Análise numérica do escoamento de fluido em tubos elásticos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Efeito das diferentes direções de aplicação de jato de fluido de corte no torneamento de um aço de difícil usinagem

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo numérico para a determinação das pressões devidas a ação do vento em torres metálicas de seção circular

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Estudo microestrutural em mineralização aurífera do tipo-veio hospedada em zona de cisalhamento: caso do depósito Sertãozinho, província Borborema, NE do Brasil

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

Medium change monitoring using ambient seismic noise and coda wave interferometry: examples from intraplate NE Brazil and the Mid-Atlantic Ridge

This thesis presents and discusses the results of ambient seismic noise correlation for two different environments: intraplate and Mid-Atlantic Ridge. The coda wave interferometry method has also been tested for the intraplate data. Ambient noise correlation is a method that allows to retrieve the structural response between two receivers from ambient noise records, as if one of the station was a virtual source. It has been largely used in seismology to image the subsurface and to monitor structural changes associated mostly with volcanic eruptions and large earthquakes. In the intraplate study, we were able to detect localized structural changes related to a small earthquake swarm, which main event is mR 3.7, North-East of Brazil. We also showed that the 1-bit normalization and spectral whitening result on the loss of waveform details and that the phase auto-correlation, which is amplitude unbiased, seems to be more sensitive and robust for our analysis of a small earthquake swarm. The analysis of 6 months of data using cross-correlations detect clear medium changes soon after the main event while the auto-correlations detect changes essentially after 1 month. It could be explained by fluid pressure redistribution which can be initiated by hydromechanical changes and opened path ways to shallower depth levels due to later occurring earthquakes. In the Mid-Atlantic Ridge study, we investigate structural changes associated with a mb 4.9 earthquake in the region of the Saint Paul transform fault. The data have been recorded by a single broadband seismic station located at less than 200 km from the Mid-Atlantic ridge. The results of the phase auto-correlation for a 5-month period, show a strong co-seismic medium change followed by a relatively fast post-seismic recovery. This medium change is likely related to the damages caused by the earthquake’s ground shaking. The healing process (filling of the new cracks) that lasted 60 days can be decomposed in two phases, a fast recovery (70% in ~30 days) in the early post-seismic stage and a relatively slow recovery later (30% in ~30 days). In the coda wave interferometry study, we monitor temporal changes of the subsurface caused by the small intraplate earthquake swarm mentioned previously. The method was first validated with synthetics data. We were able to detect a change of 2.5% in the source position and a 15% decrease of the scatterers’ amount. Then, from the real data, we observed a rapid decorrelation of the seismic coda after the mR 3.7 seismic event. This indicates a rapid change of the subsurface in the fault’s region induced by the earthquake.

Medium change monitoring using ambient seismic noise and coda wave interferometry: examples from intraplate NE Brazil and the Mid-Atlantic Ridge

This thesis presents and discusses the results of ambient seismic noise correlation for two different environments: intraplate and Mid-Atlantic Ridge. The coda wave interferometry method has also been tested for the intraplate data. Ambient noise correlation is a method that allows to retrieve the structural response between two receivers from ambient noise records, as if one of the station was a virtual source. It has been largely used in seismology to image the subsurface and to monitor structural changes associated mostly with volcanic eruptions and large earthquakes. In the intraplate study, we were able to detect localized structural changes related to a small earthquake swarm, which main event is mR 3.7, North-East of Brazil. We also showed that the 1-bit normalization and spectral whitening result on the loss of waveform details and that the phase auto-correlation, which is amplitude unbiased, seems to be more sensitive and robust for our analysis of a small earthquake swarm. The analysis of 6 months of data using cross-correlations detect clear medium changes soon after the main event while the auto-correlations detect changes essentially after 1 month. It could be explained by fluid pressure redistribution which can be initiated by hydromechanical changes and opened path ways to shallower depth levels due to later occurring earthquakes. In the Mid-Atlantic Ridge study, we investigate structural changes associated with a mb 4.9 earthquake in the region of the Saint Paul transform fault. The data have been recorded by a single broadband seismic station located at less than 200 km from the Mid-Atlantic ridge. The results of the phase auto-correlation for a 5-month period, show a strong co-seismic medium change followed by a relatively fast post-seismic recovery. This medium change is likely related to the damages caused by the earthquake’s ground shaking. The healing process (filling of the new cracks) that lasted 60 days can be decomposed in two phases, a fast recovery (70% in ~30 days) in the early post-seismic stage and a relatively slow recovery later (30% in ~30 days). In the coda wave interferometry study, we monitor temporal changes of the subsurface caused by the small intraplate earthquake swarm mentioned previously. The method was first validated with synthetics data. We were able to detect a change of 2.5% in the source position and a 15% decrease of the scatterers’ amount. Then, from the real data, we observed a rapid decorrelation of the seismic coda after the mR 3.7 seismic event. This indicates a rapid change of the subsurface in the fault’s region induced by the earthquake.

Determinação da viscosidade de misturas assimétricas em alta pressão usando regras de mistura

O conhecimento de propriedades de transporte de misturas a diferentes pressões e temperaturas é importante em projetos, operação, controle e otimização de processos industriais. Nestes processos, frequentemente, o fluido é uma mistura binária ou multicomponente de hidrocarbonetos, como fluidos de petróleo. Propriedades experimentais de misturas, especialmente, a viscosidade absoluta como função de temperatura e pressão, podem fornecer importantes informações sobre o comportamento do fluido em diferentes composições e são usadas no desenvolvimento de modelos e correlações e na caracterização de misturas complexas. Diversas regras de mistura têm sido propostas na literatura para cálculo de viscosidade de misturas. Estas regras de mistura preveem o comportamento da mistura à pressão atmosférica usando propriedades dos componentes puros. Porém, em diversas aplicações é necessário estimar a viscosidade de misturas a altas pressões. Neste estudo, foram avaliadas regras de mistura comumente usadas como Refutas, Fator de Mistura, Índice de Mistura, Grunberg e Nissan, Kendall-Monroe e Eyring bem como Aditividade Molar, usando dados de viscosidade experimental de misturas em altas pressões. Inicialmente, foram realizadas medidas de viscosidade absoluta para a mistura altamente assimétrica de ciclohexano e n-hexadecano na faixa de temperatura entre (318,15 a 413,15) K e pressões até 62,053 MPa e, para este sistema, um modelo foi proposto para cálculo dos componentes puros para dada temperatura e pressão. Além disso, dados experimentais de viscosidade de trinta misturas cujos componentes diferem em forma, tamanho ou flexibilidade foram selecionados na literatura e modelados empregando-se regras de mistura. As viscosidades das misturas foram estimadas a partir de dados de viscosidade experimental dos componentes puros medidos nas mesmas temperaturas e pressões. A altas pressões, Refutas, Fator de Mistura e Índice de Mistura apresentaram os melhores resultados para todos os sistemas estudados. Mesmo para moléculas bastante assimétricas, Refutas, Fator de Mistura e Índice de Mistura podem ser usados.

Avaliação dos níveis de metaloproteinases da matriz no fluido gengival durante a movimentação dentária ortodôntica

Durante o tratamento ortodôntico, a resposta inicial dos tecidos periodontais ao estímulo mecânico envolve várias alterações estruturais e bioquímicas que permitem a movimentação do dente. As metaloproteinases da matriz (MMPs) parecem desempenhar um papel importante na manutenção da integridade funcional da matriz extracelular periodontal. O objetivo do presente estudo foi avaliar, em diferentes intervalos de tempo, os níveis de metaloproteinases da matriz -1, -2, -3, -7, -8, -12 e -13 no fluido gengival (FG) de caninos superiores submetidos ao movimento de distalização e testar a hipótese de possíveis alterações nos níveis destas MMPs com o emprego de forças ortodônticas. Amostras de FG foram obtidas de dezesseis pacientes ortodônticos saudáveis (nove do sexo masculino e sete do sexo feminino, com idades entre 13 e 27 anos, média de idade 17,7 anos) que possuíam indicação de exodontias dos primeiros pré-molares superiores e tiveram os caninos distalizados como parte da terapia ortodôntica. Um dos caninos superiores foi distalizado ortodonticamente, sendo considerado dente teste. O canino contralateral não foi submetido a nenhuma força, no entanto foi incluído na aparatologia ortodôntica e utilizado como controle. A coleta de FG foi realizada nos sítios mesial (tensão) e distal (pressão) dos dentes testes e controles 7 dias antes da montagem da aparatologia ortodôntica, imediatamennte após a aplicação da força ortodôntica, e após 1 h, 24 h, e 7, 14 e 21 dias, respectivamente denominados -7d, 0h, 1h, 24h, 7d, 14d e 21d. A arcada superior de cada paciente foi dividida em um lado teste e um lado controle. Os resultados mostraram que foram encontradas diferenças significativas no volume do FG apenas nos intervalos de tempo entre -7d e 0h nos lados controle-pressão (CP), teste-tensão (TT) e teste-pressão (TP). Em TP foi observado ainda aumento do volume entre os tempos 0h e 14d. Foi possível detectar no FG as MMPs estudadas nos lados controle/teste e lados pressão/tensão, em todos os intervalos de tempo. As flutuações dos níveis das MMPs apresentaram poucas alterações significativas nos diferentes intervalos de tempo, nos lados controle/teste e lados pressão/ tensão. As diferenças intergrupos (TT, TP, CT e CP) em cada tempo não mostraram resultados significativos assim como as comparações entre os lados pressão e tensão para cada tempo individualmente. Os níveis de expressão da MMP-8 foram muito superiores aos das outras MMPs avaliadas, porém sem diferenças signficativas entre os lados teste e controle.

