Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2016-09-28T13:47:04Z No. of bitstreams: 1 2011- Marcio Osvaldo Lima Magalhaes.pdf: 4632406 bytes, checksum: 8ccefc16f724417fcb426aaf9aac9f4a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T13:47:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011- Marcio Osvaldo Lima Magalhaes.pdf: 4632406 bytes, checksum: 8ccefc16f724417fcb426aaf9aac9f4a (MD5) Previous issue date: 2011-12-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Despite the known problems caused by the by-products generated from the exploration of oil, this activity will be a part of our reality for the next 50 years. The oil drilling and exploration industry creates a substantial amount of waste that, if not adequately disposed of, could cause environmental problems. One of the main contaminates found in the waste related to oil drilling is the element barium. The purpose of this study was to evaluate the contamination of soil containing barium, its impact on the growth of rice plants (Orysa sativa) and potential risk of contaminating groundwater. This paper was divided into four chapters. The goal of the first chapter was to evaluate the spatial variability of barium levels found in former oil well drilling waste disposal sites. For this study, soil was collected from georeferenced points, analyzed in terms of its pseudo total levels, and prepared for the geochemical fractionation of barium, classifying the material in accordance with resolution 420 of CONAMA [Brazilian National Counsel on the Environment] (2009). In the second chapter, the effect of redox potential in soil on the mobility and absorption of barium by rice, having barium sulfate P.A. as the element?s source, was assessed. The effect was evaluated by performing rice culture pot and column leaching tests. The aim of the third chapter was the characterization and traceability of heavy metals in waste generated during the recovery of oil well drilling fluids. The waste was collected during the drilling of well 7-MGP-98D-BA, where the material was separated by composite sample, based on depth and equipment. In the fourth chapter, the effects of redox potential in soil interaction and heavy metals coming from the waste generated from onshore oil well drilling were analyzed. This chapter was similar to chapter two, with the main difference being the waste generated from well 7-MGP-98D-BA, which supplied the source of barium. The waste materials selected were those that displayed the lowest levels of arsenic, cadmium, barium, lead, and sodium. The obtained results showed that waste generated from oil well drilling contains high levels of barium, and that when disposed of in soil can significantly contribute to site contamination, having used the guiding values of CONAMA (2009) as a reference. As such, the barium present in this area was in the form of low solubility, as evidenced by the geochemical fractionation of the element. It was also observed that the conditions of low values of redox potential (-200 mV) promoted an increase of barium in fractions of greater mobility, causing major losses of the element by leaching, and increased absorption by plants. Among the studied waste materials, the waste from the dehydrator and the centrifuge 1 presented high levels of sodium as its greatest limitation, which affected the development of plants. / Apesar da verifica??o de problemas ocasionados pelo uso de produtos gerados a partir da explora??o do petr?leo, essa atividade ? uma realidade nos pr?ximos 50 anos. A industria de perfura??o e explora??o de petr?leo ? uma atividade que gera muitos residuos que, caso dispostos de forma inadequada, podem ocasionar problemas ambientais. Um dos principais contaminantes relacionados aos res?duos de perfura??o de po?os de petr?leo ? o elemento b?rio. A proposta desse estudo foi de avaliar a contamina??o dos solos com b?rio e seu impacto no desenvolvimento de plantas de arroz (Orysa sativa) e o risco de contamina??o do len?ol fre?tico. Para isso o trabalho foi dividido em quatro cap?tulos. O primeiro cap?tulo teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial dos teores de b?rio em antiga ?rea de disposi??o de res?duo de perfura??o de po?os de petr?leo. Nesse estudo foram coletados solos em pontos georreferenciados e analisados quanto aos teores pseudototais e feito o fracionamento geoqu?mico do b?rio, classificando o material de acordo com a resolu??o 420 do Conama (2009). No segunto cap?tulo foi avaliado o efeito do potencial redox do solo na mobilidade e absor??o de b?rio por arroz, tendo como fonte do elelmento o sulfato de b?rio P.A. Esse efeito foi avaliado atrav?s de ensaios em vasos com cultivo de arroz e em colunas de lixivia??o. O terceiro cap?tulo teve como objetivo a caracteriza??o e rastreabilidade de metais pesados em res?duos gerados na recupera??o do fluido de perfura??o de po?os de petr?leo. O res?duo foi coletado durante a perfura??o do po?o 7-MGP-98D-BA, onde os materiais foram separados em amostras compostas em fun??o da profundidade e do equipamento. No quarto cap?tulo foi analisado o efeito do potencial redox na intera??o solo e metais pesados provenientes de res?duos oriundos da perfura??o de po?os de petr?leo ?onshore?. Esse cap?tulo foi semelhante ao cap?tulo 2, diferindo principalmente na fonte de b?rio que foi o res?duo gerado no po?o 7-MGP-98D-BA. Os res?duos selecionados foram os que apresentaram como os mais restrit?vos com rela??o aos teores de ars?nio, c?dmio, b?rio, chumbo e s?dio. Os resultados obtidos evidenciaram que os res?duos oriundos da perfura??o de po?os de petr?leo possuem altos teores de b?rio, que quando dispostos nos solos podem contribuir significativamente para a contamina??o das ?reas, tendo como refer?ncia os valores orientadores do Conama (2009). Entretanto, o b?rio presente nessa ?rea estava sob forma de baixa solubilidade, evidenciada pelo fracionamento geoqu?mico do elemento. Tamb?m foi observado que a condi??o de baixos valores de potencial redox (-200 mV) promoveu o aumento do b?rio nas fra??es de maior mobilidade, ocasionando maiores perdas do elemento por lixivia??o e maior absor??o pelas plantas. Dentre os res?duos estudados, os res?duos do secador e da centr?fuga 1 apresentaram como maior limita??o os altos teores de s?dio, o que afetou o desenvolvimento das plantas.

Espécies do gênero Valeriana são tradicionalmente utilizadas para tratar ansiedade, irritabilidade e desordens de sono. A Organização Mundial da Saúde indica o uso de preparações farmacêuticas como alternativa aos benzodiazepínicos para tratamento da ansiedade e insônia. Entre as substâncias ativas presentes no gênero Valeriana destacam-se os óleos voláteis, valepotriatos, flavonóides e lignanas. Entretanto, estudos farmacológicos com produtos isolados são escassos. Espécies nativas de Valeriana, que ocorrem no Rio Grande do Sul, têm sido estudadas em relação a sua composição química, sendo a espécie Valeriana glechomifolia a que possui maior teor de valepotriatos. Neste estudo, diferentes métodos de extração de valepotriatos foram comparados e extratos enriquecidos em valepotriatos foram testados em modelos animais de sedação, ansiedade e depressão. Valepotriatos isolados foram submetidos a ensaios de ligação a receptores benzodiazepínico e serotonérgico (5HT1A) e ensaios de atividade da enzima Na+K+ATPase. A extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono (SCCO2) foi realizada em temperatura constante de 40 oC e pressões variáveis (90, 120, 150 e 200 bar) e demonstrou maior teor de valepotriatos que os métodos de extração por maceração em ultrassom e maceração Entre as diferentes pressões de extração utilizadas no método de SCCO2, o maior teor de valepotriatos foi apresentado pela fração obtida na pressão de 90 bar. Todos os extratos mostraram o mesmo perfil qualitativo de valepotriatos. Flavonóides também foram obtidos através de maceração por ultrassom em metanol. A dose letal mediana dos valepotriatos obtidos por maceração por ultrassom foi de 42±3 mg/kg, i.p. Esta mesma solução extrativa, na dose de 10 mg/kg, v.o. (gavage), foi inefetiva no labirinto em cruz elevado e tempo de sono barbitúrico, sugerindo a ausência de propriedades ansiolíticas e hipnótico-sedativas. Resultados similares foram obtidos com a solução extrativa enriquecida em flavonóides. Valtrato, acevaltrato, 1-b-acevaltrato, diavaltrato e o flavonóide codificado como B6 não apresentaram ligação ao sítio benzodiazepínico do complexo receptor GABAA, nem ao receptor serotonérgico (5HT1A) viii na faixa de concentração de 1-100 μM. Os valepotriatos inibiram a atividade da enzima Na+K+-ATPase na faixa de concentração micromolar. A fração de valepotriatos obtida por SCCO2 (10 mg/kg, gavage) foi efetiva no teste da natação forçada, sem interferir na atividade locomotora espontânea, sugerindo uma atividade do tipo antidepressiva. Em conclusão, a extração por fluido supercrítico com dióxido de carbono mostrou-se eficiente para a obtenção de frações enriquecidas em valepotriatos e estas substâncias representam uma nova classe química com atividade inibitória não seletiva da enzima Na+K+ATPase, e com atividade do tipo antidepressiva. / Species of the genus Valeriana are traditionally used to treat anxiety, irritability and sleep disorders. The World Health Organization indicates pharmaceutical preparations of V. officinalis as an alternative to benzodiazepine drugs for treating anxiety and insomnia. Volatile oil, valepotriates, flavonoids and lignan have been suggested as active substances of the Valeriana genus. However pharmacological studies on isolated compounds are scarce. Species of Valeriana native to Rio Grande do Sul have been studied regarding their chemical composition being Valeriana glechomifolia the species with highest valepotriate’ contents. In this study different methods of extraction of valepotriates from aerial parts of V. glechomifolia were compared, and valepotriate’ enriched extracts were tested in mice models of sedation, anxiety and depression. Isolated valepotriates were submitted to binding to benzodiazepine and 5HT1A receptors, and assayed for the Na+K+ATPase inhibitory activity. The extraction by supercritical carbon dioxide (SCCO2) was carried out at 40 oC under 90, 120, 150 or 200 bar affording higher valepotriates contents than maceration with dichloromethane and ultrasound. The highest valepotriates yielding was obtained with SCCO2 (40 oC , 90 bar). All extracts presented the same qualitative valepotriate’ profile. Flavonoids were also obtained from methanol extracts. The median lethal dose of valepotriates obtained by maceration was determined as 42±3 mg/kg, i.p. This valepotriate’ enriched extract (10 mg/kg, p.o., gavage) was ineffective in the elevated plus maze and barbiturate sleeping time tests suggesting that it does not present anxiolitic or hypnotic-sedative properties. Similar results were obtained with flavonoids’ enriched extract. Valtrate, acevaltrate, 1-b-acevaltrate, diavaltrate and the flavonoid named B6 did not bind to benzodiazepine site of receptor GABAA complex neither to serotonergic receptor (5HT1A) at 1-100 μM. The valepotriates inhibited the Na+K+ATPase activity at micromolar concentration range. The valepotriates fraction obtained by SCCO2 (10 mg/kg, gavage) was effective in the forced swimming test without interfering with the spontaneous locomotor activity suggesting that it presents an antidepressant-like activity. In conclusion the extraction by supercritical carbon dioxide is valuable to obtain valepotriates enriched fractions; and valepotriates seem to represent new chemical entities with no selective inhibitory activity of Na+K+ATPase, as well as with antidepressant-like activity.