem um ganho significativo no armazenamento d'água na bacia para a época de referência 2007,5 e um ciclo anual predominante para o período considerado para mudanças em massa e precipitação. No entanto, notou-se uma baixa correlação entre as alterações da massa e precipitação o que implica que deve haver outros processos que causam mudanças em massa sem ocorrer precipitação para o montante da bacia do Rio Volta.

Devido à proximidade de grandes cidades, ecossistemas aquáticos são alvos de despejos industriais, esgotos domésticos e resíduos sólidos. Modelos matemáticos são largamente utilizados para entender os padrões de fluxo e o transporte de substâncias nestes ecossistemas. Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo hidrodinâmico e de transporte de poluentes bidimensional para corpos d’água rasos que utiliza grades não estruturadas. O modelo foi desenvolvido em dois módulos: hidrodinâmico e de transporte de massa. O módulo hidrodinâmico utiliza as equações completas de Saint Venant para quantificação da circulação em corpos d’águas. No módulo hidrodinâmico aqui desenvolvido é feito um aperfeiçoamento de um esquema semi-implícito de diferenças finitas utilizado no modelo IPH-ECO para um esquema semi-implícito de volumes finitos. O módulo de transporte de massa, por sua vez, representa o transporte de um escalar conservativo sob influência dos processos físicos do meio. Dois esquemas foram empregados e comparados para a solução numérica da equação de transporte: um esquema de diferenças centrais e um esquema com limitador de fluxo. O modelo foi aplicado em um estudo de caso simplificado formado por uma lagoa circular e no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico foi avaliado através de testes de conservação de volume feitos comparando com os resultados encontrados nno modelo IPHECO na aplicação realizada na lagoa circular e na solução analítica no rio Guaíba. O módulo hidrodinâmico do modelo de grades não estruturadas (IPH-UnTRIM2D) mostrou-se mais conservativo que o modelo IPH-ECO em todos os cenários simulados na lagoa circular. A solução hidrodinâmica e de transporte do modelo de grades não estruturadas no estudo de caso idealizado no rio Guaíba representou meandros, sulcos, estreitamentos e alargamentos de canais com comprometimento com uma situação real. Quanto à simulação de transporte de escalares e poluentes, foi comprovada a eficiência do esquema com limitador de fluxo sobre os esquemas de diferenças centrais. Os testes de conservação de massa para diferentes cenários no rio Guaíba indicaram erros pouco significativos em ambos os esquemas quando comparados com a ordem de grandeza do ecossistema. Aquatics ecossistems around large towns are always exposed waste domestic and industrial and solid residues. Mathematical models are widely used to understand flow patterns and transport of mass in these ecosystems. In this work a model was developed on unstructured two-dimensional complex dynamic model for shallow lakes. The model was divided in two modules: (a) hydrodynamic module, describing quantitative flows and water level; (b) a mass transport module. The hydrodynamic module solves Saint Venant equations to quantify water circulation in a water body. Futhermore, the hydrodynamic module was improved to semiimplicit finite volume scheme. The mass transport module represents transport of a conservative scalar under the physical processes influence. Two schemes were used and compared to the transport equation numerical solution : a central difference scheme and a flux limiter scheme. The model was applied in the circular lake and river Guaíba. The hydrodynamic module was validated by evaluating tests of volume conservation made comparing with results of the model IPH-ECO and analytical solution. It proved to be more conservative than the model IPH-ECO in all scenarios simulated in the circular lake. The hydrodynamic and transport solution in river Guaíba study case represented bends, grooves, and channels widening and narrowing. In the transport simulation, the flux limiter scheme was more efficient than central differences scheme. Futhermore, mass conservation tests for different scenarios in Guaíba indicated minor errors in both schemes when compared with ecosystem magnitude.

