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Papers by André Toniati
E3S Web of Conferences, 2018
An open-channel experimental set-up is presented in this paper as a tool for examining the presen... more An open-channel experimental set-up is presented in this paper as a tool for examining the presence of instabilities on free-surfaces flows of non-Newtonian fluid. When these flows occur in favorable conditions of inclination, discharge and rheological properties, the propagation of instabilities can evolve into a specific type of wave, known as roll waves. The experimental apparatus developed allows study of stabilized roll waves in many scenarios for non-Newtonian rheology fluids, thereby constituting a highly useful tool for the understanding and control of roll waves. The test fluid used in the experiments was carbopol gel which is rheometrically representative of the muddy material from natural disasters, such as mudflows. Two non-intrusive level measurement systems are proposed (ultrasonic transducer and laser-based absorption technique), and the efficiency of each technique is presented and discussed. Both methods presented relatively low-cost implementation, and calibration ...
Engenharia Sanitaria e Ambiental, 2018
RESUMO Neste artigo foi proposto um modelo matemático simplificado para inferir sobre a capacidad... more RESUMO Neste artigo foi proposto um modelo matemático simplificado para inferir sobre a capacidade erosiva de um escoamento lamoso em regime laminar com presença de roll waves (efeito pulsante) na superfície livre. Na perspectiva de aplicação de resultados no contexto de desastres naturais (corridas de lama), foi determinada a evolução da velocidade média e da tensão de cisalhamento no fundo do canal. O modelo proposto é baseado nas equações de águas rasas e na reologia de Herschel-Bulkley, como representativa das lamas. A validação e a aplicação do modelo foram feitas a partir de dados experimentais de roll waves geradas em canal no laboratório confrontados com resultados de simulações numéricas. Os resultados obtidos mostram um incremento na capacidade erosiva, na presença de roll waves, da ordem de 12% em relação ao escoamento base, valor este em concordância com os 10% apontados por Ng e Mei (1994) para uma reologia mais simplificada.
Este artigo destaca a necessidade de se fomentar ações integradas de Ciências Sociais, Exatas e d... more Este artigo destaca a necessidade de se fomentar ações integradas de Ciências Sociais, Exatas e de Engenharias, na mitigação de desastres 'naturais'. As reflexões aqui apresentadas propõem ações convergentes de agentes envolvidos nesta questão, que deverão repensar o modelo de desenvolvimento, privilegiando a cultura de gestão de riscos em detrimento da cultura do desastre. Algumas indagações e discussões acerca dos desastres são postas: ocorrem mais hoje que no passado? Como cada indivíduo percebe o desastre? Como conscientizar melhor a sociedade brasileira na garantia de seus direitos fundamentais, no contexto de desastres? No episódio do desastre de quem é a culpa? Como se (re)construir no pós-catástrofe – tristes e enriquecedores episódios de Mariana (2015) e Brumadinho (2019). Por fim, vivendo em momento de plena expansão do universo de riscos, conclama-se todos por trabalhar de forma colaborativa por uma engenharia mais social.
In this paper, we proposed and validated a simplified mathematical model to estimate the erosive ... more In this paper, we proposed and validated a simplified mathematical model to estimate the erosive capacity of a muddy laminar flow with roll waves (pulsating effect) on the free surface. From the perspective of applying results in the context of natural disasters (mudflows), the evolution of mean velocity and bottom shear stress in the channel were determined. The proposed model is based on shallow water equations and Herschel-Bulkley rheology as representative of the muds. The model was validated by comparison with results of numerical simulations and experimental data of roll waves generated in a channel. In-depth comparative analyses were made for inferring the erosive capacity of this sort of flow. The obtained results show an increase of erosive capacity (12%) due to the presence of roll waves in relation to the uniform flow's. Similar values (10%) were found by Ng and Mei (1994) for a more simplified rheology model.
Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics
E3S Web of Conferences, 2018
An open-channel experimental set-up is presented in this paper as a tool for examining the presen... more An open-channel experimental set-up is presented in this paper as a tool for examining the presence of instabilities on free-surfaces flows of non-Newtonian fluid. When these flows occur in favorable conditions of inclination, discharge and rheological properties, the propagation of instabilities can evolve into a specific type of wave, known as roll waves. The experimental apparatus developed allows study of stabilized roll waves in many scenarios for non-Newtonian rheology fluids, thereby constituting a highly useful tool for the understanding and control of roll waves. The test fluid used in the experiments was carbopol gel which is rheometrically representative of the muddy material from natural disasters, such as mudflows. Two non-intrusive level measurement systems are proposed (ultrasonic transducer and laser-based absorption technique), and the efficiency of each technique is presented and discussed. Both methods presented relatively low-cost implementation, and calibration ...
Engenharia Sanitaria e Ambiental, 2018
RESUMO Neste artigo foi proposto um modelo matemático simplificado para inferir sobre a capacidad... more RESUMO Neste artigo foi proposto um modelo matemático simplificado para inferir sobre a capacidade erosiva de um escoamento lamoso em regime laminar com presença de roll waves (efeito pulsante) na superfície livre. Na perspectiva de aplicação de resultados no contexto de desastres naturais (corridas de lama), foi determinada a evolução da velocidade média e da tensão de cisalhamento no fundo do canal. O modelo proposto é baseado nas equações de águas rasas e na reologia de Herschel-Bulkley, como representativa das lamas. A validação e a aplicação do modelo foram feitas a partir de dados experimentais de roll waves geradas em canal no laboratório confrontados com resultados de simulações numéricas. Os resultados obtidos mostram um incremento na capacidade erosiva, na presença de roll waves, da ordem de 12% em relação ao escoamento base, valor este em concordância com os 10% apontados por Ng e Mei (1994) para uma reologia mais simplificada.
Este artigo destaca a necessidade de se fomentar ações integradas de Ciências Sociais, Exatas e d... more Este artigo destaca a necessidade de se fomentar ações integradas de Ciências Sociais, Exatas e de Engenharias, na mitigação de desastres 'naturais'. As reflexões aqui apresentadas propõem ações convergentes de agentes envolvidos nesta questão, que deverão repensar o modelo de desenvolvimento, privilegiando a cultura de gestão de riscos em detrimento da cultura do desastre. Algumas indagações e discussões acerca dos desastres são postas: ocorrem mais hoje que no passado? Como cada indivíduo percebe o desastre? Como conscientizar melhor a sociedade brasileira na garantia de seus direitos fundamentais, no contexto de desastres? No episódio do desastre de quem é a culpa? Como se (re)construir no pós-catástrofe – tristes e enriquecedores episódios de Mariana (2015) e Brumadinho (2019). Por fim, vivendo em momento de plena expansão do universo de riscos, conclama-se todos por trabalhar de forma colaborativa por uma engenharia mais social.
In this paper, we proposed and validated a simplified mathematical model to estimate the erosive ... more In this paper, we proposed and validated a simplified mathematical model to estimate the erosive capacity of a muddy laminar flow with roll waves (pulsating effect) on the free surface. From the perspective of applying results in the context of natural disasters (mudflows), the evolution of mean velocity and bottom shear stress in the channel were determined. The proposed model is based on shallow water equations and Herschel-Bulkley rheology as representative of the muds. The model was validated by comparison with results of numerical simulations and experimental data of roll waves generated in a channel. In-depth comparative analyses were made for inferring the erosive capacity of this sort of flow. The obtained results show an increase of erosive capacity (12%) due to the presence of roll waves in relation to the uniform flow's. Similar values (10%) were found by Ng and Mei (1994) for a more simplified rheology model.
Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics