Estudo de erosões localizadas causadas por pilares com geometria complexa

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Caracterização experimental do escoamento em torno de vegetação nas margens de rios

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil Construção

Resistência ao escoamento em canais com vegetação submersa e rígida

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil de Construção

Análise da injectabilidade do grout variando o meio poroso ao longo do escoamento

O envelhecimento do património edificado que constitui a maioria dos centros históricos e urbanos, não só em Portugal, como em toda a Europa, é uma realidade. Parcela significativa destes edifícios é constituída por paredes de alvenaria de pedra em mau estado de conservação. A necessidade crescente de intervenção no sentido de optimizar as respectivas condições de segurança destes edifícios é por isso prioritária. Uma das técnicas mais comuns, usadas na consolidação de alvenarias antigas e elementos arquitectónicos danificados, é a injecção de grouts. A utilização desta técnica tem como finalidade, não só o preenchimento de vazios existentes, de modo a aumentar a compacidade e resistência mecânica do núcleo da estrutura, mas também a criação de uma boa ligação com os panos exteriores, permitindo que a alvenaria recupere o seu comportamento monolítico. No entanto, é necessário ter em consideração, antes de qualquer intervenção de reabilitação, a compatibilidade entre os materiais originais e os materiais utilizados na intervenção. Deste modo, optou-se pela utilização de um ligante, cuja as propriedades mecânicas, físicas e químicas mais se assemelham aos materiais originais em alvenarias antigas, caso da cal hidráulica. Outro aspecto de grande importância a ter em conta, na injecção de grouts, é o poder de penetração da mistura. Assim, a necessidade de avaliação da eficiência da injecção em diferentes meios porosos conduziu à criação de modelos com diferentes composições que simulassem, com a maior fiabilidade possível, meios porosos encontrados no pano interior de alvenarias antigas. O presente trabalho incide principalmente na realização de ensaios de injecção, tendo como objectivo a análise da influência da variabilidade do meio poroso ao longo da altura de injecção de grout. Foram ainda realizados, de modo a avaliar a qualidade destas injecções, ensaios de velocidade de propagação de ultra-sons, assim como, a utilização da técnica de tomografia ultra-sónica. A combinação deste ensaio e técnica de análise não-destrutivas revelou-se de grande utilidade na avaliação da morfologia interna dos modelos criados. De forma a conhecer as resistências mecânicas e as respectivas relações com a qualidade de injecção dos meios porosos, realizaram-se ensaios de resistência à tracção por compressão diametral (também designados por Splitting Tensile Strength Test). Por fim, na última parte deste trabalho, de modo a simular os testes de injecção realizados anteriormente em laboratório, foi usado um modelo analítico tendo como ponto de partida a teoria de fluxo laminar viscoso através de meios porosos, com base na lei de Darcy.

Modelo de escoamento superficial em bacia experimental da Reserva Florestal Adolpho Ducke

Neste estudo, a experimentação e a modelagem hidrológica de eventos de precipitação transformada em escoamento superficial em sistemas naturais de floresta são investigadas, contemplando os seguintes tratamentos: construção de algoritmo computacional iterativo de otimização para a identificação do hidrograma unitário médio (função de transferência chuva-descarga) da bacia e para o cálculo das precipitações efetivas adequadas à cada evento chuva-escoamento; aplicação da metodologia à bacia hidrográfica do igarapé Bolívia, situada no interior da Reserva Florestal Adolpho Ducke; análise e interpretação do algoritmo criado, enfocando a sua convergência e o significado dos resultados desse processo de otimização; e comparação com outros estudos em pequenas bacias da Amazônia Central. O período de medidas de chuva e de vazões estende-se de julho de 2004 a setembro de 2006, incluindo a fase de preparação da curva-chave do igarapé Bolívia e a formação de um conjunto amplo e diversificado de eventos de chuva e de escoamento no curso d'água.

Estudo numérico do escoamento e transporte de sedimentos em torno de pilares de pontes

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Cálculo da potência dos motores para moendas de cana de açúcar

O conhecimento da potência necessária para a moagem da cana de açúcar, é de relevante importância, não só para o fabricante de moendas, como para o usineiro e o tecnólogo. Os autores reportando-se ao processo usado por LEHKY no cálculo da potência dos motores destinados ao acionamento das moendas das usinas de açúcar: 1.° - esclarecem a dedução das fórmulas apresentadas por aquele notável engenheiro dos Estabelecimentos Skoda; 2.° - modificam o fator 1,305 da fórmula original usada no cálculo da potência necessária para vencer o atrito da bagaceira, para 1,2987, quando se considera a velocidade linear dos cilindros em metros por minuto; 3.° - apresentam exemplos numéricos de aplicação direta das fórmulas, para diferentes tipos de moendas, demonstrando que o processo usado por LEHKY é praticamente aplicável a qualquer moenda.