Alteração do volume de fluido gengival de pacientes com periodontite crônica em manutenção periodontal sob tratamento ortodôntico: estudo piloto

O objetivo do estudo foi mensurar as alterações na quantidade do volume de fluido gengival (FG) dos dentes submetidos à movimentação ortodôntica, em adultos com periodontite crônica na fase de manutenção periodontal. O FG foi coletado com uma tira de papel absorvente padrão das áreas de pressão dos dentes de 10 pacientes (sete homens e três mulheres) e medido em microlitro no Periotron em seis dias distintos (dia -7, dia 0, dia 1, dia 7, dia 14 e dia 21). Os pacientes foram submetidos a um rigoroso programa de controle de placa. O teste de Wilcoxon foi aplicado para comparar os dados obtidos. Os resultados mostraram que o controle de placa efetivo baixou a quantidade de FG do dia -7 para o dia 0, e em seguida houve uma elevação do FG até o dia 7 por conta do início da movimentação ortodôntica, e uma nova queda do dia 7 até o 21. O maior volume de FG foi encontrado no dia 7, uma semana após o início da movimentação. O menor volume no dia 0. Concluindo, a movimentação ortodôntica aumentou o volume de FG do dia 0 até o dia 7.

Estudo experimental dos campos de pressão e velocidade em bancos de tubos com a utilização de defletores

A utilização de placas defletoras em banco de tubos é muito difundida em trocadores de calor, aumentando os níveis de turbulência do escoamento e o tempo de contato do fluido refrigerante e a superfície aquecida dos tubos. Os vórtices gerados pela turbulência tem a finalidade de imprimir a camada limite térmica dos tubos, onde o calor é trocado basicamente por condução, tornando a troca de calor mais eficiente. No entanto a maioria dos estudos em bancos de tubos considera um escoamento incidindo uniformemente sobre os tubos, sem qualquer tipo de análise dos efeitos causados pela utilização de placas defletoras, transformando-se assim em idealizações pouco reais. A proposta deste trabalho é analisar experimentalmente os efeitos causados no escoamento pelo uso de defletores, tomando-se como referência a região entre-tubos (linhas), onde para tanto foram estudadas duas geometrias distintas. A primeira geometria consiste uma placa defletora voltada para o escoamento e nela encontram-se montados dez tubos, dispostos horizontalmente em duas linhas, e a partir de uma certa distância a jusante ocorre um estreitamento súbito do canal prolongando-se até a saída. Com este tipo de geometria, pretende-se estudar os efeitos no desenvolvimento do escoamento para uma entrada assimétrica. A segunda geometria estudada é uma simplificação de bancos de tubos utilizados em trocadores de calor, porém, agora, com o uso de defletores. Nesta seção o escoamento é obrigado a contornar três placas defletoras, duas na parede superior do canal e uma na parede inferior, montadas de forma eqüidistantes O número de Reynolds, para ambas as seções, foi calculado com o diâmetro externo do tubo (32.1 mm) e a velocidade média do escoamento abaixo da primeira placa defletora, Ue. Para a primeira seção o número de Reynolds foi de 3.32 x 104 e para segunda 2.99 x 104. Os testes foram realizados em um canal retangular de 146 mm de altura e 193 mm de largura, com 900 mm de comprimento. Os bancos de tubos possuem uma relação de espaçamento, passo-diâmetro de 1,26, com dez tubos dispostos em duas linhas. As velocidades médias, suas direções e flutuações de velocidade foram investigadas ao longo das fendas, linhas, permitindo um conhecimento do desenvolvimento das componentes de velocidades, bem as intensidades de turbulência desde a região de entrada. Este estudo revelou que o desenvolvimento do escoamento , após a passagem por defletores se dá para distâncias superiores aquelas aqui estudadas.

Simulação computacional da interação fluido-estrutura em bombas de cavidades progressivas

The pumping through progressing cavities system has been more and more employed in the petroleum industry. This occurs because of its capacity of elevation of highly viscous oils or fluids with great concentration of sand or other solid particles. A Progressing Cavity Pump (PCP) consists, basically, of a rotor - a metallic device similar to an eccentric screw, and a stator - a steel tube internally covered by a double helix, which may be rigid or deformable/elastomeric. In general, it is submitted to a combination of well pressure with the pressure generated by the pumping process itself. In elastomeric PCPs, this combined effort compresses the stator and generates, or enlarges, the clearance existing between the rotor and the stator, thus reducing the closing effect between their cavities. Such opening of the sealing region produces what is known as fluid slip or slippage, reducing the efficiency of the PCP pumping system. Therefore, this research aims to develop a transient three-dimensional computational model that, based on single-lobe PCP kinematics, is able to simulate the fluid-structure interaction that occurs in the interior of metallic and elastomeric PCPs. The main goal is to evaluate the dynamic characteristics of PCP s efficiency based on detailed and instantaneous information of velocity, pressure and deformation fields in their interior. To reach these goals (development and use of the model), it was also necessary the development of a methodology for generation of dynamic, mobile and deformable, computational meshes representing fluid and structural regions of a PCP. This additional intermediary step has been characterized as the biggest challenge for the elaboration and running of the computational model due to the complex kinematic and critical geometry of this type of pump (different helix angles between rotor and stator as well as large length scale aspect ratios). The processes of dynamic generation of meshes and of simultaneous evaluation of the deformations suffered by the elastomer are fulfilled through subroutines written in Fortan 90 language that dynamically interact with the CFX/ANSYS fluid dynamic software. Since a structural elastic linear model is employed to evaluate elastomer deformations, it is not necessary to use any CAE package for structural analysis. However, an initial proposal for dynamic simulation using hyperelastic models through ANSYS software is also presented in this research. Validation of the results produced with the present methodology (mesh generation, flow simulation in metallic PCPs and simulation of fluid-structure interaction in elastomeric PCPs) is obtained through comparison with experimental results reported by the literature. It is expected that the development and application of such a computational model may provide better details of the dynamics of the flow within metallic and elastomeric PCPs, so that better control systems may be implemented in the artificial elevation area by PCP

Desenvolvimento de misturas ternárias para remoção de reboco de fluido de perfuração sintético

The construction of wells is one of the most important activities of the oil industry. The drilling process is the set of activities and operations to design, program and perform the opening thereof. During this process, the cuttings are removed by the drilling fluid, or mud, and carted to the surface. This fluid is injected into the drill string and returns to the surface through the annular space between the well walls and the drill string. After the descent of the column casing, the annular space between the casing string and the walls of the borehole is filled with cement so as to secure the spine and prevent any migration of fluids between the various permeable zones traversed by the well behind of the coating. To ensure the good quality of the cementation scrubbers are used mattresses which are pumped ahead of the cement slurry so as to avoid contamination of the drilling fluid paste, or vice versa, and assist in the removal of plaster, formed by drilling fluid of the borehole walls, thus enabling a better cement bond to the well. Within this context, this work aims to evaluate the efficiency of mattresses scrubbers, the basis of ionic and nonionic surfactants, on the removal of nonaqueous drilling fluid, based on n-paraffin in oil wells, and the compatibility between the Mattress relations washer / drilling fluid bed scrubber / cement paste mattress washer / cement slurry / drilling fluid and the drilling fluid / cement slurry using laboratory tests rheology, thickening time and compressive strength. Also technique was performed X-ray diffraction (XRD) for a more detailed analysis of these mixtures with hydrated cement paste. In compatibility tests the conditions of temperature and pressure used in the same laboratory procedure simulating the conditions of oil wells, the well is considered the depth of 800 m. The results showed that the compositions of the mattress washer nonionic, KMS obtained a 100% efficient in removing the non-aqueous drilling fluid, and the best formulation showed good results with respect to compliance testing

Estudo experimental da interação fluido-estrutura em um modelo de válvula de compressor de refrigeração

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Estudo experimental da interação fluido-estrutura no escoamento em um difusor radial

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Simulação numérica da clipagem arterial utilizando interação fluido-estrutura através do método de elementos finitos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS