CAICYT (proyecto 955/84)

Orientador: Geraldo de Freitas Maciel / Resumo: Esta tese de doutorado traz uma abordagem experimental sobre mecanismos de geração, desenvolvimento e propagação em canal de instabilidade na superfície livre de um escoamento de fluido não-Newtoniano. Estas instabilidades, quando evoluem para um padrão estável, exibem comprimento, amplitude e celeridade bem definidos, sendo denominadas roll waves. Na literatura existe uma lacuna no que diz respeito às medições destes fenômenos em condições controladas de laboratório, e com pouquíssimos registros, quando presentes em eventos naturais. Assim, buscou-se neste trabalho projetar e implementar um aparato experimental operacional e de baixo custo com o objetivo de gerar e aferir tais instabilidades, sob condições controladas e sem a influência de vibrações externas (canalete posicionado sobre uma mesa inercial), seguindo metodologia de ensaio proposta e testada. O fluido teste utilizado foi o gel de carbopol 996, que apresentou boa estabilidade e propriedades reológicas aderentes ao modelo de Herschel-Bulkley, tal qual as lamas encontradas em pés de barragens, lamas oriundas de fluxos hiperconcentrados ou de corridas propriamente ditas. Um sistema de sucção-recalque, através de uma bomba hidráulica de cavidade progressiva, impulsionava o gel para o canal de ensaio, garantindo fluxo contínuo do material em regime de recirculação. Para gerar as instabilidades na superfície livre, foi imposta, a montante do canal, uma perturbação, por meio de um pulso de ar controlado em intensidade e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by EVANDRO FERNANDES DA CUNHA (evandro.cunha@unesp.br) on 2018-11-18T20:13:14Z No. of bitstreams: 1 Tese Evandro Cunha.pdf: 10054124 bytes, checksum: f324825069efc486e2637a46c1b85371 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-11-21T15:21:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cunha_ef_dr_ilha.pdf: 10054124 bytes, checksum: f324825069efc486e2637a46c1b85371 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-21T15:21:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cunha_ef_dr_ilha.pdf: 10054124 bytes, checksum: f324825069efc486e2637a46c1b85371 (MD5) Previous issue date: 2018-07-31 / Esta tese de doutorado traz uma abordagem experimental sobre mecanismos de geração, desenvolvimento e propagação em canal de instabilidade na superfície livre de um escoamento de fluido não-Newtoniano. Estas instabilidades, quando evoluem para um padrão estável, exibem comprimento, amplitude e celeridade bem definidos, sendo denominadas roll waves. Na literatura existe uma lacuna no que diz respeito às medições destes fenômenos em condições controladas de laboratório, e com pouquíssimos registros, quando presentes em eventos naturais. Assim, buscou-se neste trabalho projetar e implementar um aparato experimental operacional e de baixo custo com o objetivo de gerar e aferir tais instabilidades, sob condições controladas e sem a influência de vibrações externas (canalete posicionado sobre uma mesa inercial), seguindo metodologia de ensaio proposta e testada. O fluido teste utilizado foi o gel de carbopol 996, que apresentou boa estabilidade e propriedades reológicas aderentes ao modelo de Herschel-Bulkley, tal qual as lamas encontradas em pés de barragens, lamas oriundas de fluxos hiperconcentrados ou de corridas propriamente ditas. Um sistema de sucção-recalque, através de uma bomba hidráulica de cavidade progressiva, impulsionava o gel para o canal de ensaio, garantindo fluxo contínuo do material em regime de recirculação. Para gerar as instabilidades na superfície livre, foi imposta, a montante do canal, uma perturbação, por meio de um pulso de ar controlado em intensidade e frequência. Após evolução e estabilização, a onda (roll wave) era aferida por meio de sistema de medição ultrassônico na configuração de pulso-eco e, seguindo metodologia inovadora proposta nesta tese, por meio de técnica fotométrica em função da absorção luminosa de um corante (azul de metileno) adicionado ao fluido teste em escoamento. Para confirmação da qualidade dos resultados obtidos pela aplicação das técnicas de medição experimental, foram feitas confrontações entre as técnicas experimentais propostas e entre estas e um modelo numérico, desenvolvido pelo grupo de pesquisa. Por fim, foram testados dois estudos de caso de formação e propagação de roll waves no canal, o primeiro visando a obtenção e tratamento das amplitudes em diversos pontos ao longo do canal, e, no segundo, a influência da frequência de perturbação sobre a amplitude da roll wave, todos para cenários experimentais com números de Froude superiores ao Froude mínimo, condição necessária à geração do fenômeno. / This doctoral thesis brings an experimental approach on generation, development and propagation mechanisms of instabilities free-surface flows of a non-Newtonian fluid. When these instabilities evolve to a stable pattern, they display well-defined length, amplitude and celerity, being denominated as roll waves. There is a great gap in literature concerning experimental data. Few experiments are found relating laboratory measurements of these phenomena in controlled conditions; this is also true when it comes to in situ measurements from natural events. Thus, the aim of this project was to design and implement a low cost operational experimental apparatus to generate and measure such instabilities under controlled conditions, isolated from external vibration influences. This project follows a previous methodology developed which was tested and approved. Carbopol gel 996 was used as test fluid, presenting good stability and rheological properties matching to Herschel-Bulkley model, oftenly used for modeling industrial sludge, slurry fluids, natural mud, among others. A hydraulic circuit was installed in which a progressive cavity hydraulic pump pushed the gel to the inlet of the testing channel, ensuring continuous flow of material, capturing the fluid at the channel outlet. A free-surface disturbance was imposed to the flow through a controlled pulse of air (intensity and frequency) on the upstream flow to produce the free-surface instabilities. After evolution and stabilization, the wave (roll wave) was measured through ultrasonic measurement system in the pulse-echo configuration and also through photometric technique using light absorption by a dye (methylene blue) added to the test fluid. Confrontations of the experimental data were made among the proposed experimental techniques and also with numerical simulations developed by the research group in order to assess the quality of the results obtained by the application of the experimental measurement techniques. Lastly, two case studies of formation and propagation of roll waves were tested: the first one aimed to obtain and process the amplitudes in several points along the channel; the second one, the influence of frequency of disturbance over the amplitude of the roll wave was studied. All the experimental scenarios were tested for Froude number over the minimum value necessary for the generation of the phenomenon.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-09-23T14:07:17Z No. of bitstreams: 1 cristianogomescasagrande.pdf: 22950240 bytes, checksum: 13f9d8db507365054c57ae6d1bfd91ae (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2016-09-26T20:30:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cristianogomescasagrande.pdf: 22950240 bytes, checksum: 13f9d8db507365054c57ae6d1bfd91ae (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T20:30:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cristianogomescasagrande.pdf: 22950240 bytes, checksum: 13f9d8db507365054c57ae6d1bfd91ae (MD5) Previous issue date: 2016-04-14 / Os sistemas de iluminação pública (IP) no Brasil atravessam um momento de mudanças significativas, que implicam em novos paradigmas, desafios e perspectivas para o setor. Essas transformações começam com a transferência dos ativos de IP para os municípios, exigindo que os gestores municipais estejam preparados e capacitados para assumir esse serviço público essencial que anteriormente não era de sua responsabilidade. Além disso, novas tecnologias de iluminação, como os diodos emissores de luz (LEDs), surgem como alternativa às tecnologias convencionais, acarretando muitos impactos e alterações de conceitos no projeto, gestão e manutenção dos sistemas de IP. Assim, esta tese traça um panorama da iluminação pública no país, abrangendo questões referentes à gestão e manutenção do sistema, enfatizando os desafios ligados à transferência dos ativos de iluminação pública para os municípios, além da complexidade inerente à mudança de tecnologia para os LEDs. A discussão é organizada em duas vertentes principais: a gestão da IP, com ênfase nos desafios associados à transferência dos ativos; e a consolidação de novas tecnologias, sobretudo os LEDs. Nesse âmbito, com o objetivo de contribuir para uma utilização mais eficiente dos sistemas de iluminação, este trabalho propõe a consolidação da fotometria mesópica na elaboração de projetos luminotécnicos de IP, uma vez que, nesses casos, é comum deparar-se com condições de baixa luminância, nas quais a sensibilidade espectral da visão humana é diferente das condições supostas pela fotometria clássica. Neste sentido, procura-se explorar em detalhes a recomendação CIE 191:2010, que propõe multiplicadores de correção para a adaptação de grandezas fotométricas convencionais em grandezas mesópicas. Todavia, para se obter tais multiplicadores, é necessária a obtenção da relação entre os fluxos escotópico e fotópico da fonte luminosa (relação S/P), o que exige equipamentos especiais não facilmente disponíveis à maior parte dos projetistas. Com o objetivo de contornar essa dificuldade, esta tese de doutorado propõe uma equação geral que permita realizar o cálculo de S/P em função da temperatura de cor correlata e do índice de reprodução de cor da fonte de luz a ser empregada, que são informações normalmente disponibilizadas nos catálogos de fabricantes ou embalagens de lâmpadas comerciais. A equação encontrada apresentou coeficientes de correlação e de determinação próximos da unidade, o que lhe garante boa confiabilidade. Pela obtenção da relação S/P com auxílio da técnica proposta, um projeto luminotécnico típico tem sua rotina alterada, algo que é demonstrado e exemplificado ao final do texto. / The street lighting systems in Brazil are going through a time of significant changes that involve new paradigms, challenges and prospects for the sector. These changes begin with the transfer of street lighting assets to municipalities, demanding that municipal managers are prepared and able to manage this essential public service that previously was not your responsibility. In addition, new lighting technologies such as light-emitting diodes (LED) are an alternative to conventional technologies, resulting in many impacts and changes of concepts in the design, management and maintenance of street lighting systems. Thus, this thesis provides an overview of street lighting in Brazil, covering issues relating to the management and maintenance of the system, emphasizing the challenges linked to the transfer of street lighting assets to the municipalities, in addition to the inherent complexity of LED technology. The discussion is organized into two main areas: the management of system, with emphasis on the challenges associated with the transfer of assets; and the consolidation of new technologies, especially the LED. In this context, in order to contribute to a more efficient use of lighting systems, this thesis proposes the consolidation of mesopic photometry in the development of street lighting projects, since in such cases it is common to encounter poor conditions luminance, in which the spectral sensitivity of human vision is different from the conditions in the classical photometry. In this sense, it is covered in detail the CIE 191:2010 technical report, which proposes correction factors for the adaptation of conventional photometric quantities in mesopic quantities. However, to obtain such factors, it is required to obtain the relationship between the scotopic and photopic luminous flux of light source (S/P ratio), which requires special equipment not readily available to most lighting designers. Thus, this PhD thesis proposes a general equation that provides the S/P ratio as a mathematical function of correlated color temperature and color rendering index of the light source, which are information usually available in catalogs of manufacturers or products packaging. The proposed equation showed correlation coefficient and coefficient of determination parameters closed to unity, which guarantees good reliability. By obtaining the S/P ratio with the aid of proposed technique, a typical lighting design has changed his routine, something that is demonstrated and exemplified in final of the text.