Resumo: O conceito de velocidade terminal é largamente utilizado na modelagem, projeto e otimização de diversos processos industriais, e o estudo do tema é motivado devido à possibilidade de aplicações em diversos sistemas, como no craqueamento catalítico por leito fluidizado e tratamento de água. A literatura traz muitos estudos sobre velocidade terminal de uma única partícula em um meio contínuo, mas poucos em sistemas trifásicos, e nem todos descrevem certos detalhes como regime de bolhas e trajetória real da partícula em queda. Aparentemente os resultados apresentados em outros estudos são conflitantes em relação ao aumento ou a diminuição da velocidade terminal, comparando a ausência e presença de gás disperso em um meio líquido contínuo. Devido à quantidade limitada de modelos que levem em conta ambas as fases fluidas e outras características do sistema fora de parâmetros empíricos e fatores de segurança, bem como os aparentes conflitos entre os resultados reportados em literatura, neste trabalho utilizou-se uma coluna de bolhas com diâmetro fixo e esferas de plástico de diversos diâmetros e densidades, para verificar como a velocidade terminal é influenciada pela presença de bolhas, bem como pela trajetória que a partícula percorre em sua queda pela coluna. As esferas apresentam trajetórias distintas da retilínea (como oblíqua e helicoidal). Esta alteração na trajetória retilínea influencia na velocidade terminal da partícula. Quando há um fluxo ascendente de líquido, o perfil de velocidade promove uma influência pouco significativa. A presença de bolhas provoca a diminuição da velocidade terminal da maior parte das esferas analisadas, chegando a uma diminuição de até 51%, exceto para as de maior diâmetro, devido à colisão das esferas com as bolhas, e uma estabilização das oscilações sofridas pelas esferas de maior diâmetro, provocando um aumento da velocidade terminal de até 19%. A influência do fluxo de bolhas também está ligada à proximidade com a parede da coluna, pois a concentração de bolhas é maior na parte central da coluna. Os modelos apresentados em literatura para estimativa da velocidade terminal em meio trifásico não apresentam resultados satisfatórios se comparados aos dados experimentais, tendendo a superestimar a velocidade terminal da partícula, possivelmente devido à ausência de parâmetros que considerem os efeitos da trajetória e/ou da presença das bolhas. Os resultados obtidos e a quantificação dos efeitos da trajetória, do perfil de velocidades da fase líquida e da presença de bolhas sobre a velocidade terminal da partícula fornecem informações importantes que podem permitir a melhoria e desenvolvimento de novos modelos onde haja a necessidade de utilizar a velocidade terminal de partículas na presença de mais de uma fase fluida, como a decantação e fluidização.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T16:13:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T17:02:07Z : No. of bitstreams: 1 161383.pdf: 2359135 bytes, checksum: ac8f3dc533827760ee683f747b452bef (MD5) / Este trabalho apresenta uma um modelo matemático e o seu correspondente tratamento numérico para a estimação da trajetória seguida por manchas de petróleo derramadas no mar. Com este objetivo é desenvolvido um modelo matemático baseado nas equações de Navier-Stokes aplicadas à mancha de óleo, integradas ao longo da espessura da mancha, obtendo-se um modelo 2D-h. Devido à similaridade das equações governantes obtidas com as equações que governam os escoamentos em Águas Rasas, uma metodologia numérica comunmente empregada neste tipo de escoamentos é utilizada. Esta metodologia consiste na resolução semi-implícita das equações governantes, isto é, as equações da conservação da quantidade de movimento são resolvidas explicitamente e a equação a massa em forma implícita. Ainda esta metodologia é desenvolvida utilizando-se coordenadas curvilíneas generalizadas, com o intuito de captar facilmente as complexas geografias costeiras para os casos de derrames em regiões litorâneas.