Coeficientes de perda de carga em válvulas e acessórios no escoamento de fluídos não-newtonianos puramente viscosos e viscoelásticos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência de poliacrilamida na redução da perda de carga em tubulação de polietileno

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da perda de carga e calor no poço injetor no processo De drenagem gravitacional assistida por vapor (SAGD)

The oil companies in the area in general are looking for new technologies that can increase the recovery factor of oil contained in reservoirs. These investments are mainly aimed at reducing the costs of projects which are high. Steam injection is one of these special methods of recovery in which steam is injected into the reservoir in order to reduce the viscosity of the oil and make it more mobile. The process assisted gravity drainage steam (SAGD) using steam injection in its mechanism, as well as two parallel horizontal wells. In this process steam is injected through the horizontal injection well, then a vapor chamber is formed by heating the oil in the reservoir and, by the action of gravitational forces, this oil is drained down to where the production well. This study aims to analyze the influence of pressure drop and heat along the injection well in the SAGD process. Numerical simulations were performed using the thermal simulator STARS of CMG (Computer Modeling Group). The parameters studied were the thermal conductivity of the formation, the flow of steam injection, the inner diameter of the column, the steam quality and temperature. A factorial design was used to verify the influence of the parameters studied in the recovery factor. We also analyzed different injection flow rates for the model with pressure drop and no pressure drop, as well as different maximum flow rates of oil production. Finally, we performed an economic analysis of the two models in order to check the profitability of the projects studied. The results showed that the pressure drop in injection well have a significant influence on the SAGD process.

Efeito da perda de carga e calor no poço injetor no processo de drenagem gravitacional assistido com vapor e solvente

Nowadays, most of the hydrocarbon reserves in the world are in the form of heavy oil, ultra - heavy or bitumen. For the extraction and production of this resource is required to implement new technologies. One of the promising processes for the recovery of this oil is the Expanding Solvent Steam Assisted Gravity Drainage (ES-SAGD) which uses two parallel horizontal wells, where the injection well is situated vertically above the production well. The completion of the process occurs upon injection of a hydrocarbon additive at low concentration in conjunction with steam. The steam adds heat to reduce the viscosity of the oil and solvent aids in reducing the interfacial tension between oil/ solvent. The main force acting in this process is the gravitational and the heat transfer takes place by conduction, convection and latent heat of steam. In this study was used the discretized wellbore model, where the well is discretized in the same way that the reservoir and each section of the well treated as a block of grid, with interblock connection with the reservoir. This study aims to analyze the influence of the pressure drop and heat along the injection well in the ES-SAGD process. The model used for the study is a homogeneous reservoir, semi synthetic with characteristics of the Brazilian Northeast and numerical simulations were performed using the STARS thermal simulator from CMG (Computer Modelling Group). The operational parameters analyzed were: percentage of solvent injected, the flow of steam injection, vertical distance between the wells and steam quality. All of them were significant in oil recovery factor positively influencing this. The results showed that, for all cases analyzed, the model considers the pressure drop has cumulative production of oil below its respective model that disregards such loss. This difference is more pronounced the lower the value of the flow of steam injection

Microturbinas em redes de abastecimento de água

Nos dias de hoje a sociedade exige níveis qualitativos de vida cada vez mais elevados, o que torna prioritária a conceção de sistemas eficientes, não poluidores, económicos e diversificados que permitam uma gestão integrada e racionalizada de recursos tão escasso como é o da água e da energia. Em sistemas de abastecimento de água, o uso de válvulas redutoras de pressão (VRP) visa a uniformização e controlo de pressões, promovendo uma perda de carga localizada que dissipa a energia hidráulica presente através da redução dos valores de pressão a jusante. Estas são fundamentais no controlo e redução de pressão. A utilização de microturbinas é uma alternativa sustentável para o controle de pressão e, simultaneamente, para a produção de energia elétrica. Trata-se de um método de mitigação para controlar as perdas referidas convergindo no âmbito da eficiência energética. Na perspetiva de promover um aproveitamento de energia nas redes de abastecimento de água, o presente trabalho sugere a substituição de válvulas redutoras de pressão (VRP) por microturbinas. Desse modo, apresenta-se um método automático de seleção de (i) local para implementação e (ii) projeto de microturbinas para sistemas de abastecimento de água. Para a modelação do funcionamento dos sistemas hidráulicos recorre-se ao simulador hidráulico EPANET. Esta ferramenta possibilita avaliação de caudais e pressões em todos os pontos da rede durante um determinado intervalo de tempo. A metodologia desenvolvida permite selecionar o local ideal no sistema hidráulico através de uma análise de cada secção conduta-nó escolhendo-se a melhor opção baseada na produção de energia. Depois da localização procede-se à seleção do tipo de turbina (Kaplan, Francis, Pelton e Cross-flow) que vai depender das características do sistema hidráulico. Na etapa seguinte apresenta-se os resultados obtidos pela turbina nomeadamente a produção de energia elétrica anual, o investimento necessário, o tempo de retorno e a rentabilização ao final de um período de 25 anos. Na última etapa da metodologia, de forma avaliar o comportamento do sistema final, realiza-se uma nova simulação da rede mas tendo em conta a introdução da microturbina no local. Apresentam-se alguns casos de estudo que validam a ferramenta desenvolvida. A metodologia desenvolvida é comparada com um caso de estudo real. Em ambos os exemplos simulados a metodologia aplicada permite obter soluções com ganhos energéticos significativos associados ao sistema. Apenas num dos exemplos se observaram que a implementação da microturbina no sistema hidráulico não seria economicamente rentável.

Quantificação do erro na determinação da perda contínua de carga em tubos elásticos

A indústria de plásticos e derivados, com o auxílio da engenharia, tem aprimorado a qualidade do material destinado à fabricação de tubos, principalmente os de polietileno. A elasticidade desses tubos permite que ocorra aumento do diâmetro interno com o aumento da pressão, o que não é levado em consideração pelos equacionamentos matemáticos utilizados para a determinação da perda de carga. O objetivo deste trabalho foi quantificar os erros na determinação da perda de carga em tubos elásticos, em função da pressão de entrada na linha lateral, comparando valores observados e estimados pelas equações recomendadas na literatura técnica. Avaliaram-se 3 amostras de tubo de polietileno sob 9 pressões de entrada e 3 vazões, sendo estas correspondentes às velocidades de 1,0; 1,5 e 2,0 m s-1. Efetuou-se a medição do diâmetro externo dos tubos nas pressões entre 0 a 588,4 kPa, com incrementos de 49,05 kPa. Para todas as condições avaliadas, foi possível constatar que a pressão afeta a perda contínua de carga em tubos elásticos, sendo esta superestimada pelas equações de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams e Flamant.

Desenvolvimento de um método para a detecção e determinação da localização de dano em estruturas

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Eficiência de um hidrociclone de geometria "rietema" para pré-filtragem de água para irrigação

O hidrociclone é um equipamento amplamente utilizado pela indústria em processos envolvendo separação sólido-líquido, porém ainda pouco utilizado na agricultura irrigada no Brasil. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho deste equipamento como pré-filtrante de partículas sólidas, oriundas dos processos erosivos e do assoreamento dos recursos hídricos. Os testes foram realizados com um hidrociclone de geometria "Rietema", possuindo diâmetro de 19,2 cm na parte cilíndrica, operando com vazões variando entre 10 m³ h-1 e 27 m³ h-1. Os materiais particulados usados em suspensão foram: solo franco-argiloso e areia de rio. Os resultados mostraram que a perda de carga máxima média foi de 52 kPa e 47 kPa para as suspensões aquosas de areia e solo, respectivamente. Seu melhor desempenho ocorreu operando com suspensão aquosa de areia, apresentando eficiência total de 92,3% para a vazão de 26,9 m³ h-1. Concluiu-se que o equipamento avaliado é mais eficiente para remoção de partículas de areia, podendo ser utilizado como pré-filtro em sistemas de irrigação.

Comparação de elementos filtrantes no grau de obstrução em irrigação por gotejamento

Esta pesquisa teve como finalidade mostrar a variação da qualidade da água e sua influência na perda de carga de dois sistemas de filtragem (filtro de disco e manta sintética não tecida) utilizados em um sistema de irrigação localizada por gotejamento. Utilizou-se água de um reservatório aberto, onde foi instalado um módulo de irrigação localizada para o estudo. Para melhor comparação dos filtros, foram utilizados dois índices de uniformidade de distribuição de água para verificar o grau de entupimento dos gotejadores. A pesquisa foi desenvolvida em quatro etapas de 30 dias, realizadas em diferentes estações do ano. Em cada etapa, foram analisados os principais parâmetros físicos, químicos e biológicos da água de irrigação que causam problemas de entupimento nos emissores: sólidos suspensos, turbidez, pH, ferro, manganês, sulfetos, condutividade elétrica, sólidos dissolvidos, dureza, índice de Langelier, algas e bactérias. Os resultados mostraram que os parâmetros químicos que apresentaram médio risco de obstrução aos emissores, foram: pH, ferro e sulfetos. Os parâmetros físicos e biológicos analisados apresentaram baixo risco de entupimento nos gotejadores. No filtro de manta sintética não tecida, a evolução da perda de carga foi mais acentuada e mais rápida em relação ao de disco.

Efeito das dimensões da placa difusora no comportamento hidráulico de um modelo comercial de filtro de areia

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da mudança da forma e das dimensões da placa difusora de um filtro de areia comercial sobre a perda de carga gerada pelo equipamento, quando submetido ao escoamento no sentido de filtração, sob as condições de filtro vazio e na presença da camada filtrante. Comparou-se o comportamento hidráulico da placa difusora original do equipamento com placas do tipo plano, com bordas com diferentes dimensões. Os ensaios foram conduzidos em um módulo experimental construído no Laboratório de Hidráulica e Irrigação da FEAGRI/UNICAMP, utilizando quatro combinações de dimensões de placa difusora e para taxas de filtração com valores de 40; 60; 80 e 100 m³ h-1 m-2. Os resultados mostraram que as placas difusoras propostas não modificaram estatisticamente os valores de perda de carga na faixa recomendada de operação de filtros de areia (até 60 m³ m-2 h-1), mas proporcionaram menores deformações na camada superficial de areia, fato que contribui para a diminuição dos caminhos preferenciais da água, podendo melhorar a eficiência de remoção do equipamento. A pesquisa demonstrou a existência de interação entre o modelo de placa difusora utilizada em filtros de areia e o revolvimento da superfície da camada de areia.

Eficiência de um hidrociclone de geometria rietema para pré-filtragem de água para irrigação

O hidrociclone é um equipamento amplamente utilizado pela indústria em processos envolvendo separação sólido-líquido, porém ainda pouco utilizado na agricultura irrigada no Brasil. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho deste equipamento como pré-filtrante de partículas sólidas, oriundas dos processos erosivos e do assoreamento dos recursos hídricos. Os testes foram realizados com um hidrociclone de geometria Rietema, possuindo diâmetro de 19,2 cm na parte cilíndrica, operando com vazões variando entre 10 m³ h-1 e 27 m³ h-1. Os materiais particulados usados em suspensão foram: solo franco-argiloso e areia de rio. Os resultados mostraram que a perda de carga máxima média foi de 52 kPa e 47 kPa para as suspensões aquosas de areia e solo, respectivamente. Seu melhor desempenho ocorreu operando com suspensão aquosa de areia, apresentando eficiência total de 92,3% para a vazão de 26,9 m³ h-1. Concluiu-se que o equipamento avaliado é mais eficiente para remoção de partículas de areia, podendo ser utilizado como pré-filtro em sistemas de irrigação.

Modelagem para o dimensionamento de um sistema de microirrigação utilizando microtubos ramificados

Este trabalho foi realizado com o objetivo de se modelar e avaliar o comportamento hidráulico de microtubos ramificados, com base na relação entre vazão e comprimento dos microtubos para uma pressão de entrada, operando sob regime laminar. Dois modelos matemáticos foram estudados, em que um considerou a perda localizada de carga no dimensionamento dos microtubos ramificados e o outro a desconsiderou. O experimento para validação dos modelos foi conduzido no Laboratrio de Hidráulica da Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (ESALQ-USP), Piracicaba, SP, medindo-se a vazão dos emissores para as pressões de 14,7; 18,6; 39,2 e 58,9 kPa. A configuração do sistema de irrigação consistiu de uma linha lateral com diâmetro nominal (DN) de 10,0 mm, na qual foram inseridos microtubos conectores com DN de 0,8 mm conectados a um segmento de tubo de derivação e acoplados seis microtubos emissores com DN de 0,7 mm. Verificou-se que, dentre os modelos matemáticos, aquele que considerou a perda localizada de carga apresentou maior exatidão pois teve elevado, um bom índice de Willmott e baixo erro quadrático médio.

Aerodinâmica de leitos vibrofluidizados: uma revisão

Application of mechanical vibration to aid fluidization and to improve heat, mass and momentum transfer are usual processes in agricultural industry and it has found nowadays extensive applications in particle processing of materials difficult-to-fluidized. Equations and experimental data found in literature for the aerodynamics characteristics of vibro-fluidized beds are presented and discussed, emphasizing the vibration effect in the bed.

Adequação de engates rápidos de aspersores como conectores de mangueira para distribuição de água em sulcos de irrigação

As a way to reduce water losses in furrow irrigation systems, used in fresh market tomato production, farmers are improperly distributing water into the field using plastic hose. The objective of this work was to study the suitability of using quick coupler sprinkler as hose connectors for water distribution in tomato plantation. The first step of the study was to assess the current hose field operation for tomato growers. Subsequently, four models of quick couplers sprinklers available in the market were tested in laboratory to determine the coefficient of resistance, the equivalent tube length, the head loss curve and the linking efficiency. As result, a structural design for hose connectors was presented using the model of coupling with the best hydraulic performance. Additionally, some technical recommendations on its use in irrigation water distribution are highlighted. Despite the requirement for additional field trials, the proposed system has potential to optimize the water use efficiency, to improve workers ergonomic conditions, and ensure good profitability to the producer.

Projecto de AVAC para um clube desportivo com piscina coberta

Pretende-se apresentar um trabalho académico, baseado num estabelecimento existente e com possibilidade de aplicação prática, procurando remodelar os sistemas AVAC de um ginásio com piscina coberta. Quando um edifício é novo, é possível desenvolver, mais facilmente, soluções com o apoio de outras especialidades, nomeadamente as de arquitetura e de estrutura, sendo em geral mais fácil adaptar a futura instalação ao sistema AVAC que se pretende projetar. Conceber uma nova instalação AVAC num local já existente, condicionada à mínima alteração possível de arquitetura e de estrutura é um processo mais complexo, sendo por vezes preferível abdicar dessas componentes arquitetónicas e estruturais existentes em prol de uma nova solução. Com este estudo não se pretende focar a parte arquitetónica do estabelecimento. Convém no entanto, dar atenção a esse aspeto, não descurando, por exemplo, os efeitos negativos a nível estético que uma futura instalação instalação AVAC possa vir a provocar. Sublinha-se, que o objectivo deste estudo é a apresentação de uma solução AVAC num estabelecimento real existente. Na elaboração deste projeto foi tida em consideração a aplicação dos requisitos dispostos nos seguintes regulamentos: - DL n.º 78/2006 de 4 de Abril; - DL n.º 79/2006 de 4 de Abril - DL n.º 80/2006 de 4 de Abril Em suma, pretende-se assegurar as condições de conforto e da qualidade do ar interior do edifício, sem gastos excessivos de energia e, simultaneamente, garantir a inexistência de patologias que possam diminuir a durabilidade e desempenho térmico dos elementos da envolvente do edifício.