Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto

The present study provides a methodology that gives a predictive character the computer simulations based on detailed models of the geometry of a porous medium. We using the software FLUENT to investigate the flow of a viscous Newtonian fluid through a random fractal medium which simplifies a two-dimensional disordered porous medium representing a petroleum reservoir. This fractal model is formed by obstacles of various sizes, whose size distribution function follows a power law where exponent is defined as the fractal dimension of fractionation Dff of the model characterizing the process of fragmentation these obstacles. They are randomly disposed in a rectangular channel. The modeling process incorporates modern concepts, scaling laws, to analyze the influence of heterogeneity found in the fields of the porosity and of the permeability in such a way as to characterize the medium in terms of their fractal properties. This procedure allows numerically analyze the measurements of permeability k and the drag coefficient Cd proposed relationships, like power law, for these properties on various modeling schemes. The purpose of this research is to study the variability provided by these heterogeneities where the velocity field and other details of viscous fluid dynamics are obtained by solving numerically the continuity and Navier-Stokes equations at pore level and observe how the fractal dimension of fractionation of the model can affect their hydrodynamic properties. This study were considered two classes of models, models with constant porosity, MPC, and models with varying porosity, MPV. The results have allowed us to find numerical relationship between the permeability, drag coefficient and the fractal dimension of fractionation of the medium. Based on these numerical results we have proposed scaling relations and algebraic expressions involving the relevant parameters of the phenomenon. In this study analytical equations were determined for Dff depending on the geometrical parameters of the models. We also found a relation between the permeability and the drag coefficient which is inversely proportional to one another. As for the difference in behavior it is most striking in the classes of models MPV. That is, the fact that the porosity vary in these models is an additional factor that plays a significant role in flow analysis. Finally, the results proved satisfactory and consistent, which demonstrates the effectiveness of the referred methodology for all applications analyzed in this study.

Estudo do acoplamento do poço injetor nas simulações de injeção cíclica de vapor

Steam injection is a method usually applied to very viscous oils and consists of injecting heat to reduce the viscosity and, therefore, increase the oil mobility, improving the oil production. For designing a steam injection project it is necessary to have a reservoir simulation in order to define the various parameters necessary for an efficient heat reservoir management, and with this, improve the recovery factor of the reservoir. The purpose of this work is to show the influence of the coupled wellbore/reservoir on the thermal simulation of reservoirs under cyclic steam stimulation. In this study, the methodology used in the solution of the problem involved the development of a wellbore model for the integration of steam flow model in injection wellbores, VapMec, and a blackoil reservoir model for the injection of cyclic steam in oil reservoirs. Thus, case studies were developed for shallow and deep reservoirs, whereas the usual configurations of injector well existing in the oil industry, i.e., conventional tubing without packer, conventional tubing with packer and insulated tubing with packer. A comparative study of the injection and production parameters was performed, always considering the same operational conditions, for the two simulation models, non-coupled and a coupled model. It was observed that the results are very similar for the specified well injection rate, whereas significant differences for the specified well pressure. Finally, on the basis of computational experiments, it was concluded that the influence of the coupled wellbore/reservoir in thermal simulations using cyclic steam injection as an enhanced oil recovery method is greater for the specified well pressure, while for the specified well injection rate, the steam flow model for the injector well and the reservoir may be simulated in a non- coupled way

Caracterização térmica de tubos de explorações petrolíferas em águas profundas

Este trabalho foi realizado devido aos novos desafios existentes na área petrolífera, pois tem-se verificado novas necessidades na transferência de calor em tubagens em águas profundas. Com estes novos cenários de produção em águas profundas, existe a preocupação de garantir o escoamento do produto evitando cenários de obstrução nas tubagens. Os principais problemas aquando da exploração petrolífera prendem-se com a ocorrência de parafinas nas paredes dos tubos bem como a formação de hidratos. É descrito neste trabalho as soluções existentes para a transferência do produto e comparação das mesmas. Numa segunda fase é realizado um modelo matemático para análise térmica das tubagens comparando os materiais isolantes propostos, afim de garantir a temperatura mínima do fluido circulante. De salientar que houve a preocupação de ter em conta uma paragem na exploração do petróleo, por motivos de manutenção por exemplo, e garantir dessa maneira a temperatura mínima do mesmo. Este trabalho propõe soluções de isolamento térmico e discute todos os desafios e problemas existentes.