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-10-04T17:50:04Z No. of bitstreams: 1 2013 - Leilane da SIlva Lima.pdf: 2571314 bytes, checksum: 6a887a80293fe4214d8df0859a55db54 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-04T17:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013 - Leilane da SIlva Lima.pdf: 2571314 bytes, checksum: 6a887a80293fe4214d8df0859a55db54 (MD5) Previous issue date: 2013-03-04 / CNPq / A major environmental issue is the impact caused by the extraction of primary materials and the waste disposal. The industry tries to change that with adjustments in the production chain to reduce impacts to the environment. However, this is a subject that has few studies. This study aimed to evaluate the development of rice plants (Oryza sativa) in soils incubated with waste from drilling oil wells, treated by washing to eliminate the influence of sodium and under two moisture conditions. Two residues generated during the drilling of the well 7-SMC- 50D AL were selected. Subsequently, the residue washing was done in water with the 1:5 proportions, to reduce the effects of sodium. Thus, the washing treatment defined two conditions: washed and unwashed residues. The amount of residue added to the soil was set to achieve concentrations of barium of 300 mg kg-1, 600 mg kg -1 and 900 mg kg-1. The soils were kept in two moisture conditions (70% of field capacity and waterlogged to get a reduced condition). During the incubation of vessels the redox potential (Eh) was monitored until values close to -200 mV was reached, in the reduction condition. After reaching these values, we waited up to 30 days before transplanting the rice seedlings and the test starting. Samples were collected from each experimental unit, and the elements barium, iron, manganese, calcium, sodium and potassium were analyzed. The rice was planted, and went throughout the vegetative cycle (approximately 3 months) until the plants were harvested for analysis. The results showed that the residues from the dryer and the centrifuge, with and without washing, in the oxidized condition, did not affect the dry matter yield of the rice plants. However, the soil reduction condition promoted increasing concentrations of barium absorbed by plants, and reduced the iron level. In the treatments with the residue and reduction condition, the solubilization of barium combined with a moderate iron deficiency possible interfered on dry matter production. / Uma grande quest?o ambiental ? o impacto causado pela extra??o de materiais prim?rios e pela deposi??o de res?duos. A ind?stria tenta mudar esse cen?rio com adequa??es ao longo da cadeia produtiva para diminuir os impactos ao meio ambiente. Entretanto, essa ? uma ?rea ainda pouco estudada.Este trabalho teve como objetivo avaliar o desenvolvimento de plantas de arroz (Oryza sativa) em solos incubados comres?duos de perfura??o de po?o de petr?leo tratados com lavagem para eliminar a influ?ncia do s?dio e sob duas condi??es de umidade. Foram selecionados dois res?duos gerados durante a perfura??o do Po?o7-SMC-50D-AL. Posteriormente, foi feita a sua lavagem em ?gua, na propor??o 1:5, visando diminuir os efeitos do s?dio. Dessa forma, o tratamento de lavagem definiu duas condi??es: res?duo lavado e res?duo n?o lavado. A quantidade de res?duo adicionada ao solo foi definida de modo a atingir as concentra??es de b?rio de 300 mg kg-1, 600 mg kg-1 e 900 mg kg-1. Os solos foram mantidos em duas condi??es de umidade (70% da capacidade de campo e reduzido com presen?a de l?mina de ?gua). Durante a incuba??o dos vasos foi monitorado o potencial redox (Eh) at? que, na condi??o de redu??o, fossem atingidos valores pr?ximos de -200mV. Ap?s atingir esses valores, aguardou-se 30 dias para o transplantio das mudas de arroz e in?cio da realiza??o do ensaio. Foram coletadas amostras de cada unidade experimental, onde foram feitas an?lises dos elementos b?rio, ferro, mangan?s, c?lcio, s?dio e pot?ssio. Foi realizado o plantio do arroz, permanecendo durante todo ciclo vegetativo (aproximadamente 3 meses) at? serem colhidas as plantaspara an?lise. Os resultados obtidos demonstraram que os res?duos do secador e da centr?fuga, com e sem lavagem, na condi??o de oxida??o, n?o interferiram na produ??o de mat?ria seca das plantas de arroz. Entretanto, a condi??o de redu??o do solo promoveu o aumento dos teores de b?rio absorvidos pelas plantas e redu??o nos de ferro. Nos tratamentos com res?duo e na condi??o de redu??o, a solubiliza??o de b?rio combinada a uma defici?ncia moderada para ferro levou a uma poss?vel interfer?ncia na produ??o de mat?ria seca.

