Tese de mestrado. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

Tese de doutoramento. Engenharia Química. 2006. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-07-07T18:24:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO - DANIELA JOSEFA DA SILVA.pdf: 8850021 bytes, checksum: ba3bcff1b008138f249f092c31d069e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-07T18:24:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO - DANIELA JOSEFA DA SILVA.pdf: 8850021 bytes, checksum: ba3bcff1b008138f249f092c31d069e8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / O expressivo crescimento da população nas grandes cidades, em um curto espaço de tempo, conduz à formação de ocupações desenvolvidas sem planejamento urbano. Diante deste cenário, percebe-se o aumento do número de áreas de risco com ocorrência de acidentes envolvendo perdas humanas e econômicas. Esta pesquisa é parte integrante do projeto elaborado para o Ministério da Integração Nacional/Secretaria Nacional de Defesa Civil (SEDEC/MI), a partir de convênio firmado com o Grupo de Engenharia Geotécnica de Encostas, Planícies e Desastres (GEGEP) / Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE. O referido projeto tem como objetivo identificar e mapear parâmetros importantes para o conhecimento da vulnerabilidade, suscetibilidade e do risco existente em áreas suscetíveis a deslizamentos, erosões e inundações, dentro de municípios pernambucanos. A área de estudo escolhida para pesquisa aqui apresentada foi o Município de Abreu e Lima, que pertence a Região Metropolitana do Recife. O território de Abreu e Lima encontra-se inserido, geologicamente, na Província Borborema, sendo constituído pelos litotipos dos complexos Salgadinho e Vertentes, e dos sedimentos das formações Beberibe, Grupo Barreiras, e dos depósitos Flúvio-lagunares (CPRM, 2005). A formação do relevo local é, em grande parte, caracterizada por Tabuleiros com vertentes de inclinações elevadas. Um perfil de sondagem foi realizado, possibilitando assim a coleta de amostras de solos para realização de ensaios geotécnicos. O local escolhido para a realização do perfil do solo é proveniente da Formação Barreiras. As amostras de solo analisadas apresentaram sua classificação de acordo com o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS), como SM (areia siltosa) e SC (areia argilosa). A metodologia empregada para a análise de risco foi desenvolvida a partir de experiências do GEGEP/UFPE, considerando a avaliação de indicadores de suscetibilidade e vulnerabilidade (física-ambiental e social). Toda a avaliação é feita partindo-se da obtenção de dados de campo e de mapas. Assim, foi determinado o grau de risco para a vulnerabilidade, suscetibilidade e para o risco final. Todos os resultados obtidos nas análises são apresentados de forma qualitativa por meio de faixas de grau de risco. Mapas com a localização dos setores estudados e indicação das faixas de grau de risco obtidas são também apresentados. / The significant growth of population in large cities, in a short space of time, leads to the formation of disordered occupations developed without urban planning. In this scenario, you can see the increase in the number of risk areas with accidents involving human and economic losses. This research is part of the elaborate design for Ministério da Integração Nacional/Secretaria Nacional de Defesa Civil (SEDEC/MI), from an agreement signed with the Grupo de Engenharia Geotécnica de Encostas, Planícies e Desastres (GEGEP) / Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE. This project aims to identify and map important parameters for the vulnerability of knowledge, and susceptibility of the risk in areas susceptible to landslides, erosion and flooding, in Pernambuco municipalities. The study area chosen to research presented here was the municipality of Abreu e Lima, which belongs to Região Metropolitana do Recife. The territory of Abreu e Lima It is inserted geologically in Província Borborema, It is constituted by the complex lithologies Salgadinho e Vertentes, and sediments of the formations Beberibe, Grupo Barreiras, and deposits Flúvio-lagunares (CPRM, 2005). The formation of the local relief is largely characterized in boards with high inclinations strands. A survey profile was conducted, allowing the collection of soil samples for geotechnical testing. The venue for the realization of the soil profile is from the Barreiras Formation. Soil samples analyzed showed their classification according to the Unified System of Soil Classification (SUCS), as SM (silty sand) and SC (clay sand). For development of risk mapping, they were chosen 12 sectors. The methodology used for risk analysis was developed from experiences GEGEP/UFPE, considering the evaluation of susceptibility indicators and vulnerability indicators (physical, environmental and social). All assessment is made starting from the acquisition of field data and maps, with subsequent determination of the degree of risk. Thus, it was determined the degree of risk from the vulnerability, susceptibility and the final risk. All results obtained in this study are presented in a qualitative way through risk level ranges. Maps showing the location of the sectors studied, indicating the risk level ranges obtained are also presented.

Torres de resfriamento são equipamentos muito utilizados na indústria e que muitas vezes operam sob condições adversas, particularmente, temperatura de água acima dos 50°C na entrada da torre. Nesta condição, tem-se alta taxa de evaporação e eventualmente condição de alto transporte de massa, normalmente não considerado no equacionamento de torres de resfriamento. Apresenta-se assim uma análise comparativa de diferentes métodos de cálculo de torres de resfriamento: Merkel, Poppe e o modelo proposto. No modelo proposto neste estudo, consideram-se os balanços diferenciais de massa e energia e os mecanismos de transporte simultâneo de calor e massa, na condição de alto transporte de massa e de supersaturação do ar, caso o vapor de água condense na forma de névoa. Para os casos em que há saturação do ar, os balanços diferenciais de massa e energia passam a contemplar este fenômeno a partir do momento em que ocorre a saturação. O modelo matemático desenvolvido consiste de equações diferenciais ordinárias e equações auxiliares, e foi implementado em uma interface Matlab. Os principais parâmetros investigados foram: as vazões de água e ar, a temperatura de bulbo úmido do ar, a temperatura da água na entrada da coluna e a altura da torre. A partir das simulações matemáticas, foram obtidos resultados de temperaturas do ar, da água e da umidade do ar ao longo da coluna, para os diferentes métodos. / Cooling towers are equipment widely used in industrial plants, where these operate under severe conditions such as cooling water inlet temperatures above 50oC. Under this condition, there are high evaporation of water and high mass transfer, generally not considered in performance analysis of a cooling tower. This work presents and analyzes the differences between the proposed model and the Merkel and Poppe approaches. The proposed model in this work is based on differential equations for energy and mass balances and on the mechanisms of combined heat and mass transfers, at high mass transfer condition and considering the supersaturated air from the height of the tower that the excess of water vapor condenses as a mist. At the point that the air became supersaturated, the differential equations for energy and mass balances start to consider the supersaturation phenomena. The mathematical model developed in this work is composed by ordinary differential equations and auxiliary equations which were solved at Matlab. The parameters investigated were water and air mass flow rates, air wet bulb temperature, water inlet temperature and tower height. The results of air and water temperatures, humidity air across the tower height are presented for each method analyzed.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Doutor João Campos

Torres de resfriamento são equipamentos muito utilizados na indústria e que muitas vezes operam sob condições adversas, particularmente, temperatura de água acima dos 50°C na entrada da torre. Nesta condição, tem-se alta taxa de evaporação e eventualmente condição de alto transporte de massa, normalmente não considerado no equacionamento de torres de resfriamento. Apresenta-se assim uma análise comparativa de diferentes métodos de cálculo de torres de resfriamento: Merkel, Poppe e o modelo proposto. No modelo proposto neste estudo, consideram-se os balanços diferenciais de massa e energia e os mecanismos de transporte simultâneo de calor e massa, na condição de alto transporte de massa e de supersaturação do ar, caso o vapor de água condense na forma de névoa. Para os casos em que há saturação do ar, os balanços diferenciais de massa e energia passam a contemplar este fenômeno a partir do momento em que ocorre a saturação. O modelo matemático desenvolvido consiste de equações diferenciais ordinárias e equações auxiliares, e foi implementado em uma interface Matlab. Os principais parâmetros investigados foram: as vazões de água e ar, a temperatura de bulbo úmido do ar, a temperatura da água na entrada da coluna e a altura da torre. A partir das simulações matemáticas, foram obtidos resultados de temperaturas do ar, da água e da umidade do ar ao longo da coluna, para os diferentes métodos. / Cooling towers are equipment widely used in industrial plants, where these operate under severe conditions such as cooling water inlet temperatures above 50oC. Under this condition, there are high evaporation of water and high mass transfer, generally not considered in performance analysis of a cooling tower. This work presents and analyzes the differences between the proposed model and the Merkel and Poppe approaches. The proposed model in this work is based on differential equations for energy and mass balances and on the mechanisms of combined heat and mass transfers, at high mass transfer condition and considering the supersaturated air from the height of the tower that the excess of water vapor condenses as a mist. At the point that the air became supersaturated, the differential equations for energy and mass balances start to consider the supersaturation phenomena. The mathematical model developed in this work is composed by ordinary differential equations and auxiliary equations which were solved at Matlab. The parameters investigated were water and air mass flow rates, air wet bulb temperature, water inlet temperature and tower height. The results of air and water temperatures, humidity air across the tower height are presented for each method analyzed.

[pt] Grande parte dos problemas de instabilidade de poços de petróleo ocorre quando rochas argilosas, como os folhelhos, são perfuradas. Tais problemas são creditados, em geral, à interação físico-química entre os fluidos de perfuração e as referidas rochas. Esta dissertação se foca no estudo experimental do comportamento de folhelhos expostos a diferentes soluções salinas, que simulam os fluidos de perfuração a base de água. O objetivo é estimar os parâmetros de transporte de massa (permeabilidade absoluta, coeficiente de reflexão e difusão) necessários para as análises de estabilidade de poços. São utilizadas um conjunto de células de difusão capazes de simular as condições de tensões in-situ e aplicar gradientes hidráulicos e químicos a corpos de prova de folhelhos. Foram caracterizados dois tipos de folhelhos típicos de plataformas offshore (BC-01) e onshore (Pierre01) provenientes, respectivamente, da Bacia de Campos (Rio de Janeiro, Brasil) e de Salt Lake City (Utah, Estados Unidos). Ensaios de porosimetria indicam que o folhelho BC-01 apresenta maiores diâmetros de poros quando comparados com o folhelho Pierre01. Resultados dos ensaios nas células de difusão sugerem que a direção dos planos de acamamento presentes nos corpos de prova afetam a permeabilidade e, por conseguinte, o coeficiente de reflexão que o folhelho possui. Os resultados sugerem que a composição mineralógica não tem influencia nos parâmetros de transporte de massa. / [en] The majority of the problems related to wellbore stability occur when argillaceous rocks, such as shales, are drilled. Such problems are believed, in general, to be caused by the physical-chemical interaction between drilling fluids and the referred rocks. This dissertation focuses on the experimental study of the behavior of shales exposed to different saline solutions, which simulated water-based drilling fluids. The objective is to estimate the mass transporting parameters (absolute permeability, reflection coefficient and diffusion) necessary for the analysis of well stability. Groups of diffusion cells are used, being capable of simulating in-situ stress conditions and apply hydraulic gradients and chemicals upon shale samples. Two types of shales were characterized; representative of offshore (BC-01) and onshore (Pierre01) platforms derived, respectively, from Bacia de Campos (Rio de Janeiro, Brazil) and Salt Lake City, Utah, United States. Porosimetry tests indicate that BC-01 shales present larger pore diameters when comparing with Pierre01 Shales. Experimental results from diffusion cells suggest that the direction of foliation planes present in the samples defines its permeability and, therefore the coefficient of reflection that the shales possess. The results suggest that mineral composition does not influence the mass transporting parameters.

[pt] Este trabalho se propôs a estudar o efeito da variação da tensão interfacial entre dois líquidos imiscíveis; no comportamento de bolhas de ar, que formadas na fase inferior, depois de atravessarem a interface líquido/líquido, sobem através da fase superior transportando consigo uma película envolvente. Manteve-se a viscosidade 1,00C.s. para a fase inferior, o,45C.s. para a superior, e variou-se a tensão interfacial entre eles de 5din/cm a 30din/cm, os diâmetros das bolhas tiveram uma variação entre 2 e 10mm com grande número de pontos interméários. Vários métodos fotográficos e equipamentos de medida foram idealizados e experimentados antes de colher os resultados apresentados pelas curvas de transporte de massa. Verificou-se a existências de um acréscimo na faixa para a qual existe transporte de massa, e diminuição da quantidade de líquido transportada, quando decresce a tensão interfacial. / [en] The purpose of this work was to study the effect of variations in the interface tension between two immiscible liquids on the behavior of air bubbles that are formed in the lower phase, pass through the liquid/liquid interface, and the rise through the upper phase transporting an envolving layer. The viscosity of the lower phase was maintained at 1.00c.c., and the upper at 0.45c.s. and the interface tension between the phases was varied from 5din/cm to 30din/cm. The diameter of bubbles had a variation from 2 to 10mm, with a large number of intermediary points. Several photographic and measurement techniques were developed and tried before taking the data presented in the mass-transport curves. The existence of an increase in range for which mass-transport exists and a decrease in the portion of liquid transported was found when the interfacial tension decreases.

[pt] Este trabalho faz parte de um estudo sobre o comportamento de gotas e bolhas, que há muito, vem sendo pesquisando nesta universidade. Foi realizado em paralelo com dois outros trabalhos, com a finalidade conjunta de se estudar a influência da tensão interfacial, no transporte de massa, trajetória, forma e velocidade de bolhas de ar, que ao passarem através de uma interface líquido-líquido, são envolvidas por uma película do líquido inferior, transportando-a até a superfície do líquido superior. Este trabalho, pesquisou a influência da tensão interfacial, na trajetória e velocidade de bolhas de ar, passando através da interface de dois líquidos de baixa viscosidade cinemática: água filtrada, v igual a 1,0cs e hexana, v igual a 0,45cs. Os valores da tensão interfacial na pesquisa foram: 35,0din/cm, 17,5din/cm e 6,0din/cm. Constatou-se que a variação da tensão interfacial, afeta o comportamento da bolha, em relação à trajetória, forma e velocidade. Com o aumento da tensão interfacial, verificou-se que: - A faixa de diâmetros equivalentes, de bolhas que carregam películas até a superfície do líquido superior, diminui. - Há pouca variação na trajetória de subida da bolha. - O achatamento a forma esferóide, diminui. - A velocidade aumenta. / [en] This work was part of studies on bubbles and drops that is being developed in this University. This study was conducted in parallel with two other studies; all had the objective of determining the influence of the interfacial tension on mass transport, trajectory, shape and velocity of air bubbles as they passed through a liquid-liquid interface with a surrounding film of the lower liquid. In the study, research was conducted on the influence of interfacial tension on the trajectory, shape and velocity of air bubbles passing across the interface of two low kinematic viscosity liquids; filtered water, v equal 1.00c.s. and hexane two low kinematic viscosity liquids; filtered water, v equal 1.00 c.s and hexane, v equal 0.45 c.s. The interfacial tensions observed were: 35.0 din/cm, 17.5 din/cm and 6.0 din/cm. It was found that a variation in the interfacial tension, changes the bubbles shape, trajectory and velocity. With increasing interfacial tension, it was observed that: - The equivalent diameter range of bubbles carrying the film to the upper surface, decreases. - There is little variation in the trajectory of the rising bubble. - The flattening of the spheroid decreases. - The velocity increases.