Modelação térmica e hidrodinâmica de condensadores para aplicação em sistema de recuperação de energia térmica de veículos automóveis

A recuperação da energia térmica do escape afigura-se como uma vertente com importância relevante para o aumento da eficiência energética dos motores de combustão interna, tendo benefícios em termos económicos e ambientais. O presente trabalho centra-se no estudo e dimensionamento do condensador a integrar num sistema de ciclo de Rankine, tendo-se optado pela seleção de um permutador de placas do tipo “chevron”. O permutador para efeitos de cálculo é dividido em três zonas distintas: i) pré-arrefecedor; ii) condensador e iii) sub-arrefecedor. O presente estudo apresenta uma revisão bibliográfica alargada para o coeficiente de transferência de calor por convecção e perda de carga associada ao escoamento. Para cada zona do permutador são utilizados três fluidos de trabalho distintos: água, etanol e R245fa. Para o fluido refrigerante considerou-se água. Tendo em conta a revisão bibliográfica efetuada, foram implementados modelos para a perda de carga e para a transferência de calor no permutador, atendendo à seleção do fluido de trabalho e ao fluido refrigerante. Os resultados obtidos permitiram verificar que a utilização do fluido de trabalho água, conduz a um condensador mais compacto. Por último é efetuada a otimização do sistema, mediante alteração da temperatura de funcionamento do permutador. Os resultados permitiram verificar a diminuição da temperatura de saída do fluido refrigerante possibilita: i) uma redução do volume do permutador; ii) uma diminuição da perda de carga associada.

Injeção assistida por água de componentes tubulares mono e multi-ramificados

Atualmente na produção de peças poliméricas com geometrias complexas e ocas é utilizada a tecnologia de injeção assistida por água, gás e com ou sem projétil. O processo consiste na injeção de água a pressões elevadas, isto ocorre após o fecho do molde e injeção de polímero até ao preenchimento total da zona moldante. A injeção de água a pressões elevadas vai forçar o polímero, do núcleo da peça, a ser expulso para um reservatório. Esta expulsão de material é possível não só graças às elevadas pressões da água, mas também por causa do polímero ainda se encontrar em estado viscoso, facilitando o seu escoamento. A tecnologia de injeção assistida por fluido pode ser implementada por, injeção direta de água, gás ou com auxilio de um projétil. Dentro destas vertentes existe uma limitação em comum, a impossibilidade de produzir peças vazadas com canais bifurcados. No entanto existe a possibilidade de criar estas ramificações, mas com o entrave de não poderem ser geometricamente complexas e/ou serem extensas. Nestes casos as ramificações são criadas com postiços dentro do molde, significando que estará sempre limitado pelo postiço moldante e não controlado pelo jato de água. Para os casos onde é desejado a adição de ramificações complexas e/ou extensas têm de ser submetido a etapas subsequentes de preparação e montagem, influenciando o tempo global da produção. Com o projeto Multi-Path.H2O pretende-se criar um novo processo de produção para peças vazadas, mas com canais ramificados de geometrias complexas e extensas, num só ciclo de injeção e assim eliminando os processos subsequentes que atualmente são necessários. A abordagem primordial consiste na aplicação de vários injetores para jato de água, canalisados para as respetivas ramificações por vazar. Esta inovação terá impacto na produção em série de peças complexas de tipologia tubular, reduzindo o tempo de produção com a eliminação dos processos subsequentes; também a poupança de matéria-prima pela desnecessidade de criar moldes adicionais. Nesta dissertação foi elaborado um detalhado estudo experimental do processo de injeção assistida por água, para servir de base de conhecimento ao conceito do novo processo, Multi-Path.H2O. De referir que em Portugal o projeto e fabrico de moldes com a implementação do sistema injeção por água, está resumido a um número limitado de empresas.

Caracterização térmica de tubos de explorações petrolíferas em águas profundas

Este trabalho foi realizado devido aos novos desafios existentes na área petrolífera, pois tem-se verificado novas necessidades na transferência de calor em tubagens em águas profundas. Com estes novos cenários de produção em águas profundas, existe a preocupação de garantir o escoamento do produto evitando cenários de obstrução nas tubagens. Os principais problemas aquando da exploração petrolífera prendem-se com a ocorrência de parafinas nas paredes dos tubos bem como a formação de hidratos. É descrito neste trabalho as soluções existentes para a transferência do produto e comparação das mesmas. Numa segunda fase é realizado um modelo matemático para análise térmica das tubagens comparando os materiais isolantes propostos, afim de garantir a temperatura mínima do fluido circulante. De salientar que houve a preocupação de ter em conta uma paragem na exploração do petróleo, por motivos de manutenção por exemplo, e garantir dessa maneira a temperatura mínima do mesmo. Este trabalho propõe soluções de isolamento térmico e discute todos os desafios e problemas existentes.

Supervisão e controlo de um sistema de canais de rega. Parte II-Calibração hidráulica

O artigo faz uma apresentação breve do sistema de supervisão e controlo (SCADA) desenvolvido para as redes primária e secundária de canais do Aproveitamento Hidroagrícola de Idanha-a-Nova, já instalado e calibrado, dando uma atenção muito especial ao desenvolvimento e calibração dos controladores de caudal para comportas associadas ou não a soleiras descarregadores. Os controladores de caudal desenvolvidos para o SCADA permitem o cálculo do caudal para todas as situações de funcionamento das comportas, garantindo a continuidade das soluções nas passagens do escoamento tipo descarregador para tipo comporta e da situação de ressalto livre para ressalto parcial ou totalmente afogado, em ambos os sentidos. O coeficiente teórico de vazão usado para iniciar o algoritmo de vazão geral foi ajustado no campo com recurso a estimativas de caudal realizadas com dois tipos de caudalímetros e para duas aberturas diferentes de cada comporta e/ou dois regimes permanentes para cada uma das instalações. Foram usados dois tipos de caudalímetros, ambos transdutores acústicos baseados no efeito de Doppler, um fixo no rasto dos canais e o outro portátil e montado numa plataforma flutuante. O artigo faz também uma apresentação breve dos caudalímetros usados, apresenta os resultados das medições de caudal efetuadas e ainda os valores corrigidos para os coeficientes de vazão.

A água na paisagem natural e antrópica

O crescimento da população gerou a ocupação de grandes áreas da superfície terrestre que provocaram alterações nas paisagens naturais. A apropriação desordenada do território, tendo em conta os espaços urbanos e rurais, trouxe vários impactos negativos ao meio ambiente. As linhas de água são os ecossistemas mais utilizados pelo homem ao longo da história, pela água, pesca, transporte, … e que simultaneamente vai modelando a paisagem pelas alterações do estado físico e modificações nas superfícies por onde corre. O sistema ribeirinho é constituído por vários ecossistemas, relacionados entre si e que são identificados transversalmente. Ao longo do ano é possível identificar, numa linha de água, três níveis: o de cheia durante o escoamento máximo anual no período das chuvas, o médio ao longo do ano e o de estiagem com o escoamento mínimo no pico do verão. Nas margens, a zonagem das espécies ripárias, está relacionada com a altitude, a unidade bioclimática, a distância do “eixo de humidade”, a geomorfologia, o tipo de solos e a matéria orgânica, entre outros fatores. Nas galerias ripícolas do Alentejo são frequentes cinco comunidades vegetais com grande diversidade de espécies, cujas presenças estão relacionadas com os níveis de água ao longo do ano e o tipo de solo: a) Choupais (Populus nigra), em solos sujeitos a prolongados encharcamentos. b) Salgueirais de borrazeiras pretas (Salix atrocinerea), em ribeiras com regime torrencial. c) Amiais (Alnus glutinosa), em solos com toalha freática à superfície. d) Freixiais (Fraxinus angustifolia) em solos húmidos, a comunidade mais comum no Alentejo. A vegetação marginal constitui um sistema elástico importante na proteção mecânica das margens contra o desgaste normal das águas, porque as mantêm seguras, protege o leito, favorece a riqueza piscícola e purifica as águas. Na proteção com sistemas rígidos e impermeáveis, verifica-se um elevado custo e estabilidade ameaçada nos pontos de contacto com as margens naturais, impede a comunicação natural entre a água que corre no leito do rio e a que se desloca em toda a largura do vale, provocando alterações no lençol freático. São vários, os valores associados à paisagem ribeirinha e, a titulo de exemplo, destacam-se: a) Simbólico: o Taj Mahal nas margens do rio Yamuna em Agra – Índia, classificado como Património da Humanidade pela UNESCO (1980) e a ponte Hintze Ribeiro destinada a unir as margens de Entre-os-Rios, em Penafiel e Castelo de Paiva, sobre o rio Douro e que colapsou em 4 de março de 2001, num acidente que provou 59 mortes. b) Histórico: a ponte medieval de San Martín (séc. XIV.) em Toledo – Espanha; o açude e termas romanas do séc. I a IV a.C., na Herdade de Almagrassa (Pisões) – Portugal e a villa romana da Tourega (séc. I a IV) que pertenceu ao senador Julius Maximus (Ivlivs Maximvs), como consta da lapide funerária encontrada na N. Sra. da Tourega (Évora) – Portugal. c) Mítico: a ponte romana em Cangas de Onís com a Cruz de la Victoria no principado de Astúrias – Espanha. d) Cultural: a atividade diária nas margens do rio Kottayam no distrito de Kerala – Índia; um fim de semana na margem do rio Danúbio na cidade de Viena – Aústria; as várzeas de rios goeses: Loutulim (Rio Zuari), Benaulim (represa de Komollam Tollem) e Betul (rio Sal) (Goa) – Índia e várzeas de rios cingaleses (região de Kandy) – Sri Lanka. e) Turístico: o palácio real de verão mandado construir pelo marajá Jagat Singh II (1734-1751) na ilha de Jag Niwas (1,5 ha) no lago Pichola. No fim da década de 60, tornou-se num dos mais famosos hotéis românticos do mundo, o Lake Palace Hotel – Índia e a queda de água de Karpuzkaldiran próximo da cidade de Antalya, cujo acesso é feito por escadas ou de barco – Turquia.

Rotações de Culturas e Afolhamentos

A rotação de culturas é uma prática agronómica importante em todos os sistemas de agricultura. A alternância de culturas de espécies com características distintas ao nível morfológico (sistema radical), ciclo vegetativo (épocas distintas de sementeira e colheita) e ao nível da sua resistência a pragas e doenças, contribui para o aumento da melhoria das características físicas, químicas e biológicas dos solos. A rotação de culturas pode melhorar a estrutura do solo, quer pela introdução de matéria orgânica, quer pela porosidade biológica criada pelas raízes das culturas. O aumento da porosidade biológica conduzirá a uma maior infiltração da água no solo com consequência na redução do escoamento superficial e portanto, da erosão hídrica. O acréscimo da porosidade biológica no solo pelas raízes é de extrema importância, principalmente em sistemas de mobilização nula (sementeira directa). A utilização de plantas leguminosas, como por exemplo a Vicia sativa L. (vicia ou ervilhaca) a Lupinus luteus L.(tremocilha), o Cicer arietinum L. (grão-de-bico) a Pisum sativum L. (ervilha), etc., na rotação, favorecerá o incremento de azoto no solo, o qual será favorável ao crescimento das gramíneas com redução dos seus custos de produção. Outro aspecto extremamente importante da rotação de culturas prende-se com a melhor distribuição do parque de máquinas e da mão-de-obra ao longo do ano, fazendo-se alternar culturas com épocas de sementeira e de colheita diferentes, como por exemplo o Helianthus annuus L. (girassol) que é uma cultura de primavera-verão, o trigo mole (Triticum aestivum L.) e a cevada dística (Hordeum distichum L.) que são culturas de outono-inverno, etc.

Análise das variáveis morfométricas e de drenagem para a Bacia do Rio Ijuí.

conhecimento do escoamento superficial é necessário para dimensionamento de obras hidráulicas e para a conservação do recurso hídrico e do solo. O volume de água escoado superficialmente depende de fatores de natureza edafoclimática e fisiográfica da região. O presente trabalho tem como objetivo analisar as alterações do escoamento superficial na bacia hidrográfica do rio Ijuí, Situa-se a norte-noroeste do Rio Grande do, possui uma área de drenagem de 10.649,13 km².

Observação da morfologia de solos por microscopia de forca atômica.

1992

Aspectos hidrológicos e hidrogeológicos da bacia do Rio Fervida, Aquífero Cartste, Colombo, Paraná.

A segurança das áreas metropolitanas quanto ao abastecimento de água é um grande desafio para os próximos anos, especialmente no Brasil, devido ao crescimento descontrolado dos grandes centros urbanos, a expansão das áreas de mananciais e poluição. A bacia de Fervida, sub-bacia de Ribeirão da Onça, faz parte do Aquífero Carste presente na Região Metropolitana de Curitiba, Paraná. Nessa bacia há extração de água subterrânea e uma elevada demanda de água para a produção de hortaliças. Portanto, o objetivo desse estudo foi dimensionar a evapotranspiração e também o escoamento superficial, confrontando os dados obtidos nesse trabalho com os dados de pesquisa já efetuados e, dessa forma, colaborar para a compreensão do balanço hídrico dessa região. Para isso, foram analisados dados de vazão e precipitação entre 1998 e 2003, quando havia também monitoramento de vazão no exutório da bacia. Os resultados obtidos mostram que a pluviosidade média anual na bacia, para o período proposto no trabalho, foi de 1609 mm/a e a média anual de evaporação foi de, aproximadamente, 892 mm/a. Considerando o escoamento superficial e a extração de água por meio dos poços, verificou-se que o balanço hídrico da bacia foi negativo em 395 mm/a. Isso sugere que há entrada de fluxos subterrâneos, corroborando com resultados obtidos em outros trabalhos.

Análise da utilização do pesticida Paraquat na agricultura do campo experimental de Bom Jardim, RJ.

O trabalho apresenta possíveis consequências da utilização do pesticida Paraquat na agricultura a partir de resultados da execução em laboratório de ensaios de batelada (adsorção e dessorção) e de coluna em um solo (Cambissolo) de Bom Jardim, RJ. A avaliação dos parâmetros de transporte (fator de retardamento e dispersão hidrodinâmica), obtidos pelos ensaios, mostrou que o Paraquat se comportou como sendo de elevada capacidade de adsorção ao solo estudado. Embora a taxa de dessorção tenha sido pequena, a mesma não pode ser desconsiderada tendo em vista os processos de erosão hídrica. Conclui-se, portanto, que o Paraquat apresenta baixo risco de contaminação de águas subterrâneas por lixiviação, sendo provavelmente o maior risco de contaminação via escoamento superficial, devendo tal ser mais investigado visando subsidiar o uso sustentável da área.

Caracterização ambiental da microbacia do Córrego Espraiado.

