Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Hamilton José de Mello / Banca: Carlos Elias da Silva Junior / Resumo: Com o desenvolvimento da indústria metal-mecânica e a crescente demanda por formas mais ecológicas de utilização e manutenção dos recursos naturais, tem-se a meta de utilizar e gerar menos resíduos que sejam nocivos ao meio-ambiente, bem como aos seres humanos. Isso se aplica aos processos de usinagem, nos quais se procuram por fontes alternativas de lubrificação, as quais reduzam os malefícios gerados ao ecossistema. Seguindo essa vertente tem-se a técnica de mínima quantidade de lubrificação - MQL, a qual preza por uma maior eficiência do processo ao utilizar menos fluido se comparada com o uso de líquidos refrigerantes em abundância. Porém, a utilização de MQL demanda certos cuidados no que se refere à limpeza da zona de corte, e às trocas de calor do sistema ferramenta-peça. Portanto, o presente trabalho analisou o comportamento da técnica de MQL associada à limpeza, onde foram utilizados três tipos de fluidos: Rocol Biocut 9000 fluido próprio para a aplicação na técnica de MQL, Quimatic Tapmatic ME-2: fluido sintético, normalmente utilizado na refrigeração convencional, mas que tende a ter resultados bons na utilização em MQL e um terceiro fluido VCI Aqua 180: fluido com propriedades anticorrosivas e com inibidor de empastamento. Todos os fluidos foram diluídos nas proporções 1:5 ou seja uma parte de óleo e cinco partes de água (83% de diluição em agua), 1:10 ou seja uma parte de óleo e dez partes de água (90,90% de diluição em agua) além do óleo puro. Dessa forma, foram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the development of the metal-mechanic industry and the growing demand for more ecological ways of using and maintaining natural resources, the goal is to use and generate less waste that is harmful to the environment as well as to humans. This applies to machining processes in which alternative sources of lubrication are sought, which reduce the damage to the ecosystem. Following this strand is the technique of minimum amount of lubrication - MQL, which values a greater efficiency of the process when using less fluid when compared with the use of abundant soft liquids. However, the use of MQL requires certain care regarding the cleaning of the cutting zone, and the heat exchanges of the tool-part system. Therefore, the present work analyzed the behavior of the MQL technique associated to cleaning, where three types of fluids were used: Rocol Biocut 9000 suitable for the application in the MQL technique, Quimatic Tapmatic ME-2: synthetic fluid, normally used in refrigeration conventional but which tends to have good results in the use in MQL and a third VCI Aqua 180 fluid: fluid with anticorrosive properties and with impasto inhibitor. All the fluids were diluted 1: 5 in either one part oil and five parts water (83% dilution in water), 1:10 or one part oil and ten parts water (90.90% dilution in water) plus pure oil. In this way, process output variables were analyzed, such as roughness, circularity deviation, G ratio (volume of removed material / volume of worn grinding ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

En el siglo XX la política del agua en España se han caracterizado por el aumento de la oferta hídrica y por la construcción de nuevas infraestructuras tanto de regulación (presas) como de distribución (redes de tuberías). Sin embargo, en el siglo XXI, el paulatino aumento de la demanda ha originado que satisfacer estas necesidades sea cada vez más y más difícil. El agua es un recurso abundante pero no inagotable. Debido al cambio climático, las sequías son más frecuentes y la utilización del recurso exige mayores niveles de eficiencia. Todo esto ha motivado que, en la actualidad, las políticas del agua se centren en la minimización de los consumos y en la renovación de las infraestructuras existentes. Numerosos estudios han abordado el problema de la renovación de las tuberías de una red de distribución urbana. Éstos se centran en la utilización de nuevos materiales, la determinación precisa del orden de sustitución de las tuberías, la obtención del periodo óptimo de renovación y la minimización de los costes. Esta tesis comienza con una revisión bibliográfica de las necesidades de inversión económica en la renovación de las tuberías, facilita las principales características de los materiales más comúnmente empleados en las redes de distribución y muestra las principales ventajas e inconvenientes, así como el coste, de las nuevas técnicas de rehabilitación y renovación sin zanja. Asimismo, también presenta los últimos trabajos en la obtención de sistemas soporte a la decisión para elegir el orden de renovación de las tuberías. A continuación, se analiza la influencia de los costes del agua y de la energía en la obtención del periodo óptimo de renovación. Para ello, se propone una revisión de la metodología tradicional que incluye por primera vez, además de los costes anteriores, los sociales originados por la ejecución de una renovación y los posibles ahorros que se pueden obtener si la obra se realiza entre varias empresas. / Pardo Picazo, MÁ. (2010). Influencia de los costes del Agua y la Energía en la renovación de tuberías [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8426

[ES] La creciente demanda de agua, en cantidad y calidad, percibida en los países en desarrollo, debido a la intención de satisfacer las múltiples necesidades de una cada vez mayor población urbana que busca mejorar su nivel de vida, ejerce permanente presión sobre los gestores del agua, a base de la mejora constante de su desempeño y los obliga a replantearse su plan de acción, hasta ahora inconsistente y trivial en la mayoría de ellos, comprometiendo el equilibrio entre los aspectos que se involucran en el servicio de abastecimiento de agua. Mejorar el desempeño de los abastecimientos les significará que deben convertirse, temprano mejor que tarde, en gestores de sistemas de agua sostenibles, siempre que se comprendan bien y acaten las normas y políticas recomendadas para este fin, con sensatez y disciplina, por todos los involucrados del escenario hídrico urbano. Por nuestra parte, conocedores que la optimización del desempeño en los abastecimientos de agua aún debe concretarse y plantearse de forma más comprensible, práctica y sencilla para todos los organismos operadores del entorno, en un lenguaje técnico específico e integral, nace este trabajo de investigación para adaptar un primer conjunto de indicadores sociales, económicos y ambientales que permitan diagnosticar la sostenibilidad en sistemas urbanos de agua potable mediante el Índice de Sostenibilidad de Abastecimientos - ISA -; y con base en ello, su clasificación y posterior selección de alternativas generales para ser incluidas en un plan de medidas que permita mejorarla. El método ISA aquí propuesto, se evalúa mediante la intervención y puesta en práctica en varios abastecimientos de agua del Ecuador. Buscándose recabar siempre las mejores experiencias, conclusiones y recomendaciones aprovechables en los países aún en vías de desarrollo. / [EN] La creciente demanda de agua, en cantidad y calidad, percibida en los paÍses en desarrollo, debido a la búsqueda por satisfacer las múltiples necesidades de una cada vez mayor población urbana que requiere mejorar su nivel de vida, ejerce permanente presión sobre los gestores del agua, a base de la mejora constante de su desempeño y los obliga a replantearse su plan de acción, hasta ahora inconsistente y trivial en la mayoría de ellos, comprometiendo el equilibrio entre los aspectos que se involucran en el servicio de abastecimiento de agua. Mejorar el desempeño de los abastecimientos les significará que deben convertirse, temprano mejor que tarde, en gestores de sistemas de agua sostenibles, siempre que se comprendan bien y acaten las normas y políticas recomendadas para este fin, con sensatez y disciplina, por todos los involucrados del escenario hídrico urbano. Por nuestra parte, conocedores que la optimización del desempeño en los abastecimientos de agua aún debe concretarse y plantearse de forma más comprensible, práctica y sencilla para todos los organismos operadores del entorno, en un lenguaje técnico específico e integral, nace este trabajo de investigación para adaptar un primer conjunto de indicadores sociales, económicos y ambientales que permitan diagnosticar la sostenibilidad en sistemas urbanos de agua potable mediante el índice de Sostenibilidad de Abastecimientos - ISA -; y con base en ello, su clasificación y posterior selección de alternativas generales para ser incluidas en un plan de medidas que permita mejorarla. El método ISA aquí propuesto, se evalúa mediante la intervención y puesta en práctica en varios abastecimientos de agua del Ecuador. Buscándose recabar siempre las mejores experiencias, conclusiones y recomendaciones aprovechables en los países aún en vías de desarrollo. / Benavides Muñoz, HM. (2010). Diagnóstico de la sostenibilidad de un abastecimiento de agua e identificación de las propuestas que la mejoren [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8910

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Coorientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Luis Miguel Chagas Costa Gil / Banca: Mônica Feijó Naccache / Resumo: Nesta tese propõem-se investigar os escoamentos com superfície livre de fluidos newtonianos e hiperconcentrados de reologia não-newtoniana, com aplicação no âmbito de catástrofes naturais. Esta temática apresenta duas vertentes: uma visão das ciências sociais sobre riscos e catástrofes e seus impactos de ordem econômica e social; uma segunda vertente no plano da engenharia (visão mais mecanicista) que trata do estudo dos escoamentos de fluidos lamosos em corredores de lavas torrenciais, canais e encostas íngremes, com presença de um tipo específico de instabilidade na superfície livre, as roll waves. O fenômeno roll wave é caracterizado por sua configuração periódica, com frentes de ondas que se deslocam com elevada velocidade. Assim, a capacidade destrutiva do escoamento é potencializada com a presença destas instabilidades. Nesta tese procura-se identificar as condições de geração destas ondas e suas propriedades através de modelagem matemática e numérica. Para se estabelecer um modelo matemático que represente o fenômeno em questão, parte-se das equações fundamentais de conservação da massa e quantidade de movimento (equações de Cauchy), levando-se em consideração as hipóteses de águas rasas, com introdução do modelo reológico de Herschel Bulkley na parte viscosa do tensor de tensões. A técnica de análise de estabilidade linear é usada no equacionamento em variáveis adimensionais, tendo sido estabelecido dois critérios para a geração das roll waves: o primeiro está relacionado com número de Froude > , em que é o número de Froude mínimo necessário para geração de roll waves e o segundo é determinado em função da frequência de perturbação < , onde é a frequência máxima de perturbação possível à geração destas ondas. Identificadas tais condições, um... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis follows the investigation of free surface flows of Newtonian and hyperconcentrated (non-Newtonian) fluids on natural disasters context. This research presents two approaches, being the first approach a vision of natural hazards and disasters and their social consequences; and the second, the engineering plan (mechanical point of view) which is the study of muddy fluids in corridors, steep slopes and open channels with the presence of a specific type of instability on the free surface known as the roll waves. Roll wave phenomenon is characterized by its periodic configuration with moving wavefronts at high speed. Thus, the destructive capability of flow is enhanced by the presence of roll waves. This thesis attempts to identify generation conditions for these waves and also their properties, both through mathematical and numerical modeling. In order to establish a mathematical model that represents the phenomenon, the system of equations composed by mass and momentum conservation (Cauchy's equations) is used, taking into account the assumptions of shallow water, and introducing the Herschel-Bulkley rheological model on the viscous stress tensor. The technique of linear stability analysis is used on the system on dimensionless variables. Two criteria are established for the generation of roll waves: the first is related to Froude number > , where is the minimum Froude number for the generation of roll waves; and the second is determined by the disturbance < , where is the maximum disturbance frequency possible to the generation of these waves. Identified these conditions, a mathematical model (1D) determines the main properties of roll waves, such as amplitude, length and propagation velocity. This model is established by rewriting the equations in a moving coordinate system. As this model i... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este trabalho lida com o escoamento incompressível ao redor de pares de cilindros rígidos e imóveis, posicionados de forma alinhada em relação a uma corrente uniforme. São dois os objetivos desta pesquisa: o primeiro é estabelecer relações de causalidade entre características físicas do escoamento e as mudanças observadas nas forças e no campo fluido com as variações do número de Reynolds (Re) e do espaçamento entre os corpos; e o segundo consiste em compreender a influência mútua entre tridimensionalidades e interferência no escoamento. Utilizou-se o método de elementos espectrais para realizar simulações bi e tridimensionais do escoamento. Os espaçamentos entre centros (lcc) analisados vão de 1,5 a 8 diâmetros, e eles são comparados com o caso de um cilindro isolado. A faixa de Re vai de 160 a 320, compreendendo a transição na esteira. O foco foi dado nas instabilidades de pequena escala (modos A e B). Dados referentes ao número de Strouhal, coeficiente de arrasto médio, flutuação do coeficiente de sustentação e correlação axial são apresentados. Com auxílio de visualizações do escoamento, são propostos mecanismos que explicam o fenômeno de interferência, refletido no comportamento das curvas. Os resultados mostraram que simulações bidimensionais são insuficientes para se prever a combinação (Re, lcc) de inversão do arrasto. Verificou-se também que, quando o espaçamento é menor do que o crítico, o processo de transição na esteira se dá de forma diferente do observado para um cilindro isolado. / This work deals with the incompressible flow around pairs of rigid and immovable circular cylinders in tandem arrangements. There are two goals in this research: the first one is to find causality relationships between physical characteristics of the flow and the changes that are observed in the forces and in the flow field with the variation of the Reynolds number (Re) and the distance between the bodies; and the second one is to comprehend the mutual influence between three-dimensional structures and interference. The spectral element method was employed to carry out two- and three-dimensional simulations of the flow. The centre-to-centre distance (lcc) of the investigated configurations varies between 1.5 and 8 diameters, and they are compared to the isolated cylinder case. The Re range goes from 160 to 320, covering the transition in the wake. We focused in the small scale instabilities (modes A and B). Data of Strouhal number, mean drag coefficient, RMS of the lift coefficient and axial correlation are presented. With aid of flow visualizations, we propose mechanisms to explain the interference phenomenon, which is reflected in the behaviour of the graphics. The results show that two-dimensional simulations are not sufficient to predict the (Re, lcc) pair correspondent to the drag inversion point. We also verified that, in the cases where lcc is lower than the critical spacing, the transition in the wake happens in a way different from the one observed in the flow around a single cylinder.

Orientador: Analice Costacurta Brandi / Banca: Gilcilene Sanchez de Paulo / Banca: Marcio Teixeira Mendonça / Resumo: O presente trabalho investiga a transição laminar-turbulenta devido a ondas de Tollmien-Schlichting para o escoamento de Poiseuille incompressível, bidimensional, de um uido viscoelástico, utilizando a equação constitutiva Giesekus. A Teoria de Estabilidade Linear e a Simulação Numérica Direta são utilizadas para veri car a estabilidade de escoamentos de uidos viscoelásticos a perturbações não estacionárias. Na análise LST a equação de Orr-Sommerfeld é modi cada para um uido viscoelástico e resolvida pelo método da estimativa (Shooting). Enquanto que, na formulação DNS, as equações de Navier-Stokes, juntamente com a equação constitutiva Giesekus, são resolvidas utilizando métodos de diferenças nitas compactas de alta ordem. Com o objetivo de avaliar as curvas neutras de estabilidade e as taxas de ampli cação, diferentes simulações numéricas são realizadas variando-se os parâmetros adimensionais no modelo Giesekus e comparando com o uido Newtoniano. As técnicas LST e DNS mostraram-se ferramentas e cientes na análise espacial da estabilidade de escoamentos viscoelásticos do tipo Giesekus, permitindo uma melhor compreensão da in uência dos parâmetros adimensionais desses escoamentos e contribuindo com resultados originais na veri cação da estabilidade de escoamentos viscoelásticos utilizando o uido Giesekus. / Abstract: The present work investigates the laminar-turbulent transition due to Tollmien-Schlichting waves for the incompressible two-dimensional Poiseuille ow of a viscoelastic uid, using the Giesekus constitutive equation. Linear Stability Theory and Direct Numerical Simulation are used to verify the stability of viscoelastic uid ows to unsteady disturbances. In the LST analysis, the Orr-Sommerfeld equation is modi ed to a viscoelastic uid and solved by Shooting method. Whereas, in the DNS formulation, the Navier-Stokes equations with the Giesekus constitutive equation are solved using high-order compact nite di erence methods. In order to evaluate the neutral stability curves and the ampli- cation rates, di erent numerical simulations are performed by varying the dimensionless parameters in the Giesekus model and their results are compared with the Newtonian uid. The LST and DNS techniques proved to be e cient tools to the spatial stability analysis of viscoelastic uid ows of the Giesekus type, allowing a better comprehension of the dimensionless parameters in uence of those ows, contributing with originals results to veri cation of the viscoelastics uid ows stability using Giesekus uid. / Mestre

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vitor.pdf: 5712854 bytes, checksum: b3b56770c9a5e06888ee08b2683bc9e8 (MD5) Previous issue date: 2011-07-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / O movimento da água em solos não saturados (zona vadosa) pode ser descrito pela equação de Richards, obtida pela combinação da equação de conservação de massa e da lei de Darcy-Buckingham. Usualmente essa equação é representada sob três formas básicas: h - baseada na carga de pressão, θ - baseada na umidade volumétrica e mista - baseada na combinação das duas variáveis. Essas equações são matematicamente equivalentes; porém, em geral, suas aproximações numéricas podem levar a resultados bastante diferentes. Neste trabalho foram validados e comparados modelos numéricos, implementados em um código computacional na linguagem C, para a aproximação da equação de Richards, nas suas três formas, em uma dimensão. Para isso, empregou-se o método de diferenças finitas centrado no espaço e atrasado no tempo. Visando melhorar a conservação de massa dos modelos utilizados e o tempo de execução do programa, principalmente em problemas que apresentam mudanças bruscas nas condições de contorno e/ou camadas estratificadas, foram também implementadas três estratégias para a escolha do passo de tempo, assim como técnicas para aproximar as não-linearidades nos pontos intermediários da malha computacional e naqueles situados nas interfaces das camadas. A validação dos modelos acima se deu através da comparação das soluções aproximadas com a solução semi-analítica de Philip e a totalmente analítica de Srivastava e Yeh para colunas de solos homogêneas e estratificadas. A partir de dados disponíveis na literatura avaliou-se também a precisão e a eficiência das metodologias estudadas nas: i) aproximações da condutividade e da capacidade hidráulica e ii) na aplicação das estratégias de passo de tempo, quanto à precisão dos resultados simulados, à conservação de massa e ao tempo de execução do programa. De acordo com o desempenho das metodologias analisadas foram apontadas as melhores opções para a solução de cada problema, indicando-se assim alternativas na implementação de modelos numéricos para o escoamento da água na zona vadosa.

A presente proposta tem como objetivo investigar numericamente a influência de uma inserção porosa em um tubo com contração súbita, no qual duas contrações abruptas diferentes foram empregadas com razão entre as seções de 0,285 e 0,10. Casos com escoamento em regime laminar e turbulento são estudados. Na simulação numérica, são empregadas as equações macroscópicas de conservação de massa, quantidade de movimento e de grandezas turbulentas baseadas no conceito da dupla decomposição, as quais são válidas em todo o domínio computacional. Para o fechamento das equações, modelos de turbulência macroscópico k-e lineares de Alto e Baixo Reynolds e não linear de Alto Reynolds são empregados. Primeiramente, os resultados da simulação, sem a inserção porosa, são comparados com dados obtidos de experimentos existentes na literatura, onde o principal parâmetro de comparação é o coeficiente de perda de carga localizada (kc) devido às súbitas mudanças de seção. Em seguida, o escoamento no duto é simulado numericamente com uma inserção porosa. Parâmetros como porosidade, permeabilidade e espessura são variados, onde, para cada caso, as perdas de carga no duto e o comportamento do escoamento na região de contração são analisados e comparados com os respectivos casos sem inserção porosa. No escoamento em dutos com contração súbita, observa-se uma bolha de recirculação logo após a contração que causa uma diminuição da área útil de passagem de fluido, fenômeno conhecido como vena contracta. A contração adicional (vena contracta) gera uma perda de carga ainda mais elevada, assim uma inserção porosa colocada logo após a contração pode diminuir ou eliminar essa recirculação reduzindo seu efeito no aumento da perda de carga. Porém, por outro lado, a própria inserção porosa gera uma perda de carga adicional. Além disso, em muitas situações na engenharia é desejável eliminar ou reduzir a recirculação, bem como uniformizar o escoamento à jusante da contração no duto. No entanto, dependendo de certos parâmetros, tais como porosidade, espessura e permeabilidade da inserção porosa, a perda de carga gerada pode ser muito elevada. Logo, este trabalho visa investigar o problema de forma a obter um melhor entendimento da interdependência dos parâmetros que compõem o meio poroso no comportamento global do escoamento. No cálculo da perda de carga localizada no duto para os casos sem inserção porosa em escoamento turbulento, os resultados obtidos utilizando o modelo de turbulência não linear apresentam uma melhor concordância com os resultados experimentais encontrados na literatura se comparados aos obtidos através dos modelos lineares. Para os casos com inserção porosa, os resultados mostram que apesar da redução ou eliminação da recirculação, as perdas de carga são sempre mais elevadas se comparadas aos casos sem inserção porosa. Além disso, este trabalho mostra o quanto a bolha de recirculação é amortecida e, ao mesmo tempo, o quanto de perda de carga adicional é gerada dependendo de cada inserção porosa considerada, o que pode ser de extrema utilidade em muitos projetos termo-mecânicos, onde, por exemplo, se deseja reduzir ou eliminar a bolha de recirculação e aumentar a troca de calor.

As aplicações do escoamento de um jato em fluxo cruzado estão em diversas áreas, como na descarga do ar da cabine de aeronaves, no resfriamento das pás das turbinas a gás, no sistema de propulsão de foguetes. No presente trabalho foi realizada uma simulação numérica do escoamento em regime permanente utilizando o software FLUENT. Para validar o modelo numérico empregado baseou-se no trabalho realizado por Calay e Holdo [

O jato livre ocorre quando um fluido é expandido por meio de um bocal ou orifício para um meio no qual o escoamento não é diretamente afetado por um contorno fixo. Este tipo de escoamento possui uma considerável importância para aplicações industriais, automotivas e aeroespaciais sendo ainda que a melhor compreensão deste tipo de escoamento contribui para otimização de processos e provê análises importantes para o entendimento de fenômenos mais complexos tais como os escoamentos bifásicos e reativos. Desta forma, se faz cada vez mais necessária à realização de análises detalhadas sobre a abordagem de modelagem da turbulência, verificação de hipóteses assumidas para regiões do jato e avaliação de parâmetros que influenciam o escoamento cisalhante livre. Neste trabalho, o problema do jato livre circular axissimétrico foi analisado numericamente. As equações da conservação de massa, quantidade de movimento, energia e da turbulência foram discretizadas aplicando o método de volume finitos. Três diferentes modelos de turbulência, o k- padrão, k- realizável e o v2-f, disponíveis no programa Fluent foram avaliados para jatos livres turbulentos incompressíveis, subsônico e supersônico. Resultados numéricos para cada caso simulado foram comparados com dados experimentais disponíveis na literatura. Adicionalmente hipóteses feitas pela teoria da auto-similaridade na região denominada desenvolvida foram avaliadas. Entre os resultados obtidos se destacam que os modelos testados devem ser utilizados criteriosamente para uma determinada condição de escoamento, o esquema de discretização de segunda ordem apresenta-se como o mais indicado para condições supersônicas, enquanto para o escoamento incompressível e subsônico os esquemas de primeira e segunda ordem fornecem soluções semelhantes. Os parâmetros da região desenvolvida variam com a condição de origem do jato e não somente com a quantidade de momento na saída do jato, como supunha a teoria clássica da similaridade.