O objetivo deste trabalho foi apresentar um modelo de tratamento dos termos convectivos da equação de transporte e um modelo de discretização dos termos difusivos e fonte da mesma equação. Este trabalho apresenta um completo desenvolvimento da metodologia em três partes. Na primeira parte, apresenta-se uma nova técnica de volumes finitos para resolver problemas de difusão e convecção, com a finalidade de reduzir a falsa difusão e erros de dispersão. No desenvolvimento do método, foi utilizada, como ponto de partida, a técnica "streamline upwind", disponível na literatura de elementos finitos, desenvolvida originalmente por Rice e Schnipke. Essa técnica consiste, essencialmente, em uma discretização especial dos termos convectivos da equação de convecção-difusão e a clássica discretização dos termos difusivos. Visto que os problemas de convecção pura (hiperbólicos) são descontínuos, nenhum método numérico tem sido desenvolvido até o presente tempo que leve à perfeita conservação da propriedade em estudo. Essa técnica, agora proposta, pode minimizar tais problemas, reforçando a continuidade da massa. É apresentado também um tratamento especial do volume de controle, que reduz a falsa difusão e dispersão numérica. A solução de dois problemas "benchmark", um envolvendo convecção pura e o outro uma forte recirculação, demonstrou que o método proposto é acurado. Na segunda parte, o método é estendido, para ser aplicado na solução das equações de Navier-Stokes em regime laminar. Novamente, o novo método de discretização das equações de momentum e continuidade é apresentado. A equação de pressão é obtida da equação da continuidade. O método PRIME é sugerido e apresentado como um esquema que acelera a convergência. Dois outros problemas "benchmark", como o escoamento de jato laminar bidimensional e isotérmico e o escoamento em uma cavidade, foram resolvidos e os resultados mostraram que o método proposto é bastante acurado e adequado para resolver as equações de Navier-Stokes em regime laminar. Na terceira e última parte, a metodologia apresentada é considerada como adequada para resolver problemas complexos como o de jato duplo paralelo. Aqui, as equações k-e, juntamente com as equações de momentum e continuidade, são discretizadas. Definindo um erro máximo de 10-4 para a equação da continuidade, o problema de jato duplo paralelo foi resolvido e seus resultados comparados com os dados experimentais disponíveis na literatura. Embora tenha sido usada malha pouco refinada (apenas 220 pontos nodais), uma aceitável concordância com os dados experimentais foi obtida para o perfil de velocidade ao longo da linha de conto. Por outro lado, o perfil de velocidade perpendicular à seção transversal na região de escoamento completamente desenvolvido está em excelente acordo com os dados experimentais. Os resultados mostraram que o método proposto pode ser aplicado para resolver complexos problemas de mecânica dos fluidos, encontrados em engenharia aeronáutica e mecânica. Estudos posteriores podem ser feitos para estender sua aplicabilidade a problemas tridimensionais.

O presente trabalho tem por objetivo estudar problemas de instabilidade hidrodinâmica e transição para turbulência em escoamentos sobre superfícies côncavas. Para tanto, foi desenvolvido um método computacional de simulação direta das equações de Navier-Stokes, que utiliza o método de diferenças finitas compactas de alta ordem nas direções longitudinal e normal à parede e método espectral na direção transversal ao escoamento. O método é verificado comparando-se os resultados obtidos com resultados obtidos através de análise de estabilidade linear, equações de estabilidade parabolizadas e outros métodos numéricos; e é validado comparando-se os resultados numéricos com resultados experimentais bem documentados. O método desenvolvido permite analisar os processos altamente não lineares que ocorrem nos estágios avançados da transição. São estudados os processos físicos nos estágios mais avançados de desenvolvimento de Vórtices de Görtler, característicos de instabilidade centrífuga em camada limite. Em particular a interação não linear entre Vórtices de Görtler e ondas de Tollmien-Schlichting e a instabilidade secundária em Vórtices de Görtler. As perturbações de 'alta' freqüência desestabilizam os Vórtices de Görtler causando instabilidade secundária. A instabilidade secundária do tipo varicoso, que causa a formação de estruturas do tipo ferradura, é analisada neste estudo.

O difusor de seção anular é frequentemente empregado em turbinas a gás de motores aeronáuticos, dada sua característica de alcançar elevada pressão em espaço físico limitado. Guias e normas que auxiliem no projeto otimizado desse tipo de difusor não contemplam as diversas condições de contorno e regimes de escoamento nos quais o dispositivo pode operar. Para tanto, técnicas de modelagem numérica têm sido aplicadas para predizer o comportamento do escoamento nesse dispositivo e o seu desempenho. Este trabalho propõe a aplicação de ferramenta CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional) para análise dos efeitos no desempenho do difusor tipo anular de núcleo paralelo devido às variações do seu ângulo de divergência e dos números de Reynolds e de Mach do escoamento. O programa FLUENT 13.0 é utilizado para execução das simulações de escoamentos em regimes incompressível e compressível, empregando-se o modelo de turbulência - realizável e tratamento de parede melhorado. As equações de conservação de massa, de quantidade de movimento e de energia são resolvidas pelo emprego do Método dos Volumes Finitos (MVF). Adotou-se a formulação bidimensional axissimétrica para o domínio computacional, assim como as hipóteses de escoamento de ar turbulento, subsônico, em regime permanente, ausência de swirl e ação gravitacional desprezível. Nas simulações de escoamento incompressível, as propriedades do ar são constantes e condição de contorno de velocidade é atribuída na entrada do domínio. Em regime compressível, o fluido é tratado como gás ideal e condição de vazão mássica e temperatura total são impostas na entrada. Na saída da geometria é especificada condição da atmosfera padrão. As paredes são tratadas como adiabáticas, não-deslizantes e não-rugosas. Estudo de refinamento de malha é realizado para garantir a independência da malha nos resultados. O método numérico é validado pela comparação dos resultados obtidos para o coeficiente de recuperação de pressão estática ( ) com dados de estudos experimentais disponíveis na literatura. Os resultados são apresentados para os difusores com ângulos de divergência de , e . Dos resultados, percebe-se que as recirculações se acentuam com o aumento do ângulo e que o fenômeno de separação de escoamento pode ocorrer de forma cada vez mais precoce, seguido de perda acentuada de pressão estática. Além disso, variações nas propriedades do fluido próximo à parede do difusor, quando sujeito a escoamento compressível, contribuem com o melhor desempenho do mesmo se comparado aos resultados do difusor sob regime incompressível.

Análises estruturais, petrográficas e de inclusões fluidas são apresentadas para os veios quartzo auríferos da mina Morro do Ouro, Cinturão Ribeira, sudeste do Brasil. A mineralização de ouro em veios de quartzo está hospedada em rochas metassedimentares de baixo grau metamórfico de idade calimiana, que também apresenta uma mineralização aurífera singenética. Dois sistemas de veios de quartzo auríferos estão presentes: (i) veios NW extensionais subverticais e (ii) veios NE subverticais paralelos ao plano axial da dobras apertadas. Os veios mineralizados são adjacentes a uma falha principal de alto ângulo, cujas relações estruturais indicam orientação desfavorável para reativação friccional. Os veios NW apresentam inclusões fluidas dos sistemas \'CO IND.2\'-\'CH IND.4\' e H2O-CO2-\'CH IND.4\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' com salinidades variáveis (4 a 52% em peso NaCl equivalente), que apresentam evidências de aprisionamento envolvendo os processos de imiscibilidade de fluidos e mistura de fluidos com composições contrastantes. Os veios NE apresentam inclusões fluidas do sistema H2O-CO2-\'CH IND.4\'-\'N IND.2\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' com salinidades variáveis (5 a 45% em peso NaCl equivalente). O aprisionamento dos fluidos ocorreu em temperaturas entre 225 e 240°C para os veios NW, e aproximadamente 208°C para os veios NE, envolvendo processos de imiscibilidade e mistura de fluidos de composições distintas. Os veios extensionais NW foram formados sob flutuação de pressão com valores litostáticos a supralitostáticos (125-240 MPa) durante o estágio de fraturamento pré-sismico. Os veios subverticais NE precipitaram dominantemente sob condições de pressão próximas a valores hidrostáticos (10-70 MPa), posteriormente à redistribuição de fluidos de diferentes reservatórios ao longo da zona de ruptura sísmica. Os fluidos hidrotermais foram provavelmente enriquecidos em ouro devido à interação com as rochas encaixantes e a precipitação do minério é atribuída a mudanças nas propriedades físico-químicas em resposta à imiscibilidade de fluidos aliada à mistura de fluidos com salinidades fortemente contrastantes. Estes processos ocorreram como consequência de flutuações cíclicas na pressão de fluidos, bem como de variações no regime de esforços tectônicos associados a episódios de atividade sísmica em zonas de falha. / Fluid inclusion, petrographic and structural analyses are presented for auriferous veins from the Morro do Ouro Mine, Ribeira Belt, southeastern Brazil. The vein-type Au mineralization at the mine is restricted to structurally-controlled domains in a low-grade Calymmian metassedimentary sequence that host also syngenetic Au mineralization. Two auriferous quartz vein systems are present: (i) NW-trending subvertical extensional veins and (ii) ENE-trending subvertical veins parallel to the axial surface of tight folds. The mineralized veins are adjacent to a major dextral transcurrent fault zone and their structural relationships indicate that this fault is severely misoriented for frictional reactivation. The NW-trending veins present a fluid inclusion assemblage dominated by CO2-\'CH IND.4\' inclusions and H2O-CO2-\'CH IND.4\'-\'N IND.2\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' inclusions of highly contrasting salinities (4 to 52 wt. % NaCl equivalent) and the NE-trending veins present fluid inclusion assemblage dominated by H2O-CO2-\'CH IND.4\'-\'N IND.2\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' inclusions of contrasting salinities (4 to 45 wt. % NaCl equivalent). The entrapment of fluids occurred at temperatures between 225 and 240ºC in NW-trending veins and approximately 208ºC in NE-trending veins, involving processes of fluid immiscibility and mixing between fluids of contrasting compositions. NW-trending extensional veins were formed dominantly under pressure fluctuating between near-lithostatic to strongly supralithostatic values (125-240 MPa) during pre-seismic failure stages. ENE-trending veins precipitated dominantly under near-hydrostatic pressure conditions (10-70 MPa), following discharge of fluids from different reservoirs along the ruptured zone after earthquake rupture stages. The hydrothermal fluids were probably enriched in gold through interaction with the host rocks and its precipitation is attributed to changes of physicochemical properties due to fluid immiscibility and mixing between fluids of highly contrasting salinites, as a consequence of cyclic fluctuations in the values of fluid pressure and tectonic stresses accompanying episodes of seismogenic fault activity.

Several examples of nearly optimal transport networks can be found in nature. These networks effectively distribute and drain fluids throughout a medium. Evidence suggests that blood vessels of the circulatory system, airways in the lungs and veins of leaf venations are examples of networks that have evolved to become effective in their tasks while simultaneously being energy efficient. Hence, it does not come as a surprise that recent performance improvements of modern power generating devices occur due to the use of nature-inspired channel architectures. Guided by this observations, in this work, we investigate the application of visually realistic computer-generated leaf venation patterns to a type of photovoltaic device. We solve the flow through the device problem using Computational Fluid Dynamics (CFD) tools. Moreover, we attempt to develop experimentals models. Ultimately, we seek to single out the network properties that affect their performance. / Diversos exemplos de redes de transporte quase ótimas podem ser encontradas na natureza. Essas redes distribuem e coletam fluidos através de um meio. Evidências sugerem que os vasos sanguíneos do sistema circulatório, as vias respiratórias nos pulmões e as veias das venações em folhas são exemplares de redes que evoluiram para se tornarem efetivas em suas tarefas sendo, ao mesmo tempo, eficientes energeticamente. Dessa forma, não chega a ser surpreendente que recentes melhorias de performance em dispositivos de geração de energia modernos ocorrem devido ao uso de arquiteturas de canais inspiradas na natureza. Guiados por estas observações, nesse trabalho, investigamos a aplicação de padrões de venações verossímeis geradas por computador em um tipo de dispositivo fotovoltaico. Resolvemos o problema de escoamento através do dispositivo usando ferramentas de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD). Além disso, procuramos desenvolver modelos experimentais. Em última instância, estamos em busca das propriedades da rede que afetam sua performance.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-07-13T19:17:40Z No. of bitstreams: 1 Eduardo Schnurr Siqueira.pdf: 1543388 bytes, checksum: 203a2765367b043538126c29889d7be5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-13T19:17:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo Schnurr Siqueira.pdf: 1543388 bytes, checksum: 203a2765367b043538126c29889d7be5 (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / Nenhuma / Fluidos não-Newtonianos apresentam relação não linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento, ou seja, sua viscosidade não é constante. Eles estão presentes na natureza (sangue, lamas, areia movediça), assim como em muitos produtos industriais classificam-se nesta categoria, tais como produtos alimentícios (iogurtes, queijos cremosos, doces de frutas, chocolate ), tintas, borrachas, polímeros fundidos, soluções poliméricas, adesivos e gomas. Nos casos em que a viscosidade diminui com aumento da taxa de cisalhamento, os fluidos são classificados como pseudoplásticos; os que apresentam comportamento inverso são classificados como dilatantes. O modelo Power-Law é utilizado em engenharia para modelar ambos os comportamentos. Computational Fluid Dynamics - CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional) é uma ferramenta utilizada na simulação numérica de escoamentos de fluidos Newtonianos e não-Newtonianos. Inúmeros códigos comerciais e livres são utilizados atualmente, dentre eles o código livre e aberto Multiphase Flow with Interphase Exchanges (MFIX), o qual foi desenvolvido visando a simulação numérica de escoamentos multifásicos reativos do tipo sólido-gás em leitos fluidizados. O objetivo do presente trabalho é implementar no MFIX o modelo Power-Law, validar a modificação e realizar um estudo de caso utilizando o modelo. Com a implementação de um modelo não-Newtoniano ao código, pretende-se abrir caminho para a simulação de escoamentos multifásicos do tipo sólido-líquido não-Newtoniano, bem como aumentar a potencialidade do código, a fim de se estudar casos monofásicos de escoamentos de fluidos não-Newtonianos sujeitos à transferência de calor. O modelo implementado foi validado através da comparação com resultados da literatura para o escoamento em uma cavidade. Posteriormente, foram realizadas simulações do escoamento não isotérmico e isotérmico em torno de um prisma de seção quadrada imerso em um canal. Foram variados os parâmetros número de Prandtl, índice do modelo Power-Law e razão de bloqueio. Verificou-se que o número de Nusselt tem influência direta e é fortemente influenciado pela razão de bloqueio e inversamente, com pouca intensidade, pelo índice Power-Law. O número de Prandtl também influenciou diretamente no número de Nusselt e demonstrou que, quanto maior o seu valor, mais acentuada fica a variação do número de Nusselt em função da razão de bloqueio. / Non-Newtonian fluids exhibit nonlinear relationship between the shear stress and the shear rate, that is, its viscosity is not constant. They are present in nature (blood, sludge) as well as many industrial products are classified in this category, such as food products (yoghurt, soft cheeses, jams, chocolate), paints, rubber, polymer melts, polymer solutions, adhesives and gums. In cases where viscosity decreases with increasing shear rate, the fluids are classified as shear-thinning, while the opposite behavior is classified as shear-thickening. The Power-Law model is used in engineering to model both behaviors. Computational Fluid Dynamics - CFD is a tool used in the numerical simulation of Newtonian and non-Newtonian fluid flow. Numerous free and commercial codes are used today, including the free and open source Multiphase Flow with Interphase Exchanges (MFIX), which was developed to the numerical simulation of multiphase (fluid-solid) and reactive flows. The goal of this work is to implement the Power-Law model in MFIX, validate the implementation and conduct a case study using the model implemented. With the implementation of a non-Newtonian model to the code, a new possibility for the simulation of multiphase flows of solid-non-Newtonian liquids is opened, as well as there is an increase in the capability of the code regarding the study of single-phase fluid flows of Non-Newtonian fluids subject to heat transfer. The model was implemented and validated by comparison with literature results for the flow in a lid driven cavity. Subsequently, simulations were carried out concerning isothermal and non-isothermal flows around a square cylinder immersed in a channel. Parameters of analyses consisted of Prandtl number, Power-Law index and blockage ratio, for a fixed Reynolds number. It was found that the Nusselt number is strongly influenced by the blockage ratio and decreases with the increase of the Power-Law index. The Prandtl number also directly influences the process. With its increase, the dependence of the Nusselt number with the blockage ratio is more pronounced.

Análises estruturais, petrográficas e de inclusões fluidas são apresentadas para os veios quartzo auríferos da mina Morro do Ouro, Cinturão Ribeira, sudeste do Brasil. A mineralização de ouro em veios de quartzo está hospedada em rochas metassedimentares de baixo grau metamórfico de idade calimiana, que também apresenta uma mineralização aurífera singenética. Dois sistemas de veios de quartzo auríferos estão presentes: (i) veios NW extensionais subverticais e (ii) veios NE subverticais paralelos ao plano axial da dobras apertadas. Os veios mineralizados são adjacentes a uma falha principal de alto ângulo, cujas relações estruturais indicam orientação desfavorável para reativação friccional. Os veios NW apresentam inclusões fluidas dos sistemas \'CO IND.2\'-\'CH IND.4\' e H2O-CO2-\'CH IND.4\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' com salinidades variáveis (4 a 52% em peso NaCl equivalente), que apresentam evidências de aprisionamento envolvendo os processos de imiscibilidade de fluidos e mistura de fluidos com composições contrastantes. Os veios NE apresentam inclusões fluidas do sistema H2O-CO2-\'CH IND.4\'-\'N IND.2\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' com salinidades variáveis (5 a 45% em peso NaCl equivalente). O aprisionamento dos fluidos ocorreu em temperaturas entre 225 e 240°C para os veios NW, e aproximadamente 208°C para os veios NE, envolvendo processos de imiscibilidade e mistura de fluidos de composições distintas. Os veios extensionais NW foram formados sob flutuação de pressão com valores litostáticos a supralitostáticos (125-240 MPa) durante o estágio de fraturamento pré-sismico. Os veios subverticais NE precipitaram dominantemente sob condições de pressão próximas a valores hidrostáticos (10-70 MPa), posteriormente à redistribuição de fluidos de diferentes reservatórios ao longo da zona de ruptura sísmica. Os fluidos hidrotermais foram provavelmente enriquecidos em ouro devido à interação com as rochas encaixantes e a precipitação do minério é atribuída a mudanças nas propriedades físico-químicas em resposta à imiscibilidade de fluidos aliada à mistura de fluidos com salinidades fortemente contrastantes. Estes processos ocorreram como consequência de flutuações cíclicas na pressão de fluidos, bem como de variações no regime de esforços tectônicos associados a episódios de atividade sísmica em zonas de falha. / Fluid inclusion, petrographic and structural analyses are presented for auriferous veins from the Morro do Ouro Mine, Ribeira Belt, southeastern Brazil. The vein-type Au mineralization at the mine is restricted to structurally-controlled domains in a low-grade Calymmian metassedimentary sequence that host also syngenetic Au mineralization. Two auriferous quartz vein systems are present: (i) NW-trending subvertical extensional veins and (ii) ENE-trending subvertical veins parallel to the axial surface of tight folds. The mineralized veins are adjacent to a major dextral transcurrent fault zone and their structural relationships indicate that this fault is severely misoriented for frictional reactivation. The NW-trending veins present a fluid inclusion assemblage dominated by CO2-\'CH IND.4\' inclusions and H2O-CO2-\'CH IND.4\'-\'N IND.2\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' inclusions of highly contrasting salinities (4 to 52 wt. % NaCl equivalent) and the NE-trending veins present fluid inclusion assemblage dominated by H2O-CO2-\'CH IND.4\'-\'N IND.2\'-NaCl-\'CaCl IND.2\' inclusions of contrasting salinities (4 to 45 wt. % NaCl equivalent). The entrapment of fluids occurred at temperatures between 225 and 240ºC in NW-trending veins and approximately 208ºC in NE-trending veins, involving processes of fluid immiscibility and mixing between fluids of contrasting compositions. NW-trending extensional veins were formed dominantly under pressure fluctuating between near-lithostatic to strongly supralithostatic values (125-240 MPa) during pre-seismic failure stages. ENE-trending veins precipitated dominantly under near-hydrostatic pressure conditions (10-70 MPa), following discharge of fluids from different reservoirs along the ruptured zone after earthquake rupture stages. The hydrothermal fluids were probably enriched in gold through interaction with the host rocks and its precipitation is attributed to changes of physicochemical properties due to fluid immiscibility and mixing between fluids of highly contrasting salinites, as a consequence of cyclic fluctuations in the values of fluid pressure and tectonic stresses accompanying episodes of seismogenic fault activity.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T12:33:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoMagnetoHidrodinamica.pdf: 10996400 bytes, checksum: 11a672347f3d275d1daa521bc6abd6af (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:42:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoMagnetoHidrodinamica.pdf: 10996400 bytes, checksum: 11a672347f3d275d1daa521bc6abd6af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoMagnetoHidrodinamica.pdf: 10996400 bytes, checksum: 11a672347f3d275d1daa521bc6abd6af (MD5) Previous issue date: 2015-11-27 / SEDECT/PA - Secretaria de Estado de Desenvolvimento, Ciência e Tecnologia / O presente trabalho apresenta o estudo da magnetohidrodinâmica para o escoamento de fluidos em regiões com diferentes formas geométricas. O uso de técnicas de transformadas integrais, no caso GITT, foi utilizada para obter soluções das equações da Quantidade de Movimento e da Transferência de Energia. Em cada caso foi obtida uma solução híbrida (analítica-numérica) que foram tratadas com códigos computacionais que permitiram a análise dos campos de velocidade, de temperaturas e geração de entropia. Os resultados foram comparados com os resultados obtidos em situações clássicas da literatura e também com resultados atuais, mostrando a eficiência e capacidade da técnica utilizada. / The present work presents the study of magnetohydrodinamics for the outflow of fluids in ducts with different geometric shapes. The integral transforms technics, in this case GITT, were used to obtain solutions of the momentum and energy transfer equations. In each case a hybrid (analytical-numerical) solution was obtained, and they were treated with computational codes that allowed the analysis of the velocity, temperature and entropy fields. The results were compared with the results obtained in classic situations of the literature and also with the actual results, showing the efficiency and capacity of the utilized technique.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-18T15:15:54Z No. of bitstreams: 1 RAQUEL SANTOS LEITE - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 1921020 bytes, checksum: 963eb1edee3115174a9a06b4af8c7f59 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-18T15:15:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAQUEL SANTOS LEITE - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 1921020 bytes, checksum: 963eb1edee3115174a9a06b4af8c7f59 (MD5) Previous issue date: 2014-08-27 / Os fluidos inibidos são empregados na perfuração de folhelhos hidratáveis para evitar que as argilas encontradas sejam hidratadas e causem prisão de ferramentas. O conhecimento das propriedades de filtração dos fluidos é importante durante a perfuração de poços, uma vez que o controle dessas propriedades garante menos problemas de perfuração e melhora a produtividade dos poços. Assim, este trabalho teve como objetivo estudar e aperfeiçoar as propriedades de filtração de fluidos aquosos, inibidos com sal de potássio isentos de cloro (citrato de potássio), visando sua aplicação na perfuração de formações argilosas e folhelhos hidratáveis e dispersivos. Para tanto, foram estudados fluidos de perfuração com e sem adição do inibidor citrato de potássio. Foram determinadas as propriedades reológicas (viscosidades aparente (VA) e plástica (VP), limite de escoamento (LE) e força gel (FG)), filtração (volume de filtrado (VF), spurt loss (SL), espessura de reboco (ER) e permeabilidade (k)) e o poder de inibição (ensaios de dispersibilidade e o teste de inibição de bentonita) dos fluidos estudados. De acordo com os resultados obtidos conclui-se que os fluidos estudados apresentaram comportamento pseudoplástico e a adição do citrato de potássio ao fluido não ocasionou mudança no comportamento pseudoplástico dos fluidos. Concluiu-se ainda, que o uso conjunto dos aditivos amido, CMC BV e calcita reduz de forma mais efetiva as propriedades de filtração dos fluidos de perfuração estudados e que as propriedades de filtração dos fluidos inibidos com citrato de potássio foram otimizadas, uma vez que os valores de VF obtidos foram inferiores ao do fluido tido como base. As formulações que apresentaram eficientes propriedades de filtração e inibição foram preparadas com altas concentrações de citrato de potássio. As mesmas apresentaram baixos valores de VF e menores valores de SL. / The inhibited fluids are used in drilling hydratable shales, to prevent found clays to be hydrated and cause stuck tools. The knowledge of the filtration properties of the fluids is important during drilling, since the control of these properties ensures less drilling problems and improves well productivity. This work aimed to study and improve the filtration properties of aqueous fluids inhibited with potassium salt chlorine-free (potassium citrate), for their application in drilling hydratable and dispersive clays and shales. For this purpose, the drilling fluids with and without addition of the inhibitor potassium citrate were studied. It was determined the rheological properties (apparent viscosity (AV), plastic viscosity (PV), yield limit (YL) and gel strength (GS)), filtration (filtrate volume (FV), spurt loss (SL), cake thickness (CT) and permeability (k)) and the inhibition power (dispersibility test and the bentonite inhibition test) of the studied fluids. According to the obtained results it was concluded that the study fluids showed pseudoplastic behavior and addition of potassium citrate to the fluid did not cause changes in the pseudoplastic behavior of fluids. It was concluded that the combined use of additives starch, CMC LV and calcite reduces more effectively the filtration properties of drilling fluids studied and the filtration properties of the fluids inhibited with potassium citrate were optimized since the FV values obtained were lower than the considered base fluid. The formulations which showed efficient filtration and inhibition properties were prepared with high concentrations of potassium citrate. They have presented low values of FV and lower values of SL.

CAPES; Petrobras / O escoamento dos materiais elastoviscoplásticos é tradicionalmente associado a duas grandezas críticas que precisam ser superadas para que o material se desestruture sob cisalhamento: a tensão e a deformação limites de escoamento, que definem o ponto limite de escoamento do material. Além disso, a natureza viscoelástica desses materiais dá origem a outra transição induzida pelo cisalhamento: a transição entre os regimes de viscoelasticidade linear e não linear. Esse trabalho tem por objetivo fornecer evidências experimentais que esclareçam a relação entre essas duas transições em um material elastoviscoplástico comercial, um gel de cabelo, testado em reômetros rotacionais. Foi observado que o material passa do regime de viscoelasticidade linear para o não linear a tensões e deformações menores do que as tensões e deformações críticas que são normalmente associadas ao limite de escoamento em experimentos de patamares de taxas de deformação, de fluência e em varreduras oscilatórias de amplitude de tensões. Além disso, notou-se que os métodos propostos na literatura para caracterizar o limite de escoamento forneceram valores de tensões e deformações limite de escoamento que variam muito de um teste para outro e de acordo com o tempo característico de casa experimento. As grandezas propostas para caracterizar o limite de viscoelasticidade linear, por sua vez, apresentaram variações menores não somente entre os diferentes tipos de experimentos realizados, mas também entre as condições experimentais avaliadas para cada tipo de experimento. Finalmente, observou-se que o limite de viscoelasticidade linear avaliado com os três diferentes tipos de experimentos é da mesma ordem de grandeza do limite de reversibilidade de deformação irreversíveis passam a ser observadas acima do limite de viscoelasticidade linear, que dessa forma pode ser compreendido como uma estimativa do limite do escoamento do material. / The yielding of elastoviscoplastic materials is usually associated to two critical quantities that must be surpassed for the material’s breakdown: the yield stress and the yield strain, which define the material’s yield point. Futhermore, the viscoelastic nature of these materials gives raise to another transition induced by shearing, from the linear to the non-linear viscoelastic range. This work aims to elucidate the role of the linear-to-nonlinear transition on the yielding of a commercial elastoviscoplastic material, a hair gel, in rotational rheometers. The material was observed to leave the linear viscoelastic region at critical stresses and strains smaller than those associated to the yield point in constant shear rate, creep and oscillatory stress amplitude sweeps experiments. Besides that, the methods proposed in literature to characterize the yield point led to yield stresses and strains that varied significantly among the types of experiments and among the characteristic time-scales of each one of the experiments performed. The critical quantities that define the linear viscoelastic limit, on the other hand, showed a smaller variation not only with the types of experiments performed, bur also with the different time scales of each one of the experiments performed. Finally, the linear viscoelastic limit evaluated through the shear rate, creep and oscillatory stress amplitude sweeps testes was in the same order of magnitude of the strain reversibility limit measured in recovery experiments. Therefore, one can deduce that irreversible deformations start to take above the linear viscoelastic limit, which can thus be understood as an alternative measure of the yield point for elastoviscoplastic materials.