Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224673.pdf: 6535816 bytes, checksum: 26f7fa469fb91c19a926254897166605 (MD5) / Este trabalho trata do estudo teórico experimental sobre a determinação dos níveis de rendimento de uma bomba hidráulica de engrenagens externas, baseado na análise da temperatura do fluido hidráulico que circula pela mesma. Com base nas equações da mecânica dos fluidos e da termodinâmica básica, modela-se o comportamento da bomba de engrenagens em regime permanente, onde, com a inclusão de um modelo simplificado do desgaste interno estudado, simula-se a queda do seu rendimento. Desta forma é possível, através da medição da variação da temperatura do fluido entre a câmara de entrada e de saída da bomba de engrenagens, predizer que nível de rendimento que esta possui para uma dada pressão de trabalho. Vários estudos sobre técnicas de como se medir a perda do rendimento nas bombas de engrenagens tem sido apresentados, mas todos estão relacionados à variáveis de difícil medição e/ou com alto custo associado. O modelo proposto baseia-se no uso de termopares simples e na comparação de temperaturas. Por meio da utilização de uma bancada desenvolvida para simular situações reais de funcionamento das bombas hidráulicas de engrenagens, é possível demonstrar os resultados experimentais obtidos para diversas situações de funcionamento e realizar a comparação entre os dados simulados no modelo. A análise dos resultados obtidos auxiliará na tomada de decisão de quando o componente já teve seu ciclo de vida completado, evitando desta maneira a baixa eficiência dos sistemas hidráulicos e, por conseqüência, a perda da produtividade em máquinas hidráulicas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-31T03:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343720.pdf: 2037557 bytes, checksum: 9fa3a75bec05f074541dcb7113b66c77 (MD5) Previous issue date: 2016 / Uma análise da viabilidade técnico-econômica de sistemas solares com-binados a bombas de calor para aquecimento de água é conduzida neste trabalho com o objetivo de estimular o uso de energia solar térmica no Brasil. Duas configurações distintas são propostas: (1) sistema solar com dois reservatórios conectados em série e uma bomba de calor ar-água atuando como fonte de energia auxiliar; e, (2) sistema solar com dois reservatórios conectados em paralelo e uma bomba de calor água-água. Além dessas, duas configurações alternativas para o sistema solar convencional foram tomadas como referência para as análises. Todos os sistemas foram modelados no software TRNSYS, dedicado a simulações transientes, considerando-se dados climatológicos de um ano meteoro-lógico típico (typical meteorological year - TMY) para cidade de Flori-anópolis-SC. Dados de catálogo fornecidos por fabricantes foram utili-zados para determinar o desempenho dos coletores solares e das bombas de calor. Os sistemas são direcionados ao aquecimento de água em larga escala, isto é, a empreendimentos com grande consumo de água quente, como condomínios residenciais, hospitais e hotéis, visto que possuem maior potencial para economia de energia e redução de custo, justificando assim o aumento do investimento inicial devido à introdução da bomba de calor no sistema. Nesse sentido, busca-se determinar qual dos sistemas retornará ao usuário a melhor relação custo-benefício segundo o critério do ganho líquido no ciclo de vida do empreendimento. O método de Monte Carlo foi utilizado para analisar o impacto de incertezas do padrão de consumo na viabilidade econômica dos sistemas. Os resultados mostram que todos os sistemas apresentados são capazes de proporcionar ganhos líquidos positivos ao usuário. A quantificação desse ganho depende, no entanto, do dimensionamento dos sistemas em função da área de coletores, do tamanho dos reservatórios de armazenamento de energia e da capacidade da bomba de calor, além dos parâmetros econômicos adotados. De modo geral, o sistema combinado à bomba de calor ar-água demonstrou desempenho superior em termos de eficiência energética global em relação aos demais, e foi capaz de proporcionar ganhos líquidos comparáveis aos sistemas solares convencionais.