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[en] MODELING AND SIMULATION OF TRANSPORT AND REMEDIATION OF POLUANTS IN AQUIFERS / [pt] MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO TRANSPORTE E REMEDIAÇÃO DE POLUENTES EM AQÜÍFEROSFABIAN MARTIN VIZCARRA CAMPANA 14 May 2015 (has links)
[pt] Apresenta-se nesta dissertação um estudo dos principais mecanismos do modelo de fluxo subterrâneo e do modelo de transporte de poluentes em aqüíferos. Os processos associados ao transporte de poluentes são estudados em detalhe: difusão, dispersão e retenção de contaminantes na matriz porosa do aqüífero. Seguidamente é desenvolvido, com o apoio do software Visual MODFLOW v.2011.1, duas simulações numéricas com dados sintéticos do transporte e remediação de um poluente na zona saturada de um aqüífero composto por três camadas. O objetivo primeiro da simulação computacional do modelo de fluxo subterrâneo e do modelo de transporte de poluentes é avaliar os modelos teóricos estudados e fornecer uma guia metodológica da simulação computacional da dinâmica de aguas subterrâneas e da evolução das plumas poluentes sometidas a condiciones externas; como por exemplo: poços de bombeamento, poços de injeção, infiltrações, etc. Os dados empregados na simulação representam um aqüífero sintético composto por três camadas com uma falha geológica no meio do sistema, o que permite conectar hidraulicamente a camada superficial, representada por um aqüífero freático, com a camada representada por um aqüífero confinado. O segundo objetivo é simular numericamente o processo de remediação de aquíferos poluídos, com a finalidade de estabelecer a efetividade do método. Particularmente foi escolhido o método de remediação Pump-and-Treat, um dos sistemas de tratamento de aqüíferos mais utilizados para este fim, que consiste no bombeamento para a superfície das aguas subterrâneas poluídas para posterior tratamento externo de remoção de contaminantes. / [en] We present in this paper a study of the main mechanisms of the model groundwater flow and transport model of pollutants in aquifers. The processes associated with the transport of pollutants are studied in detail: diffusion, dispersion and retention of contaminants in the aquifer porous matrix. Is then developed with the support of Visual MODFLOW software v.2011.1, two numerical simulations with synthetic data transport and remediation of a pollutant in the saturated zone of an aquifer composed of three layers. The primary goal of numerical simulation of the groundwater flow model and transport of pollutants studied model is to evaluate the theoretical models and provide a methodological guide computer simulations of the dynamics of ground water and the evolution of pollutant plumes sometidas external condiciones; for example: pumping wells, injection wells, infiltration, etc.. The data used in the simulation represents a synthetic aquifer consists of three layers with a fault in the middle of the system, which allows for hydraulically connecting the surface layer represented by a water aquifer, with the layer represented by a confined aquifer. The second goal is to numerically simulate the process of remediation of polluted aquifers, in order to establish the effectiveness of the method. Particularly was chosen remediation method Pump-and-Treat, treatment of the aquifer most systems used for this purpose, which consists of pumping to the surface of the polluted groundwater for further treatment to remove external contaminants.
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[en] GEOMECHANICAL EVALUATION OF RUBBLE-ZONES BELOW SALT ROCKS / [pt] AVALIAÇÃO GEOMECÂNICA DE ZONAS DE INSTABILIDADE DURANTE A PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO ABAIXO DE ROCHAS EVAPORÍTICASTHIAGO FREITAS LOPES CONCEICAO 22 February 2019 (has links)
[pt] Com o aumento do preço do barril de petróleo nos anos 2000 e acrescente demanda por essa commoditie, tornou-se mais atrativa a exploração de petróleo em águas profundas, favorecendo oportunidades em
plays subsal e pré-sal em diversas áreas do mundo. Como consequência desta tendência, os desafios da indústria de petróleo se tornaram cada vez maiores. Um dos desafios na perfuração de poços em evaporitos é minimizar a fluência deste tipo de rocha, a qual pode fechar o poço ou colapsar um revestimento ao longo do tempo. Além disso, cenários geológicos com presença de estruturas de sal podem ocasionar problemas de instabilidade mecânica, também, durante a perfuração de poços nas rochas
adjacentes ao sal. Os principais problemas associados a esse cenário são causados pela mudança em magnitude e a rotação das tensões principais em torno dessas estruturas salinas, principalmente nas interfaces entre o sal e as rochas adjacentes, coloquialmente denominada de rubble zones. O presente trabalho propõe uma avaliação geomecânica do estado de tensões em região subsal onde foi constatada a instabilidade mecânica durante a perfuração de um poço. Essa avaliação foi feita a partir de simulações numéricas do estado plano de deformação de uma seção geológica 2D da área, onde foi imposto um comportamento viscoplástico para os evaporitos; e elastoplástico com critérios de plasticidade CamClay e MohrCoulomb para região abaixo do sal. Como resultado serão discutidas as trajetórias de tensão obtidas na simulação com os dois tipos de materiais elastoplásticos, evidenciando uma abordagem metodológica para subsidiar a previsão da janela de estabilidade de poços em regiões com estruturas de sal alóctone, uma vez que as tensões in situ nessas regiões se encontram significativamente alteradas, sendo impossível predizer com acurácia a magnitude dessas tensões a partir de modelos analíticos convencionais. Uma melhor previsão das tensões in situ se traduz em uma melhor previsão da janela operacional, com consequente diminuição os riscos operacionais e melhoria na segurança e economicidade dos projetos de poços. / [en] The rise in the price of a barrel of oil in the 2000s and the increasing demand for this commodity, deepwater oil exploration became more attractive, favoring opportunities in subsalt and pre-salt plays in several areas of the world. As a consequence of this trend, the challenges of the oil industry have become ever greater. One of the challenges in drilling wells in evaporites is to minimize the creep to avoid the well collapse. In addition geological scenarios with the presence of salt structures can cause problems
of mechanical instability also during drilling of wells in the rocks adjacent to the salt. The main problems associated with this scenario are caused by the change in magnitude and the rotation of the principal stresses around these salt structures, mainly at the interfaces between the salt and the adjacent rocks, colloquially called rubble zones. The present work proposes a geomechanical evaluation of the state of stresses in subsal region where the mechanical instability was verified during the drilling of a well. This
evaluation was made from numerical simulations of the plane deformation state of a 2D geological section of the area, where a viscoplastic behavior was imposed for the evaporites; and elastoplastic with Cam-Clay and Mohr- Coulomb plasticity criteria for the region below the salt. As a result, we will discuss the voltage trajectories obtained in the simulation with the two types of elastoplastic materials, evidencing a methodological approach to subsidize the prediction of the well stability window in regions with allochthonous salt structures, since the stresses in situ in these regions are significantly altered and it is impossible to accurately predict the magnitude of these voltages from conventional analytical models. Better prediction of in-situ stresses translates into better forecasting of the operating window, thereby
reducing operational risks and improving the safety and cost-effectiveness of well designs.
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[en] ESTIMATE OF THE INFLUENCE OF ROCK-DRILLING FLUID INTERACTION ON WELLBORE STABILITY / [pt] AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DA INTERAÇÃO ROCHA-FLUIDO NA ESTABILIDADE DE POÇOSOLGA CECILIA CARVAJAL GARCIA 18 November 2003 (has links)
[pt] Os problemas na perfuração associados à instabilidade do
poço são geralmente agravados quando camadas de folhelho
são atravessadas, as quais constituem uma alta porcentagem
do total das rochas perfuradas no mundo. O folhelho, quando
submetido às tensões in situ, pode atuar como uma membrana
semipermeável à passagem de íons através do seus poros.
Este comportamento e o desenvolvimento de pressões
osmóticas ao redor do poço, desempenham um papel
fundamental no balanço das forças que instabilizam a rocha.
Neste trabalho, um modelo computacional baseado na teoria da
poroelastoplasticidade com formulação numérica pelo método
dos elementos finitos, é utilizado para avaliar a
influência da interação rocha-fluido na estabilidade de
poços perfurados através de folhelho. Simulações efetuadas
para diferentes cenários esclarecem a maneira como o modelo
acopla e trata os mecanismos de transporte envolvidos
(difusão hidráulica, osmose química, difusão iônica,
advecção). Resultados mostram a pressão de poros e a
resistência da rocha adversamente afetadas à medida que o
folhelho fica exposto ao fluido de perfuração. É discutida
a instabilidade do poço segundo os dados obtidos da
variação da pressão de poros, tensões efetivas, área
plastificada e deslocamento radial do poço. / [en] Drilling problems associated with wellbore instability are
aggravated when shale beddings are drilled, which
constitute a high percentage of drilled rocks in the world.
Shale in contact with water base mud (WBM), when submitted
to the in situ stresses, could have a semipermeable
membrane system behavior. This behavior and the osmotic
pressure developed around the wellbore have a fundamental
role in the force equilibrium that makes the formation
unstable. On this document, a computer model based in the
poroelastoplasticity with numerical formulation based on
finite element code is applied to estimate the
influence of rock-drilling fluid interaction on the
stability of borehole drilled through shale. Modeling
conditions explains how the model couples and deals
with driving forces involved (hydraulic diffusion, chemical
osmosis, chemical diffusion, advection). Unfavorable
consequences about the pore-pressure and rock strength are
showed with the time rock exposure. Wellbore instability is
discussed according to pore-pressure, effective stress,
plastic zone and radial displacement results obtained in
this document.
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[en] FAILURE EVALUATION OF UNSATURATED SOILS: STUDY OF THE MORRO DO ÁGUIA LANDSLIDE, SALVADOR, BA / [pt] AVALIAÇÃO DE RUPTURA DE SOLOS NÃO SATURADOS: ESTUDO DO ESCORREGAMENTO DO MORRO DO ÁGUIA, SALVADOR, BAANDRÉIA BORGES DOS SANTOS 19 July 2018 (has links)
[pt] O estudo da ruptura de taludes em solos não saturados tem se tornado possível com o desenvolvimento de modelos que simplificam a elaboração da curva característica e estimam valores da resistência ao cisalhamento não saturada. Este trabalho utiliza dados de ensaios de campo e de laboratório para a realização de três simulações numéricas para o talude de corte localizado no Morro do Águia, em Salvador. O talude é de um perfil residual de solo siltoso oriundo de rocha metamórfica de gnaisse e migmatitos. A ruptura ocorreu aproximadamente dois anos após a execução de trabalhos de terraplenagem no
período de construção da avenida Luís Eduardo Magalhães. A metodologia consistiu em levantar os dados disponíveis de ensaios realizados logo após a ruptura do talude, realizar ensaios complementares com o objetivo de obter dados de entrada para as simulações em três diferentes cenários. Foram realizados os
seguintes ensaios: caracterização e análise mineralógica; curva de retenção; resistência ao cisalhamento por cisalhamento direto com as amostras inundadas, na umidade natural e com as amostras secas ar. Os cenários escolhidos para as simulações foram: análise de estabilidade considerando solo totalmente saturado em perfil de camada simples; análise de estabilidade acoplada com análise de fluxo com solo parcialmente saturado em camada simples e análise de estabilidade acoplada com análise de fluxo em solo parcialmente saturado em perfil de camada dupla. O estudo também estimou o ângulo (fi ao quadrado)b pela metodologia proposta por Vilar (2006). O resultado das simulações mostrou que o mecanismo de ruptura foi reproduzido quando se considerou o parâmetro não saturado (fi ao quadrado)b. O modelo simplificado, considerando o solo todo saturado, não reproduziu o mecanismo de ruptura. O (fi ao quadrado)b estimado pela metodologia de Vilar (2006) foi de 16 graus. O resultado das análises utilizando (fi ao quadrado)b = 16 graus não diferiu das análises utilizando (fi ao quadrado)b = 18 graus. O resultado das simulações mostrou que a ruptura ocorreu devido a infiltrações à montante do talude, em período de chuva de distribuição histórica atípica e período prolongado, que atingindo a profundidade do NA elevou a sua cota a zonas de instabilidade, causando a ruptura. / [en] The study of slope stability in unsaturated soils become possible with the development of models that simplify the construction of the characteristic curve and estimate values of unsaturated shear strength. This work presents the results of two stability analysis of a cut slope in Morro do Águia in Salvador, which had
collapsed after construction of Luís Eduardo Magalhães Avenue. The slope is made of silty clay residual soil from metamorphic rocks originated by gneisses and migmatites. The methodology of analysis consists in collecting five undisturbed soil samples scattered in the area of study. Characterization and mineralogical analysis were performed; retention curve was constructed; and strength resistance by direct shear was determinate with samples in three conditions: flooded, in natural moisture and dried in air. The methodology of simplified estimation unsaturated shear strength (Vilar, 2006) was used to determinate (phi square)b. Computer simulations obtained from tests results were presented to three situations: first condition the safety factor was obtained considering stability analyses with saturated soil; second condition the soil was unsaturated and the groundwater flow consider rainwater during 86 days before rupture slope
and afterwards was made the stability analysis; third condition the groundwater flow was modeled considering rainwater during 20 days afterwards was made the stability analysis. As a result of these analysis, the rupture mechanism that occurred at the time of the collapse is only reproduced by simulation when the parameter unsaturated (phi square)b is introduced, which occur at the second simulation. The
value of (phi square)b obtained by Vilar methodology was 16 degrees.
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[en] NUMERICAL MODELLING OF INFILTRATION OF HYDROCARBONS IN UNSATURATED SOILS USING THE FINITE VOLUME METHOD / [pt] MODELAGEM NUMÉRICA DA INFILTRAÇÃO DE HIDROCARBONETOS EM SOLOS NÃO SATURADOS UTILIZANDO O MÉTODO DE VOLUMES FINITOSPAMELA ALESSANDRA R YAQUETTO 06 October 2009 (has links)
[pt] Uma grande parcela da população depende de águas subterrâneas para o consumo. Assim, vazamentos dos tanques de gasolina representam um risco significativo de saúde pública, além dos riscos de incêndio e explosão que o vazamento de vapores destes tanques pode causar nas linhas de esgotos dos edifícios. Estes tanques estão em geral localizados na zona não saturada dos solos, acima do nível freático. Torna-se assim importante avaliar a mobilidade destes compostos nestas condições e em particular de prever a sua chegada no lençol freático. Esta avaliação pode ser feita através de procedimentos numéricos de análise. O principal objetivo deste trabalho é a implementação numérica de um programa que simule o fluxo transiente de NAPLs (non aqueous phase liquids) em meios porosos não saturados. A solução numérica é obtida pela utilização do método dos volumes finitos. Para representar as características hidráulicas dos solos, a função Brooks e Corey e os modelos de Brooks e Corey-Burdine são utilizados. O trabalho apresenta detalhes do programa desenvolvido e o seu uso para simular ensaios de fluxo de gasolina e gasolina misturada com etanol realizados na PUC em estudos anteriores. / [en] A large proportion of the population depends on groundwater for consumption. Thus, leakage of gasoline tanks represents a significant risk to public health besides the risk of fire and explosion in the sewer lines, due to the flammable gases. These tanks are generally located in the unsaturad soil above the groundwater level. It is therefore important to evaluate the mobility of these compounds under these conditions and in particular to predict its arrival in the water table. This assessment can be done by numerical procedures for analysis. The main objective of this work is the numerical implementation of a program that simulates the transient flow of NAPLs (non aqueous phase liquids) in unsaturated porous media. The numerical solution is obtained by using the method of finite volumes. To represent the hydraulic characteristics of soils, the function of Brooks and Corey, as well as the Brooks and Corey-Burdine’s model are used. The essay presents details of the program developed and its use to simulate the flow testing of gasoline and gasoline blended with ethanol made in the PUC in previus studies.
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[en] LOCAL INSTABILITY OF PIPES UNDER COMBINED LOODING / [pt] FLAMBAGEM LOCAL DE DUTOS SUJEITOS A CARREGAMENTOS COMBINADOSPATRICIA REIS VITORIA 25 February 2002 (has links)
[pt] Dutos são sistemas eficientes e seguros para o transporte
de óleo e gás. O estudo da capacidade de carga de dutos em
condições de serviço envolvendo o transporte de
produtos agressivos e sujeitos a altas temperaturas e
pressões ganha atualmente maior interesse dada a severidade
das condições de operação e a crescente necessidade de
manutenção e adaptação dos dutos existentes às condições
atuais de serviço. No entanto,a presença de defeitos e
imperfeições em segmentos de dutos pode ocasionar a redução
na resistência do mesmo e eventualmente sua falha.
Este trabalho tem como objetivo a previsão do comportamento
de dutos sujeitos a cargas combinadas, tendo em vista os
carregamentos que podem ocorrer em campo.
São contemplados nestes carregamentos efeitos térmicos,
movimentos geotécnicos,pressão de operação. No caso de
assentamento de solo, o duto pode estar submetido a
efeitos de flexão que resultam em curvaturas excessivas.
Como consequência ocorre a flambagem local do duto e
desenvolvem-se rugas. Nestas condições podem surgir
deformações acima dos valores limites estabelecidos em
normas.Tendo em vista a natureza tri-dimensional do
problema e a investigação do fenômeno de flambagem local,
faz-se necessário o entendimento do comportamento
tridimensional de cascas em condições de grandes
deslocamentos e grandes deformações em regime elasto-
plástico.Neste trabalho desenvolvem-se alguns modelos para
a previsão do comportamento de dutos submetidos a cargas
combinadas. Procura-se reproduzir as condições de ensaio de
laboratório de modo a se desenvolver um modelo de previsão
confiável. Para tal foram tomados como referência alguns
resultados de ensaios disponíveis na literatura. Aspetos de
modelagem de condições de contorno e carregamento são
enfocados. Dado o desenvolvimento de rugas e de grandes
deformações estão presentes também outros aspectos
importantes da modelagem como o aparecimento de regiões de
auto-contato nas rugas.Alguns exemplos numéricos analisados
com o programa comercial de elementos finitos ABAQUS são
apresentados. / [en] Pipelines are efficient and safe systems for the transport
of oil and gas. The study of the load capacity of these
systems under functional conditions which include
the transport of aggressive products under high
temperatures and pressures has gained larger interest due
to the severe operation conditions and growing needs for
maintenance and adaptation of the existing pipelines to
these conditions. However, the presence of defects and
imperfections in pipe segments may lead to reduction of
resistance and eventually to failure.
The scope of this dissertation is the prediction of the
behavior of pipelines subjected to combined load conditions
and sequences till collapse, reproducing those which occur
on field and in laboratory tests. Axial forces, internal
pressure and bending are applied to the model in order to
reproduce thermal effects, operating pressure and
ground movements. In the case of soil settlement the
pipeline may be subject to bending effects which result in
excessive curvatures. As a consequence local buckling
occurs with the development of wrinkles. Under these
conditions strains above those recommended in the codes can
take place.Due to the three dimensional nature of the
problem the investigation of the local buckling phenomena,
requires the understanding of the behavior shells under
large displacement and large strain conditions in elasto-
plastic regime.In the present work some models are
developed for the prediction of the behavior of pipelines
subjected to combined loading. Validation of these models
allows us to accompany and establish experimental programs.
Some reference laboratory results available in the
literature are included. Aspects of the modeling such as
boundary and loading conditions, material modeling
and solution procedure are addressed. The development of
wrinkles and large deformations brings into the model
additional aspects such as the presence of self-contact
areas. Numerical examples are analyzed using the commercial
finite element program ABAQUS.
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[en] ASSESSMENT OF GROUNDWATER RECHARGE AND SUSTAINABLE RESOURCES IN A SMALL CRYSTALLINE FRACTURED ROCK DRAINAGE BASIN WITH NUMERICAL MODELING / [pt] AVALIAÇÃO DE RECARGA E DE SUSTENTABILIDADE DE RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÂNEOS DE UMA MICRO-BACIA USANDO MODELAGEM NUMÉRICAANA BEATRIZ DA CUNHA BARRETO 10 January 2011 (has links)
[pt] A avaliação da recarga subterrânea e de sua variação temporal e espacial,
em bacias hidrográficas, é essencial para estudos de sustentabilidade de recursos
hídricos e requer, na maior parte das vezes, o uso de um modelo numérico de
fluxo 3D. Geralmente, dados como mapas geológicos e pedológicos estão
disponíveis, a localização e geometria das principais feições estruturais podem ser
identificadas a partir de imagens de satélite, em ambiente SIG, e dados de
hidrologia superficial e de elevação de terreno são fáceis de conseguir. No
entanto, para se utilizar um modelo numérico que forneça uma primeira avaliação
da sustentabilidade de uma explotação, é necessário alimentá-lo com dados de
propriedades hidráulicas consistentes com a faixa de valores representativos dos
tipos de rocha que compõe a bacia. Uma revisão de dados hidrogeológicos de uma
série de localidades mostra que, enquanto as propriedades hidráulicas das rochas
fraturadas apresentam uma grande variação em seus valores, quando analisadas de
forma indiscriminada, ao serem agrupadas por tipo litológico, apresentam uma
faixa de variação mais restrita (i.e. granito fraturado vs. gabro fraturado). Há um
grande volume de dados relativos a projetos de disposição de lixo radioativo,
mineração e engenharia civil, em diversos sítios ao redor do mundo, em que
foram feitas investigações detalhadas do meio fraturado. Dados de um
determinado maciço fraturado podem ser usados em outro, não investigado, como
uma primeira aproximação, desde que possuam o mesmo tipo litológico e
pertençam a ambientes tectônicos semelhantes. Este tratamento foi utilizado para
modelar a vazão sustentável de uma pequena bacia de drenagem no Noroeste
Fluminense. Dados relativos às estruturas dominantes e aos sistemas de fraturas
foram extraídos de imagens de satélite, fotos aéreas e de afloramentos, e tratados
em ambiente SIG. O modelo de fluxo subterrâneo foi construído com dados de
elevação do terreno, mapas geológicos, registros hidrológicos históricos bem
como mapas pedológicos e de uso da terra. O programa FEFLOW (Diersch, 1998)
foi usado para simular a distribuição espacial e temporal da recarga subterrânea na
bacia e diferentes cenários de explotação de água subterrânea. O modelo mostrouse
capaz de fornecer uma primeira aproximação das reservas subterrâneas da bacia
e de avaliar a relação entre o fluxo subterrâneo e dos cursos d’água superficiais,
em condições naturais e nos cenários de explotação, sendo assim uma ferramenta
útil para análises de sustentabilidade de exploração destes recursos. / [en] The estimation of groundwater recharge and its spatial and temporal
variability in a drainage basin is essential for sustainability assessments and
requires, in most cases, the use of an appropriate 3D numerical flow and transport
model. For most drainage basins, the bedrock and overburden geology maps exist,
the location and geometry of major structural features can be identified using
available GIS databases, and surface water and terrain elevation data at an
appropriate scale are readily available. In order to use 3D models to provide an
initial assessment of the sustainability of the groundwater resource extraction of a
specific drainage basin, the 3D model has to be populated with hydraulic
properties that are consistent with the range of values that are representative of the
rock types that underlie the drainage basin. A review of hydrogeological data
from a number of sites shows that while there is a wide range in the hydraulic
properties of fractured rocks in general, the range for individual rock types is
more constrained, (i.e. fractured granite versus fractured gabbro). There is a great
amount of hydrogeological data from fractured rock masses that have been
investigated in detail as part of nuclear waste, mining and civil engineering
projects around the world. Data from a specific site can be used as a first approach
in another one, not investigated, once they have the same geologic characteristics
and tectonic environment. This approach was used to model the sustainable
groundwater yield of a small drainage basin in Southeast Brazil. Data on major
structures and fracture systems were extracted from satellite images, aerial photos
and outcrop expositions using GIS environment. The groundwater flow model
was constructed using terrain elevation data, geology maps, hydrological records,
as well as soil type and land use maps. FEFLOW (Diersch, 1988) was used to
simulate the spatial and temporal distribution of groundwater recharge in the
basin, using different pumping scenarios. The model was capable to yield a good
estimation of groundwater resources in the watershed, as a first approach, and to
assess groundwater and surface water relations in natural conditions and in stress
scenarios being a useful tool for sustainability analysis of groundwater
exploitation.
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[en] SNAP OFF OF EMULSION DROPS IN THE FLOW THROUGH A CONSTRICTED CAPILLARY / [pt] ANÁLISE DO PROCESSO DE QUEBRA DE GOTA DE EMULSÕES NO ESCOAMENTO ATRAVÉS DE UM CAPILAR COM GARGANTAFLAVIO LAGE BORMANN 08 April 2011 (has links)
[pt] A formação de emulsões está presente em diversas atividades industriais,
incluindo o setor petrolífero. A análise de quebra de gota em capilares com
garganta remete ao estudo da formação de emulsões e suas características em
meios porosos. Esta dissertação apresenta um modelo numérico baseado nas
equações de conservação, e na teoria da lubrificação. O modelo foi desenvolvido
considerando as duas fases como fluidos Newtonianos, e o sistema de equações
diferencias resultante foi resolvido pelo método de diferenças finitas centrais,
implementado em ambiente MATLAB®. Determina-se o campo de pressão dos
fluidos, bem como sua interface ao longo do tempo. A análise da influência de
parâmetros, tanto da geometria do capilar quanto das propriedades dos fluidos,
indicou comportamentos adequados em comparação com os dados disponíveis
na literatura. Observou-se que a viscosidade do fluido da fase contínua possui
maior influência no tempo de formação de gota, do que a viscosidade do fluido
da fase dispersa. O tempo de quebra de gota da fase dispersa varia linearmente
com a viscosidade da fase contínua. Observa-se que o raio da garganta do
capilar influencia diretamente no tempo de quebra de gota, onde para raios
menores, o tempo de formação de gota será menor do que para um raio de
garganta maior, devido a um gradiente de pressão capilar mais elevado. / [en] The snap off of emulsion drops appears in several industrial activities,
including the oil industry. The analysis snap off in a constricted capillary is related
to the study of emulsion formation and its characteristics in a porous media. This
thesis presents a numerical model based on the conservation equations and
lubrification theory developed for Newtonians fluids. The resulting system of
differential equations was solved by finite difference and the code implemented in
MATLB®. The analysis of the effect of different parameters, such as the
geometry of the capillary and the liquid proprieties, indicated appropriate
behaviors in comparison to data in the literature. It was observed that the
viscosity of the continuous phase fluid has a stronger influence in the snap off
time than the viscosity of the dispersed phase fluid. The snap off time rises with
the viscosity of the continuous phase fluid. It was observed that the variation of
the radius of the neck directly influences the snap off time, where smaller throat
radius leads to shorter snap-off time, due to stronger capillary pressure gradient.
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[en] NUMERICAL MODELLING OF TWO-PHASE FLOW AND TRANSPORT IN POROUS MEDIA WITH MASS TRANSFER AND COSOLVENCY / [pt] MODELAGEM NUMÉRICA DE FLUXO BIFÁSICO E TRANSPORTE EM MEIOS POROSOS COM TRANSFERÊNCIA DE MASSA E CO-SOLVÊNCIAANDREA FERREIRA BORGES 24 February 2005 (has links)
[pt] Neste trabalho foi desenvolvido um programa para simulação
numérica do fluxo bifásico em meios porosos com
transferência de massa entre as duas fases e transporte dos
solutos em cada fase. O programa calcula o aumento da
mobilidade da fase não aquosa e da solubilidade de seus
componentes na água como resultado da adição de um co-
solvente. O objetivo foi simular problemas de contaminação
no subsolo com líquidos imiscíveis com a água e a
remediação através da técnica de injeção de co-solventes,
assim como a contaminação a partir de vazamentos de
gasolina acrescida de álcool em postos de abastecimento.
Podem-se ainda resolver problemas de fluxo bifásico
envolvendo uma fase gasosa. Foi desenvolvido e implementado
um modelo para a transferência de massa durante o fluxo das
duas fases. O cálculo das propriedades das duas fases ao
longo do tempo é feito utilizando o diagrama ternário de
fases. Para resolver as equações do fluxo e do transporte
de solutos foi empregado o método de elementos finitos. / [en] A computer code was developed for numerical simulation of
two-phase flow in porous media considering mass transfer
between the phases involved and solute transport in each
phase. Enhanced mobility of nonaqueous phase and enhanced
aqueous solubility of its components as a result of
cosolvent injection are calculated. The objective of this
work was to simulate subsurface contamination by nonaqueous
phase liquids and remediation utilizing cosolvent injection
technique, and also contamination by gasoline with alcohol
from fuel tanks. It is also possible to solve two-phase
flow problems involving a gaseous phase. A model for mass
transfer during two-phase flow was developed and
implemented. Properties variation with time for both phases
is calculated using ternary phase diagram. Finite element
method was used to solve flow and solute transport
equations.
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[pt] MODELAGEM NUMÉRICA DA RESPOSTA SÍSMICA DE DEPÓSITOS DE SOLO MOLE / [en] NUMERICAL MODELING OF THE SEISMIC RESPONSE OF SOFT SOIL DEPOSITSMIGUEL ANGEL VILLALOBOS BRAVO 19 September 2019 (has links)
[pt] Os depósitos de solo próximos à superfície podem influenciar significativamente a amplitude, duração e conteúdo de frequências do movimento causado por terremotos. A avaliação de danos causados pelos terremotos indica que os menores níveis de dano se produzem em edificações com fundação em solo rijo, enquanto que os maiores níveis de dano se produzem, em geral, em estruturas fundadas em solo mole. O objetivo desta pesquisa é analisar a resposta sísmica de três sítios conformados por solo mole de alta plasticidade não susceptíveis à liquefação, classificados como sítios tipo E ou F segundo a norma de construção International Building Code, cuja classificação é baseada na velocidade da onda cisalhante nos 30 primeiros metros do perfil de solo. Este estudo focou em realizar simulações numéricas, chamadas análises de resposta de sítio com terremotos de projeto em rocha determinados em função do estudo de ameaça sísmica local. Foram usados os programas de análise de propagação de ondas 1D SHAKE2000 e D-MOD2000. O primeiro incorpora o modelo de análise linear equivalente. O segundo é um programa de análise não linear baseado no modelo constitutivo hiperbólico MKZ, com capacidade de realizar análises em termos de tensões totais e em termos de tensões efetivas mediante modelos de degradação cíclica e geração e redistribuição de poropressão. Este estudo verificou que movimentos de alta intensidade propagados verticalmente através de um perfil de solo mole induz altos níveis de deformação cisalhante resultando em um maior amortecimento do solo o que produz a atenuação das acelerações. Na análise das histórias de deslocamento relativo, observou-se vários ciclos com deslocamentos máximos entre 12 e 24 cm, o que sugere que o deslocamento poderia ser um parâmetro mais representativo do potencial de dano do movimento, observando-se que o deslocamento, em oposição à aceleração, é amplificado à medida que a intensidade do movimento aumenta. / [en] Near surface soils can greatly influence the amplitude, duration, and frequency content of ground motions. The survey of damage caused by earthquakes indicates that the lowest levels of damage occur in structures founded on rock or hard soil, while most of the damage occurs usually in structures founded in soft soil sites. The scope of this research is to analyze the seismic response of three sites with high plasticity soft soil deposits not susceptible to liquefaction, classified as sites E or F according to the building code International Building Code, whose classification is defined by the time averaged shear wave velocity over the top 30 meters of the soil deposit. This study focused on generating data from numerical simulations, called site response analyses. To this end, design earthquakes on rock are determined considering the local seismic hazard. For this study the programs of one-dimensional wave propagation analysis SHAKE2000 and D-MOD2000 were used. The first one is a well known code for the equivalent linear method. The second, is a nonlinear analysis code based on the hyperbolic constitutive model MKZ, capable of performing analyses in terms of total stresses and in terms of effective stresses incorporating models of cyclic degradation and, generation and redistribution of pore pressure for sands and clays. This study verified that high intensity motions vertically propagated through a soft soil profile induce high levels of shear strain resulting in greater soil damping which produces the attenuation of the acceleration. From the analysis of the relative displacement histories of the ground, which shown many cycles with a maximum displacement between 12 and 24 cm, it is suggested that the displacement could be a more representative parameter of the potential of damage of strong motions, showing that the displacement, as opposed to the acceleration, is amplified as the intensity of the motion increases.
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