Estudo da influência da granulometria no comportamento reológico de polpa de bauxita e no fator de atrito

O presente trabalho apresenta estudos de caracterização reológica e determinações de fatores de atrito em três polpas de bauxita, originárias da Mina de Miltônia, Paragominas – Pará, resultantes de condições operacionais com graus diferentes de moagem. Deste modo, a diferenciação básica entre as mesmas reside na distribuição granulométrica. O objetivo é fazer uma proposta de revisão da especificação granulométrica do produto (polpa de bauxita para o mineroduto), permitindo uma comparação com as polpas do projeto (planta piloto) e da operação atual (usina de beneficiamento) quanto a resposta a alterações, principalmente, da viscosidade e fatores de atrito. A polpa proposta incorpora um percentual maior de finos (< 10 microns) em relação as demais polpas. Os benefícios possibilitarão ganhos de recuperação com a incorporação desta parcela de finos, a qual atualmente é descartada para a bacia de rejeitos. O material foi caracterizado por análises granulométricas da série Tyler, físicas e físico-químicas, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de raios-x dispersiva em energia (EDS). Utilizando-se de um viscosímetro de cilindros coaxiais, tipo Searle, abordo use os aspectos reológicos destas polpas, em função da sua distribuição granulométrica e da variação da concentração de sólidos. As propriedades reológicas avaliadas foram a viscosidade, a tensão de escoamento e também os comportamentos que mostram a dependência da viscosidade com o tempo de aplicação de uma taxa de cisalhamento constante, verificando-se por meio de curva de histerese, a existência ou não da tixotropia e da reopexia. Os resultados experimentais mostraram que para as polpas ensaiadas, a granulometria e a concentração de sólidos são parâmetros relevantes na determinação da viscosidade. Os testes com estas três polpas de bauxita, de granulometrias diferentes, foram realizados a concentrações pré-determinadas, de modo a determinar o modelo reológico cujos parâmetros apresentaram os melhores coeficientes de correlação (R²), sendo que os melhores ajustes encontrados foram segundo o modelo de Herschel-Bulkley. Os fatores de atrito foram obtidos por formulações que envolvem uma relação logarítmica, utilizando-se da Lei da Parede como método de obtenção das expressões aplicáveis a estes fluidos não- Newtonianos viscoplásticos, sendo comparados com os calculados pelas correlações de Dodge e Metzner e verificou-se que de uma maneira geral há a concordância entre o modelo estudado nas três polpas. A análise dos fatores de atrito na concentração de 50% de sólidos, concentração de bombeio por mineroduto, mostra que o comportamento das polpas estudadas é semelhante, com os melhores ajustes para a faixa de 10.000 a 100.000 Reynolds (faixa média de trabalho para o escoamento turbulento de polpas de minério, homogêneas e heterogêneas).

Perda de carga localizada em emissores não coaxiais integrados a tubos de polietileno

Este trabalho apresenta os resultados de experimento conduzido para avaliar as perdas de carga localizadas em gotejados não coaxiais integrados a tubos de polietileno. As perdas de carga para diferentes vazões foram determinadas em quatro modelos de tubos-gotejadores, com dez repetições. Para cada vazão, a perda de carga localizada foi calculada pela diferença entre a perda de carga no tubo com emissor e a perda de carga contínua no tubo uniforme estimada pela equação de Darcy-Weisbach com o fator de atrito (f) previamente determinado. Aproximações matemáticas foram sugeridas para calcular hfe com base no coeficiente de carga cinética (K) e em um valor constante de comprimento equivalente (Le). Para os modelos de tubos-gotejadores estudados, a perda de carga localizada, expressa como percentagem da perda de carga total, aumentou com o aumento da razão de obstrução, variando de 24,5% a 50,8% para Ag/At = 0,221 e 0,429, respectivamente. A maior diferença percentual encontrada entre a perda de carga total calculada pelo método iterativo passo a passo e pelo uso de "Le" constante, calculado com a vazão de entrada na lateral, foi 5,5% para o gotejador não autocompensante. Para os gotejadores autocompensantes, as diferenças foram inferiores a 1,7%.

Perda de carga em microtubos e conectores utilizados em microaspersão

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de ajustar equações que estimam a perda distribuída de carga em microtubos utilizados em microaspersão e a perda localizada de carga na passagem lateral do fluxo por meio dos conectores na linha lateral. A perda distribuída de carga foi determinada em quatro diâmetros de microtubos com nove a dez repetições para 15 vazões, por meio da aplicação do teorema de Bernoulli. O fator de atrito (f) foi estimado fixando-se o valor de m = 0,25 e calibrando-se o valor do parâmetro c (0,290). A perda localizada de carga foi determinada por diferença entre perda de carga no microtubo mais conector e perda de carga no microtubo. Dois modelos de conectores foram utilizados e caracterizados quanto ao diâmetro interno e dimensões. Uma aproximação matemática foi proposta para calcular a perda localizada de carga com base em coeficiente de carga cinética do conector (K'), que leva em consideração as dimensões do conector e do microtubo e independência das forças viscosas para Re > 5.000. As variações de vazão e de pressão entre os emissores situados nos extremos da linha lateral mostraram-se sensíveis à perda de carga na passagem lateral pelo conector mais a perda de carga no microtubo.

Índice geométrico e perda de carga localizada em conexões de emissores "online"

O objetivo deste artigo é apresentar um estudo envolvendo uma relação entre a perda de carga localizada em conexões de emissores em tubulações, com diferentes diâmetros, utilizados em irrigação localizada, com a geometria dos conectores de emissores "online", que permite a fácil quantificação dessas perdas de carga, uma vez conhecida a dimensão dos conectores. O experimento foi conduzido para Números de Reynolds no intervalo de fluxo turbulento, obtidos pela variação da vazão nos tubos a uma temperatura constante da água. Para os tubos considerados, os resultados da investigação indicaram que o fator de atrito da equação de Darcy-Weisbach pode ser estimado pela Equação de Blasius com os coeficientes b = 0,300 e m = 0,25 para a determinação da perda de carga nos tubos avaliados. As perdas de carga provocadas pelas conexões dos emissores nos tubos considerados aumentaram em até 62% em relação às observadas nos tubos sem emissor. Uma relação entre o coeficiente de carga cinética (K) e o índice de obstrução devido à conexão do emissor "online" (IO) no tubo é apresentada por uma relação algébrica do tipo potência, com coeficiente de ajuste de, aproximadamente, 96%.

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.

Simulação computacional do escoamento em bombas de cavidades progressivas

The use of Progressing Cavity Pumps (PCPs) in artificial lift applications in low deep wells is becoming more common in the oil industry, mainly, due to its ability to pump heavy oils, produce oil with large concentrations of sand, besides present high efficiency when compared to other artificial lift methods. Although this system has been widely used as an oil lift method, few investigations about its hydrodynamic behavior are presented, either experimental or numeric. Therefore, in order to increase the knowledge about the BCP operational behavior, this work presents a novel computational model for the 3-D transient flow in progressing cavity pumps, which includes the relative motion between rotor and stator, using an element based finite volume method. The model developed is able to accurately predict the volumetric efficiency and viscous looses as well as to provide detailed information of pressure and velocity fields inside the pump. In order to predict PCP performance for low viscosity fluids, advanced turbulence models were used to treat, accurately, the turbulent effects on the flow, which allowed for obtaining results consistent with experimental values encountered in literature. In addition to the 3D computational model, a simplified model was developed, based on mass balance within cavities and on simplification on the momentum equations for fully developed flow along the seal region between cavities. This simplified model, based on previous approaches encountered in literature, has the ability to predict flow rate for a given differential pressure, presenting exactness and low CPU requirements, becoming an engineering tool for quick calculations and providing adequate results, almost real-time time. The results presented in this work consider a rigid stator PCP and the models developed were validated against experimental results from open literature. The results for the 3-D model showed to be sensitive to the mesh size, such that a numerical mesh refinement study is also presented. Regarding to the simplified model, some improvements were introduced in the calculation of the friction factor, allowing the application fo the model for low viscosity fluids, which was unsuccessful in models using similar approaches, presented in previous works

Rheological and thermophysical properties of blackberry juice

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Aplicação da transformada integral e da transformação conforme na solução de uma classe de problemas difusivo-convectivos em domínios de geometrias não-convencionais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Propriedades reológicas e termofísicas de caldos de cana utilizados no processo de obtenção de bioteanol

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

Revestimento interno de tubulação por um processo de centrifugação utilizando resina éster-vinílica com adição de cargas

Being the corrosion one of the great problems facing the industry today, specifically the internal corrosion of pipes in chemical and petrochemical industries, hence this work proposes a new type of internal coating in order to avoid fouling and decrease the pressure loss in the flow. For this, we use a composition of vinyl ester resins and manometric loads, which after cleaning and preparation of the internal surface of the tube will be applied through a process of centrifugation, adjusted by a lathe. After curing the resin, a test of roughness will be realized in order to analyze the reduction of friction factor and thus be able to conclude whether there was a significant decrease in pressure drop. With test results in hand, we hope to obtain a coating that meets most of the properties required by the industry and to provide a reduction in operating costs and a visible improvement in the conditions of use of the pipe

Índice geométrico e perda de carga localizada em conexões de emissores "online"

The objective of this research is to present a study on a relationship between the local head loss in connection of emitters in pipes with different diameters used in drip irrigation, with the online geometry of the emitter connectors, that allows an easy quantification of such head loss regarding of the size of the connectors. The experiment was carried out according to the Reynolds Numbers at a turbulent flow interval, obtained by the variation of the pipe outflow at a constant temperature of water. The results indicated that the friction factor of the Darcy-Weisbach equation can be estimated by the Blasius equation with the coefficients b = 0.300 and m = 0.25, for the above mentioned pipes. The head losses produced by the connections of the emitters, in relation to the pipe without emitter, was of 62%. A relationship between the kinetic load coefficient (K) and the index of blockage (IO) provoked by the online connector is presented by an algebraic equation which shows a coefficient of adjustment of approximately 96%.

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

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Intensificação da transferência de calor e otimização de trocadores de calor compactos tipo venezianas com geradores de vórtices tipo delta-winglets.

Esta pesquisa visa a análise da contribuição de cinco variáveis de entrada e a otimização do desempenho termo-hidráulico de trocadores de calor com venezianas combinados com geradores de vórtices delta-winglets. O desempenho termohidráulico de duas geometrias distintas, aqui nomeadas por GEO1 e GEO2, foram avaliadas. Smoothing Spline ANOVA foi usado para avaliar a contribuição dos parâmetros de entrada na transferência de calor e perda de carga. Considerando aplicação automotiva, foram investigados números de Reynolds iguais a 120 e 240, baseados no diâmetro hidráulico. Os resultados indicaram que o ângulo de venezianas é o maior contribuidor para o aumento do fator de atrito para GEO1 e GEO2, para ambos os números de Reynolds. Para o número de Reynolds menor, o parâmetro mais importante em termos de transferência de calor foi o ângulo das venezianas para ambas as geometrias. Para o número de Reynolds maior, o ângulo de ataque dos geradores de vórtices posicionados na primeira fileira é o maior contribuidor para a tranfesferência de calor, no caso da geometria GEO1, enquanto que o ângulo de ataque dos geradores de vórtices na primeira fileira foi tão importante quanto os ângulos das venezianas para a geometria GEO2. Embora as geometrias analisadas possam ser consideradas como técnicas compostas de intensificação da transferência de calor, não foram observadas interações relevantes entre ângulo de venezianas e parâmetros dos geradores de vórtices. O processo de otimização usa NSGA-II (Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm) combinado com redes neurais artificiais. Os resultados mostraram que a adição dos geradores de vórtices em GEO1 aumentaram a transferência de calor em 21% e 23% com aumentos na perda de carga iguais a 24,66% e 36,67% para o menor e maior números de Reynolds, respectivamente. Para GEO2, a transferência de calor aumentou 13% e 15% com aumento na perda de carga de 20,33% e 23,70%, para o menor e maior número de Reynolds, respectivamente. As soluções otimizadas para o fator de Colburn mostraram que a transferência de calor atrás da primeira e da segunda fileiras de geradores de vórtices tem a mesma ordem de magnitude para ambos os números de Reynolds. Os padrões de escoamento e as características de transferência de calor das soluções otimizadas apresentaram comportamentos vi particulares, diferentemente daqueles encontrados quando as duas técnicas de intensificação de transferência de calor são aplicadas separadamente.

Estudo da redução de arrasto induzido por polímeros em escoamentos internos turbulentos em dutos

The flows turbulent and laminar are present in various applications of engineering and one of the villain of energy loss big is the surface friction. Currently, there are several research aimed for the study of reducing drag (DR) with the objective of developing effective methods to reduce the friction. Regardless of numerous research carried out until today, the phenomenon DR still remains in study not it is fully understood. This paper studied the drag reduction by polymer induction in turbulent internal flows in ducts. We constructed a testing bench to perform the analysis of drag reduction, the bench has basically two manometers with a 8.5 psi full scale, a peripheral pump 0.5 HP, an acrylic tank, valves and tubes pvc and is situated in the Laboratory Fluid Mechanics UFRN. Were used as polymer additives to polyethylene glycol 4000, the Polyox WSR N60K, Polyox WSR 301 and Polyox WSR 205. The rationale for the choice of these polymers is their wide application in situations requiring greater energy efficiency, such as the addition reducing polymers for the jet used by the fire department to achieve greater distances. The induced drag reduction polymers is investigated from the turbulent flow analysis, with Reynolds number in a range between 2×104