Balanço energético comparativo para rotas de escoamento de soja

O presente trabalho objetivou analisar o fluxo energético no escoamento de soja da região Centro-Oeste do Brasil, considerando as rotas atualmente existentes, mais precisamente, do município de Rio Verde -GO até o porto de Santos - SP, visto que este é um grande polo exportador de granéis sólidos. Foram selecionadas duas rotas para a análise, uma contemplando a multimodalidade, ou seja, os modais rodoviário, ferroviário e hidroviário, e outra, uma única modalidade, o modal rodoviário. A conversão dos fatores físicos e operacionais em unidades energéticas foi realizada por meio de coeficientes energéticos levantados junto à literatura. Os resultados obtidos indicaram, pela rota 1 multimodal, um gasto energético específico maior para o modal rodoviário (0,50 MJ km-1 t-1), seguido pelo modal ferroviário (0,42 MJ km-1 t-1) e, em terceiro, o modal hidroviário (0,22 MJ km-1 t-1). Pela rota 2, unimodal rodoviário, o resultado indicou 0,50 MJ km-1 t-1. Nas participações de energia apresentadas, comparando as rotas 1 e 2, a que apresentou maior gasto energético específico total foi a rota 2 (0,50 MJ km-1 t-1), seguida pela rota 1 (0,34 MJ km-1 t-1).

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 econômica de escoamento e custos de energia de bombeamento

Diversos fatores podem atuar como limitante para a atividade agrícola irrigada, dentre os quais a energia utilizada no sistema de irrigação tem grande destaque. Ainda que o sistema esteja hidraulicamente correto, ele pode não estar sendo economicamente viável para o produtor. Neste trabalho, foram feitas simulações para a determinação do diâmetro mais econômico para adutoras de aço galvanizado e PVC. Também foram obtidos modelos para a determinação dos custos de bombeamento. Foi constatado que, para tubulações de aço galvanizado, a velocidade econômica variou entre 0,67 e 1,63 m s-1 e para PVC variou entre 0,62 e 1,97 m s-1. Com os modelos gerados neste trabalho, é possível obter de forma mais rápida os parâmetros econômicos que envolvem os sistemas de bombeamento.

Escoamento superficial na interação: cobertura vegetal e práticas de controle de erosão

O escoamento da água oriunda das terras agricultadas é o principal fator poluente dos mananciais hídricos nas áreas rurais. Devido a esse fato, faz-se necessário o desenvolvimento e a aplicação de tecnologias que venham a reduzir descargas de resíduos indesejáveis. Nesse sentido, conduziu-se um experimento na área experimental do Departamento de Engenharia Rural - ESALQ/USP, Piracicaba - SP, com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes condições de solo, (feijão, gramínea e solo nu) e diferentes práticas de controle de erosão (sulco de infiltração, terraço de infiltração e sem práticas de controle de erosão), buscando-se estimar o escoamento superficial. O delineamento estatístico adotado foi o em blocos aleatorizados, em esquema fatorial 3x3, perfazendo 9 tratamentos com 3 repetições. O período de coleta de dados pluviométricos foi de 06 de dezembro de 2007 a 11 de abril de 2008; para isto, utilizou-se de um pluviômetro, com 21,1 cm de diâmetro, instalado na área experimental. Observando-se as perdas de água, em relação às estruturas, tem-se em ordem decrescente de eficiência: Terraço, Sulco e Rampa; e com relação às coberturas, tem-se em ordem decrescente de eficiência: Feijão, Capim e Solo Nu.

Uso de traçador salino para avaliação da colmatação e das condições hidrodinâmicas em sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial

RESUMO A colmatação é um fenômeno intrínseco aos sistemas alagados construídos (SACs) utilizados no tratamento de esgotos, sendo decorrente dos mecanismos de remoção de poluentes. Dentre os métodos disponíveis para a avaliação da colmatação, destaca-se o uso de traçadores para a obtenção das condições hidrodinâmicas dos SACs. No entanto, não há um traçador ideal; os salinos, por exemplo, são passíveis de absorção, mecanismo influenciado pelo estádio no qual a planta se apresenta. Assim, objetivou-se, com a realização do trabalho, avaliar a utilização do NaCl para caracterização do grau de colmatação e das condições hidrodinâmicas de SACs de escoamento horizontal subsuperficial, plantado e não plantado, verificar a confiabilidade do uso desse traçador em testes executados durante o estádio de crescimento (após o corte da parte aérea) e o florescimento da taboa (Typha latifolia), além da suscetibilidade de causar danos às plantas. Os resultados indicaram que o NaCl pode ser utilizado para estudos de comparação do grau de colmatação de SACs, inclusive não apresentando danos à taboa. Verificou-se que, após sete anos de operação, a unidade plantada encontra-se mais colmatada e com regime de escoamento mais turbulento. Também foi possível inferir que o corte das plantas propiciou aumento na dispersão no sistema.

Escoamento turbulento na saída de um duto curvo de seção retangular divergente: estudo experimental

Neste trabalho é apresentado o estudo experimental do escoamento turbulento em um duto curvo simulando parte de uma caldeira de uma usina termoelétrica. As cinzas resultantes da queima de carvão mineral, transportadas pelos gases da combustão, incidem sobre o economizador, localizado após um duto curvo, e provocam erosão dos tubos, levando a falhas que provocam a parada da unidade. A distribuição do escoamento após a curva favorece a erosão na região próxima à parede côncava do duto. A solução clássica para redistribuição do escoamento em curvas são as chapas direcionadoras. No caso presente elas não são aplicáveis, pois a erosão de seus componentes de sustentação iria aumentar os riscos operacionais. Este problema foi investigado em um modelo em escala do duto curvo, usando ar como fluido de trabalho. Foi feita visualização do escoamento com fios de lã na parede do duto. As medições foram realizadas com tubo de Pitot e anemômetro de fio quente. Foram feitas modificações na seção de testes usando técnicas de controle da camada limite. Os resultados mostram que a distribuição do escoamento após a curva foi melhorada e que as modificações, quando aplicadas à caldeira, propiciarão um funcionamento mais seguro e econômico.

Escoamento de ar através de embalagens de polapa de frutas em caixas comerciais: efeito sobre os perfis de velocidade em túneis de congelamento

As variações nas velocidades do ar causadas pela resistência ao escoamento em função da quantidade de embalagens de polpa de frutas (100g), acondicionadas em caixas comerciais durante o processo de congelamento, foram avaliadas e as vazões estimadas, com base em um método de tratamento dos dados experimentais. As velocidades foram medidas antes da passagem do ar pelo empilhamento de caixas na câmara. As medições foram analisadas utilizando-se uma rotina de regressão não linear e as vazões determinadas pelo método de integração numérica dos perfis das velocidades ajustadas. O método apresentou estimação 10% superior à encontrada pelo método tradicional. Mantendo as condições operacionais do ventilador constantes, a vazão para arranjos de sete camadas resultou ser 62% inferior à de três camadas e, 50,9% inferior à de cinco camadas. Estes valores foram proporcionais à redução do espaço livre para escoamento do ar.

Inundações urbanas na vila de Arouca : organização do escoamento superficial e áreas suscetíveis

As inundações urbanas, embora sejam um tema pouco estudado em Portugal, são um reflexo da intensificação da urbanização do território, facto que se tem acentuado no país (Oliveira, 2003). Com efeito, o objetivo deste artigo é compreender a dinâmica do escoamento superficial na área urbanizada da Vila de Arouca, mediante a identificação e análise do contributo que os elementos da malha urbana desempenham em todo esse processo. Por outro lado, analisa-se a evolução dos usos do solo nas últimas décadas, de forma a entender os efeitos que o incremento de áreas impermeabilizadas teve no reforço da componente superficial do escoamento. O inventário realizado sobre o escoamento superficial conduzido pelas vias da malha urbana, possibilitou a determinação dos locais mais problemáticos na área da vila e dos elementos expostos a este tipo de ocorrência. Assim, o estudo constitui um contributo para o ordenamento do território do município de Arouca, essencialmente, pela abordagem metodológica apresentada e pelos resultados obtidos.

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.

Estudo experimental de trincheiras de infiltração no controle da geração do escoamento superficial

A crescente urbanização observada nas últimas décadas tem sido acompanhada por problemas relacionados a quase todos aspectos da infra-estrutura urbana. No que se refere à drenagem pluvial, a situação não é diferente. A impermeabilização gerada pelo processo de urbanização faz com que os hidrogramas se tornem progressivamente mais críticos, com maiores volumes escoados, maiores vazões de pico e menores tempos de escoamento. Agravando esta situação, o sistema tradicional de drenagem, baseado na máxima “pegar e largar depressa”, busca a eliminação da água, o mais rápido possível, através de galerias, condutos enterrados e canalizações, significando, muitas vezes, a simples transferência da cheia para as seções de jusante. A solução clássica para o problema das cheias baseiase na ampliação do sistema e/ou aumento da eficiência das redes, com custos geralmente elevados. Este trabalho apresenta um estudo experimental efetuado em trincheiras de infiltração, dentro de uma filosofia compensatória dos efeitos da urbanização. Esses dispositivos se inserem dentro de um conceito ambiental da drenagem urbana, onde se busca não mais a eliminação da água o mais rapidamente possível, mas sua valorização dentro do espaço urbano, através de dispositivos bem integrados e, preferencialmente, multifuncionais. Duas trincheiras de infiltração foram instaladas e monitoradas em uma área do IPH-UFRGS. A implantação das trincheiras baseou-se na adaptação, para as condições brasileiras, de técnicas descritas na literatura, principalmente no que se refere aos métodos construtivos e materiais utilizados, assim como aos métodos e critérios de utilização e dimensionamento. Durante o período de monitoramento e análise de dados, foram avaliados e discutidos aspectos relacionados a: condições de funcionamento, tais como magnitude do evento pluviométrico e condições antecedentes de umidade do solo; eficiência dos dispositivos; ocorrência de escoamento preferencial; custos; limitações de aplicação. Aspectos relacionados ao funcionamento do dispositivo ao longo do período de monitoramento são também discutidos, buscando avaliar seu desempenho a longo prazo, apesar do curto período de observação. Adicionalmente, um modelo numérico de simulação do funcionamento quantitativo de dispositivos de infiltração foi testado (modelo de Bouwer), sendo sugeridas modificações para torná-lo mais abrangente. As duas trincheiras mostraram-se eficientes, controlando 100% do volume escoado, mesmo para eventos de período de retorno superiores aos de projeto. Verificou-se que a metodologia de projeto gera super-dimensionamento das estruturas e que as condições iniciais de umidade do solo e as características dos eventos são fatores determinantes para seu funcionamento. Durante os 33 meses de observação da trincheira I e os 6 meses da trincheira II, não houve alterações significativas do funcionamento. Os eventos monitorados na trincheira I indicam a ocorrência de escoamento preferencial. Um ensaio destrutivo reforçou esta hipótese, além de mostrar acentuado grau de colmatação da primeira camada, em função do excessivo aporte de material em suspensão. Recomendações para utilização deste tipo de solução são apresentadas, visando estimular seu uso.

Estudo experimental de microrreservatórios para controle do escoamento superficial

O crescimento desordenado das cidades tem gerado muitos problemas de infraestrutura e impactos ao meio ambiente. No que se refere aos recursos hídricos, problemas de abastecimento, poluição e enchentes são cada vez mais constantes. À medida que a cidade se urbaniza e se impermeabiliza, vários são os impactos que vão atuar no sentido de provocar ou agravar as enchentes urbanas. No caso da drenagem urbana é preciso repensar o que vem sendo feito, buscando soluções alternativas às atualmente apresentadas, uma vez que estas não têm se mostrado eficientes. Uma possível solução para estes problemas é a aplicação de medidas de controle do escoamento na fonte, dentre elas o microrreservatório de detenção. Baseando-se na busca de soluções para os problemas citados, este trabalho tem o objetivo geral de verificar experimentalmente o funcionamento de microrreservatórios de detenção no controle da geração do escoamento superficial. Para isso foi construído um módulo experimental nas dependências do IPH, composto por um microrreservatório de 1m3, monitorado através de linígrafos que registram as vazões de entrada e saída, recebendo contribuição de uma área de 337,5m2. O período de monitoramento iniciou em agosto de 2000 e se estendeu até janeiro de 2001. De posse dos dados coletados foi possível fazer uma análise da eficiência deste dispositivo no controle do escoamento superficial, bem como estudar a real necessidade de manutenção da estrutura. Também foi feita uma análise do impacto da presença de sedimentos (folhagens) na água de escoamento nas estruturas de descarga. O trabalho também deixa uma contribuição no que se refere a critérios de projeto e dimensionamento de estruturas desta natureza. Finalmente foi possível concluir que o sistema é eficiente no controle da vazão de pico, porém o reservatório não permitiu um aumento no tempo de resposta da bacia.

Aproximação de Petrov-Galerkin para o escoamento de sangue em anastomoses sistêmico-pulmonares do tipo Blalock-Taussig modificada

A anastomose sistêmico-pulmonar é um excelente procedimento paliativo para crianças e recém-nascidos portadores de cardiopatias congênitas cianóticas com diminuição da circulação pulmonar. Neste artigo, as aproximações “Streamline Upwind/Petrov-Galerkin – SUPG” foram utilizadas na simulação de escoamento de sangue em uma anastomose sistêmico pulmonar. A Anastomose estudada neste artigo é conhecido como Blalock-Taussig modificada no qual um enxerto de tubo sintético (prótese) é interposto entre a artéria subclávia esquerda e a artéria pulmonar com o objetivo de desviar parte do fluxo sistêmico ao pulmonar. A metodologia de elementos finitos utilizada, conhecida como método SUPG, supera as dificuldades enfrentadas pelo método de Galerkin clássico em altos números de Reynolds, que são compatibilizar os subespaços de velocidade e pressão – satisfazendo deste modo a condição denominada de Babuška-Brezzi e evitar oscilações espúrias devido à natureza assimétrica da aceleração advectiva de equação de momentum – adicionando termos malha-dependentes para a formulação de Galerkin clássica. Estes termos adicionais são construídos para aumentar a estabilidade da formulação de Galerkin original sem prejudicar sua consistência. Um modelo tridimensional parametrizado, utilizando o elemento lagrangeano trilinear, foi criado a partir de medições obtidas durante procedimento cirúrgico para avaliar os efeitos dos parametros geométricos envolvidos na cirurgia (diâmetro e ângulo do enxerto e a pulsatilidade do escoamento) Os resultados apresentam que o ângulo da anastomose proximal tem sensível influência na quantidade de fluxo desviada pelo enxerto e enorme influência na porcentagem de fluxo direcionado para cada um dos pulmões. Quanto ao diâmetro do enxerto conclui-se que este é o regulador principal da porcentagem de fluxo desviada. A partir das simulações realizadas determinou-se correlações para o fator de atrito e porcentagem de fluxo sangüíneo desviado pelo enxerto.