Escoamento superficial e desagregação do solo em entressulcos em solo franco-argilo-arenoso com resíduos vegetais

A presença de resíduos vegetais sobre a superfície do solo altera as características do escoamento superficial gerado pela chuva e a desagregação e transporte de sedimento resultantes do processo erosivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar as condições hidráulicas e as relações de desagregação do solo e de resistência ao escoamento com a presença de resíduos vegetais na erosão em entressulcos. O experimento foi realizado no laboratório, com um Argissolo Vermelho distrófico típico, em parcelas com 0,10 m m-1 de declive sob chuva simulada. O solo foi coberto por resíduos vegetais de palha de soja, nas doses de 0, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4 e 0,8 kg m-2. O aumento na cobertura do solo (CS) com resíduos vegetais elevou a altura da lâmina de escoamento e a rugosidade hidráulica e reduziu a velocidade média do escoamento, provocada pelo aumento das forças viscosas promovida pela interposição física dos resíduos ao escoamento. O resultado é a redução na taxa de desagregação do solo (Di). A Di foi de 5,35x10-4 kg m-2 s-1 para solo descoberto e 1,50x10-5 kg m-2 s-1 em solo com 100% de cobertura na maior dose de palha. Os modelos de Laflen e potencial foram adequados para estimar o coeficiente de cobertura para resíduo em contato direto com a superfície do solo em função da cobertura do solo.

Metodologia para obtenção do hidrograma de escoamento superficial em encostas e canais. Parte II: modelo computacional e análise de sensibilidade

Estimativas de vazão máxima de escoamento superficial são necessárias para o projeto de obras hidráulicas em bacias urbanas e rurais. A dificuldade em aplicar os procedimentos disponíveis para calcular a variação do escoamento superficial com o tempo e de seu valor máximo deve-se à inexatidão dos métodos usados para esse objetivo e à variabilidade nos resultados que podem ser obtidos por profissionais que usem o mesmo procedimento. Dessa forma, a investigação de um método que produza estimativas confiáveis da vazão máxima e do hidrograma de escoamento superficial é de grande interesse. Neste trabalho, desenvolveu-se e avaliou-se a sensibilidade de um software (HIDROGRAMA 2.1) que permite a obtenção do hidrograma de escoamento superficial, da vazão máxima e seu tempo de ocorrência, da altura e da velocidade máximas do escoamento, do volume e da lâmina de escoamento superficial em encosta e em canais. O modelo apresentou grande sensibilidade ao período de retorno, à taxa de infiltração estável e ao comprimento da encosta e do canal.

Modelo matemático aplicado à irrigação localizada com microtubos sob regime de escoamento turbulento

O presente trabalho teve como objetivos, desenvolver dois modelos matemáticos para dimensionamento de microtubos em irrigação localizada, operando sob regime de escoamento turbulento, nos quais foram incluídas as perdas de carga no microtubo, perda de carga localizada e perdas por energia de velocidade na saída do microtubo. Para a determinação da perda de carga localizada, obteve-se, por meio de dados de laboratório, valores de coeficientes K de dissipação de energia na entrada do microtubo. Os modelos foram avaliados com o dimensionamento de uma linha lateral de irrigação e tiveram ótimos desempenhos, tendo em vista que os dados coletados proporcionaram vazão média próxima da vazão de projeto, com coeficiente de determinação acima de 98%, excelente uniformidade de distribuição, baixo erro médio absoluto e coeficiente de variação de vazão. Dessa forma, pode-se dizer que o sistema de irrigação com microtubos, em regime de escoamento turbulento, mostrou-se tecnicamente viável para utilização, e que os modelos matemáticos desenvolvidos foram adequados para a avaliação das perdas no sistema.

