No final da década de noventa, a mancha anular do cafeeiro voltou a manifestar seus sintomas, após muito tempo desde a sua constatação. Este fato pode estar relacionado com as condições climáticas do período, manejo nutricional e fitossanitário adotado pelos produtores. O objetivo deste trabalho foi investigar a relação entre determinados nutrientes fornecidos ao cafeeiro e a ocorrência do ácaro B. phoenicis, transmissor do vírus da mancha anular do cafeeiro, (MAC) e os sintomas dessa virose. Para tanto, foram conduzidos ensaios nas regiões de Espírito Santo do Pinhal - SP e Araguarí- MG, onde foram testados os nutrientes B, Zn e S via solo, separadamente e associados, relacionando-os à população do ácaro B. phoenicis e aos sintomas da virose, quantificados através de três avaliações mensais. Pôde-se verificar que plantas bem nutridas em enxofre e zinco com doses baixas de B podem atuar como agente controlador do ácaro avaliado. A utilização de acaricidas, interferindo na população deste vetor, também, foi observada comparando-o aos diferentes nutrientes testados. Utilizando-se plantas na ausência desses micronutrientes, com a aplicação via foliar de Carbax (dicofol 160g/l + tetradifon 60g/l) houve redução da população de ácaros, porém aumentou o número de ovos encontrados. O efeito do acaricida foi superior ao do nutriente sobre o controle do ácaro plano. Coletando-se várias amostras de solo em áreas com plantas sobre forte manifestação dos sintomas da virose (reboleiras) e adjacentes sob um grau de infestação menor e após analisá-las, pode-se observar uma menor ocorrência destes sintomas ou de seu vetor, onde era maior o nível de enxofre. A desfolha, em plantas marcadas com e sem aplicação de enxofre, foi quantificada após a eliminação das folhas caídas e com a contagem após 5 dias de novas folhas como, também, os frutos caídos. As plantas tratadas com enxofre apresentaram índice de desfolha menor. As folhas caídas estavam mais atacadas pela virose do que pelo bicho mineiro que também provoca queda de folhas e é uma praga chave do cafeeiro. A queda de frutos, diferente do ocorrido com a desfolha foi ligeiramente maior nas parcelas que receberam a aplicação de enxofre. Utilizando-se band-aids, com diferentes doses de enxofre, aplicados em plantas de café, observou-se que este elemento exerce um efeito sobre a presença do ácaro reduzindo assim a ocorrência da MAC, e nas maiores doses aplicadas foi encontrado o menor número de ácaros. Tais estudos evidenciaram que a presença de enxofre no solo, e sua aplicação em várias doses e de diferentes formas influenciaram o seu teor no tecido vegetal e consequentemente a presença do ácaro vetor e os sintomas causados, às plantas devido a ocorrência do vírus. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que culturas bem nutridas e principalmente rica em enxofre, podem apresentar tolerância ao ataque do vetor da MAC, e suas manifestações / not available

No final da década de noventa, a mancha anular do cafeeiro voltou a manifestar seus sintomas, após muito tempo desde a sua constatação. Este fato pode estar relacionado com as condições climáticas do período, manejo nutricional e fitossanitário adotado pelos produtores. O objetivo deste trabalho foi investigar a relação entre determinados nutrientes fornecidos ao cafeeiro e a ocorrência do ácaro B. phoenicis, transmissor do vírus da mancha anular do cafeeiro, (MAC) e os sintomas dessa virose. Para tanto, foram conduzidos ensaios nas regiões de Espírito Santo do Pinhal - SP e Araguarí- MG, onde foram testados os nutrientes B, Zn e S via solo, separadamente e associados, relacionando-os à população do ácaro B. phoenicis e aos sintomas da virose, quantificados através de três avaliações mensais. Pôde-se verificar que plantas bem nutridas em enxofre e zinco com doses baixas de B podem atuar como agente controlador do ácaro avaliado. A utilização de acaricidas, interferindo na população deste vetor, também, foi observada comparando-o aos diferentes nutrientes testados. Utilizando-se plantas na ausência desses micronutrientes, com a aplicação via foliar de Carbax (dicofol 160g/l + tetradifon 60g/l) houve redução da população de ácaros, porém aumentou o número de ovos encontrados. O efeito do acaricida foi superior ao do nutriente sobre o controle do ácaro plano. Coletando-se várias amostras de solo em áreas com plantas sobre forte manifestação dos sintomas da virose (reboleiras) e adjacentes sob um grau de infestação menor e após analisá-las, pode-se observar uma menor ocorrência destes sintomas ou de seu vetor, onde era maior o nível de enxofre. A desfolha, em plantas marcadas com e sem aplicação de enxofre, foi quantificada após a eliminação das folhas caídas e com a contagem após 5 dias de novas folhas como, também, os frutos caídos. As plantas tratadas com enxofre apresentaram índice de desfolha menor. As folhas caídas estavam mais atacadas pela virose do que pelo bicho mineiro que também provoca queda de folhas e é uma praga chave do cafeeiro. A queda de frutos, diferente do ocorrido com a desfolha foi ligeiramente maior nas parcelas que receberam a aplicação de enxofre. Utilizando-se band-aids, com diferentes doses de enxofre, aplicados em plantas de café, observou-se que este elemento exerce um efeito sobre a presença do ácaro reduzindo assim a ocorrência da MAC, e nas maiores doses aplicadas foi encontrado o menor número de ácaros. Tais estudos evidenciaram que a presença de enxofre no solo, e sua aplicação em várias doses e de diferentes formas influenciaram o seu teor no tecido vegetal e consequentemente a presença do ácaro vetor e os sintomas causados, às plantas devido a ocorrência do vírus. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que culturas bem nutridas e principalmente rica em enxofre, podem apresentar tolerância ao ataque do vetor da MAC, e suas manifestações / not available

Orientadores: Antonio Carlos Bannwart, Edson Yoshihito Nakagawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T01:57:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndradeJunior_PauloHorade_M.pdf: 39117178 bytes, checksum: 0cf9d815238538a88d4db6a4c0f9cca4 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Foi pesquisado o escoamento ascendente, concorrente, padrão pistonado de ar com água e de ar com goma xantana, através de duto de seção anular concêntrica, nas posições horizontal, vertical e em cinco outras inclinações. O objetivo foram as medição das velocidades das bolhas de Taylor e a comparação como modelo de Zuber & Findlay. Um aparato foi projetado e construído. Consiste de um trecho de 4,5 m de dutos, limitado por duas válvulas esfera, formando a seção de testes. Esta faz parte de um duto anular concêntrico de 9 m de comprimento, formado por um tubo exterior ("casing") com diâmetro interno de 77,2 mm e por um tubo interior ("tubing") com 42,2 mm de diâmetro externo O aparato pode ser inclinado e fixado em várias diferentes posições, de acordo com o ângulo desejado. As velocidades superficiais das fases líquida e gasosa, assim como as frações de vazio, são medidas e plotadas no gráfico de Zuber & Findlay. Os coeficientes angulares Co, oriundos das retas de ajuste, são expostos em função da inclinação e tais curvas são comparadas com algumas publicações. É testada também a correlação de Hewitt, para o cálculo da fração de vazio a partir das velocidades superficiais e das propriedades das fases. Foram usadas as mesmas faixas de velocidades superficiais, nos escoamentos ar-água e ar-xantana, em cada uma das inclinações, possibilitando assim, a comparação dos resultados e a observação da influência das propriedades reológicas. Os resultados obtidas na inclinação vertical são comparados com a correlação de Khatib & Richardson / Abstract: Air-water and air-Xanthum Gum mixture in upward co-current slug flow through concentric annuli are experimentally studied in horizontal, vertical and five other inclinations. The goal is the determination of Taylor bubble velocity using electrical resistivity sensors for direct measurements and quick-closing ball valves for indirect measurements. A flow system consisting of a 4,5 m long test section, limited by two ball valves was designed and built. It is part of a 9 m long concentric annulus with 77,2 mm inside diameter casing (external pipe) and 42,2 mm outside diameter tubing (internal pipe). The whole system can be fixed in several positions, according to the inclination angle desired. The superficial velocities for air and liquid phases are controlled, the volumetric void fractions are measured and the slug veiocities are calculated and plotted against the mixture superficial velocities and compared with Zuber & Findlay mode!. The slop coefficients Co, found by linear regressions, are studied as a function of the inclination and compared with other publications. Hewitt's correlation for the void fraction as a function of the superficial velocities and the fluid properties is tested. For each inclination angle, tests were run both with air-water and air-Xanthum Gum solution using the same superficial velocity ranges, for comparison purposes and identification of the influence of rheological properties. For vertical flow, Khatib & Richardson correlation is compared with the results / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2904_1.pdf: 1897752 bytes, checksum: 433cb1f7a73aaf3cc4486da83b3a4293 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Neste trabalho, o Processo de Oxidação Avançado H2O2-UV foi utilizado para degradar o herbicida atrazina em solução aquosa. Devido à sinergia encontrada entre as possíveis rotas de oxidação sofrida pelo herbicida atrazina e seus metabólitos que absorvem radiação UV, os processos de fotólise direta a 254 nm e peroxidação foram também desenvolvidos. O reator utilizado foi de geometria anular, especialmente projetado para o estudo cinético operado dentro de um ciclo continuo e em batelada. Modelos para as distribuições de energia radiante no fotorreator e concentração do herbicida atrazina e oxidantes foram desenvolvidos utilizando os princípios básicos dos fenômenos dos transportes. A taxa local volumétrica de absorção de fótons, LVRPA, foi modelada com base no modelo de incidência. Os modelos para as taxas de reação de degradação do herbicida atrazina, de seus metabólitos e do peróxido hidrogênio foram segundo a abordagem mecanicista. Todavia, para a fotólise direta, foi utilizado um modelo fenomenológico para uma reação fotoquímica. Os modelos apresentaram boa representação dos dados para a faixa de concentração inicial do herbicida atrazina testada. A taxa de reação é uma função da LVPRA da concentração do herbicida atrazina e seus metabólitos e da concentração do peróxido de hidrogênio. O processo de fotólise direta resultou ser uma função direta do rendimento quântico, da LVRPA e da concentração do herbicida atrazina e seus metabólitos. A rotina de otimização Runge-Kutta associada com o método Box (minimização de funções) foi utilizada para estimar os parâmetros cinéticos. Os valores cinéticos estimados foram: atz, UV f = 2,99 x 10-2 mol Einstein-1, m = 1,90 x 10-2, n = 5,04 x 10-1

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7799_1.pdf: 2779998 bytes, checksum: 54fb9c080d4681d21afe85e401ae1d72 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A água tem influência direta sobre a saúde, a qualidade de vida e o desenvolvimento do ser humano. A maioria das enfermidades (80%) que ocorrem em países em desenvolvimento é ocasionada por contaminação microbiana da água. Em conseqüência, a desinfecção de água de consumo e residuária é necessária. O uso da Radiação UV-C (= 253,70 nm) como agente germicida data do início do Século XX. A princípio foi discreto devido aos problemas relacionados com alguns fatores, tais como, o alto custo de processo e manutenção, o projeto dos fotorreatores, as lâmpadas não-eficientes. Este processo é limpo, pois não apresenta subprodutos tóxicos ou carcinogênicos, como no caso da cloração, que gera os trihalometanos quando em presença de substâncias húmicas. O poder germicida da Radiação UV-C devese a modificações genéticas no DNA dos microrganismos que levam a formação do dímero da pirimidina. O presente trabalho utilizou a radiação UV-C para desinfetar água destilada e estéril contaminada com a bactéria Escherichia coli. Desenvolveu-se um fotorreator anular em escala de bancada, especialmente, apropriado para obtenção da cinética intrínseca do processo. O fotorreator foi acoplado em série a um tanque de reciclo dentro de um circuito contínuo. Objetivando-se simplificações no modelo desenvolvido para o perfil de concentração de bactérias ativas, o tanque de reciclo munido de agitação mecânica foi projetado para ter um volume útil dez vezes superior ao do fotorreator. As simplificações de modelo matemático permitiram que o ponto de amostragem fosse posicionado a 8 cm após a saída do tanque. As fontes de radiação UV-C foram as lâmpadas germicidas de baixa potência, TUV HO 75W (alta emissão) e TUV 36W (baixa emissão). Foram realizados estudos sobre a distribuição do tempo de residência no tanque de reciclo para sistema sem e com agitação mecânica (250 rpm e 1000 rpm), utilizou-se a técnica de estímulo resposta (tipo pulso). A agitação mecânica trouxe melhorias na qualidade de mistura do líquido no tanque de reciclo, assim como levou o comportamento dinâmico a aproximar-se consideravelmente de um tanque de mistura perfeita, o que possibilitou a aquisição de dados cinéticos na saída do tanque de reciclo. O modelo utilizado para taxa de reação de inativação de bactérias ativas foi uma simplificação do proposto por Labas et al. (2006) e apenas um evento de exposição à radiação UV-C foi considerado. Os modelos desenvolvidos para as propriedades do campo de radiação são semiempíricos, utilizou-se o modelo radial de incidência para representar a propagação de fótons no espaço reacional. Os valores obtidos para a energia incidente na entrada ótica do fotorreator foram: 1,34 x 10-9 Einstein.cm-2.s-1 (TUV HO 75W) e 1,36 x 10-9 Einstein.cm-2.s-1 (TUV 36W), estes resultados mostraram que a lâmpada de 75W encontrava-se com uma emissão inferior à esperada. No processo de desinfecção de água a concentração inicial de bactérias ativas variou dentro da faixa de 106 a 108 NMP/100 cm3, a vazão de reciclo e a velocidade de agitação foram 48,30 cm3.s-1 e de 1000 rpm. Em todas as corridas experimentais a eficiência de inativação foi de 100%, ocorrendo em tempos distintos de processo cujo máximo foi de 1440 s, o que correspondeu ao tempo efetivo de irradiação de 87,28 s. A inativação das bactérias não foi observada de imediato em todas as corridas, o que está relacionado com a dose de radiação UV-C, que depende diretamente da concentração inicial de bactéria e da energia radiante na entrada ótica do fotorreator. A dose mínima de Radiação UV foi compatível com valores observados na literatura para 90% de inativação. A avaliação da cinética do processo utilizando a simplificação do modelo de Labas et al. (2006) forneceu resultados coerentes dentro da faixa de erro de 4,68 5,15%. A taxa de reação inicial de inativação, a constante de inativação e a ordem de reação foram: a) concentração inicial de 1,60x 106 NMP/100 cm3: 0,06 NMP/100 cm3.s, 2,24 x 102 s-1(cm3.Einstein-1)m e 0,50; b) concentração inicial de 1,60 x 108 NMP/100 cm3: 0,13 NMP/100 cm3, 4,01 x 102 s-1(cm3.Einstein-1)m e 0,40

[pt] Escoamentos de fluidos não Newtonianos são comumente encontrados em processos industriais. Deste modo, é importante conhecer bem o efeito dos processos sobre a reologia desta classe de fluidos, assim como o inverso, ou seja, conhecer o efeito da interferência da reologia de tais fluidos sobre os processos. Fluidos não Newtonianos exibem complexidade no seu comportamento mecânico, não encontrada nos fluidos Newtonianos, como, por exemplo, dependência da viscosidade com a taxa de cisalhamento e a existência de uma tensão-limite de escoamento não nula. Verifica-se, atualmente, a existência de uma ampla lacuna na literatura no que diz respeito µa compreensão da interação de fluidos não newtonianos em diferentes geometrias de escoamento, em particular sob o ponto de vista térmico. Algumas geometrias, por serem mais comuns nas linhas industriais, têm recebido maior atenção nas investigações sobre o referido aspecto, como, por exemplo, os casos do tubo circular e do espaço anular. Encontra-se uma maior quantidade de trabalhos publicados de estudos analíticos ou de simulação numérica, enquanto que são raros os artigos baseados em investigações experimentais. No presente trabalho, o qual teve como motivação a avaliação do comportamento térmico de um poço de petróleo durante sua perfuração, estudou-se experimentalmente o efeito da reologia do fluido no processo de transferência de calor em espaços anulares e, também, em tubos. O objetivo foi determinar o coeficiente interno de transferência de calor (Número de Nusselt) para o caso de parede interna com fluxo de calor uniforme e parede externa adiabática para o anular e fluxo de calor uniforme para o tubo. Utilizou-se um fluido do tipo viscoplástico, que reproduz bem o comportamento do fluido de perfuração, em diferentes concentrações, no intuito de se observar a influência da reologia do fluido no escoamento não isotérmico. Diferentes razões de raios do espaço anular foram estudadas. Os resultados experimentais mostram que, em escoamentos laminares e completamente desenvolvidos, a reologia do fluido não afeta a transferência de calor no espaço anular, sendo esta, fundamentalmente, dependente da geometria. Estes resultados estão de acordo com previsões teóricas recentemente publicadas, e a principal contribuição do presente trabalho é confirmar este resultado surpreendente, que torna mais simples os projetos envolvendo o escoamento de materiais viscoplásticos em espaços anulares sob as condições de contorno investigadas. / [en] Non-Newtonian fluids flow are very common in industrial processes, so it is important to know both the effect of the process on the fluid and vice-versa. Non-Newtonian Fluids exhibit complex mechanical behavior not found in Newtonian fluids, such as shear-rate-dependent viscosity and non-zero Yield stress. Nowadays there is a lack of understanding in the literature of the interaction among non-Newtonian fluids and different flow geometries, particularly as far as heat transfer is concerned. Some geometries are found more frequently in industrial processes, being, accordingly, a more frequent subject of research. Among these are the tubes and annuli. Most of the published articles about this subject are analytical studies or numerical simulations, while those based on experimental investigations are rather scarce. This work is focused in the evaluation of the thermal behavior of oil wells during the flow of the drilling fluid. The effect of fluid rheology on heat transfer in annular spaces and circular tubes was investigated experimentally. The purpose was to determine the convective heat transfer coefficient (Nusselt number). The boundary conditions for the annuli were uniform heat flux at the inner wall and adiabatic outer wall, while, for