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia Química. 2006. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de mestrado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Doutor João Campos

O estudo dos fenômenos de transporte de substâncias em corpos de águas rasas, em particular em estuários, tem tido uma importância crescente nos últimos anos, devido ao aumento do uso deste recurso e ao crescente grau de poluição dos mesmos. O objetivo do presente trabalho é apresentar o desenvolvimento e aplicação de integrado na vertical com um modelo matemático de transporte de massa bidimensional vertical. O método numérico utilizado é o de elementos finitos com o critério de Galerkin, para a integração espacial, e o de diferenças finitas para a integração temporal. Este modelo tem como dados de entrada, além da geometria do corpo de água, os campos de velocidades e níveis obtidos a partir de um modelo hidrodinâmico bidimensional, horizontal, desenvolvido anteriormente. Os resultados de vários testes teóricos são apresentados, os quais serviram para a verificação e definição dos intervalos de validade dos parâmetros envolvidos para ambos os modelos. A análise é realizada em função dos números de Courant para o modelo hidrodinâmico) e Péclét (para o modelo de transporte de massa). Especial atenção é dada a correta escolha do 9tensor de difusão, o qual deve levar em conta os efeitos do escoamento oscilatório e residual, bem como outros tipos de irregularidades da morfologia (sacos, canais e várzeas). Duas aplicações ao estuário da laguna dos Patos são apresentadas,e os resultados são comparados com dados observados. Um bom ajuste do modelo hidrodinâmico (levando em conta velocidades residuais e gradientes de níveis entre a laguna e o mar) é necessário para um bom ajuste do modelo de transporte de massa. Deve-se salientar, também, que a obtenção das condições iniciais para este último é um fator de vital importância, devido aos tempos de simulação, normalmente de um dia. O modelo desenvolvido apresenta-se como sendo amplamente satisfatório na simulação de problemas de transporte de massa para estuários bem misturados ou parcialmente estratificados. The study of transport fenomena in shallow water, mainly in estuaries has been growing in importance during the last years. The reason is the increasing use of these resources and the consequent increase in pollution. This work presents the development and applications of a two-dimensional vertically integrated mass transport mathematical model. The finite element method is used with Galerkin criterion for the special integration, and the finite differences method for the time integration. The depths and velocity fields for every time step are supplied by a bidimensional hydrodynamical model previously developed. The results of several tests are presented. These tests were used for stablishing and/or verifying the applicability range of the parameters used in both models. The analyses were carried on for different Courant (for the hydrodynamical model) and Péclét (for the mass transport model) numbers. The choice of the diffusion tensor was carefully analysed, as it has to take account both oscillating and residual flows, as well as morphological irregularities (pockets, channels and small depth areas). Two applications, both for Patos lagoon are presented, and their results compared with observed data. The comparison shows that, for a good agreement between observed and calculated concentration, good results from the hydrodynamical model are essential. The model must especially include the effect of residual velocities and knowledge of the lagoon-sea level gradient is also needed. It is to be noted that the initial condition for the transport model are very important, since the simulated system has a long memory, especially when compared with the one-day simulation time. The mass transport model showed to be satisfactory for the simulation of well mixed or, at least, partially stratified estuaries.

GRACE satellite gravity data was used to estimate mass changes within the Volta River basin in West African for the period of January, 2005 to December, 2010. We also used the precipitation data from the Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) to determine relative contributions source to the seasonal hydrological balance within the Volta River basin. We found out that the seasonal mass change tends to be detected by GRACE for periods from 1 month in the south to 4 months in the north of the basin after the rainfall events. The results suggested a significant gain in water storage in the basin at reference epoch 2007.5 and a dominant annual cycle for the period under consideration for both in the mass changes and rainfall time series. However, there was a low correlation between mass changes and rainfall implying that there must be other processes which cause mass changes without rainfall in the upstream of the Volta River basin.

We prove general optimal euclidean Sobolev and Gagliardo-Nirenberg inequalities by using mass transportation and convex analysis results. Explicit extremals and the computation of some optimal constants are also provided. In particular we extend the optimal Gagliardo-Nirenberg inequality proved by Del Pino and Dolbeault 2003 and the optimal inequalities proved by Cordero-Erausquin et al. 2004.Provamos desigualdades ótimas euclideanas de Sobolev e de Gagliardo-Nirenberg gerais via método de transporte de massa e resultados de análise convexa. Obtemos funções extremais explícitas e calculamos algumas melhores constantes. Em particular, estendemos a desigualdade ótima de Gagliardo-Nirenberg obtida por Del Pino e Dolbeault 2003 e as desigualdades ótimas obtidas por Cordero-Erausquin et al. 2004.