A caracterização ambiental da microbacia estudada foi realizada com o objetivo de criar um conjunto de planos de informação (PI's), de modo a permitir um conhecimento apropriado do local pela equipe do projeto, o planejamento de atividades de pesquisa e a identificação de áreas de risco. A microbacia do Córrego Espraiado está localizada entre os municípios de Ribeirão Preto e Cravinhos. As informações básicas utilizadas na caracterização ambiental foram: I) conjunto de cartas planialtimétricas, escala 1:10.000 (IGC, 1992); II) mapa de solos, escala 1:25.000 (MIKLOS, 1996); III) imagem de satélite LANDSAT TM 5, passagem 01/09/93, bandas 3, 4 e 5. A partir destas informações foram gerados os planos: limite da microbacia, redes de drenagem e viária, modelo numérico de terreno (MNT), classes de declive, uso da terra (1995) e solos. Outros planos foram gerados a partir do cruzamento dos anteriores: potencial de infiltração e escoamento superficial da água, potencial natural de erosão, perdas de solo e expectativa de erosão. A versão do IDRISI utilizada foi a 4.1 (DOS). Para a entrada de dados vetoriais foi utilizado o TOSCA 2.12. Na geração dos mapas foi utilizado o COREL DRAW 4. Os planos foram exportados do IDRISI para o COREL DRAW no formato TIF. O limite da microbacia foi traçado sobre as cartas planialtimétricas e posteriormente digitalizado. Com este PI foi construída uma máscara, utilizada para extrair as células que não pertenciam à microbacia em vários procedimentos posteriores. As redes de drenagem e viária foram digitalizadas a partir das informações contidas nas cartas planialtimétricas e rasterizadas pelo módulo LINERAS, gerando os PI's correspondentes. As informações de altimetria passaram por processo semelhante ao anterior, porém na rasterização foi também usado o módulo POINTRAS. Posteriormente as informações de altimetria, já rasterizadas foram interpoladas de modo a preencher todas as células (módulo INTERCON), gerando o MNT da microbacia. Para eliminar os defeitos nas bordas da microbacia, foram também digitalizadas algumas informações de altitude fora do limite da microbacia. Finalmente, para excluir os resultados da interpolação, fora da área de interesse, foi utilizada a máscara realizando-se uma multiplicação entre planos, função presente no módulo OVERLAY. As classes de declive foram obtidas após o calculo da declividade por meio de função presente no módulo SURFECE e o MNT, resultando em um PI intermediário com os valores de declividade em cada célula. Então, utilizou-se o módulo RECLASS para agrupar as células em 7 classes. A imagem em "falsa cor" (composição colorida) foi obtida usando-se o módulo COMPOSIT e posteriormente registrada por meio do módulo RESAMPLE. As coordenadas UTM dos pontos de controle foram extraídos das cartas planialtimetricas. O PI-Uso Atual, foi obtido das informações também retiradas das cartas planialtimetricas, análise da imagem de satélite e de visitas ao campo, realizadas no ano de 1995. O arquivo vetorial produzido foi editado no TOSCA e os polígonos gerados, com o uso do módulo CYCLE. Finalmente o arquivo com os polígonos foi rasterizado (POLYRAS). O PI-Solos foi gerado da digitalização do mapa de solos semidetalhado produzido por MIKLOS (1996). Novamente foi utilizado o TOSCA, seguido dos módulos CYCLE e POLYRAS para produzir o arquivo matricial correspondente. O PI-Potencial de infiltração e Escoamento Superficial da Água foi obtido pelo cruzamento das informações de condutividade hidráulica dos solos e da declividade do terreno. Este PI e um passo intermediário de um método proposto para a identificação das áreas de risco de contaminação por agrotóxicos, apresentado em LUIS (1996) e GOMES (1996). Foram também gerados alguns PI's relacionados com o estudo de erosão na microbacia, utilizando a Equação Universal de Perdas de Solo - EUPS. O IDRISI forneceu os recursos necessários aos objetivos do trabalho. As principais deficiências encontradas são a interface homem/máquina e a criação dos polígonos com a TOSCA, onde há necessidade de informar para cada arco digitado os identificadores dos polígonos por ele dividido. Esta operação consome um esforço considerável e está sujeita a freqüentes erros.

Análise territorial preliminar da macrologística agropecuária: da produção à exportação.

A demanda mundial por commodities agrícolas aumenta anualmente, estimulada pela abertura de novos mercados e pelo crescimento econômico e populacional. Segundo a FAO, o Brasil ocupa o 2° lugar no ranking de países agroexportadores, impulsionado pela soja e milho, que representam 63% do volume total exportado. Apesar da crescente produção e produtividade, a competividade da agricultura brasileira é comprometida por limitações no armazenamento e escoamento da produção. Essa temática é alvo de programas e políticas de governo e parceiros estratégicos do agronegócio, como o Arco Norte ? rota alternativa para escoamento de grãos pelos portos e hidrovias da região Norte e pelo porto de Itaqui, MA. Nosso objetivo neste trabalho é agregar e organizar, em um sistema de informações geográficas, os modais de logística e transporte e os dados das principais cadeias agropecuárias, integrando informações sobre os fluxos de origem e destino da produção e seus insumos. Esses dados estão hoje dispersos em várias fontes oficiais do governo. O intuito é fundamentar a elaboração de estudos de monitoramento, gestão e inteligência territorial da macrologística brasileira em diferentes recortes e granularidades espaciais. Análises preliminares mostram que 49% do volume de grãos produzidos no Brasil é escoado para os portos de Santos, SP, e Paranaguá, PR. Entretanto, a produção de soja e milho concentra-se na região Centro-Oeste (42% da produção nacional). Com o cruzamento dessas informações esperamos subsidiar a priorização de obras que visem redução de custos com a logística, alavancando a competitividade dos produtos agrícolas brasileiros no cenário mundial.