Orientadores: Tiago Zenker Gireli, Paulo Vatavuk / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-27T09:39:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_VitorHugoPereirade_M.pdf: 5887313 bytes, checksum: d9a8b6193d7d493225eafddb46579af3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A busca pelo entendimento do comportamento dos fluidos é realizada geralmente por meio de métodos experimentais. Por exemplo, são clássicas as soluções utilizando-se modelos físicos reduzidos na otimização de projetos de grandes estruturas hidráulicas, como as barragens. A utilização de métodos experimentais é onerosa e demanda um tempo relativamente alto. Este fato, associado ao desenvolvimento tecnológico de computadores digitais de alta capacidade de processamento, fez surgir alternativamente às soluções clássicas, modelos computacionais que resolvem as equações que descrevem o comportamento dos fluidos com condições de contorno gerais e geometrias complexas. Neste sentido, este trabalho tratará de uma avaliação comparativa dos resultados obtidos em uma simulação do escoamento por um extravasor de uma barragem utilizando o programa FLOW-3D®, com os obtidos em um modelo físico reduzido presente na Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica (FCTH) da Universidade de São Paulo / Abstract: Usually the research on the the behavior of fluids is developed using experimental methods. For instance, it is usual to apply physical scale models models in the optimization studies of hydraulic structures design, such as dams. Using experimental methods is expensive and demands a relatively high time of tests. This fact, associated with the technological development of digital computers of high processing capacity, has given rise, alternatively to the classical solutions, computational models that solve the equations that describe the behavior of fluids with general boundary conditions and complex geometries. In this way, this report will present a comparative evaluation of the results obtained in a simulation of a flow through a dam spillway using a mathematical model called FLOW-3D® with those obtained in a physical scale model operated by the Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica (FCTH) of the University of São Paulo / Mestrado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Mestre em Engenharia Civil

Esta tese apresenta uma nova metodologia para animação de objetos líquidos em imagens. Contrariamente às técnicas existentes, este método é baseado em um modelo físico, o que proporciona efeitos realísticos. A perspectiva da imagem é obtida com a intervenção do usuário, por um esquema simples de calibração da câmera, o qual permite a projeção da camada da imagem a ser animada sobre um plano horizontal no espaço tridimensional. As equações de águas rasas conduzem a simulação e as informações de altura são projetadas de volta ao espaço da imagem utilizando traçado de raios. Além disso, efeitos de refração e iluminação são aplicados durante este estágio, resultando em animações realísticas e convincentes / This work presents a new methodology for animating liquid objects depicted in a still image. In contrast to existing techniques, the proposed method relies on a physical model to accomplish the animation, resulting in realistic effects. Image perspective is handled through a simple user assisted camera calibration scheme which allows one to project the image layers to be animated onto the horizontal plane in the three-dimensional space. Shallow-Water equations drive the simulation and the resulting height field is projected back to the image space via ray-tracing. Refraction and lighting effects are also accomplished during the ray-tracing stage, resulting in realistic and convincing animations

Neste trabalho, pretendeu-se obter as características da movimentação do ar no início do tempo de admissão em um motor diesel, partindo de sua entrada no cabeçote, passando pelos pórticos de admissão e válvulas, até a câmara de combustão, utilizando dados reais da geometria e do processo de sobrealimentação de um motor diesel. Para tanto, utilizou-se da abordagem clássica da dinâmica dos fluidos para o desenvolvimento de um modelo matemático constituído por equacionamentos que representassem o consumo de ar, a rotacionalidade do movimento do ar nos pórticos e a movimentação de ar no cilindro, descrita por linhas de corrente obtidas a partir da aplicação da teoria de escoamento potencial plano. Os cálculos foram efetuados usando planilhas eletrônicas geradas em aplicativo Excel e, tanto a avaliação dos efeitos da geometria dos condutos quanto a determinação das linhas de corrente, foram realizadas usando o aplicativo gráfico Rhinoceros. Neste trabalho foram estudadas seis condições associadas a seis ângulos de virabrequim do início do tempo de admissão e que geraram seis conjuntos de linhas de corrente. Os resultados foram comparados com ensaios de PIV - particle image velocimetry e apresentaram semelhanças relevantes nos formatos e nos sentidos das linhas de corrente. Concluiu-se que o procedimento utilizado, por sua simplicidade de implementação, não é prático quando há a necessidade de alteração de uma das variáveis envolvidas. Porém, ao desenvolver o equacionamento para os casos apresentados, foi possível estudar o fenômeno em profundidade satisfatória, mesmo com as hipóteses simplificadoras utilizadas. / In this work, the aim was to obtain the air flow characteristics in the beginning of the intake stroke in a diesel engine, considering the inlet in head, its passiage by intake runners and valves, up to the combustion chamber, using values obtained from geometry and supercharging process observed in a specific diesel engine. It was used a classical fluid dynamics approach to develop a mathematical model which represent the air consumption, the rotation of the air at intake runners and the air flow within the cylinder, described by streamlines obtained by the use of potential flow theory. The calculation used Excel electronic spreadsheets and both the effects from geometry of intake runners evaluation and the streamlines generation were conducted in drawing software Rhinoceros. In this work six different conditions, associated at six crankshaft angles in the beginning of the intake stroke were studied, resulting in six streamlines set. The results were compared to a PIV test - particle image velocimetry - and relevant similarities was observed both in shapes and rotation sense of streamlines. The conclusion was that the methodology, considering its simplicity in implementation, it is not the most practical method when a modification in variables involved is necessary. However, this methodology was enough to study the phenomenon in satisfactory depth, even using the simplifying assumptions.

Diversas pesquisas têm demonstrado a importância dos combustíveis biorenováveis como alternativas eficientes na redução da demanda de energia fóssil, aquecimento global e seus efeitos ambientais. Os óleos de pinhão manso e de palma (dendê) com suas diferentes composições de ácidos graxos, estabilidade oxidativa e propriedades fluidodinâmicas, têm chamado a atenção no Peru e Brasil, quando o assunto é a diversificação das matérias-primas para a obtenção de um biodiesel otimizado a partir de misturas desses óleos, com desempenho melhorado e maior resistência oxidativa. Neste trabalho, biodiesel foi produzido pelos métodos de transesterificação convencional e transesterificação assistida por ultrassom. Foram estudadas cinco misturas binárias dos óleos brutos pinhão manso e palma pré-tratados (9,1; 18,2; 28,6; 37,0 e 41,7% de óleo de pinhão manso), utilizando etanol e hidróxido de sódio como catalisador. Para determinar as melhores condições de reação foi utilizado o delineamento experimental proposto pelo método de superfície de resposta tendo como variáveis independentes a relação entre as misturas binárias dos óleos de pinhão manso e palma, a razão molar óleo:etanol e a concentração do catalisador NaOH. As melhores misturas binárias dos óleos brutos foram compostas por 37% de pinhão manso e 63% de palma (1PM1,7P) e pela mistura de 28,6% de pinhão manso e 71,4% de palma (1PM2,5P), ambas propiciando altos rendimentos de ésteres etílicos (maiores que 96,6%) por ambos os métodos, com a diferença que o sistema por ultrassom só precisou de 4 minutos. Além disso, os valores de densidade, viscosidade, ponto de fluidez, ponto de entupimento de filtro a frio (1PM1,7P obtido por ultrassom) e a estabilidade oxidativa (1PM2,5P obtido por ultrassom) dos ésteres ficaram dentro da norma ANP (2014). A mistura binária dos óleos brutos de pinhão manso e palma produziram altos teores de ésteres etílicos com características fluidodinâmicas e de estabilidade oxidativa aprimoradas. / Several researches have demonstrated the importance of bio-renewable fuels as efficient alternatives in reducing the contribution of fossil energy demand, global warming and its environmental effects. Jatropha and palm and biodiesel oils that differ in their compositions of fatty acids, oxidative stability and fluid dynamics properties have caught attention in Brazil and Peru in the diversification of raw materials for production of an optimized biodiesel from mixtures of these oils, with improved performance and higher oxidative resistance. In this study, conventional and ultrasonic assisted transesterification was applied to five binary mixtures of the pretreated jatropha and palm crude oils (9.1, 18.2, 28.6, 37.0 and 41.7% of jatropha oil) using ethanol and sodium hydroxide as the catalyst. In order to determine the best reaction conditions, the experimental design proposed by the response surface method was used, having as independent variables the proportion of jatropha and palm oils in the binary mixtures, the molar oil: ethanol ratio and the NaOH catalyst concentration. The best binary oil mixtures were: 37% of jatropha and 63% of palm (1 PM1,7P) and 28.6% of jatropha and 71.4% of palm (1 PM2,5P), both providing high yields of ethyl esters (greater than 96.6%) by either systems, with the difference that the ultrasound system required only 4 minutes. In addition, density, viscosity, pour point, cold filter plug-in point for 1PM1.7P obtained by ultrasound and oxidative stability for 1PM2.5P by ultrasound of the esters were within the ANP standards (2014). The binary mixture of crude jatropha and palm oils produced high levels of ethyl esters with improved fluid dynamics and oxidative stability characteristics.

O presente trabalho apresenta um estudo numérico sobre o desempenho de trocadores de calor com microcanais. Primeiramente, para a verificação da ferramenta numérica, uma comparação com um estudo experimental conhecido é realizado. Em seguida, aperfeiçoamentos disponíveis na literatura são testados e comparados. As simulações numéricas são realizadas com o software Fluent utilizando o Método dos Volumes Finitos (MVF). O resultado numérico da resistência térmica do dissipador do estudo experimental em que a primeira parte desse trabalho foi baseada ficou em 0,097 °C/W (com uma temperatura máxima de 373 K), enquanto o resultado experimental ficou em 0,090 °C/W, o que representa uma diferença de 7,2 %. São realizados aperfeiçoamentos integrando o trocador de calor a um sistema de refrigeração. Isso reduz a temperatura de entrada e, consequentemente, a temperatura máxima encontrada no sistema (350 K para uma mesma potência dissipada) não havendo mudança na resistência térmica, porém trazendo um ganho em confiabilidade. São apresentadas mudanças na geometria do dissipador diminuindo a área de entrada, com uma sensível piora nos resultados da resistência térmica, fazendo com que a resistência aumentasse de 0,097 °C/W para o canal original para 0,272 °C/W para o canal com menor altura. Apresenta-se um trocador de calor cujos microcanais em suas dimensões longitudinais possuem ondulações, porém os efeitos esperados de melhor mistura e maior área de contato para o fluxo de calor não foram observados para as condições de contorno do experimento original; a resistência térmica calculada foi de 0,102 °C/W. A última análise apresenta uma idealização onde o fluxo de calor é distribuído uniformemente no volume de silício, encontrando-se uma resistência térmica de 0,084 °C/W. / This paper presents a numerical study on the performance of heatsinks with microchannels. For the validation of the numerical tool, a comparison with a known experimental study is carried out, then improvements available in the literature on the subject are tested and compared. The numerical simulations are performed with the Fluent software using the Finite Volumes Method (MVF). The numerical result of the thermal resistance of the heatsink from the experimental study which the first part of this paper is based was 0.097 °C/W, whereas the experimental result was 0.090 °C/W (with a maximum temperature of 373 K), representing a difference of 7.2%. An improvement is performed by integrating the heatsink to a HVAC (Heating, ventilation and air conditioning) system, which lowers the inlet temperature and consequently lowers the highest temperature found in the system (350 K for the same dissipated power) without changing the thermal resistance, but providing gains in reliability. Changes in the heatsink geometry are presented by decreasing the inlet area, with a significant worsening in the thermal resistance results, causing the resistance to vary from 0.097 °C/W for the original channel to 0.272 °C/W for the channel that has the lowest height. A heatsink whose microchannels have waves in their longitudinal dimensions is shown, but the expected effects of better mixing and greater contact area for the heat flux were not observed for the boundary conditions of the original experiment, the calculated thermal resistance was of 0.102 °C/W. The last analysis presents an idealization where the heat flux is evenly distributed in the silicon volume, with a thermal resistance of 0.084 °C/W.

Contempla el estudio de los parámetros fluidodinámicos y el uso efectivo del análisis de modos y efectos de falla como estrategia, aplicado en los camiones compactadores 17250E de la empresa Innova Ambiental S.A sede Surco. Desde enero a octubre del 2014, se comenzó a recopilar datos de todas las fallas de las máquinas, para poder saber cuáles eran los sistemas más críticos y los que más repercutían en las paradas inesperadas, los cuales ocasionaban baja disponibilidad y aumento de costos. Asimismo, una vez acumulada toda la información se pudo saber que el sistema oleohidráulico era uno de los que más recurrencias de fallas presentaban. De enero a octubre del 2015, se prosiguió a las mediciones y estudio de los parámetros fluidodinámicos por tramos del sistema oleohidráualico, para detectar el modo de falla, una vez manifestada la falta de funcionabilidad de los camiones compactadores. A partir de ello, se elaboró el análisis de modos y efectos para obtener la falla potencial, el efecto y la causa; se obtuvo una reducción de incidencias de falla. Finalmente, el marco presentado se ve reflejado en un aumento de la disponibilidad promedio de un 3%, siendo posible que esto se pueda incrementar en el momento en que se incluya el análisis de modos y efectos de falla en la ejecución de los procesos de planeamiento de los mantenimientos. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Realiza el análisis de falla de dos tapones inflables tipo Thru Tubing corridos con Coiled Tubing durante las operaciones de abandono del pozo Mirasol 1 de la empresa Petrominerales Colombia Limited. Lo innovador del Coiled Tubing es que se dobla plásticamente desde el carrete al arco de guía del cuello de ganso. La deformación cedente para el Coiled Tubing se basa en el módulo de Young’E y el esfuerzo de cedencia syE= 30*106 y el típico para el Coiled Tubing sy=80.000lpc, de aquí que la deformación cedente sea dada por sy/E=0,003 o 3.000 micro deformación. / Trabajo de suficiencia profesional

Muestra el estudio de un sistema que brinde las facilidades de recepción, almacenamiento y abastecimiento del combustible de aviación Turbo A-1, teniendo como componentes líneas de tuberías, tanques para el almacenamiento, bombas que permitan la conducción de este fluido hacia las alas de las aeronaves, mediante tubería subterránea, denominada red hidrante; tomándose en cuenta características del fluido como viscosidad, densidad, presión de vapor y pérdidas de presión a lo largo del recorrido del combustible de aviación por la red hidrante. / Trabajo de suficiencia profesional

Diseña el nuevo sistema de bombeo desde la descarga actual en la corona del dique de la poza N°5 hasta la corona del dique de la poza N°6 por la cual se plantea hacer una estación de bombeo en la corona de la poza N°5 y su línea de impulsión para poder elevar la pulpa de este nivel hasta la nueva descarga ubicada en la corona de la poza N°6 (522 m.s.n.m). La Refinería de Cajamarquilla (RDC) que actualmente es propiedad de la empresa Votorantim Metais S.A., es una empresa dedicada al procesamiento metalúrgico de concentrados de zinc y a la comercialización de zinc refinado de alta pureza, aleaciones en diferentes formas y otros subproductos. El procesamiento de estos concentrados genera los residuos sólidos tales como: jarosita, goetitas y relaves de flotación, los cuales son transportados en forma de pulpa hasta las pozas de jarosita y goetitas respectivamente. En vista del cierre por colmatación de la poza N°5, en el año 2013 se construyó la Poza N°6, entre las cotas 485 m.s.n.m (cota de fondo) y la cota 522 m.s.n.m (cota corona de dique), considerando taludes interiores y exteriores 2H:1V, con una capacidad estimada de 3.4 millones de metros cúbicos. Para lo cual, es necesario adecuar el sistema de bombeo existente que viene de la Planta (450 m.s.n.m) hacia la poza N° 5 (490 m.s.n.m) con una impulsión desde esta hasta la corona de la poza N° 6. / Trabajo de suficiencia profesional

Orientador: Roberto André Kraenkel / Banca: Gerson Francisco / Banca: Samuel Maier Kurcbart / Resumo: Estuda-se o comportamento de ondas de superfície em um fluido invícido no limite de curtos comprimentos de onda e levando em conta efeitos não-lineares. Uma equação para este limite é obtida e algumas soluções são exibidas. / Abstracts: The behaviour of surface-waves on a inviscid fluid is studied in the short-wave limit, taking nonlinear effects into account. An equation describing this limit is obtained and some of its solutions exibited. / Mestre