Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T09:03:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MontelRovira_MaximinoM_M.pdf: 10220786 bytes, checksum: b8f104bfaa390af2cae5a4bc59d386b0 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho busca contribuir para o desenvolvimento do campo das aplicações do processamento de metais em estado semi-sólido, analisando a possibilidade de obter peças fotjadas a partir de estruturas globulares da liga AJ-4.5% Cu, em equipamentos simples e de fãcil operação, disponíveis no mercado nacional. Foram estudados os valores das variáveis de controle do processo de obtenção de pastas reofundidas de boa qualidade, da liga AJ-4,5%wt Cu, utilizando método da fusão parcial controlada (FPC) aplicado à liga no estado superrefinado. Foram utilizadas as temperaturas de tratamento de 893K (620°C) e 903K (630°C) e tempos de manutenção de 5 a 15 min. As estruturas obtidas foram caracterizadas macro e microestruturalmente, comprovando-se a melhor qualidade das estruturas globulares obtidas a partir de ligas super-refinadas, e de maneira mais simples, quando comparados com os processos convencionais de reofundição. Foi montado um sistema de tixoforjamento que permite o monitoramento em tempo real do processo de conformação, assim como analisadas as variáveis do processo que permitam a obtenção de produtos de boa qualidade em termos de acabamento superficial e precisão de formas. Foram também analisadas as forças necessárias ao forjamento de semi-sólidos comparativamente ao fotjamento convencional. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da obtenção de peças forjadas a partir de semi-sólidos, com precisão dimensional e qualidade superficial com valores de tensão até 185% menores do que nos processos de forjamento de metais em estado sólido / Abstract: The possibility of thixoforging Al-4,5%wt Cu alloy, using an ordinary, low cost and easily operated press, has been studied in this work. Initially it was analysed the influence of process variables (time and temperature of treatment), in the quality of the rheocast structures obtained by partial melting (PM) of super-refined rosette-type structures. Commercial Al- 5%wt Ti-l%wt B master alloy was used to promote such kind ofrosette structure. Treatment conditions to promote structure gIobularisationwere: temperatures of 893K (620°C) and 903K (630°C) and soaking times varying ftom 5 to 15 min. Rheocast material produced showed structure similar to those usually obtained by recrystallisation and partial melting route. A thixoforming system was mounted, comprised by hydraulic press, heating unit, load cell and data acquisition system, in order to allow real time monitoring of forces being applied. It was analysed the necessary thixoforgin force to produce simple geometry parts with good quality; such forces were compared to those required in conventional forging. Results showed the viability of succesfully manufacturing thixoforged products of Al-4,5%wt Cu: good quality, in terms of surface finishing and reproducibility of mould geometry, utilising maximum forces 185% smaller than the required in conventional forging process / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos A. Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-20T19:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CantuLozano_Denis_D.pdf: 3784270 bytes, checksum: c547c8b591294574a2702c7c04217f8a (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Foi projetado, construído e calibrado um agitador helicoidal de dupla hélice (AHDH), o qual foi adaptado a um reômetro rotacional, permitiu determinar as constantes reológicas em purê de maçã natural (sem adição de açúcar) comercial. A temperatura foi mantida constante a 25°C. As propriedades reológicas foram determinadas para 14 amostras diferentes combinadas em sete concentrações diferentes todas para duas dimensões médias das partículas em suspensão. Os valores do índice de consistência K e o índice de comportamento reológico n, foram calculados por regressão linear para o modelo de Ostwald-de Waele e a viscosidade aparente ?a, do quociente s/?. Os valores da viscosidade de Casson (?c) e a Tensão inicial (s0) foram extrapolados para o modelo de Casson. Os valores da viscosidade relativa (?r) foram calculados do quociente ?a/?L onde é a viscosidade dinâmica do soro. Os valores experimentais de s0 das suspensões foram medidos com um agitador de seis pás retas, que é considerado o método mais adequado para a medição de s0 neste tipo de suspensões. Os resultados mostraram que os valores de K e ?a aumentaram com o incremento da concentração da polpa, apresentando comportamento não-newtoniano com características pseudoplásticas. O índice de comportamento reológico n diminuiu com o aumento do conteúdo de polpa. Os valores experimentais de s0 representados com o modelo de Herschel-Bulkley, aumentaram com o conteúdo de polpa. Os valores extrapolados de s0 foram próximos dos valores experimentais. A influência do tamanho de partícula nos valores da viscosidade relativa ?r, foram descritos pelo número de Péclet dado por Pe=?La3?