Modelagem numérica aplicada aos fenômenos de escoamento e mistura em modelos físicos de panelas de aciaria

Esse trabalho tem por objetivo geral o desenvolvimento de uma metodologia de modelagem numérica que represente o escoamento e o fenômeno de mistura em um modelo físico de panela de aciaria de base elíptica. Os objetivos específicos do trabalho são: o estudo dos coeficientes das forças de interação líquido-bolha, dos modelos de turbulência e da mudança do formato da base da panela de circular para elíptica. O escoamento e o fenômeno de mistura foram calculados através do método de Volume Finitos baseado em Elementos por meio do software CFX5.7 da Ansys. Dados da literatura e ensaios em modelo físico, realizados em laboratório, auxiliaram na validação dos modelos numéricos. O estudo dos coeficientes das forças de não-arrasto mostrou que os resultados da distribuição de ar ao longo da altura do banho mudam com a variação dos coeficientes. No final, coeficientes para 3 configurações de panelas em diferentes vazões de ar foram encontrados. Com relação ao estudo dos modelos de turbulência, observou-se que para a solução do escoamento e do fenômeno de mistura em uma panela de base circular, o k-ε é o modelo de turbulência mais indicado. Por outro lado, para uma panela de base elíptica, o modelo RSM mostrou-se o mais adequado. Finalmente, com relação ao estudo da mudança do formato da base da panela, observou-se que os tempos de mistura de uma panela de base elíptica são maiores que uma de base circular e aumentam à medida que a vazão de ar diminui.

Logística do escoamento do café do sul de Minas Gerais

Esta pesquisa analisa os atores-chave da logística e distribuição da produção de café do Sul de Minas Gerais. Nesse propósito são considerados especialmente o papel e a importância econômica e estratégica de alguns agentes que compõem os elos da subcadeia produtiva do café, tais como intermediários (corretores ou comerciantes), cooperativas, armazenagem, transporte rodoviário e marítimo e porto (seco e marítimo). A partir de um questionário específico para cada agente, foram analisados: as cooperativas “MINASUL” e “COOXUPÉ”, o “PORTO SECO” de Varginha, a exportadora “COFFEE”, o Armazéns Gerais “CAFÉ”, a Transportadora “TRANSCAFÉ” e os “PORTOS MARÍTIMOS” de Santos, SP e Rio de Janeiro, RJ. Para a análise logística de transporte foi utilizada a ferramenta computacional infoguia rodoviário multimídia, que distingue a distância percorrida entre regiões e os possíveis custos de transporte e tempo gasto na distribuição do produto, neste caso, o café. Considerando as informações quantitativas e qualitativas, a pesquisa apresenta como resultado: os custos de armazenagem, a formação do preço de transporte do café, os possíveis canais de distribuição do café para os portos marítimos mais próximos, assim como os custos incorridos por cada percurso e os melhores espaçamentos e tipos de armazenagem do café. Por fim, o trabalho discute algumas estratégias logísticas das empresas analisadas e apresenta sugestões a serem seguidas para a melhor eficiência e eficácia na logística do escoamento do café na região do sul de Minas Gerais.

Geração de sulcos em meio coesivo e caracterização hidrossedimentométrica de sua evolução

Na pesquisa em erosão, nas últimas décadas, está se formando um consenso de que é importante entender os processos básicos que regem o fenômeno. Uma alternativas para tentar compreender melhor as etapas do processo erosivo é separá-lo na fase de sulco (fluxo concentrado) e de entressulco. Dentro desse enfoque foi construído no Laboratório de Processos Erosivos e Deposicionais (LaPED) do IPH/UFRGS um canal de declividade para estudar o processo de incisão e o desenvolvimento dos sulcos de erosão. A estrutura experimental projetada e construída permite que seja controlada a vazão através de um medidor eletromagnético e que seja alterada a declividade do canal através de um sistema hidráulico associado a um nível digital. O solo colocado no canal foi um Latossolo Vermelho distrófico típico, as declividades de trabalho foram 3,0; 6,0 e 9,0% e a seqüência de vazões aplicadas foi 10,0; 18,5; 25,5; 38,5 e 51,0L.min-1. A estrutura experimental montada se mostrou de fácil operação e eficiente para permitir o avanço no entendimento dos processos de desagregação e de transporte de partículas sólidas pela ação do escoamento superficial, além de possibilitar a geração de sulco(s) de erosão na superfície do solo. O escoamento passou da condição de difuso para concentrado a partir do momento em que a velocidade superficial do fluxo alcançou 0,26m.s-1, a altura de lâmina atingiu 0,0102m, a velocidade de cisalhamento superou os 0,059m.s-1, a tensão de cisalhamento chegou a 3,50Pa e que a potência do escoamento atingiu pelo menos 0,22N.s-1. O processo de incisão iniciou-se com o canal experimental colocado em baixa declividade e em regime de escoamento sub-crítico e de transição. A velocidade de cisalhamento, no momento da incisão, foi, praticamente, o dobro daquela encontrada na literatura para solos siltosos e arenosos. Entretanto, para as três declividades a fase de sulco definido ocorreu somente em regime de escoamento turbulento. A tensão de cisalhamento foi o parâmetro que melhor descreveu a evolução da perda de solo. A potência do escoamento foi o parâmetro hidráulico que mostrou maior eficiência para separar as fases evolutivas dos sulcos. O desenvolvimento do(s) sulco(s) teve o seu início em uma condição de escoamento difuso (ausência de sulcos) e com a potência do escoamento oscilando entre 0,057 e 0,198N.s-1. O avanço do(s) sulco(s) começou com uma zona de transição (fase de incisão e de aprofundamento) onde a potência do escoamento varia entre 0,220 e 0,278N.s-1 e, logo em seguida, teve início a fase de sulco definido, com a potência do escoamento entre 0,314 e 0,544N.s-1. Na fase de escoamento concentrado foi preponderante o papel do processo de erosão regressiva para aumentar tanto o tamanho como o peso das partículas sólidas em transporte pelo escoamento superficial e assim fazer com que predominasse o transporte via fundo sobre o transporte via suspensão. As cargas de sedimento geradas nos solos de diferentes classes texturais foram separadas em grupos distintos em função da potência unitária do escoamento.

Medida de velocidade de escoamento e estimativa de vazão de fluído: tubo de Pitot

Apresenta a descrição de metodologia para obtenção da velocidade de escoamento e estimativa de vazão de fluído através do método de Pitot. Descreve os equipamentos necessários para medição experimental: tubo de Pitot com possibilidade de deslocamento radial em uma secção transversal da tubulação, tomada de pressão estática, manômetro e registro regulador de vazão. Para fins comparativos mede-se também a vazão pelo método de pesagem com o auxílio de balança e cronômetro. Todas as etapas do procedimento são reproduzidas detalhadamente. O perfil de velocidade em função do raio na seção estudada pode ser calculado através do deslocamento do tubo de Pitot no interior da tubulação. A partir do perfil de velocidade é possível estimar a vazão e comparar o resultado obtido com o método da pesagem.

Experimentos didáticos em fenômenos de transporte e operações unitárias para a Engenharia Ambiental

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Processamento e análise de imagens na caracterização da superfície do titânio submetido a um ensaio de cultura de células

This work aims to develop a methodology for analysis of images using overlapping, which assists in identification of microstructural features in areas of titanium, which may be associated with its biological response. That way, surfaces of titanium heat treated for 08 (eight) different ways have been subjected to a test culture of cells. It was a relationship between the grain, texture and shape of grains of surface of titanium (attacked) trying to relate to the process of proliferation and adhesion. We used an open source software for cell counting adhered to the surface of titanium. The juxtaposition of images before and after cell culture was obtained with the aid of micro-hardness of impressions made on the surface of samples. From this image where there is overlap, it is possible to study a possible relationship between cell growth with microstructural characteristics of the surface of titanium. This methodology was efficient to describe a set of procedures that are useful in the analysis of surfaces of titanium subjected to a culture of cells

Estudo de revestimentos inorgânicos com inibidor de corrosão aplicado na superfície do concreto

The corrosive phenomenon on reinforced concrete structures is one of the most founded pathologies on the coastal area. With the objective to prevent the process development, or even, retard its beginning, it was studied the application of inorganic covering over concrete surfaces, after its cure, as well as, evaluate the efficiency of the covering applied on the concrete in reducing its porosity of concrete preventing the entrance of aggressive agents to preserve the integrity of the existing armor inside it, comparing the result obtained with the body-of-proof reference, that didn´t receive covering protection. On the concrete production it was used Portland Cement CP II 32, coarse aggregate, fine aggregate and water from the local distributive. Two types of covering were used, one resin based of silicon and solvent and other white cement based, selected sands and acrylic resin. The concrete mixture adopted was 1:1,5:2,5 (cement, fine aggregate, coarse aggregate) and 0.50 water/cement ratio. With the concrete on fresh state was made the experiment test to determinate the workability. On the hardened state was made the concrete resistance experiment, absorption of water and electrochemical experiments, through polarization curves. Also was held optical microscopy and Scanning Electron Microscopy experiments to analyze the layer of the covering applied to the concrete surface and the interface between the concrete and the layer. The obtained results shows that the covering applied to the concrete surface didn´t affect the resistance towards compression. On the absorption of water occurred a diminution of the percentage absorbed, improving the concrete development by making it more impermeable towards the entrance of aggressive agents. The electrochemical experiment results confirmed the water absorption results; the body-of-proof covered presented larger protection towards the development of corrosives process and retarded the evolution of the corrosive phenomenon

Estudo da viabilidade técnica para obtenção de superfície duplex em aço inoxidável martensítico AISI 410 através do processo de deposição a plasma por gaiola catódica

The technique of plasma nitriding by the cathode cage mainly stands out for its ability to produce uniform layers, even on parts with complex geometries. In this study, it was investigated the efficiency of this technique for obtaining duplex surface, when used, simultaneously, to nitriding treatment and thin film deposition at temperatures below 500°C. For this, were used samples of AISI 41 0 Martensitic Stainless Steel and performed plasma treatment, combining nitriding and deposition of thin films of Ti and/or TiN in a plasma atmosphere containing N2-H2. It was used a cathodic cage of titanium pure grade II, cylindrical with 70 mm diameter and 34 mm height. Samples were treated at temperature 420ºC for 2 and 12 hours in different working pressures. Optical Microscopy (OM), Scanning Electron Microscopy (SEM) with micro-analysis by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-Ray Diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM) and analysis of Vickers Microhardness were used to investigate coating properties such as homogeneity and surface topography, chemical composition, layer thickness, crystalline phase, roughness and surface microhardness. The results showed there is a direct proportionality between the presence of H2 in plasma atmosphere and the quantity of titanium in surface chemical composition. It was also observed that the plasma treatment at lowpressure is more effective in formation of TiN thin film

Simulador de escoamento multifásico em poços de petróleo (SEMPP)

The multiphase flow occurrence in the oil and gas industry is common throughout fluid path, production, transportation and refining. The multiphase flow is defined as flow simultaneously composed of two or more phases with different properties and immiscible. An important computational tool for the design, planning and optimization production systems is multiphase flow simulation in pipelines and porous media, usually made by multiphase flow commercial simulators. The main purpose of the multiphase flow simulators is predicting pressure and temperature at any point at the production system. This work proposes the development of a multiphase flow simulator able to predict the dynamic pressure and temperature gradient in vertical, directional and horizontal wells. The prediction of pressure and temperature profiles was made by numerical integration using marching algorithm with empirical correlations and mechanistic model to predict pressure gradient. The development of this tool involved set of routines implemented through software programming Embarcadero C++ Builder® 2010 version, which allowed the creation of executable file compatible with Microsoft Windows® operating systems. The simulator validation was conduct by computational experiments and comparison the results with the PIPESIM®. In general, the developed simulator achieved excellent results compared with those obtained by PIPESIM and can be used as a tool to assist production systems development