Velocidade sistólica máxima e índice de resistência de artérias fetais durante a segunda metade da gestação

OBJETIVO: avaliar a velocidade sistólica máxima (VSM) e o índice de resistência (IR) nas artérias fetais cerebral média (ACM), aorta supra-renal (ASR), aorta infra-renal (AIR) e artéria umbilical (AU), entre a 22ª e a 38ª semana de gestação. MÉTODOS: estudo prospectivo no qual foram avaliados os parâmetros de 33 fetos normais na 22ª, 26ª, 30ª, 34ª e 38ª semana de gestação. Foram incluídas gestações únicas, sem doenças e complicações e as que concordaram em participar do estudo. Os critérios de exclusão foram malformações fetais, descontinuidade do seguimento aos exames e mães usuárias de fumo, álcool e drogas ilícitas. Os exames ultra-sonográficos foram realizados por único observador. Para a aquisição do traçado dopplervelocimétrico na ACM, ASR, AIR e AU, o volume de amostra foi de 1 a 2 mm, colocado no centro das artérias. O ângulo de insonação foi de 5º a 19º, na ACM, inferior a 45º na ASR e AIR e inferior a 60ºna AU. Utilizamos filtro de parede de 50-100 Hz. O cálculo dos parâmetros foi realizado automaticamente, com a imagem congelada, tendo sido acionadas três medidas. O resultado final foi obtido pela média aritmética dos três valores. A análise estatística foi realizada pela análise de variância (ANOVA), teste post hoc de Bonferroni, coeficiente de correlação de Pearson e análise de regressão. O nível de significância foi p<0,05 em todas as análises. RESULTADOS: a VSM aumentou de 26,3 para 57,7 cm/s na ACM, entre a 22ª e a 38ª semana de gestação (p<0,05). Na ASR e na AIR, a VSM aumentou, entre a 22ª e a 34ª semana de gestação, de 74,6 e 59,0 cm/s para 106,0 e 86,6 cm/s, respectivamente (p<0,05). Na AU, a VSM aumentou entre a 22ª e a 34ª semana de gestação, porém diminuiu de 55,5 para 46,2 cm/s entre a 34ª e a 38ª semana de gestação. O IR, na ACM, foi menor na 22ª (0,81) e 38ª semana de gestação (0,75) e maior (0,85) na 26ª semana (p<0,05). Na ASR, os valores do IR foram estáveis em todas as semanas e na maioria delas na AIR (p>0,05). Na AU, o IR diminuiu de 0,69 para 0,56, entre a 22ª e a 38ªsemana gestacional (p<0,05). CONCLUSÃO: em fetos normais, na segunda metade da gestação, a VSM aumenta na ACM, ASR e AIR, diminuindo na AU entre a 34ª e a 38ª semana de gestação. O IR é menor na 22ª e 38ª semana de gestação na ACM, diminui entre a 22ª e a 38ª semana na AU e é constante na maioria das semanas gestacionais na ASR e AIR.

Introdução ao forjamento isotérmico

Pretende este trabalho dar início ao estudo do processo de forjamento isotérmico de uma peça de uma liga de alumínio (Al Mg Sil) através de alguns parâmetros como curva de escoamento, influência de lubrificantes e modelos de cálculo de força. Para a análise da curva de escoamento da liga Al Mg Sil foram realizados testes alterando-se tanto a temperatura de ensaio como a velocidade de prensagem. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados de duas referências bibliográficas. Em relação ao forjamento apresenta-se a ferramenta utilizada nos testes e descreve-se sobre as influências de alguns lubrificantes testados. Finalizando, mostra-se os resultados obtidos experimentalmente e os resultados obtidos através da aplicação de três modelos teóricos extraídos da literatura. Conclusões e sugestões para futuros trabalhos são também apresentados.

Escoamento turbulento na saída de um duto curvo de seção retangular

Este trabalho teve como motivação buscar as causas e apresentar alternativas de soluções que busquem sanar ou reduzir o problema de desgaste localizado, produzido pela erosão das cinzas, nos tubos do economizador das caldeiras de uma usina termoelétrica a carvão. Para este fim foi construído um modelo em escala de parte da caldeira, reproduzindo o duto curvo de retorno dos gases e, na saída do mesmo, um banco de barras de seção circular, simulando o banco de tubos do economizador. Medições de velocidade, utilizando uma sonda tipo tubo de Pitot e anemômetro de fio quente, medições do campo de pressão nas paredes e visualização do escoamento utilizando fios de lã foram aplicados para a análise do escoamento nas condições existentes na usina e nas configurações modificadas, propostas segundo critérios de controle da camada limite. A análise dos dados, comparada com medições de desgaste localizado na caldeira, levaram à identificação do processo hidrodinâmico existente e os efeitos resultantes nas modificações propostas.

Características dinâmicas do escoamento turbulento em bancos de tubos inclinados

Bancos de tubos ou de barras são encontrados nas indústrias nucleares e de processos, constituindo-se nos dispositivos mais comumente utilizados no desenvolvimento de trocadores de calor. O procedimento usual na análise de bancos de tubos considera o escoamento incidindo uniformemente no banco ao longo de toda a extensão dos tubos. Em aplicações reais de trocadores de calor este fato não é observado, pois o escoamento não é uniforme devido a presença de defletores e condições de entrada e saída. A proposta deste trabalho é apresentar um estudo experimental das flutuações de pressão e velocidade e sua interdependência do escoamento turbulento incidindo em arranjos de cilindros inclinados, com diferentes ângulos de incidência (30º, 45º, 60º e 90º) simulando bancos de tubos inclinados com arranjo quadrangular e razão de espaçamento P/D=1,26. A seção de testes é um canal retangular com 146 mm de altura e largura de 193 mm. O fluido de trabalho é o ar, impulsionado por um ventilador centrífugo, passando por uma câmara de tranquilização e um conjunto de grades e telas, que tem a finalidade de uniformizar o escoamento e reduzir a intensidade de turbulência para a ordem de 2%, antes de alcançar a seção onde são realizadas as medições. Medições da distribuição de pressão na parede e flutuações de velocidade e pressão em torno de um dos tubos no interior dos bancos foram realizadas para diferentes ângulos de incidência, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e um transdutor de pressão. Os resultados experimentais são apresentados na forma adimensional A distribuição média de pressão em uma das paredes laterais do canal, com a presença do banco de tubos, mostrou que as linhas isobáricas não são paralelas ao eixo dos tubos, indicando que o gradiente de pressão não é perpendicular aos tubos, nem paralelo a direção principal do escoamento. As médias quadráticas das flutuações de pressão indicam uma distribuição mais uniforme das cargas dinâmicas em torno dos tubos do bancos com inclinações de 30º e 90º. A análise dos resultados dos espectros das flutuações de pressão mostra que conforme o ângulo de incidência do escoamento aumenta, picos aparecem para freqüência adimensionais cada vez menores. O comportamento dos espectros de flutuação de velocidade mostram um decaimento suave das curvas quando o ângulo de incidência do escoamento aumenta. A correlação cruzada entre as flutuações de velocidade e pressão indicam que, quando o ângulo de incidência do escoamento diminui, importantes efeitos tridimensionais aparecem. Esses efeitos, caracterizados pelas oscilações na correlação cruzada para o ângulo de incidência de 45º, parecem desaparecer se o ângulo de incidência continua-se a ser reduzido.

Modelamento matemático do escoamento do aço num distribuidor de lingotamento contínuo

Além de armazenar e distribuir o aço líquido para os moldes, uma das funções do distribuidor de lingotamento contínuo é a flotação e separação das inclusões para uma melhor qualidade do produto final. A eficiência e otimização deste processo requer o conhecimento das características do escoamento do aço líquido dentro do distribuidor. Esta dissertação trata do modelamento matemático do escoamento do aço num distribuidor DELTA-T, sem e com modificadores de fluxo e inibidores de turbulência, em condições isotérmicas e não isotérmicas em diferentes situações de vazão e condições térmicas. O software CFX-4 foi utilizado para resolver as equações de movimento, continuidade e transferência de calor utilizando modelo k-ε de turbulência para uma geometria tri-dimensional. A validação de modelo matemático com o modelo físico foi feita através da comparação de planos de laser entre os vetores de velocidade. Para a trajetória do escoamento foi utilizado no modelo físico a técnica do corante. Para a obtenção das curvas DTR – distribuição de tempos de residência no modelo físico foi usada a técnica de injeção de pulso, enquanto que no modelo numérico esta mesma técnica foi aplicada para um escoamento multifásico homogêneo. O perfil de temperatura calculado do aço na superfície foi comparado com medidas experimentais realizadas na usina O objetivo deste trabalho é caracterizar o escoamento do aço através dos perfis de velocidade, energia cinética de turbulência, perfis de temperatura e curvas de distribuição de tempos de residência, avaliando os tempos mínimo e médio de residência e as porções de volumes característicos. Os resultados obtidos indicam que o uso de modificadores de fluxo e inibidores de turbulência são eficientes no controle da emulsificação. É observado que o escoamento apresenta diferenças quando tratado isotermicamente e não isotermicamente.