Plumas em escoamento uniforme com estratificação de duas camadas / Plumes in uniform flow with two-layer stratification

RESUMO Plumas ocorrem quando um fluido é descarregado em outro fluido com densidade diferente, como poluentes na atmosfera. Neste trabalho, desenvolveu-se um estudo experimental em um tanque de água e modelagem matemática usando a abordagem integral com o intuito de investigar o escoamento gerado por plumas salinas em escoamento uniforme e com estratificação de duas camadas. Os resultados indicaram que a altura da camada superior (menos densa) aumentou com a vazão de retirada da camada inferior e diminuiu com o fluxo de empuxo da pluma, corroborando os resultados disponíveis na literatura para sistemas alimentados por fontes pontuais (não uniformes). Após ajuste de parâmetros presentes na teoria clássica para plumas turbulentas, foi possível prever a altura da interface com desvios máximos de ±8% e coeficiente de Nash-Sutcliffe de 0,98. Isso indica que o escoamento uniforme não afetou significativamente a hidrodinâmica das plumas em comparação a estudos anteriores. Por outro lado, diferentemente dos sistemas alimentados por fontes pontuais, as linhas de fluxo obtidas por meio da injeção de corante no escoamento uniforme seguiram padrão de escoamento potencial, com toda a vazão sendo direcionada para a pluma e não havendo, portanto, mistura na interface entre as duas camadas. Dessa forma, partindo do princípio de conservação de massa, foram propostas equações para gerar as linhas de fluxo ao redor das plumas, as quais foram confirmadas com os dados experimentais. Finalmente, foram apresentadas aplicações práticas do modelo proposto em sistemas de ventilação natural em edifícios e descarga de poluentes na atmosfera sob condição de inversão térmica.

ABSTRACT Plumes occur when a fluid is discharged into another fluid with different density, such as pollutants in the atmosphere. In this work, an experimental study was carried out in a water tank and a mathematical modelling using the integral approach was performed to investigate the flow generated by saline plumes in uniform flow with two-layer stratification. The results indicated that the upper layer's height (less dense) increased with the outflow from the lower layer, and decreased with the buoyancy flux of the plume, confirming the results available in the literature for systems supplied by point sources (non-uniform sources). After fitting the parameters of the classical theory for turbulent plumes, it was possible to predict the interface's height with a maximum deviation of ±8%, and a Nash-Sutcliffe coefficient of 0.98. This indicates that the uniform flow did not affect significantly the plumes' hydrodynamics compared to previous studies. On the other hand, unlike the systems supplied by point sources, the streamlines obtained through the injection of dye into the uniform flow followed a potential flow pattern, with all the flow being directed to the plume, therefore not mixing at the interface between the two layers. Thus, based on the principle of mass conservation, equations were proposed to generate the streamlines around the plumes, which were validated with the experimental data. Finally, practical applications of the proposed model in natural ventilation in buildings and pollutant discharges in the atmosphere were presented.

Cattleya walkeriana growth in different micropropagation systems / Crescimento de Cattleya walkeriana em diferentes sistemas de micropropagação

The aim of the present research was to verify the in vitro growth of orchids in different systems of micropropagation, being cultivated in a bioreactor, with natural ventilation and conventional systems. Cattleya walkeriana plants were obtained from the germination of seeds in culture medium. After 8 months, seedlings with 1 cm of length were placed in a culture vessel according to the treatments, which counted with two micropropagation systems (conventional and natural ventilation) in three media of culture (liquid, solid with 5 or 6g L-1 of agar). Two additional treatments in bioreactor of temporary and continuous immersion were performed. The design was entirely randomized (ERD), consisting of a 2x3 factorial with two additional treatments, totaling 8 treatments with three repetitions. The temporary immersion bioreactor promoted a bigger growth of the aerial part and of the root system, bigger accumulation of dry mass and better control of water loss by the plants. The temporary immersion bioreactor is the best micropropagation system for the C. walkeriana growth in vitro.

O objetivo do presente trabalho foi verificar o crescimento in vitro de orquídeas em diferentes sistemas de micropropagação, sendo cultivado em biorreator, sistema de ventilação natural e convencional. Plantas de Cattleya walkeriana foram obtidas a partir da germinação de sementes em meio de cultura. Após o a germinação, as plantas foram uniformizadas com aproximadamente 1,0cm de comprimento e inoculadas nos diferentes tratamentos. Os tratamentos contaram dois sistema de micropropagação (convencional e ventilação natural) e três meios de cultura (líquido, sólido com 5 e 6g L-1 de ágar). Foram realizados dois tratamentos adicionais em biorreator de imersão temporária e contínua. O delineamento foi o inteiramente casualizado, consistindo de um fatorial 2x3 com dois tratamentos adicionais, totalizando oito tratamentos com três repetições. O biorreator de imersão temporária promoveu o maior crescimento da parte aérea e do sistema radicular, maior acúmulo de massa seca e melhor controle da perda de água das plantas. O biorreator de imersão temporária é o melhor sistema de micropropagação para o crescimento in vitro de C. walkeriana.