the tube, the heat flux at the wall was kept constant and uniform. To mimic the drilling fluid mechanical behavior, the working fluids were viscoplastic liquids at different concentrations. For the annuli, different radius ratios were studied. The experimental results showed that, for laminar and fully developed flow in the annuli, the fluid rheology does not affect the Nusselt number, which is governed by the radius ratio only. These results are in agreement with recently published theoretical predictions, and the main contribution of this work is to confirm this surprising result, which renders simpler the projects involving non-Newtonian fluids flowing in annuli under the thermal boundary conditions investigated.

Low back pain is an ailment that affects a significant portion of the community. However, due to the complexity of the spine, which is a series of interconnected joints, and the loading conditions applied to these joints the causes for back pain are not well understood. Investigations of damage or failure of the spinal structures from a mechanical viewpoint may be viewed as a way of providing valuable information for the causes of back pain. Low back pain is commonly associated with injury to, or degeneration of, the intervertebral discs and involves the presence of tears or lesions in the anular disc material. The aim of the study presented in this thesis was to investigate the biomechanical effect of anular lesions on disc function using a finite element model of the L4/5 lumbar intervertebral disc. The intervertebral disc consists of three main components - the anulus fibrosus, the nucleus pulposus and the cartilaginous endplates. The anulus fibrosus is comprised of collagen fibres embedded in a ground substance while the nucleus is a gelatinous material. The components of the intervertebral disc were represented in the model together with the longitudinal ligaments that are attached to the anterior and posterior surface of the disc. All other bony and ligamentous structures were simulated through the loading and boundary conditions. A high level of both geometric and material accuracy was required to produce a physically realistic finite element model. The geometry of the model was derived from images of cadaveric human discs and published data on the in vivo configuration of the L4/5 disc. Material properties for the components were extracted from the existing literature. The anulus ground substance was represented as a Mooney-Rivlin hyperelastic material, the nucleus pulposus was modelled as a hydrostatic fluid in the healthy disc models and the cartilaginous endplates, collagen fibres and longitudinal ligaments were represented as linear elastic materials. A preliminary model was developed to assess the accuracy of the geometry and material properties of the disc components. It was found that the material parameters defined for the anulus ground substance did not accurately describe the nonlinear shear behaviour of the tissue. Accurate representation this nonlinear behaviour was thought to be important in ensuring the deformations observed in the anulus fibrosus of the finite element model were correct. There was no information found in the literature on the mechanical properties of the anulus ground substance. Experimentation was, therefore, carried out on specimens of sheep anulus fibrosus in order to quantify the mechanical response of the ground substance. Two testing protocols were employed. The first series of tests were undertaken to provide information on the strain required to initiate permanent damage in the ground substance. The second series of tests resulted in the acquisition of data on the mechanical response of the tissue to repeated loading. The results of the experimentation carried out to determine the strain necessary to initiate permanent damage suggested that during daily loading some derangement might be caused in the anulus ground substance. The results for the mechanical response of the tissue were used to determine hyperelastic constants which were incorporated in the finite element model. A second order Polynomial and a third order Ogden strain energy equation were used to define the anulus ground substance. Both these strain energy equations incorporated the nonlinear mechanical response of the tissue during shear loading conditions. Using these geometric data and material properties a finite element model of a representative L4/5 intervertebral disc was developed. When the measured material parameters for the anulus ground substance were implemented in the finite element model, large deformations were observed in the anulus fibrosus and excessive nucleus pressures were found. This suggested that the material parameters defining the anulus ground substance were overly compliant and in turn, implied the possibility that the stiffness of the sheep anulus ground substance was lower than the stiffness of the human tissue. Even so, the mechanical properties of the sheep joints had been shown to be similar to those of the human joint and it was concluded that the results of analyses using these parameters would provide valuable qualitative information on the disc mechanics. To represent the degeneration of the anulus fibrosus, the models included simulations of anular lesions - rim, radial and circumferential lesions. Degeneration of the nucleus may be characterised by a significant reduction in the hydrostatic nucleus pressure and a loss of hydration. This was simulated by removal of the hydrostatic nucleus pressure. Analyses were carried out using rotational loading conditions that were comparable to the ranges of motion observed physiologically. The results of these analyses showed that the removal of the hydrostatic nucleus pressure from an otherwise healthy disc resulted in a significant reduction in the stiffness of the disc. This indicated that when the nucleus pulposus is extremely degenerate, it offers no resistance to the deformation of the anulus and the mechanics of the disc are significantly changed. Specifically, the resistance to rotation offered by the intervertebral disc is reduced, which may affect the stability of the joint. When anular lesions were simulated in the finite element model they caused minimal changes in the peak moments resisted by the disc under rotational loading. This suggested that the removal of the nucleus pressure had a greater effect on the mechanics of the disc than the simulation of anular lesions. The results of the finite element model reproduced trends observed in both the healthy and degenerate intervertebral disc in terms of variations in nucleus pressure with loading conditions, axial displacement of the superior surface and bulge of the peripheral anulus. It was hypothesised that the reduced rotational stiffness of the degenerate disc may result in overload of the surrounding innervated osseoligamentous anatomy which may in turn cause back pain. Similarly back pain may result from the abnormal deformation of the innervated peripheral anulus in the vicinity of anular lesions. Furthermore, it was hypothesised that biochemical changes may result in the degeneration of the nucleus, which in turn may cause excessive strains in the anulus ground substance and lead to the initiation of permanent damage in the form of anular lesions. With further refinement of the components of the model and the methods used to define the anular lesions it was considered that this model would provide a powerful analysis tool for the investigation of the mechanics of intervertebral discs with and without significant degeneration.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AgustinaAT_DISSERT.pdf: 2702198 bytes, checksum: 148dfa7301ba408b0bf7dbb93115a55f (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / Annular flow is the prevailing pattern in transport and energy conversion systems and therefore, one of the most important patterns in multiphase flow in ducts. The correct prediction of the pressure gradient and heat transfer coefficient is essential for optimizing the system s capacity. The objective of this work is to develop and implement a numerical algorithm capable of predicting hydrodynamic and thermal characteristics for upflow, vertical, annular flow. The numerical algorithm is then complemented with the physical modeling of phenomena that occurs in this flow pattern. These are, turbulence, entrainment and deposition and phase change. For the development of the numerical model, axial diffusion of heat and momentum is neglected. In this way the time-averaged equations are solved in their parabolic form obtaining the velocity and temperature profiles for each axial step at a time, together with the global parameters, namely, pressure gradient, mean film thickness and heat transfer coefficient, as well as their variation in the axial direction. The model is validated for the following conditions: fully-developed laminar flow with no entrainment; fully developed laminar flow with heat transfer, fully-developed turbulent flow with entrained drops, developing turbulent annular flow with entrained drops, and turbulent flow with heat transfer and phase change / O padr?o anular ? uma das morfologias que predominam em sistemas de transporte e convers?o de energia e, por esse motivo, um dos mais importantes em escoamentos multif?sicos em dutos. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e implementa??o de um algoritmo num?rico para predizer as caracter?sticas hidrodin?micas e t?rmicas para escoamento vertical ascendente em padr?o anular. O algoritmo num?rico ? complementado com a modelagem f?sica de diferentes fen?menos caracter?sticos deste padr?o, como a turbul?ncia, o entranhamento e deposi??o e a mudan?a de fase. Para o desenvolvimento do modelo num?rico se considera que a difus?o da quantidade de movimento e energia na dire??o axial ? desprez?vel. Assim, as equa??es m?dias no tempo s?o resolvidas na forma parab?lica, como um problema de marcha no espa?o, para obter os perfis de velocidade e temperatura para cada posi??o axial, junto com par?metros globais, como o gradiente de press?o e a espessura m?dia do filme e sua mudan?a ao longo do duto. O modelo ? validado, primeiramente, para escoamento laminar plenamente desenvolvido, sem entranhamento e com transfer?ncia de calor na regi?o de entrada t?rmica. Em seguida, ? realizada uma valida??o para escoamento turbulento, plenamente desenvolvido e com gotas entranhadas, escoamento turbulento em desenvolvimento hidrodin?mico, e, finalmente, escoamento turbulento com transfer?ncia de calor e mudan?a de fase. Tamb?m se realiza uma compara??o sistem?tica das diferentes correla??es mais utilizadas na literatura para avaliar o entranhamento de gotas

[pt] O estudo de escoamentos no espaço anular é de fundamental importância para a compreensão do processo de cimentação de poços. A lama de perfuração deve possuir propriedades reológicas tais que garantam um bom desempenho na lubrificação/ resfriamento das brocas, no carreamento de cascalho até a superfície, bem como na manutenção da pressão do poço através da coluna hidrostática. Durante o processo de cimentação, esta lama deve ser removida e substituída por uma pasta de cimento. O cimento tem a função de revestir a parede da formação, promovendo estabilidade mecânica e prevenindo infiltrações. O processo de substituição ocorre pelo deslocamento de um fluido por outro no espaço anular entre a formação rochosa e o revestimento. Para melhorar o processo de cimentação, utilizam-se fluidos intermediários (colchões lavadores ou espaçadores), entre os fluidos principais. Deste modo, é importante conhecer o efeito da reologia de tais fluidos sobre o processo de deslocamento. Lama de perfuração e pasta de cimento têm comportamento viscoplástico. Tais materiais possuem uma tensão limite de escoamento, abaixo da qual sua viscosidade é extremamente elevada. Entretanto, após este limite, estes materiais passam a ter comportamento pseudoplástico, isto é, a viscosidade decresce em função da taxa de deformação. Colchão lavador apresenta comportamento newtoniano. Foi utilizado o modelo reológico SMD (Souza Mendes e Dutra) para descrever a viscosidade dos fluidos não newtonianos. Nesse trabalho foi analisado numericamente o processo de deslocamento de um fluido por outro em geometria horizontal não retilínea. A perfuração de poços horizontais utiliza técnicas para alterar a direção da broca, onde a aplicação de forças corrige o direcionamento da broca. Entretanto, é obtido um perfil senoidal após a perfuração, devido à técnica de compensação vertical da direção. A geometria analisada será desenvolvida em ziguezague, para representar esta característica. Para simular o processo de deslocamento tridimensional foi utilizado um software comercial baseado na técnica dos volumes finitos, e o método VOF (Volume of Fluid). Foram estudadas duas etapas do processo. Na primeira situação, o fluido deslocador (não newtoniano) simula a pasta de cimento enquanto o deslocado (newtoniano) simula o colchão espaçador. Na segunda situação, o fluido deslocador (newtoniano) simula o colchão espaçador enquanto o deslocado (não newtoniano) simula a lama de perfuração. A forma da interface entre os fluidos foi analisada variando-se as propriedades reológicas e a vazão, para determinar a eficiência do deslocamento. Perfis pontiagudos sugerem uma indesejável deficiência de remoção do fluido deslocado. Por outro lado, perfis achatados indicam um deslocamento mais eficiente. Com base nesses resultados foi possível prever quais parâmetros operacionais aperfeiçoam o processo de deslocamento. / [en] The study of flows in the annulus is essential for the understanding of the cementing process of oil wells. The drilling mud must have rheological properties to guarantee a good performance in the drill lubricating/ cooling, dragging cuttings until the surface, as well as keeping the well pressure due the hydrostatic column. During the cementing, this mud must be removed and substituted by cement slurry. The cement has the function to coat the wall of the formation, promoting the mechanical stability and preventing infiltrations. The process of substitution occurs by the displacement of a fluid by another one in the annulus between the rock formation and the casing. To improve the cementing process, intermediate fluids (washing or spacers) are used between the drilling mud and the cement slurry. Therefore, it is important to know the effect of the rheology of such fluids on the displacement process. Drilling mud and cement slurry have a viscoplastic behavior. Such materials have yield stress, below which the viscosity is extremely high. However, after this limit, these materials have pseudoplastic behavior, that is, viscosity decreases as a function of the deformation rate. The washing fluid presents newtonian behavior. The rheological model SMD (Souza Mendes and Dutra) was used to describe the viscosity of the non-newtonian fluids. In this work, the process of displacement of a fluid for another one in non-straight horizontal wellbore was numerically analyzed. The drilling of horizontal wells uses a rotary steering technique aiming the drill positioning, adjusting the steering vector. However, a sine profile drilling is gotten, due to the technique of vertical compensation of the direction. Analyzed geometry will be developed in zigzag, to represent this behavior. It was used a commercial software to simulate the tree-dimensional displacement process, using the finite-volume technique, and the VOF (Volume of Fluid) method. Two steps of the process had been studied. In the first situation, the displacer fluid (non-newtonian) simulates the cement slurry while the displaced (newtonian) simulates the spacer fluid. In the second situation, the displacer fluid (newtonian) simulates the spacer fluid while the displaced (non-newtonian) simulates the drilling mud. The interface shape between the fluids has being evaluated varying the rheological properties and the flow, to determine the displacement efficiency. Accented profiles suggest an undesirable fingering of the displacer fluid through the displaced one. On the other hand, flattened profiles indicate a more efficient displacement. Based on these results, it was possible to predict which operational parameters optimize the displacement process.

[pt] Uma das etapas do processo de perfuração de um poço de petróleo é a cimenta ção, ela prove o isolamento das zonas e a sustentação do revestimento. Durante o processo de cimentação é necessário a substituição da lama de perfuração pela pasta de cimento. Para evitar a mistura entre esses fluidos é normalmente utilizado um fluido espaçador. Dessa forma é comum que sejam bombeados 3 ou mais fluidos através do anular excêntrico formado pela parede da rocha e o revestimento. A análise completa do escoamento no espaço anular que ocorre durante o processo de cimentação é extremamente complexa, pois os fluidos em questão podem apresentar comportamento não-Newtoniano e o escoamento é tridimensional e em regime transiente. Desta forma, a análise computacional do processo é extremamente cara. Modelos simplificados para o processo estão disponéveis na literatura e são largamente utilizados em softwares comerciais pela industria de exploração de petróleo. No entanto, as muitas simplificações adotadas nestes modelos limitam os parâmetros nos quais são obtidos bons resultados. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo 2D para esse escoamento 3D utilizando as simplificações propostas pela teoria de lubrificação. O modelo desenvolvido considera a variação de inclinação e excentricidade ao longo do poço e as características não-Newtonianas dos fluidos envolvidos. Os resultados obtidos mostram como as propriedades dos fluidos e a geometria do poço afetam a eficiência do processo de bombeio. / [en] The cementation process is an important step in the construction of oil and gas wells. It provides zonal isolation and support for the well bore. During the cementation, it is necessary to displace the drilling mud by the cement slurry. To avoid mixing of these liquids, spacer fluids are usually used. Therefore, it is common to have three or more liquids flowing through the eccentric annular space. A complete analysis of the flow in the annular space that occurs during cementation is extreme complex, because of the presence of different liquids, that often present non-Newtonian characteristic and the flow is three dimensional and transient. Thus, a complete model has a prohibitive high computational cost. Simplified models are available in the literature and are used by the oil industry in commercial simulation software for cementation. However, the strong simplifying assumptions limit the range of parameters at which these models are accurate. In this work, a 2D model for this 3D flow was developed using the lubrication theory. The developed model considered the variation of the inclination and eccentricity along the well and the non-Newtonian behavior of the flowing liquids. The results show how the liquid properties and well geometry affect the efficiency of the displacement process.