/kT. Para descrever o efeito do conteúdo de polpa os na viscosidade relativa ?r,100 foi aplicado um modelo simples: ?r,100 = A ¿ B/P. Aplicado ao índice de consistência, este modelo mostrou boa correlação em ambos os casos. / Abstract: A rheometer rotational adapted with a combined helical ribbon-screw agitator was utilized, its calibration yield the value of proportionality constant ks between shear rate ? and agitation velocity N. This value ks = 17,81 was applied to the characterization of Theological properties in 14 apple sauce suspensions to seven differents concentrations all for two diameter average of particles 0,71 mm and 1,21 mm in suspension. The values of consistency index K and rheological behaviour index n, were calculated by linear regression to Ostwald-de Waele model and the apparent viscosity ?a, of quocient s/?. The values of Casson viscosity ?c and yield stress s0 were extrapolated from Casson model. The values of relative viscosity ?r of quocient ?a/?L were is a dinamic viscosity of serum. The experimental values of were measured with a vane of six blades considered the best method. The results showed that K and ?a, increment with increment of pulp concentration with non-newtonian behaviour with characteristics pseudoplastics. The rheological behaviour index n decreased with the increment of pulp content. The experimentais values of sOv performed with Herschel-Bulkley model, incremented with pulp concentration. The extrapolated values of sO were close of the experimental values sOv. The effect of particle size in the relative viscosity ?r were performed with Péclet number defined by Pe=?La3?/kT. To describe the effect of pulp concentration in the relative viscosity ?r,100 it was applied a effect of pulp concentration in the relative viscosity ?r,100 it was applied a simple model: ?r,100 = A ¿ B/P. Applied to consistency index, this model showed a good agreement to both cases. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-13T22:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Laruccia_MoacyrBartholomeu_M.pdf: 2642350 bytes, checksum: 2d10f897d7abe699a73fd48b490b184f (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: No presente trabalho é desenvolvida uma correlação para o cálculo do coeficiente de arraste de partículas não esféricas sedimentando em fluidos não-newtonianos independentes do tempo. A utilização da Análise Dimensional e de uma grande quantidade de dados experimentais que cobrem os regimes laminar, intermediário e turbulento conduziram a uma correlação generalizada para a determinação da velocidade de sedimentação de partículas numa faixa de esfericidade de 0.5 a 1.0. Ao contrário de resultados publicados anteriormente por diversos autores, a correlação aqui desenvolvida não depende de um modelo reológico particular do fluido. Um resumo dos resultados é dado por: CD = {[24 'ômega¿ ('fi¿) / 'Re IND. GEN¿] POT. M + [X('fi¿)] POT. M} Pot. 1/m sendo o Número de Reynolds Generalizado 'RE IND. Gen¿ definido por: 'RE IND. Gen¿ = P 'V.SUP.2.INF. T.¿ 'teta¿('fi¿) / 'tau¿ ('gama¿). Na equação acima, ¿teta¿ é um fator de forma conhecido e 'tau¿ ('gama¿) é a tensão de cisalhamento correspondente a uma taxa de deformação 'gama' relacionada como diâmetro 'D IND. P¿ da partícula esférica de mesmo volume e com a velocidade de sedimentação ¿V IND. T¿ por: 'gama¿ = 'V IND. T¿ / 'D IND. P 'teta¿ ('fi¿). Na primeira equação, as funções ¿omega¿ ('fi¿) e X ('fi¿) são conhecidas a partir de experimentos que consideram os casos limites de escoamento laminar e turbulento e o expoente m é determinado a partir do ajuste dos dados no modelo proposto usando o método das assíntotas de Churchill. No presente trabalho também é analisada a influência da concentração de partículas sólidas na velocidade de queda de