Na perfuração de poços para extração de petróleo são utilizados fluidos de perfuração compostos por diversos produtos químicos com finalidades específicas em função das características de cada poço. Durante vários anos utilizou-se fluido a base de óleo diesel, devido à excelente performance proporcionada à perfuração. O aumento da preocupação ambiental levou a indústria do petróleo a elaborar composições de fluidos que fossem menos agressivas ao ambiente e, ao mesmo tempo, apresentassem performances semelhantes à do fluido base óleo diesel, destacando-se na atividade de perfuração na bacia do Recôncavo, Bahia, o fluido n-Parafina. Entre os compostos de interesse ambiental presente neste tipo de fluido, destacam-se a n-Parafina e cloretos, algumas vezes com traços de BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos). Como durante a perfuração podem ser atravessados aqüíferos portadores de água doce, resta a preocupação de que o contato desses fluidos com estes aqüíferos possa gerar problemas de contaminação ambiental. Este trabalho apresenta uma avaliação de situações de poços, onde o aqüífero São Sebastião, principal da bacia do Recôncavo, foi atravessado utilizando-se fluido n-Parafina. A avaliação foi baseada em simulações matemáticas do transporte dos compostos encontrados no fluido n-Parafina e em amostras coletadas a partir de testes de formação a cabo durante a perfuração dos poços. A partir da simulação destes valores reais, pôde-se concluir que, a menos de 0,5 m da parede dos poços, as concentrações encontram-se perfeitamente dentro dos padrões de potabilidade para todos os compostos analisados. De acordo com a metodologia utilizada, as utilizações do fluido n-Parafina são ambientalmente inofensivas como fluido de perfuração a ser utilizado neste tipo de cenário hidrogeológico. / The use of drilling fluids or muds is standard practice in oil industry. The composition of these fluids is designed according to the formation and the well properties. For many years oil- based muds (OBM) had a worldwide use because they offered advantages over water-based muds (WBM). Increasing environmental concern led the oil industry into the formulation of a variety of syntetic organic based mud (SBM) or low-tox mineral oil- based mud, like the n-parafin based mud, with a large use at the Reconcavo Basin, Bahia, Brazil. Some of the compounds that are common to most fluid formulas are considered potential environmental contaminants, among them n-parafin and chloride, sometimes with trace BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes). The drilling of the well might cross aquifers that are used for drinking purposes before reaching the oil reservoir and the contact of the water with the drilling fluid might pose some concern about the aquifer contamination. This paper presents case studies where a well penetrated São Sebastião Aquifer, in Reconcavo Basin, using n-Parafin based mud and a mathematical model was applied to simulate the fate and transport of the compounds found in fluid and samples collected during the drilling. The results indicated that all concentration values of the detected compounds were well below water drinking standards within 0,5 m from the well. According to this conclusion, the use of the n-parafin fluid is considered harmless to the environment and is recommended for similar geological scenarios.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Fernando Pinho

[pt] O presente trabalho tem como principal objetivo resolver numericamente o escoamento de líquidos e gases isotérmicos ou não, no regime transiente em tubulações industriais com área variável. Pretende-se ainda, investigar os campos de velocidade,pressão e temperatura na presença de vazamentos na tubulação. O código computacional implementado resolve as equações de conservação de massa, quantidade de movimento linear e da energia na sua forma conservativa. Este enfoque permite obter resultados importantes, dentre os quais pode- se destacar a capacidade de reproduzir as perturbações nos campos de velocidade e pressão, uma vez iniciado o vazamento do fluido num determinado instante de tempo e em qualquer ponto da tubulação. Para a solução numérica do escoamento unidimensional em coordenadas retangulares utilizou-se o método de volumes finitos. A discretização espacial foi realizada baseada no método - upwind - e para a discretização temporal utilizou- se o método totalmente implícito. As equações de conservação de massa e quantidade de movimento linear são resolvidas diretamente, através da solução de uma matriz hepta-diagonal. A seguir resolvese a equação da energia por um algoritmo para matrizes tri- diagonais. Como as equações são não lineares, um processo iterativo é necessário. Para validar o metodologia empregada, são efetuados vários testes com casos registrados na literatura e resolvidos problemas que apresentam solução analítica. Uma comparação entre o enfoque conservativo e não conservativo é apresentada. Finalmente,investiga-se a resposta do campo de pressão e velocidade para a presença de vazamentos na tubulação. / [en] The main objective of the present work is to solve numerically the flow of liquid and gases isothermal or not, in the transient regime, in industrial pipes with variable area. It also has as objective to investigate the velocity, pressure and temperature field in the presence of fluid leak in the pipe. The numerical code was implemented to solve the conservation of mass, momentum, and energy in its conservative form. This approach is very convenient to study the perturbations in the velocity and temperature fields, once a leakage is detected in some point along the point, in a certain time. The numerical solution for the one-dimensional flow in rectangular coordinates is obtained by the finite volume method. The spatial discretization is based on the upwind method and totally implicit time integration is employed. The conservation of mass and linear momentum are directly solved through an hepta-diagonal matrix algorithm, followed by the solution of the energy equation by a three-diagonal algorithm. Since the conservation equations are non- linear, an iterative procedure is necessary. To validate the methodology presented, several tests of different case tests available in the literature were solved, as well as tests with analytical solution. A comparison between the conservative and non-conservative approach is presented. Finally, some test cases with leakage are examined. / [es] El presente trabajo tiene como principal objetivo resolver numéricamente el flujo de líquidos y gases isotérmicos o no, en régimen transitorio, en tuberías industriales con área variable. Se pretenden investigar los campos de velocidad, presión y temperatura en presencia de escape en la tubería. El código computacional implementado resuelve las ecuaciones de conservación de masa, cantidad de movimiento lineal y de la energía en su forma conservativa. Este enfoque permite obtener resultados importantes, dentro de los cuales cabe destacar la capacidad de reproducir las perturbaciones en los campos de velocidad y presión, una vez iniciado el escape del fluido en un determinado instante de tiempo y en cualquier punto de la tubería. Para la solución numérica del flujo unidimensional en coordenadas rectangulares se utilizó el método de volúmenes finitos. La discretización espacial se realizó a través del método - upwind - y para la discretización en el tiempo, se utilizó el método totalmente implícito. Las ecuaciones de conservación de masa y de cantidad de movimiento lineal se resuelven directamente, a través de la solución de una matriz heptadiagonal. A seguir se resuelve la ecuación de la energía por un algoritmo para matrizes tri-diagonales. Como las ecuaciones son no lineales, se necesita un proceso iterativo. Para evaluar la metodología utilizada, se efectúan varios experimentos con casos registrados en la literatura y se resuelven algunos problemas que presentan solución analítica. Se presenta una comparación entre el enfoque conservativo y no conservativo. Finalmente, se investiga la respuesta del campo de presión y velocidad en presencia de escapes en la tubería.

Orientador: José Luiz Gasche / Resumo: Compressores herméticos alternativos são amplamente utilizados em sistemas de refrigeração por compressão de vapor de pequeno e médio porte. O sistema de válvulas automáticas utilizadas para controlar os processos de sucção e descarga é um componente importante deste tipo de compressor. O estudo experimental ou analítico/numérico destes processos é bastante complexo devido, principalmente, à interação fluido-estrutura entre as válvulas e o escoamento de fluido refrigerante. Uma revisão de literatura mostra que este tema ainda merece muita atenção dos pesquisadores, em particular daqueles que necessitam de dados experimentais acurados para validação de metodologias numéricas. Este é o contexto deste trabalho, cujo objetivo é descrever a dinâmica do movimento de um modelo de válvula usada neste tipo de compressor. Sensores óticos foram utilizados para medir o deslocamento instantâneo de modelos de válvulas fabricadas em aço mola SAE 1070 com 0,4 e 0,5 mm de espessura. Os testes foram realizados para escoamentos com números de Reynolds variando de 1.500 a 19.000. A descrição da dinâmica da válvula foi apresentada pela sua amplitude, frequência, pressão máxima à montante do escoamento da válvula e pelo coeficiente de restituição no impacto entre a válvula e o assento. De uma maneira geral, identificamos que a dinâmica da válvula depende significativamente de sua rigidez, do valor de força de pré-carga que está sujeita e do número de Reynolds do escoamento que incide sobre sua sup... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Hermetic reciprocating compressors are widely used in small and medium size vapor compression refrigeration systems. An important component of this type of compressor is the automatic valve system used for controlling the suction and discharge processes. The experimental or analytical/numerical study of this system is complex due to the fluid-structure interaction between the valves and the refrigerant flow. A literature review suggests that this theme still deserves attention from the researchers, in particular for those who need accurate experimental data to validate numerical methodologies. We aim to describe the dynamics of a suction valve model used in this type of compressor. Optical sensors were used to measure the instantaneous displacement of a spring-steel SAE 1070 valve model with 0.4 and 0.5 mm thickness. The tests were performed for Reynolds number of the flow ranging from 1,500 to 19,000. We present the dynamic behavior of the valve by its amplitude, frequency, maximum upstream pressure of the valve, and coefficient of restitution of the impact between valve and seat. Generally, we identify that the valve dynamics depends significantly on its stiffness, precharging force and Reynolds numbers of the flow. The impact between valve and seat also significantly change the dynamics of the movement. / Mestre

[pt] O escoamento de gás em fluidos complexos é um fenômeno presente em industrias como alimentos e bebidas, farmacêutica, química e petróleo e gás. Nesta pesquisa foi abordado o fenômeno de invasão de gás em pastas de cimento durante o processo de cimentação de poços de petróleo. Este problema é governado por diferentes parâmetros como tamanho, geometria e velocidade das bolhas, reologia do fluido, histórico de cisalhamento do material, pressão e vazão de injeção. Neste trabalho estuda-se experimentalmente a dinâmica de uma bolha de ar não esférica em regime de Stokes ou laminar, escoando em materiais que simulam pastas de cimento com diferentes níveis de viscosidade. As pastas de cimento e suas propriedades viscoplásticas e tixotrópicas são reproduzidas usando suspensões de Carbopol e Laponita, respectivamente. Apresenta-se também um modelo matemático simplificado para a dinâmica do fenômeno de migração de gás, com aplicação na indústria do petróleo. No estudo com Carbopo, investiga-se o efeito da tensão limite de escoamento e a relação entre forças viscosas e inerciais, e sua influência na dinâmica e na geometria da bolha de gás. A análise com Laponita visa simular o processo de invasão e migração de gás durante o processo de cura do cimento. O efeito da tixotropia no formato e na dinâmica de migração das bolhas é analisado. Estes resultados simulam também a complexa dinâmica da migração de gás em fluidos com reologia dependente do tempo, como as pastas de cimento ao longo de seu processo de cura. Observou-se a formação de bolhas de gás com geometria plana, que permitem o escoamento com baixa resistência e formam caminhos preferenciais, que podem se tornar canais de escoamento de gás a alta vazão. / [en] The gas flow in complex fluids is a phenomenon present in industries such as foods and beverage, pharmaceuticals, chemistry and oil and gas. In this research the phenomenon of gas invasion in cement pastes during the cementation process of wells of petroleum was analyzed. This problem is governed by different parameters such as bubble size, geometry and velocity, fluid rheology, material shear history, injection pressure and flow rate. In this work, we perform an experimental study of the dynamics of a non-spherical air bubble under a Stokes or laminar regime, flowing in materials that simulate cement pastes with different levels of viscosity. Cement pastes and their viscoplastic and thixotropic properties are reproduced using suspensions of Carbopol and Laponite, respectively. A simplified mathematical model for the dynamics of the phenomenon of gas migration, with application in the petroleum industry, is also presented. In the Carbopol study, the effect of the yield stress and the relationship between viscous and inertial forces and their influence on the dynamics and geometry of the gas bubble is investigated. The analysis with Laponite aims to simulate the process of invasion and gas migration during the cement cure process. The effect of thixotropy on the shape and dynamics of bubble migration is analyzed. These results also simulate the complex dynamics of gas migration in fluids with time dependent rheology, such as cement pastes during their curing process. The formation of gas bubbles with flat geometry has been observed, allowing the gas to flow with lower resistance and to form preferred paths that can become channels with high gas flow rates.

A través de la simulación numérica de la mecánica de aneurismas cerebrales, el profesor Dr. Ing. Álvaro Valencia del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, en el marco del segundo año de desarrollo del proyecto Fondecyt 'FLOW DYNAMICS AND ARTERIAL WALL INTERACTION IN REALISTIC CEREBRAL ANEURYSM MODELS', está desarrollando una metodología de apoyo a las decisiones médicas, donde las simulaciones computacionales puedan brindar un grado mayor de certidumbre en el diagnóstico y evaluación de este tipo de patologías. Producto de este trabajo, se cuenta con una metodología consolidada para la reconstrucción de casos de aneurismas cerebrales reales y para la realización de simulaciones de mecánica de fluidos computacional (CFD) y con interacción fluido - estructura (FSI), para el estudio de aneurismas cerebrales sin tratamiento. Por otro lado, el efecto del tratamiento de un aneurisma, desde el punto de vista mecánico, es un punto aún no abordado. A grandes rasgos existen dos tipos de tratamientos de aneurismas: la cirugía convencional, y el tratamiento endovascular. Éste último busca modificar la circulación de sangre en el aneurisma para evitar su ruptura. En esta memoria de título se modeló y simuló un modelo de tratamiento endovascular tipo stent, que consiste en introducir una malla trenzada de metal flexible dentro de la arteria portadora del aneurisma, y se realizó una comparación de los resultados obtenidos de la simulación con el modelo de stent con los obtenidos previo al tratamiento, en el contexto de las simulaciones CFD. Se observó que el stent no tiene efectos importantes aguas arriba y aguas abajo del aneurisma, pero sí tiene efectos significativos en la zona del aneurisma. Los esfuerzos de corte en la pared del aneurisma disminuyen con la inserción del stent, llegando a disminuciones cercanas al 80% en el fondo del aneurisma. La velocidad de entrada al aneurisma también disminuye, lo cual provoca que el caudal de entrada siga la misma tendencia, obteniéndose reducciones del 38%. También se redujo la velocidad en el plano transversal paralelo al sentido del flujo en la arteria. Finalmente, debido a la utilización de un modelo de fluido no newtoniano, se notó un aumento de la viscosidad efectiva en el interior del aneurisma, en un plano transversal, paralelo al sentido del flujo sanguíneo en la arteria.

[pt] O estudo de estabilidade do poço visa minimizar eventos indesejáveis, decorrente de um peso de fluido inadequado. No desenvolvimento do projeto de estabilidade mecânica do poço são definidos limites de pressões, onde o valor de pressão máxima aceitável é fornecido pelo gradiente de fratura. Diversos modelos são propostos na literatura a fim de estimar o valor do gradiente de fratura e a base para todos eles consiste numa precisa determinação do modelo geomecânico. Para esse trabalho foi realizado uma pesquisa bibliográfica dos principais modelos propostos para a determinação do gradiente de fratura, comparando resultados obtidos pela simulação de cada modelo com valores reais de pressão de quebra obtidos in-situ. Identificou-se a influência da escolha desse modelo no resultado da Janela Operacional, as principais práticas disponíveis para se determinar o modelo geomecânico e a sua importância no resultado final do valor de gradiente de fratura. Para a análise comparativa os modelos propostos foram divididos em dois grupos definidos como Tensão Mínima e Tensão tangencial. A solução poroelástica apresentada por Detournay e Cheng (1988) foi a que mais se aproximou dos valores reais de pressão de quebra obtidos insitu. Um maior conhecimento a respeito do modelo adotado para o gradiente de fratura é fundamental no processo de otimização de um projeto de estabilidade de poço de petróleo, podendo transformar projetos inviáveis operacionalmente em viáveis. / [en] The study of wellbore stability aims to minimize undesirable events, due to a inappropriate weight of fluid The wellbore stability analysis defines limits pressures, where the maximum value pressure acceptable is provided by fracture gradient. Several models have been proposed in the literature to estimate the value of the fracture gradient and the basis for all they are the good determination of the geomechanical model. In this work a research in the literature was performed for the determination of different fracture gradient models, comparing results obtained by the simulation of each model with real values of fracture pressure, obtained in-situ. It was noticed the impact in the result of the Operational Window due to the assumptions from the different fracture gradients models. It was also evaluated the main practices available to determine the geomechanical model and its importance in the final result for the value of the fracture gradient. For comparative analysis, the proposed models were divided into two groups defined as Minimum Stress and Hoop Stress. The solution presented by Detournay and Cheng (1988),was the closest to the real values for fracture gradient obtained in-situ. Increased knowledge about the model adopted for the fracture gradient is fundamental in the process of optimizing the Operational Window.