<br> / Abstract : This work presents an analysis of the simulated performance of two combined solar heat pump water heating systems, aiming to provide technical data to promote the use of thermal solar energy in buildings in Brazil. Two configurations of combined solar-heat pump domestic water heating systems were proposed: (1) a dual tank solar system combined to an air-source heat pump (ASHP); and, (2) a dual tank solar system combined to a water source heat pump (WSHP). A single and a dual tank traditional solar system were also undertaken as reference systems. The four systems of interest were modeled in the TRNSYS software and simulated for a year in order to compare their performances. Simulations were performed for a typical meteorological year (TMY) using climate data of Florianópolis, Brazil. Actual manufacturers catalog data were used to simulate both the solar collector and the heat pumps performances. Focus is given on large daily hot water consumers, such as multi-residential buildings, hospitals or hotels, in order to explore their higher potential for energy and cost savings, and improve the economic justifiability of the proposed systems through the economy of scale. The economic feasibility of the proposed systems was assessed by means of Life Cycle Savings Analysis (LCSA). Uncertainty analysis was carried out through a Monte Carlo approach. Results showed that all systems are profitable. The potential savings depend however on different combinations of economic parameters as well as design parameters such as collector area, storage volume and heat pump capacity. In general, the solar system combined to an ASHP showed better performance, and was able to provide economic savings comparable to the traditional solar systems.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduaçao em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T14:43:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 211533.pdf: 921600 bytes, checksum: 81d143d32212757bc4f8e1f4960f1021 (MD5) / Resumo: A área de aplicação dos sistemas de bombeamento capilar tem sido ampliada e muitos estudos têm sido voltados para a solução de problemas pendentes relacionados com a sua estabilidade de funcionamento. Estes sistemas apresentam uma forte dependência com as propriedades do elemento poroso que compõe a bomba capilar. Propriedades como o diâmetro crítico de percolação, a permeabilidade e a condutividade térmica determinam os limites de funcionamento destes evaporadores capilares. Este trabalho tem o objetivo de estudar e otimizar as rotas de fabricação de elementos porosos para uso em bombas capilares, assim como, de avaliar a utilização de técnicas baseadas em análise de imagens e em simulação de processos físicos em representações geométricas destas microestruturas para a caracterização das amostras porosas produzidas. Pós de níquel, de aço inoxidável 316L, de mulita e de alumina foram utilizados como matéria-prima para a sinterização dos elementos porosos. Os parâmetros de sinterização foram modificados buscando-se o ajuste das propriedades das estruturas porosas à aplicação em bombas capilares. Dentre as técnicas empregadas para a determinação destas propriedades, pode-se citar: análise de imagens, porosimetria por intrusão de mercúrio e métodos experimentais para determinação da porosidade, da permeabilidade e da condutividade térmica. As rotas de fabricação, assim como, os respectivos parâmetros de sinterização mais adequados são apresentados para cada material utilizado. Elementos porosos de níquel com diâmetro crítico de 0,9 mm, permeabilidade de 86 mD e condutividade térmica de 32 W/m.K, de aço inoxidável 316L com diâmetro crítico de 2,5 mm, permeabilidade de 53 mD e condutividade térmica de 9 W/m.K e de material cerâmico com diâmetro crítico de 0,3 mm, permeabilidade de 35 mD e condutividade térmica de 6 W/m.K foram obtidos. Os elementos porosos cerâmicos fabricados possuem as propriedades mais adequadas para o uso em sistemas de bombeamento capilar.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduaçao em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:48:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226675.pdf: 11977958 bytes, checksum: 3e49a7da6dc8960938ca4c1c9dd46bf7 (MD5) / Novos avanços tecnológicos têm sido alcançados com circuitos de tubos de calor e circuitos de bombas capilares. Na sua forma mais simples, o sistema é constituído por uma bomba capilar, um condensador, um reservatório e linhas para transporte de líquido e de vapor. A circulação do fluido de trabalho pode ser conseguida através de estruturas capilares constituídas de níquel ou de aço inoxidável sinterizado, polietileno e nylon. Micro-ranhuras internamente usinadas axial ou circunferencialmente a tubos também se apresentam como alternativa viável para o bombeamento do fluido térmico, garantindo a movimentação do fluido na ausência da gravidade. Circuitos de bombas capilares não têm necessidade de potência elétrica externa para o seu funcionamento e não apresentam vibrações e desgaste devido à ausência de partes móveis. Além disto, são flexíveis no que diz respeito ao posicionamento e número de condensadores e evaporadores, localizados em diferentes posições, reduzindo o peso da estrutura de controle térmico, que é um requisito fundamental em satélites e mesmo estações orbitais. Atualmente, para de torná-las confiáveis e competitivas, as pesquisas enfocam na minimização de problemas relacionados com a partida, a presença de bolhas de vapor no canal de líquido, a presença de gases não condensáveis e a capacidade de recuperação das bombas capilares em caso de colapso. Neste trabalho, resultados teóricos para a condição de regime permanente, relacionados ao comportamento termodinâmico e de transferência de calor do circuito são apresentados, considerando que a evaporação do fluido térmico ocorre na interface entre o elemento poroso e a parede interna da bomba capilar. O modelo proposto considera como critério básico, que o sistema opera em condição estável, enquanto a frente de vapor se mantiver na interface. Os valores de potências, bem como campos de temperaturas calculadas pelo modelo foram comparados com valores medidos em laboratório. Ao contrário de bombas capilares de micro-ranhuras circunferenciais, bombas capilares de elementos porosos conferem maior capacidade de transferência de calor, mas tem um comportamento instável em situações próximas aos limites de operação, exigindo cuidados especiais tanto na montagem quando na escolha e na qualidade do fluido de trabalho. Duas bancadas experimentais foram utilizadas para avaliação das bombas capilares desenvolvidas neste trabalho. As bombas testadas apresentaram capacidades de bombeamento capilar variáveis na faixa de 3 a 25 kPa considerando diferentes tipos de materiais como elementos porosos, como polietileno, níquel, aço inoxidável, e material cerâmico a base de alumina. Os resultados experimentais foram obtidos utilizando acetona e amônia como fluido de trabalho. O comportamento térmico das bombas capilares de elementos porosos foi comparado com o comportamento térmico de bombas capilares de micro-ranhuras circunferenciais, utilizando acetona e amônia como fluidos de trabalho. Os resultados do trabalho mostram o potencial de utilização das bombas capilares de elementos porosos e apontam as direções nas quais o sistema poderia ter seu comportamento otimizado. O modelo teórico apresenta resultados satisfatórios, requerendo ainda ajustes complementares para que ele seja definitivamente validado com os resultados experimentais

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T21:02:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:49:59Z : No. of bitstreams: 1 142987.pdf: 34652095 bytes, checksum: b2d38d77dc589f4cd8a72bbd5b8961d5 (MD5)

Orientador : Prof. Dr. Daniel Costa dos Santos / Coorientador : Prof. Dr. José Junji Ota / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 18/12/2015 / Inclui referências : f.102-109 / Área de concentração: Engenharia Ambiental / Resumo: As empresas de saneamento estão entre os maiores consumidores de energia elétrica no mundo. Em termos gerais, 90% do seu consumo energético são direcionados ao funcionamento dos conjuntos motobomba. Esse trabalho analisou critérios que atestem a ocorrência de cavitação, por meio da indução do fenômeno a um sistema. Utilizaram-se bombas centrífugas em diferentes tipos de associação, variando-se suas velocidades de rotação. Assim, analisaram-se parâmetros de Net Positive Suction Head (NPSH), número de Thoma, índice de cavitação incipiente, entre outros. Além de propostas para o cálculo aproximado do NPSH requerido, quando este não for conhecido. A comparação entre as situações de operação normal e de indução de cavitação dos conjuntos motobomba, resultou em impactos significativos sobre o rendimento do conjunto, uma queda na eficiência de 21,4% para conjunto motobomba simples e 21,6% para conjuntos motobomba em série. Palavras-chave: cavitação, NPSH, eficiência, indicadores, rendimento. / Abstract: Sanitation companies are among the largest consumers of electricity in the world. Overall, 90% of its energy consumption is directed to the operation of pumping sets. This study analyzed the criteria attesting the occurrence of cavitation, through the phenomenon induction to a system. There were used centrifugal pumps in different association types, varying their speed. Thus, were analyzed the parameters Net Positive Suction Head for (NPSH and Thoma number of incipient cavitation index), among others, in addition to the proposals for the approximate calculation of the required NPSH when it is not known. The comparison between the situations of normal operation and the motor pump sets cavitation induction resulted in significant impacts on the sets income, a drop in efficiency from 21.4% to set simple pump and 21.6% for pump sets in series. Key-words: cavitation, NPSH, rotation, indicators, efficiency.

Orientador: João Zangrandi Filho / Banca: João Alberto de Oliveira / Banca: Mauro Pedro Peres / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Banca: Gilbert Silva / Resumo: O desenvolvimento do projeto e a manufatura das máquinas de pistões axiais de vazão variável são atividades desenvolvidas por poucas empresas no mundo. Uma pesquisa para obter informações sobre o projeto deste tipo de equipamento, revelou pouquíssimas informações técnicas sobre este assunto. Talvez pela falta de uma literatura específica sobre o projeto e o funcionamento deste tipo de equipamento, as empresas brasileiras ainda não conseguiram desenvolver um projeto totalmente nacional. Este tipo de máquina tem grande aplicação na área industrial, móbile e aeronáutica. A importância do desenvolvimento deste trabalho justifica-se pela conquista de uma tecnologia dominada apenas por empresas estrangeiras, causando nas indústrias brasileiras que utilizam esta máquina, uma dependência tecnológica. Sendo assim, este trabalho visa oferecer às empresas brasileiras especializadas em bombas hidráulicas, informações sobre o funcionamento e também uma metodologia detalhada sobre o dimensionamento desta máquina. Calcular e desenhar uma determinada máquina não garante o seu perfeito funcionamento e também não assegura um sucesso sob o ponto de vista mercadológico. Portanto, foi realizado um estudo minucioso, além de uma discussão sobre o assunto com técnicos e engenheiros sobre a melhor forma de usinagem e montagem. Esta etapa precisa ser considerada tão importante quanto necessária. No desenvolvimento deste trabalho há uma apresentação sobre as bombas hidrostáticas disponíveis no mercado. Após a fundamentação teórica sobre o funcionamento da máquina swashplate, descrevendo detalhadamente cada um dos seus componentes, é apresentada uma metodologia para o dimensionamento dos principais parâmetros deste equipamento. Apresenta-se finalmente uma aplicação do método desenvolvido com um exemplo prático, discutindo os resultados alcançados. / Abstract: Designing and manufacturing of axial piston swashplate machines are activities that few companies have developed around the world. A research in order to obtain information about the design of this kind of machine has revealed only a small amount of technical bulletins. Maybe because of the lacking of a specific literature about designing and how this kind of machine works, brazilian industries have not yet developed a true national design. This machine has many application in the industrial, mobile and aeronautical area. How important this work is justified by the conquering of technology in a world where only foreign industries have it. In this way the present work offers to the brazilian industries that deals with hydraulics, information about how these machines run and a methodology teaching the way how to calculate the machine elements.. Calculating and drawing are not sufficient steps to have a machine running and are not a guarantee of success in the market too. That is why a detailed study, besides a discussing with machine operators and industry engineers was conducted in order to obtain better machining and assembling processes. This step must be considered as important as necessary. Therefore in the way to have this work accomplished, at first, the pumps available in the market are described. The work itself presents the theory related to this kind of machine, a way to explain how it works and describes in detail each part together with a methodology to calculate the machine main parameters. Finally an example of the application of the method is developed. / Doutor

Selecciona el sistema de bombeo más adecuado para alimentar con agua de mar la planta de ósmosis inversa instalada en la unidad minera Cerro Lindo perteneciente a la Compañía Minera Milpo S.A.A., la cual cuenta con un sistema de succión y descarga desarrollado por el área de diseño e ingeniería. / Trabajo de suficiencia profesional

En el caserío de Huaca Bandera, distrito de Pacora, sus habitantes no cuentan con agua por red pública, además de existir una gran distancia desde donde viven hasta el lugar más cercano con agua potable, y utilizan una motobomba de gasolina para la extracción de agua de un pozo ya que es su única forma de conseguir agua y ésta no resulta económicamente viable. La calidad de vida de las personas se ve afectada y requiere de agua como fuente vital para satisfacer sus necesidades básicas como alimentarse, cocinar, asearse, lavar, riego de campo, etc.; por esta razón este trabajo de tesis se centra en un proyecto de inversión social para la extracción de agua mediante el uso de bomba solar, y así suministrarla a las personas de Huaca Bandera, aprovechando la energía solar mediante un sistema paneles solares. Para la investigación se realizó un diagnóstico de la situación actual de la calidad de vida de los habitantes del caserío y así se conoció el entorno en que estas personas viven, además se determinó la demanda de agua necesaria, mediante un estudio de campo y recopilación de información a través de encuestas. Se dimensionó el sistema de bombeo solar a utilizar, resultando una motobomba de 15 HP de potencia y unos paneles solares de 1 kW. Una vez identificado se realizó una comparación con las características de los sistemas más compatibles al proyecto y con los datos obtenidos se decidió por criterio económico la mejor alternativa. En los resultados se evidencia un abastecimiento de agua del 66,67%, aumentando un 33,15% la diferencia con respecto a lo recomendado por Digesa, todo esto gracias al óptimo desempeño del sistema de paneles solares. Esta propuesta mejorará la calidad de vida de los habitantes de Huaca Bandera, brindándoles más agua para realizar sus actividades y necesidades básicas, además de ahorrar tiempo y dinero que perdían acarreando agua. El proyecto dio lugar al resultado de un valor actual neto (VAN) de S/.12 574,60, lo que lo convierte en un proyecto rentable y que beneficiará a los habitantes del caserío de Huaca Bandera. / Tesis

Orientador: Martin Tygel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T19:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BarretoFilho_ManueldeAlmeida_M.pdf: 4852690 bytes, checksum: e751405e09d0ab3936a4ce81fc9df0fd (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Para uma operação ótima de um Sistema de Bombeio Mecânico, faz-se necessário o controle permanente sobre o comportamento da carga atuante na profundidade em que se encontra assentada a bomba de fundo. Para tanto, dispõe-se atualmente apenas de um dinamômetro de superfície, que registra, com a coluna de hastes em movimento, o valor numérico das forças que atuam na extremidade superior da haste polida. O resultado é o traçado de uma carta dinamométrica de superfície, a qual nada mais representa do que os efeitos gerados pela carga atuante na bomba de fundo, após terem se propagado através da coluna de hastes. Como sabemos, estes efeitos detectados na superfície, trazem consigo degenerações que foram incorporadas durante a referida propagação, o que vem mascarar o . real comportamento da bomba de fundo. Logo, as informações provenientes desta ferramenta, mostram-se, na maioria .das situações operacionais, ineficientes, com o problema tomando-se crítico no caso dos poços profundos (profundidades acima de 1000 metros). O problema consiste, então, em inferir, a partir dos dados de superfície, sob que condições operacionais de fundo está se processando o bombeio mecânico. Embora algumas soluções, usando hipóteses simplificadoras, têm sido descritas e utilizadas correntemente, a completa formulação do problema e a construção dos correspondentes algorítmos de solução constituem-se ainda em ativa área de investigação acadêmica e industrial. Neste trabalho, propõe-se um método de cálculo que possibilita determinar o deslocamento em relação a posição de equilíbrio de qualquer ponto da coluna de hastes e os esforços ali atuantes, ambos em relação ao tempo, a partir das medições realizadas na profundidade desejada. O presente método incorpora algumas novas contribuições, por exemplo uma formulação mais realista do atrito envolvido no sistema, com base nas interações fluido dinâmicas nas hastes e tubulação, bem como incluindo a possibilidade de uso de hastes de fibra de vidro, o que pode ser uma opção industrial para o futuro. o procedimento é válido, mesmo em se tratando de grandes profundidades de assentamento da bomba de fundo, altas velocidades de bombeio e elevados cursos da haste polida. Finalmente, o algorítmo apresenta boa performance computacional / Abstract: Optimal operation of Sucker Rod Pumping System requires standing monitoring of the acting load at the depth where the pump is located. For that purpose, only a surface dynamometer is available, which registers the acting forces at the moving upper end of the polished rod at several time instants. The resulting information is the so-called dynamometric surface chart, which represents, during the measuring period, the load effects at the bottom of the well after these have been propagated to the top. As well known, these measurements do not reflect the true behavior of the system at the depth location of the pump, but are contaminated by the propagation along the entire rod string. Therefore, it is not adequate to directly rely upon obtained surface data to correctly monitor the well pumping operation, the situation becoming more critical in deep wells (with depths larger than 1000 meters). The problem is, then, to infer, from the surface data, the operation behavior of the pumping system at the downhole. Although some solutions using simplifying assumptions, have been given and are of current use, the full formulation of the problem and the construction of complete and accurate algorithms to solve it, still constitute an active area of academic and industrial investgation. In this work, a method is proposed to determine the dislocations, as well as the acting forces, at any desired depth location of the rod string, and at time instant of the measuring period, based only on the surface data. In the way, one can obtain dynamometric charts at any desired depth location. The method incorparates some new contributions to the ones available in the literature, such as a more realistic fluid-dynamic formulation of the friction involved in the become an option for the industry in the future. The procedure described in this work yields good results, even in the case of large depth locations of the pump, large pumping speeds and polished rod strokes. Finally, the algorithm shows also good computational efficiency / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo