Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2283_1.pdf: 6029645 bytes, checksum: 7f0d2521743449d9ef14e73c17cc8083 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / A vibração é, sem dúvida, o efeito que causa maiores danos nas operações de desmonte com uso de explosivos, apesar de o ruído produzido pela detonação ser o efeito mais perceptível pelo ser humano. O objetivo principal dessa Tese é estudar a vibração resultante do desmonte de rochas com explosivos em minas a céu aberto, estudando os critérios de avaliação das vibrações. A pesquisa envolve ensaios de campo e monitoramento ambiental de uma mineração de calcário (CIMPOR). O trabalho apresenta, inicialmente, uma revisão dos primeiros estudos do fenômeno da vibração; em seguida, será apresentado um breve conceito da vibração resultante do desmonte de rocha com explosivos em minas a céu aberto, tratando, após isso, dos critérios de avaliação destas vibrações. Apresentar-se-á também um resumo das principais normas técnicas internacionais e nacionais bem como as formas do modo como as ondas P e S se propagam no solo. A área monitorada está localizada nos subúrbios de João Pessoa, capital da Paraíba a sua geologia predominante está compreendida entre o Grupo Paraíba e o grupo Barreira. O monitoramento da área foi realizado pelo o equipamento da GeoSonics, modelo SSU 3000 LC. O período de medições compreende desde o mês de janeiro de 2003 a dezembro de 2005, totalizando 36 meses de monitoramento. Foram realizadas quatrocentas e sessenta e cinco medições, objetivando encontrar a lei de propagação da vibração pela quantidade máxima de energia a ser liberada por espera para uma determinada distância. Para análise dos resultados, foi utilizada como ferramenta inicial a planilha eletrônica Excel versão 2003. Percebeu-se que o grau de dispersão diminui com a utilização da energia do explosivo liberada por espera em relação à utilização com carga (peso) do explosivo por espera

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-16Bitstream added on 2014-06-13T20:20:52Z : No. of bitstreams: 1 romeroluna_cm_me_guara.pdf: 1053862 bytes, checksum: 6b390f03c3acc981055903699c40d29a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo do escoamento bifásico gás-sólido está incluído no assunto referido ao escoamento multifásico. Este tipo de escoamento multifásico é encontrado no transporte pneumático, combustão do carvão, reatores de leito fluidizado e ciclones. O escoamento bifásico gás-sólido é extremamente complicado devido ao grande número de variáveis envolvidas, a interação entre as fases, e a complexa dinâmica que desenvolve durante o processo. Uma das áreas menos entendidas referente ao estudo do escoamento multifásico é a transferência da quantidade de movimento e o acoplamento entre as fases. A proposta desta dissertação é pesquisar aspectos da transferência da quantidade de movimento em um escoamento bifásico gás-sólido vertical descendente sobre a base das equações unidimensionais desenvolvidas para o referido escoamento. Os efeitos dinâmicos entre as fases são analisados considerando um acoplamento unidirecional tendo em conta termos tais como a força de arraste sobre as partículas, a força da gravidade e o atrito partícula-parede. Para a resolução do modelo teórico foi empregado o método Runge-Kutta-Merson. O modelo teórico permite calcular e avaliar a influência das variáveis do escoamento sobre o perfil axial da velocidade média das partículas e também possibilita a determinação de outras variáveis tais como a fração volumétrica de sólidos. Adicionalmente é projetado um sistema de instrumentação para medir a velocidade média das partículas através da medição do tempo médio de trânsito das partículas. Resultado da pesquisa demonstra o complexo comportamento e as dificuldades encontradas no desenvolvimento da instrumentação para esta classe de escoamento. / The study of gas-solid two-phase flow is included in a more general subject named as multiphase flow. This kind of multiphase flow is encountered in the pneumatic conveying, combustion of pulverized coal, fluidized bed reactor and cyclones. The gas-solid two-phase flow is extremely complicated because of the large number of variables involved, the interaction between the phases, and complex dynamical developments occurring in the process. One of the least understood areas of multiphase flows is the momentum transfer or the phase coupling. The purpose of this dissertation is to research aspects of momentum exchange on a vertical downward gassolid flow on the basis of one-dimensional equations developed for gas-solid twophase flow. The dynamic effects between the two phases are considered by one way coupling taking into account terms such as the drag force on the particles, gravity and the particle-wall frictions. For the solution of theoretical model the Runge-Kutta- Merson method was employed. The theoretical model allows to calculate and to evaluate the influence of the flow variables on the axial profile for the average velocity of particles and also enables the determination of other variables such as the solid hold-up. Also it is designed an experimental system to measure the average velocity of particles by measuring the average time of transit of them. The results show the complex behavior and the difficulties in developing instrumentation for this class of flow.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Since the industrial processes efficiency depends on the granular flow regime established under given operating conditions on the rotary drum, the ability to predict the particle motion inside this equipment, including the particle properties effect, is of primary importance. So, in this work an experimental and numerical study was carried out in order to investigate: the transition phenomenon between different flow regimes, the mixture and segregation phenomenon and the particle dynamic behavior inside an unbaffled rotary drum, under different operating conditions, using particles of different physical properties. A modification of the Blumberg and Schlünder model equation for rolling-cascading transition was proposed by the introduction of the particle shape effect, represented here by the sphericity. It was observed, for the first time, the hysteresis phenomenon in the transition between cataractingcentrifuging regimes which was shown to be dependent on the physical properties of the particles such as sphericity, density and particle-wall friction coefficient. A new expression relating the critical rotation speed for centrifuging as a function of the filling degree, which takes into consideration the particle properties and the hysteresis effects, was proposed. Regarding the segregation phenomenon, radial segregation due to particle diameter and density differences was observed in all systems studied after a few drum rotations. Size induced axial segregation (banding) was observed, as expected. However density differences alone did not induce axial segregation. As regards the numerical investigation, two different approaches were used for the granular flow prediction inside a rotary drum: Eulerian and Lagrangian. For the Eulerian approach, the results indicated that the kinetic model, which has been successfully applied in many dilute granular flow simulations, may also be applied in the dense granular flow treatment present in rotary drums. It was also observed that, the drag force can be neglected in the case of a rotating drum operated in the rolling regime where there is no fluid entering or leaving the system. Taking the computational efforts into account, this force can be set to zero in the entire calculation domain. For the Lagrangian model calibration, a sensitivity analysis of the numerical dynamic angle of repose due to variations in the friccional coefficient (μf) and the damping ratio (β), both varying from 0.149 to 0.701, was assessed using a Central Composite Design. The smallest deviation from the experimental data when using rice grains was obtained in the simulation whose parameters values were μf = 0.425 and β = 0.149 with an error of about 2.9%. As regards the glass beads, the smallest deviation between experiment and simulation was found using a friction coefficient μf = 0.701 and damping ratio β = 0.425 with an error of about 3.4%. For the case of the rotary drum using rice grains, which are characterized by irregular shapes, the calibrated model was affected by neither the filling degree nor the drum rotation speed. On the other hand, in the case of rounded particles (glass beads), the Lagrangian model parameters should be calibrated to specific conditions of rotation speed and filling degree and cannot be generalized. / A eficiência dos processos industriais desenvolvidos em um tambor rotatório depende da forma como as partículas ou grãos movimentam-se em seu interior. O entendimento dos principais mecanismos que regem estes movimentos e a capacidade de prevê-los através de técnicas de modelagem computacional tornam-se de importância primordial para questões de operação, projeto e otimização. Neste sentido, este trabalho teve como foco a aplicação de metodologias experimentais e numéricas com o intuito de estudar: 1) o fenômeno de transição entre os diferentes regimes de escoamento; 2) mistura e segregação; 3) dinâmica de partículas em um tambor rotatório sob diferentes condições operacionais utilizando partículas com diferentes propriedades físicas. Foi proposta uma nova expressão para a velocidade crítica de rotação para centrifugação função, além do grau de preenchimento do tambor, das propriedades físicas das partículas. Uma modificação no modelo desenvolvido por Blumberg e Schlünder (1996) para a transição rolamento-cascateamento através da inclusão do efeito da forma das partículas foi também introduzida. Observou-se, pela primeira vez na literatura, o fenômeno de histerese quando da transição entre os regimes catarateamento-centrifugação o qual se mostrou dependente das propriedades físicas dos materiais particulados tais como: esfericidade, massa específica e coeficiente de atrito partícula-parede. Foi possível a realização de uma investigação, tanto quantitativa quanto qualitativa, acerca dos efeitos das diferenças de diâmetro, massa específica e da condição inicial do material no interior do tambor rotatório sobre o fenômeno de segregação radial e axial (mistura binária). O fenômeno da segregação axial foi observado apenas quando da diferença de diâmetros entre as partículas. A diferença tão somente da massa específica, independente das condições de velocidade de rotação e grau de preenchimento, não causou segregação axial. No que diz respeito à abordagem numérica, duas diferentes aproximações para a previsão do escoamento granular no interior do tambor foram utilizadas: Euleriana e Lagrangeana. Comparações entre os perfis radiais de velocidade de sólidos experimentais e simulados através do modelo Euleriano mostraram que o modelo cinético-colisional, o qual tem sido aplicado com sucesso em muitas simulações de escoamento granulares diluídos pode, também, ser aplicado no tratamento de um escoamento granular denso presente em tambores rotatórios. Neste caso, observou-se também que a força de arrasto ou resistiva fluido-sólido pode ser negligenciada no caso de um tambor rotatório operando no regime de rolamento, onde não há entrada ou saída de fluido do sistema. No processo de calibração do modelo Lagrangeano através de um Planejamento Composto Central, os valores determinados dos parâmetros coeficiente de atrito (μp) e razão de amortecimento (ζ) para o arroz foram de, respectivamente, 0,425 e 0,149 (erro relativo de 2,9%), enquanto que para as esferas de vidro foram de 0,701 e 0,425 (erro relativo de 3,4%), respectivamente. Os parâmetros da modelagem Lagrangeana determinados para as partículas arredondadas (esferas de vidro) mostraram-se dependentes das condições operacionais. Já para as partículas irregulares (arroz), a calibração dos parâmetros através de um tambor em escala reduzida, mostrou-se adequada para o emprego na previsão do escoamento em tambores rotatórios em uma escala superior, podendo futuramente ser empregada em uma escala industrial. / Doutor em Engenharia Química