partículas não-esféricas em fluidos não-newtonianos independentes do tempo. Os resultados experimentais foram obtidos com a fluidização homogênea de partículas com diversas densidades e esfericidades utilizando-se soluções poliméricas de carboximetil celulose. A interpretação dos resultados através da correlação do tipo Richardson e Zaki conduziu ao relacionamento do expoente da porosidade 'jota¿ com um número de Reynolds generalizado baseado na velocidade de queda num fluido não-newtoniano infinito. Uma simulação do transporte hidráulico de cascalho com fluidos de perfuração foi realizada a partir dos resultados obtidos / Abstract: This research is involved with the development of a drag-coefficient correlation for nonspherical particles settling in purely viscous non-Newtonian fluids. The dynamic interaction term between fluids and particles was studied using both the dimensional analysis and a large number of experimental data covering the laminar, transitional and turbulent flow regime to obtain a generalized correlation for the determination of the settling velocity valid for particles on a sphericity ('fi¿) range from 0.5 to 1. Unlike the previous published research in this area, this generalized correlation doesnot depend on a particular rheological model. The developed correlation for the drag coefficient GD assumes the form 'C IND. D¿ = {[24 'ômega¿ ('fi¿) / 'Re IND. GEN¿] POT. M + [X('fi¿)] POT. M} Pot. 1/m being the generalized Reynolds number 'RE IND. Gen¿ defined here as: RE IND. Gen¿ = P 'V.SUP.2.INF. T.¿ 'teta¿('fi¿) / 'tau¿ ('gama¿) On above equation , ¿teta¿ ('fi¿) is a known form factor and 'tau¿('gama¿) is the shear stress correspondent to a shear rate 'gama¿ related to the particle diameter 'D IND. P¿ and to the settling velocity 'V IND. T¿ by equation: 'V IND. T¿ por: 'gama¿ = 'V IND. T¿ / 'D IND. P 'teta¿ ('fi¿) In the first equation the functions 'omega¿ ('fi¿) and X ('fi¿) are known from experiments considering the limit cases of laminar and fully turbulent flow and the exponent m is determined from the data reduction using the Churchill's asymptotic method and an extensive data file from the literature. In this work is also made an analysis oí the particle concentration effect on the non-spherical particle settling velocity in purely viscous non-Newtonian fluids. The experimental data were obtained with homogeneous fluidization oí solid particles with variously density and sphericity using polimeric solutions oí carboxymethyl cellulose. The explanation oí the results through Richardson and Zaki correlation led to the relation between voidage exponent i and generalized Reynolds Number Regen based at the particle settling velocity in a infinite environment oí purely viscous non-Newtonian fluids. A simulation oí the hydraulic cutting transport with drilling muds has been done from experimental data obtained in this work / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T20:42:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ataide_CarlosHenrique_M.pdf: 1388045 bytes, checksum: 6e79bca6ab123336848810c95d81255a (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: Podemos sublinhar que a contribuição deste trabalho esta na tentativa de se encontrar uma expressão mais genérica, em função dos parâmetros pertinentes ao escoamento, para se prever a velocidade de transição do regime laminar para o turbulento de modo mais consistente, que permite projetar minerodutos de maneira mais eficiente e econômica ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: The objective of this research has been to obtain a more general expression to predict the transition velocity from laminar to turbulent flow in more efficient and economical slurry pipeline designs ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Cláudio Kitano / Banca: Cheng Liang Yee / Resumo: As corridas de lama e os deslizamentos de terra, corriqueiros nas épocas de chuvas, vêm sendo observados e despertando atenção na mídia e órgãos públicos em função do número crescente de vítimas registrado. Trata-se de eventos naturais que atingem, cada vez mais, núcleos soci- ais vulneráveis. Esta dissertação de mestrado faz uma abordagem mecanicista destes eventos, modelados matematicamente como escoamentos em canais inclinados. Quando colocados em condições favoráveis de inclinação e vazão, este tipo de escoamento pode constituir um domínio propício à propagação de instabilidades na sua superfície livre que, eventualmente, podem vir a se tornar um tipo específico de ondas denominado na literatura de roll waves. Estas ondas, de comprimento de onda e amplitude bem definidos, são especialmente afetadas pelas caracte- rísticas do escoamento e do fluido. As lamas (soluções hiperconcentradas de matriz argilosa) constituídas quando daqueles eventos naturais são caracterizadas como fluidos fortemente não- newtonianos do tipo Herschel-Bulkley (COUSSOT; PIAU, 1994; SANTOS, 2003). Em termos de fluidos-tipo (aqueles usados em laboratório), duas vertentes são tratadas: a proposta do uso do carbopol como fluido representativo das lamas (fluido não-newtoniano); e a proposta da glice- rina (fluido newtoniano). Um modelo matemático representativo do fenômeno é apresentado, proposto por Ferreira (2007). Nele o respectivo modelo reológico é inserido na parte viscosa das equações de Cauchy e, após adimensionalização das variáveis e promediação das equações, culmina com uma equação diferencial de primeira ordem que é resolvida numericamente. Os parâmetros que envolvem o equacionamento são discutidos em função da sensibilidade das características das roll waves. Uma segunda abordagem traz a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Mudflows and landslides, common in the rainy season, have been noticed and attracted media and public departments attention due to the increasing amount of victims recorded. This disser- tation provides a mechanistic approach of those events, mathematically modeled as flows in in- clined open channels. When disposed in favorable conditions of slope and flow, this type of flow can become a suitable domain to the propagation of instabilities on its free surface that even- tually may turn out to be a specific type of waves called by the literature as roll waves. These waves, well-defined in wavelength and amplitude, are particularly affected by the characteris- tics of flow and fluid. The muddy materials (hyper-concentrated solutions of clay) which take place on those natural events are characterized as highly non-Newtonian fluids like Herschel- Bulkley (COUSSOT; PIAU, 1994; SANTOS, 2003). Concerning the test-fluids (those employed on laboratory), two lines are explored: the utilization of carbopol as representative fluid for muds (non-Newtonian fluid); and the employment of glycerin (Newtonian fluid). A mathematical model representing the phenomenon is presented, proposed by Ferreira (2007). The proper rhe- ological model is inserted into the viscous part of Cauchy's equations and, after transferring to dimensionless variables and averaging the equations, the model culminates with a first-order differential equation which is solved numerically. The parameters involving the equation are discussed due to the sensitivity of the characteristics of roll waves to them. A second approach brings the direct numerical simulation through FLUENT software as an attempt to validate the models. Based on the great lack of information concerning realistic measurements of this phe- nomenon in the literature, it was sought, in this work... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O monitoramento das constantes ópticas, índice de refração e espessura óptica, durante a confecção de filmes finos, é essencial para desenvolvimento de suas aplicações em diversas áreas. No monitoramento da variação de espessura, métodos capacitivos são tradicionalmente usados, com acurácia de + 2μm, durante o processo de recobrimento por imersão (dip coating). Neste mesmo processo, nosso objetivo é estender o método de monitoração óptica, anteriormente consolidado com fluidos Newtonianos, para uma classe de não-Newtonianos - com vastas aplicações comerciais e industriais - que seguem lei de potência. Através desta, testamos a validade do modelo teórico correspondente e do método de monitoração óptica para esta classe. Utilizamos Carbopol e CMC (Carboxi Metil Celulose), substâncias que conhecidamente seguem lei de potências. Quanto aos parâmetros de processo, utilizamos diferentes concentrações em água e diferentes velocidades de retirada, e comparamos os resultados experimentais com as simulações do modelo teórico. Exceto no período transiente inicial, os fluidos não-Newtonianos utilizados, em todo o intervalo de concentrações e velocidades permitido pelas condições experimentais, comportaram-se de acordo com a lei de potência. Deste modo, estas substâncias podem ser caracterizadas por duas constantes da lei: “s”, a potência, e “k”, a constante reológica relacionada com a viscosidade. Quanto às diferentes concentrações, à velocidade constante, o escoamento apresentou duas regiões temporais distintas na variação de espessura. Uma inicial, predominam os maiores valores de “s”, típicos de concentrações menores. Na segunda região, como o termo temporal da equação decai com o inverso do tempo, predomina o fator multiplicativo que contém “k”. Para diferentes velocidades, à concentração fixa, os resultados não apresentaram variação significativa em suas constantes reológicas. As diferentes curvas, correspondentes às duas substâncias, devem-se a potências “s” diferentes. Com acurácia duas a três ordens de grandeza melhor que pelo método capacitivo (+ 0,007μm) e com centenas de amostragens por minuto - que atestam a reprodutibilidade do arranjo experimental computadorizado - a concordância obtida entre teoria e experimento demonstra a validade do modelo não-Newtoniano de lei do potência, assim como adequação do método de monitoração óptica para esta classe de fluidos. . Futuramente, o método poderá ser também estendido para fluidos da mesma classe que possuam índice de refração temporalmente variável e para outras classes de fluidos não- Newtonianos, assim como para filmes produzidos por processo de “spin coating” ou por deposição física a vapor (PDV) em vácuo.

O monitoramento das constantes ópticas, índice de refração e espessura óptica, durante a confecção de filmes finos, é essencial para desenvolvimento de suas aplicações em diversas áreas. No monitoramento da variação de espessura, métodos capacitivos são tradicionalmente usados, com acurácia de + 2μm, durante o processo de recobrimento por imersão (dip coating). Neste mesmo processo, nosso objetivo é estender o método de monitoração óptica, anteriormente consolidado com fluidos Newtonianos, para uma classe de não-Newtonianos - com vastas aplicações comerciais e industriais - que seguem lei de potência. Através desta, testamos a validade do modelo teórico correspondente e do método de monitoração óptica para esta classe. Utilizamos Carbopol e CMC (Carboxi Metil Celulose), substâncias que conhecidamente seguem lei de potências. Quanto aos parâmetros de processo, utilizamos diferentes concentrações em água e diferentes velocidades de retirada, e comparamos os resultados experimentais com as simulações do modelo teórico. Exceto no período transiente inicial, os fluidos não-Newtonianos utilizados, em todo o intervalo de concentrações e velocidades permitido pelas condições experimentais, comportaram-se de acordo com a lei de potência. Deste modo, estas substâncias podem ser caracterizadas por duas constantes da lei: “s”, a potência, e “k”, a constante reológica relacionada com a viscosidade. Quanto às diferentes concentrações, à velocidade constante, o escoamento apresentou duas regiões temporais distintas na variação de espessura. Uma inicial, predominam os maiores valores de “s”, típicos de concentrações menores. Na segunda região, como o termo temporal da equação decai com o inverso do tempo, predomina o fator multiplicativo que contém “k”. Para diferentes velocidades, à concentração fixa, os resultados não apresentaram variação significativa em suas constantes reológicas. As diferentes curvas, correspondentes às duas substâncias, devem-se a potências “s” diferentes. Com acurácia duas a três ordens de grandeza melhor que pelo método capacitivo (+ 0,007μm) e com centenas de amostragens por minuto - que atestam a reprodutibilidade do arranjo experimental computadorizado - a concordância obtida entre teoria e experimento demonstra a validade do modelo não-Newtoniano de lei do potência, assim como adequação do método de monitoração óptica para esta classe de fluidos. . Futuramente, o método poderá ser também estendido para fluidos da mesma classe que possuam índice de refração temporalmente variável e para outras classes de fluidos não- Newtonianos, assim como para filmes produzidos por processo de “spin coating” ou por deposição física a vapor (PDV) em vácuo.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-14Bitstream added on 2014-06-13T18:51:00Z : No. of bitstreams: 1 fiorot_gh_me_ilha.pdf: 2877327 bytes, checksum: ce0fa737c0fef352015099139e4eaefc (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As corridas de lama e os deslizamentos de terra, corriqueiros nas épocas de chuvas, vêm sendo observados e despertando atenção na mídia e órgãos públicos em função do número crescente de vítimas registrado. Trata-se de eventos naturais que atingem, cada vez mais, núcleos soci- ais vulneráveis. Esta dissertação de mestrado faz uma abordagem mecanicista destes eventos, modelados matematicamente como escoamentos em canais inclinados. Quando colocados em condições favoráveis de inclinação e vazão, este tipo de escoamento pode constituir um domínio propício à propagação de instabilidades na sua superfície livre que, eventualmente, podem vir a se tornar um tipo específico de ondas denominado na literatura de roll waves. Estas ondas, de comprimento de onda e amplitude bem definidos, são especialmente afetadas pelas caracte- rísticas do escoamento e do fluido. As lamas (soluções hiperconcentradas de matriz argilosa) constituídas quando daqueles eventos naturais são caracterizadas como fluidos fortemente não- newtonianos do tipo Herschel-Bulkley (COUSSOT; PIAU, 1994; SANTOS, 2003). Em termos de fluidos-tipo (aqueles usados em laboratório), duas vertentes são tratadas: a proposta do uso do carbopol como fluido representativo das lamas (fluido não-newtoniano); e a proposta da glice- rina (fluido newtoniano). Um modelo matemático representativo do fenômeno é apresentado, proposto por Ferreira (2007). Nele o respectivo modelo reológico é inserido na parte viscosa das equações de Cauchy e, após adimensionalização das variáveis e promediação das equações, culmina com uma equação diferencial de primeira ordem que é resolvida numericamente. Os parâmetros que envolvem o equacionamento são discutidos em função da sensibilidade das características das roll waves. Uma segunda abordagem traz a... / Mudflows and landslides, common in the rainy season, have been noticed and attracted media and public departments attention due to the increasing amount of victims recorded. This disser- tation provides a mechanistic approach of those events, mathematically modeled as flows in in- clined open channels. When disposed in favorable conditions of slope and flow, this type of flow can become a suitable domain to the propagation of instabilities on its free surface that even- tually may turn out to be a specific type of waves called by the literature as roll waves. These waves, well-defined in wavelength and amplitude, are particularly affected by the characteris- tics of flow and fluid. The muddy materials (hyper-concentrated solutions of clay) which take place on those natural events are characterized as highly non-Newtonian fluids like Herschel- Bulkley (COUSSOT; PIAU, 1994; SANTOS, 2003). Concerning the test-fluids (those employed on laboratory), two lines are explored: the utilization of carbopol as representative fluid for muds (non-Newtonian fluid); and the employment of glycerin (Newtonian fluid). A mathematical model representing the phenomenon is presented, proposed by Ferreira (2007). The proper rhe- ological model is inserted into the viscous part of Cauchy’s equations and, after transferring to dimensionless variables and averaging the equations, the model culminates with a first-order differential equation which is solved numerically. The parameters involving the equation are discussed due to the sensitivity of the characteristics of roll waves to them. A second approach brings the direct numerical simulation through FLUENT software as an attempt to validate the models. Based on the great lack of information concerning realistic measurements of this phe- nomenon in the literature, it was sought, in this work... (Complete abstract click electronic access below)

O monitoramento das constantes ópticas, índice de refração e espessura óptica, durante a confecção de filmes finos, é essencial para desenvolvimento de suas aplicações em diversas áreas. No monitoramento da variação de espessura, métodos capacitivos são tradicionalmente usados, com acurácia de + 2μm, durante o processo de recobrimento por imersão (dip coating). Neste mesmo processo, nosso objetivo é estender o método de monitoração óptica, anteriormente consolidado com fluidos Newtonianos, para uma classe de não-Newtonianos - com vastas aplicações comerciais e industriais - que seguem lei de potência. Através desta, testamos a validade do modelo teórico correspondente e do método de monitoração óptica para esta classe. Utilizamos Carbopol e CMC (Carboxi Metil Celulose), substâncias que conhecidamente seguem lei de potências. Quanto aos parâmetros de processo, utilizamos diferentes concentrações em água e diferentes velocidades de retirada, e comparamos os resultados experimentais com as simulações do modelo teórico. Exceto no período transiente inicial, os fluidos não-Newtonianos utilizados, em todo o intervalo de concentrações e velocidades permitido pelas condições experimentais, comportaram-se de acordo com a lei de potência. Deste modo, estas substâncias podem ser caracterizadas por duas constantes da lei: “s”, a potência, e “k”, a constante reológica relacionada com a viscosidade. Quanto às diferentes concentrações, à velocidade constante, o escoamento apresentou duas regiões temporais distintas na variação de espessura. Uma inicial, predominam os maiores valores de “s”, típicos de concentrações menores. Na segunda região, como o termo temporal da equação decai com o inverso do tempo, predomina o fator multiplicativo que contém “k”. Para diferentes velocidades, à concentração fixa, os resultados não apresentaram variação significativa em suas constantes reológicas. As diferentes curvas, correspondentes às duas substâncias, devem-se a potências “s” diferentes. Com acurácia duas a três ordens de grandeza melhor que pelo método capacitivo (+ 0,007μm) e com centenas de amostragens por minuto - que atestam a reprodutibilidade do arranjo experimental computadorizado - a concordância obtida entre teoria e experimento demonstra a validade do modelo não-Newtoniano de lei do potência, assim como adequação do método de monitoração óptica para esta classe de fluidos. . Futuramente, o método poderá ser também estendido para fluidos da mesma classe que possuam índice de refração temporalmente variável e para outras classes de fluidos não- Newtonianos, assim como para filmes produzidos por processo de “spin coating” ou por deposição física a vapor (PDV) em vácuo.

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-21T00:02:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fontes_SergioRodrigues_D.pdf: 7278181 bytes, checksum: 7e03baea39c933281cf8e9412ba45d42 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho é investigado o escoamento incompressível laminar permanente de fluido não-newtoniano com transferência de calor na região de entrada de tubos cilíndricos. A condição de contorno admitida é de temperatura constante na parede, tanto para aquecimento como para resfriamento. O escoamento é analisado experimentalmente com soluções aquosas de gomas Xantana e Guar com características reológicas do tipo pseudoplástico, cujos parâmetros foram determinados em reômetro de cilindros concêntricos. O comportamento dos fluídos é bem descrito pelo modelo de Lei de Potência. ? = K(?)n. A dependência de K com a temperatura é descrita por uma relação exponencial. Os resultados experimentais estão delimitados nos intervalos: 2x10-04 < Gz-1 < 10-02, 300 < Pr < 1000, 30 < Re < 400 e 30,9 < L/D < 135,8. Os resultados são reportados na forma de correlações entre os adimensionais de Reynolds, Prandlt e L/D, com o objetivo prático de calcular os coeficientes de transferência de calor e perda de carga do escoamento não isotérmico de entrada. Também foi desenvolvida modelagem desse escoamento, utilizando-se da formulação variacional, com uma proposta de funções para os campos de velocidade e temperatura. Os resultados experimentais, da modelagem e de trabalhos da literatura, são comparados e apresentam boa concordância / Abstract: This is an investigation of non isothermal and non newtonian laminar flow in the entrance region of tubes. The flow is steady, incompressible and tube wall has constant temperature. Heating and cooling are considered. Experimental work was conducted using solutions of Xantan and Guar gums which exhibited pseudoplastic, as behaviour determined in a concentric cylinder rheometer. Power law fitted well the Theological behaviour of all fluids and temperature dependence between consistency index was of the exponencial type. Experiments lie in the ranges: 2x10-04 < Gz-1 < 10-02, 300 < Pr < 1000, 30 < Re < 400 e 30,9 < L/D < 135,8. Results were reported as correlations of the following non dimensional parameters: Reynolds, Prandlt e L/D, allowing practical calculations of heat transfer and pressure drop. Also a variational approach was developed with proposed functions to describe velocity and temperature fields. Comparison is carried among experimental, analytical and literature data and good agreement is observed / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos