O objetivo da presente pesquisa é analisar o desempenho termo-hidráulico do lado do ar de trocadores de calor tubo-aletados. Uma pesquisa da literatura foi executada em duas áreas diferentes: desempenho termo-hidráulico e seleção de superfície, feita por comparações de desempenho, para otimizar o projeto de trocadores de calor. O impulso principal da pesquisa esteve na avaliação experimental de dez serpentinas para investigar o efeito dos seguintes parâmetros sobre o desempenho do lado do ar: número de fileiras de tubos, densidade de aletas, superfície interna dos tubos e superfície da aleta (corrugada ou janelada). Os experimentos foram executados com água quente escoando internamente aos tubos em uma bancada de testes equipada com controladores que permitiram o controle exato e a medição das condições do ar e da água. As comparações com dados disponíveis na literatura para condições semelhantes revelaram que as tendências dos resultados presentes são coerentes e adequadas. Os resultados de transferência de calor e perda de carga da presente investigação não são adequadamente correlacionados por equações da literatura, sendo os desvios atribuíveis a diferenças na geometria das aletas. Finalmente, um procedimento de seleção de superfície para as aletas foi testado baseado em uma relação entre o índice de transferência de calor e a potência de bombeando. A superfície que obteve melhor desempenho entre as testadas foi a aleta janelada numa serpentina de quatro fileiras de tubos / The aim of the present research was to analyze the termo-hidraulic performance of the air side of plate-fin-and-tube heat exchangers. A literature survey has been carried out in two different areas: thermo-hidraulic performance and surface selection, done by performance comparisons, to optimize heat exchangers design. The main thrust of the research has been in the experimental evaluation of ten coils in order to investigate the effect of the following parameters over the air side performance: number of tube rows, fin density, tubes internal surface and surface fins (wavy or louvered). Experiments have been carried out with warm water as the tube fluid in a test bench with control capabilities which allowed the accurate control and measurement of air and water conditions. Comparisons with data available in the literature for similar conditions have revealed that the trends of the present results are consistent and adequate. Heat transfer and pressure drop results of the present investigation are not adequately correlated by equations from literature, deviations being attributable to differences in the geometry of the fins. Finally, a procedure for fin surface selection has been tested based on the ratio between the heat transfer rate and the pumping power. The best performing surface among the ones tested was the louver fin in a four tube row coil

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-10T17:35:13Z No. of bitstreams: 1 ARTHUR THIAGO THAMAY MEDEIROS - DISSERTAÇÃO PPGDsign 2018..pdf: 119262402 bytes, checksum: 2bbca76fb01ef0bbd2554ccff0da302d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-10T17:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ARTHUR THIAGO THAMAY MEDEIROS - DISSERTAÇÃO PPGDsign 2018..pdf: 119262402 bytes, checksum: 2bbca76fb01ef0bbd2554ccff0da302d (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / A presente pesquisa apresenta uma análise visual dp ladrilho hidráulico de Campina Grande, abrangendo os exemplares da Fábrica Metro Materiais, a antiga "Fábrica de Mosaicos Resistência", inaugurada em 1947. Popularmente conhecido como mosaicos, essa tipologia de revestimento foi um elemento construtivo importante na constituição histórica da arquitetura de Campina. A cidade foi palco de grande desenvolvimento em diversos setores industriais e, por isso, torna-se importante a investigação da trajetória das fábricas de ladrilhos hidráulicos que funcionaram no município. A pesquisa investiga os padrões e demais aspectos iconográficos dos ladrilhos produzidos pela Fábrica Metro, com o objetivo de analisar, registrar e compreender os desenhos de maneira técnico-construtiva. Justifica-se a pesquisa, conforme o seu valor científico e académico, devido à escassez de literatura sobre o tema de análises visuais a respeito desses artefatos, resultando na preservação dos modelos, através do registro do patrimônio industrial campinense abordado na pesquisa. Assim, a contribuição dos resultados, bem como os conceitos apresentados sobre as técnicas de composição dos ladrilhos hidráulicos, abre caminhos para conhecimentos que podem ser aplicados em demais projetos distintos na área do design de superfície. / The present research presents a visual analysis of the hydraulic tile of Campina Grande, covering the examples of the Metro Materiais Factory, the former "Fábrica de Mosaicos Resistência", inaugurated in 1947. Popularly known as mosaics, this type of tile coating was an important constructive element in the historical constitution of the Campina architecture. The city was a stage of great development in several industrial sectors and, therefore, it becomes important to investigate the trajectory of the hydraulic tile factories that worked in the municipality. The research investigates the patterns and other iconographic aspects of the tiles produced by Metro Materiais, with the purpose of analyzing, registering and understanding the drawings in a technical-constructive manner. The research, according to its scientific and academic value, is justified due to the scarcity of literature on the subject of visual analysis regarding these artrfacts, resulting in the preservation of the models, through the record of the Campina Grande's industrial patrimony studied in the research. Thus, the contribution of the results, as well as the concepts presented on the techniques of composition of the hydraulic tiles, opens paths for knowledge that can be applied in other projects in the area of surface design

Orientador: Prof. Dr. Pedro Carajilescov / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / Os estudos sobre transitórios em bombas de refrigeração de um reator são importantes para a análise de segurança de uma central nuclear. Uma análise precisa do decaimento da vazão de refrigerante no circuito primário durante uma eventual falha das bombas principais de refrigeração, evento conhecido como coastdown, é requerida tanto para pelos critérios de segurança estabelecidos como para a especificação e fabricação das bombas. Neste trabalho, o estudo é realizado utilizando um modelo matemático para simular transiente de vazão durante o período de coastdown em reatores nuclear do tipo PWR, no qual a equação de conservação da quantidade de movimento linear é utilizada de uma forma adimensional. Informações detalhadas sobre as características da bomba centrífuga não são necessárias. Como resultado, o decaimento da vazão é determinado a partir da razão entre dois parâmetros: a energia cinética do fluido refrigerante no circuito e a energia cinética armazenada nas partes rotativas da bomba. Em estudos anteriores, essa razão, denominada razão de energia efetiva, é mantida constante durante todo o evento de coastdown. Neste trabalho, foram propostas três correções para a melhoria dos resultados, a saber: a consideração de uma razão de energia efetiva variável durante o transitório, das variações na eficiência da bomba durante o transitório e das perdas mecânicas internas devido ao atrito e viscosidade no interior da bomba para baixas rotações. Para implementação do modelo proposto foi desenvolvido um programa, denominado de COREP-flow, cujos resultados foram comparados com dados experimentais obtidos na literatura. As comparações mostraram uma melhoria na reprodução desses resultados em relação aos modelos de referência. No Modelo 5 desenvolvido neste trabalho, os resultados obtidos apresentaram menor discrepância quando comparados com os dados experimentais. Para vazões superiores a 20 % da vazão inicial, a vazão de refrigerante calculada pelo Modelo 5 apresentou uma discrepância relativa média de 1,8 %, enquanto que o modelo proposto por Gao et al. (2011) apresentou uma discrepância relativa média de 4 %. Para vazões de refrigerantes inferiores a 20 % da vazão inicial, a discrepância relativa média para a vazão de refrigerante do Modelo 5 foi de 10,3 %, enquanto que a de Gao et al. (2011) foi de 50,6 %. / The transient studies in reactor cooling pumps (RCPs) are important for the nuclear power plant security analysis. An accurate analysis of flow coastdown in the primary cooling loop system during an eventual failure of the RCPs is required both for the established security criteria, and for the pumps specification and manufacturing. In this work, the study is performed using a mathematical model to simulate the flow rate transient in PWR reactor type during flow coastdown period, in which the conservation of linear momentum equation is non-dimensional. The detailed information of the centrifugal pump characteristics are not required. As result, the coastdown is determined from the ratio between two parameters: the kinetic energy of the coolant in the circuit and the kinetic energy stored in the rotating parts of the pump. In previous studies, the ratio, known as energy ratio, is kept constant during the whole coastdown period. In this work, it was proposed three corrections aiming the improvement of the results, to know: the consideration of an energy ratio variable during the transient, of the efficiency variations of the pumps during the transient and of the internal mechanical losses due to friction and viscosity inside the pump for low rotations. For the model implementation, a program was developed, the COREP-flow, whose results were compared to the experimental data obtained in the literature. The comparison showed an improvement in the reproduction of the results in relation to the reference models. In Model 5, developed in this work, the obtained results presented less discrepancy when compared to the experimental data. For flow rates higher than 20% of the initial flow, the coolant flow calculated by Model 5 presented a mean relative discrepancy of 1.8%, while the model proposed by Gao et al. (2011) presented a mean relative discrepancy of 4%. For coolant flow rates less than 20% of the initial flow, the mean relative discrepancy for the coolant flow of Model 5 was of 10.3%, while the one from Gao et al. (2011) presented a mean relative discrepancy of 50.6%.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-18T15:58:21Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ SEBASTIÃO COSTA DE SOUSA - TESE PPGEA 2012..pdf: 33774056 bytes, checksum: ac856e40b8c7443bbd9eff3a2bd00893 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T15:58:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ SEBASTIÃO COSTA DE SOUSA - TESE PPGEA 2012..pdf: 33774056 bytes, checksum: ac856e40b8c7443bbd9eff3a2bd00893 (MD5) Previous issue date: 2012-09 / Capes / Este trabalho teve como objetivo a elaboração de modelos matemáticos (conjunto de equações) para escolha de emissores e dimensionamento hidráulico de sistemas de irrigação por aspersão convencional e localizada, em subunidades de irrigação de forma geométrica retangular, triangular e trapezoidal. O modelo proposto para escolha do emissor envolve os parâmetros de solo, água, planta, atmosfera, jornada de trabalho e tempo disponível para funcionamento do sistema em uma seleção otimizada de emissores com base em demanda de pressão por área instalada (aspersores) e aproximação de vazão (gotejadores e microaspersores). O modelo para o dimensionamento hidráulico de subunidades de irrigação retangulares propicia a determinação da posição ótima para a tubulação de derivação (menor demanda de pressão, menor comprimento da tubulação e maior aproximação da variação máxima de pressão na subunidade), permitindo nesse processo a utilização das equações de perda de carga unitária de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams e Scobey. Nesse modelo também foram obtidos algoritmos para a determinação da situação mais desfavorável em sistema com tubulações móveis e do comprimento máximo de tubulações para diâmetros prefixados, com e sem uso de tratamentos numéricos (uso dos métodos de Newton- Raphson e das Secantes), para a resolução de equações implícitas. Obteve-se ainda, uma expressão matemática adaptada da fórmula de Blasius, de elevada precisão (erros menos que 1,35%), para a determinação do fator de atrito de Darcy-Weisbach para as situações mais comuns em projetos de irrigação pressurizada (escoamento turbulento liso). Para as subunidades triangulares e trapezoidais os modelos foram elaborados utilizando-se do método de dimensionamento trecho a trecho para as tubulações de derivação e do fator de múltiplas saídas para as tubulações laterais. Um último algoritmo foi elaborado para o dimensionamento das demais tubulações que compõem os sistemas de irrigação, bem como as definições necessárias para a montagem do cabeçal de controle e a seleção do conjunto motobomba. Devido as numerosas rotinas de cálculos envolvidas, os modelos propostos são potencialmente aplicados a programas computacionais. / This research aimed at developing mathematic models (set of equations) to choose emitters and hydraulic design of irrigation by sprinkler, in irrigation subunits in a rectangular, triangular and trapezoidal geometric form. The proposed model for the emitter's choice involves soil, water, plants and atmosphere parameters, workday and available time for the system to vvork in an optimized selection of emitters based on the demand of pressure for the area installed (sprinklers) and the approach flow (drip and micro-sprinklers). The model for hydraulic design of rectangular irrigation subunits offers the determination of the best position for the pipe shunt (lower demand pressure, shorter pipe length and higher approximation of maximum pressure variation in the subunit), favoring, in this process, the use of Darcy-Weisbach, Hazen-Williams and Scobey's equations of unit head loss. In this model, algorithms for the determination of the most unfavorable situation in mobile system with pipes and the maximum length of pipe diameters for fixed rate, with and without use of numerical treatments (use of Newton-Raphson's method as well as use Secantes's), to solve the implicit equations) were also obtained. One high precision mathematic expression adapted from Blasius's formula (errors less than 1,35%) was obtained in order to determine Darcy-Weisbach's friction factor for the most common situations in pressurized irrigation projects (smooth turbulent flow). For the triangular and trapezoidal subunits, the models were designed using the dimensioning method per zone for bypass pipes and multiple output factor for pipes shunts. Another algorithm was created to measure the other pipes that make part of the irrigation systems, as well as to define the assembling of the head control and the selection of the pump-motor set. Due to the several numbers of calculations involved, the proposed models are potentially applied to computer programs.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 1452000 bytes, checksum: f0d2af7428a4caf8e2af59b42c65d028 (MD5) Previous issue date: 2007-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / It was aimed in the present study to carry out a method of economical measurement of water supply system, composed by pipes network, including its propulsion system. This method is denominated here as EficientE , which was carried out on search of a minimal cost solution for threshed networks, with branches intended to amplify the existing networks. In order to develop the optimization methodology, techniques of dynamic programming were used here, in association with basic economical concepts. This technique-concept association enabled the development of a mathematical algorithm iteration of convergence, aiming to obtain a minimum cost solution. For estimating the variables of state of the system, it was performed for each iteration a special program associated to software of hydraulic simulation of continuous water flow in threshed networks of water supply. The method proposed here was tested in five situations of water networks with distinct features concerning their design, size, and contour conditions. This method showed to be effective in all situations, resulting in excellent performance, which means that it can be applied to networks of water distribution of any proportion, since no restrictions were detected when simulating its application. / O presente estudo tem o objetivo de elaborar um método de dimensionamento econômico de sistemas de distribuição de água, composto pela rede de tubulações, com seu sistema de impulsão. O método, aqui denominado EficientE , busca alcançar a solução de custo mínimo para redes malhadas, ramificadas e para ampliações de redes já existentes. Para o desenvolvimento da metodologia de otimização, foram utilizadas técnicas de programação dinâmica, aliadas a conceitos econômicos básicos. Esta junção de técnicas e conceitos propiciou o desenvolvimento de um algoritmo matemático iterativo de convergência, para a obtenção da solução de custo mínimo. Para a determinação das variáveis de estado do sistema, a cada iteração, foi desenvolvido e utilizado um programa, associado a um software de simulação hidráulica do escoamento permanente em redes malhadas de distribuição de água. O método proposto foi testado em cinco exemplos de redes com características distintas, quanto ao traçado, tamanho e condições de contorno. Em todas as redes estudadas, o método funcionou perfeitamente e apresentou excelente desempenho. Os resultados alcançados indicam que o método pode ser utilizado em redes de qualquer porte, pois não foram encontradas quaisquer restrições a sua aplicação.

O objetivo da presente pesquisa é analisar o desempenho termo-hidráulico do lado do ar de trocadores de calor tubo-aletados. Uma pesquisa da literatura foi executada em duas áreas diferentes: desempenho termo-hidráulico e seleção de superfície, feita por comparações de desempenho, para otimizar o projeto de trocadores de calor. O impulso principal da pesquisa esteve na avaliação experimental de dez serpentinas para investigar o efeito dos seguintes parâmetros sobre o desempenho do lado do ar: número de fileiras de tubos, densidade de aletas, superfície interna dos tubos e superfície da aleta (corrugada ou janelada). Os experimentos foram executados com água quente escoando internamente aos tubos em uma bancada de testes equipada com controladores que permitiram o controle exato e a medição das condições do ar e da água. As comparações com dados disponíveis na literatura para condições semelhantes revelaram que as tendências dos resultados presentes são coerentes e adequadas. Os resultados de transferência de calor e perda de carga da presente investigação não são adequadamente correlacionados por equações da literatura, sendo os desvios atribuíveis a diferenças na geometria das aletas. Finalmente, um procedimento de seleção de superfície para as aletas foi testado baseado em uma relação entre o índice de transferência de calor e a potência de bombeando. A superfície que obteve melhor desempenho entre as testadas foi a aleta janelada numa serpentina de quatro fileiras de tubos / The aim of the present research was to analyze the termo-hidraulic performance of the air side of plate-fin-and-tube heat exchangers. A literature survey has been carried out in two different areas: thermo-hidraulic performance and surface selection, done by performance comparisons, to optimize heat exchangers design. The main thrust of the research has been in the experimental evaluation of ten coils in order to investigate the effect of the following parameters over the air side performance: number of tube rows, fin density, tubes internal surface and surface fins (wavy or louvered). Experiments have been carried out with warm water as the tube fluid in a test bench with control capabilities which allowed the accurate control and measurement of air and water conditions. Comparisons with data available in the literature for similar conditions have revealed that the trends of the present results are consistent and adequate. Heat transfer and pressure drop results of the present investigation are not adequately correlated by equations from literature, deviations being attributable to differences in the geometry of the fins. Finally, a procedure for fin surface selection has been tested based on the ratio between the heat transfer rate and the pumping power. The best performing surface among the ones tested was the louver fin in a four tube row coil

Este trabalho apresenta o controle de posição e orientação de um modelo não linear de Plataforma de Stewart com seis graus de liberdade construído no ambiente de sistemas multicorpos ADAMS® desenvolvido pela Mechanical Dynamics, Inc. O modelo não linear é exportado para o ambiente SIMULINK® desenvolvido pela MathWorks, Inc., onde o controle de posição e orientação é realizado a partir da linearização do modelo e a aplicação de um sistema seguidor com realimentação de estados. Utililiza-se, também o SIMULINK® para implementar a dinâmica de um sistema servoválvula e cilindro hidráulico com um servocontrole de pressão e assim simular o comportamento dinâmico de um simulador de vôo com acionamento hidráulico. A utilização destes pacotes comerciais visa obter uma economia de tempo e esforço na modelagem de sistemas mecânicos complexos e na programação para obtenção da resposta do sistema no tempo, além de facilitar a análise de várias configurações de Plataformas de Stewart / This work shows the position and orientation control of a non-linear model of a Stewart platform with six degree of freedom developed in the multibody systems environment ADAMS® (Mechanical Dynamics, Inc.). The non-linear model is exported to SIMULINK® (MathWorks, Inc.), where the position and orientation control is accomplished using the linear model and applied as a tracking-system with state-feedback. The SIMULINK® is also used to implement the dinamics of the servovalve and hydraulic cylinder with pressure-control servo and so simulate the dynamic behavior of the flight simulator with hydraulic drive. These commercial packages are used seeking to save time and effort in the modeling of complex mechanical systems and in the programming to get the time response of the system, facilitating the analysis of several Stewart Platforms configurations.

Estimativas sobre alterações climáticas globais têm aumentando a demanda por estudos sobre propriedades dos solos relativamente secos e limitações impostas à absorção de água pelas plantas em condições de escassez hídrica. Neste estudo, fatores que influenciam a retenção da água no solo e o murchamento de plantas foram avaliados com base no conceito de equilíbrio da água no solo. Objetivou-se com este estudo: (i) avaliar a confiabilidade de medições do conteúdo de água no solo sob altas sucções matriciais em câmaras de pressão, usando como referência a técnica de ponto de orvalho (ii) avaliar as interações entre espécies de plantas e solos com diferentes classes texturais no ponto de murcha permanente (iii) investigar as relações entre equilíbrio hidráulico da água no solo e murchamento de plantas a partir do conceito de corte hidráulico. Para tanto, um experimento para avaliar a influência dos tipos de solos e espécies de plantas, no ponto de murcha permanente foi conduzido em casa de vegetação da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" da Universidade de São Paulo, Piracicaba, São Paulo. Avaliou-se o murchamento de plantas de girassol (Helianthus annuus L.), milho (Zea mays L.) e soja (Glycine max L.). Os solos utilizados no estudo foram coletados na camada superficial (0-10 cm) em quatro áreas, selecionadas com o objetivo de obter classes texturais contrastantes, localizadas no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Sub-amostras foram utilizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas e atributos químicos. Amostras indeformadas foram coletadas para a determinação da curva de retenção da água no solo pela técnica de câmaras de pressão. Adicionalmente, amostras deformadas foram utilizadas para determinação das características de retenção da água no solo pela técnica do ponto de orvalho em altos valores de sucções matriciais. Os dados de retenção de água no solo foram ajustados a modelos empíricos para estimativas da sucção matricial e conteúdo de água relacionada à água em equilíbrio hidráulico (água residual). Foram observadas similaridades nas determinações das características de retenção da água no solo entre as técnicas de câmaras de pressão e ponto de orvalho, sugerindo a boa drenagem das amostras de solo em câmaras de pressão. Interações significativas foram observadas entre os tipos de solos e espécies de plantas no ponto de murcha permanente, indicando que o movimento de água no contínuo solo-planta-atmosfera foi dependente de resistências relacionadas tanto ao solo quanto às plantas. Ou seja, tanto à capacidade do solo em transportar água até raízes, quanto à habilidade das plantas em absorver a água transportada, assim como, aos processos de regulação de água que ocorrem nas plantas. A abordagem baseada no conteúdo de água residual para o intervalo de sucções matriciais de 0 a 15.000 hPa não foi adequada para ilustrar a condição de equilíbrio hidráulico da água no solo, definidos pelo corte hidráulico, e relações com as sucções matriciais em ocorre o murchamento de plantas. / Estimates about climate changes have increased the demand for studies of the properties of relatively dry soil and limitations on the plants water uptake in conditions of water scarcity. In this study, factors influencing the soil water retention and wilting plants were evaluated based on the concept of soil water equilibrium. The objectives of this study were: (i) to evaluate the reliability measurements of the soil water retention on pressure plate apparatus at high matric suctions using as reference the dew point meter (ii) to evaluate the interactions between soil types and plant species at permanent wilting point (iii) investigate the relationship between the hydraulic equilibrium of soil water and the plant wilting based on the hydraulic cut-off concept. A pot experiment to evaluate the effect of plant and soil types at permanent wilting point was carried out in a greenhouse at the Agricultural\'s College \"Luiz de Queiroz\" from University of São Paulo in Piracicaba, São Paulo, Brazil. Soil samples were collected at the topsoil (0-10 cm) from four different locations around the city of Piracicaba, São Paulo, Brazil. Subsamples were taken to determine the particle size distribution and chemical analysis. To determine soil water retention curve 30 soil samples were collected with undisturbed soil cores. The soils were selected to have a range of texture and organic carbon content. The wilting was evaluated using plants of sunflower (Helianthus annuus L.), maize (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L.). The soil water retention data were fitted to the empirical models for estimating the matric suction and water content related soil water at hydraulic equilibrium (residual water content). Similar soil water content were observed for measurements at pressure plate apparatus and dew point meter, suggesting good drainage of the soil samples in pressure plate apparatus for the dry range of soil water retention curve. Significant interactions were observed between soil types and plant species at permanent wilting point, indicating that the water movement in the soil-plant-atmosphere continuum was dependent of resistances related to soil and the plants properties. The approach based on the residual water content for the matric suctions from 0 to 15,000 hPa was not adequate to illustrate the hydraulic equilibrium of the soil water defined by the cut-hydraulic and relations with the matric suction at wilting plants.

O fraturamento hidráulico é uma das técnicas de estimulação mais utilizadas pela indústria petrolífera. Esta técnica permite o aumento de produtividade de poços com baixo custo. Essa técnica consiste em induzir a propagação de fissuras nas rochas por meio de uma pressão externa. Assim, modelos para a simulação da propagação de fissuras em tais condições tornam-se de grande importância. O presente trabalho apresenta uma contribuição ao estudo da propagação de fissuras durante o fraturamento hidráulico. Um modelo numérico baseado no Método dos Elementos Finitos será apresentado. Teorias da mecânica da fratura elástico linear são aplicadas e a propagação de fissuras durante o faturamento hidráulico é modelada, tendo como processador das análises a ferramenta numérica FRANC 2D. Os resultados obtidos pelo modelo numérico são comparados com respostas apresentadas na literatura. Boa concordância é observada entre os resultados. Em especial, para os valores da pressão de quebra e o raio de reorientação. / Fracking is one of the most used stimulation techniques by the oil and gas industry. This technique allows the increase of productivity of wells with low cost. Consists in inducing the propagation of cracks in the rocks by means of an external pressure. Thus, models for simulating the propagation of cracks in such conditions become of great importance. This work presents a contribution to the study of the propagation of cracks during the fracking. A numerical model based on the Finite Element Method will be presented. Theories of linear elastic fracture mechanics are applied and the propagation of cracks during hydraulic billing is modeled, with the FRANC 2D numerical tool as the analysis processor. The results obtained by the numerical model are compared with answers presented in the literature. Good agreement is observed among the results. In particular, for the values of the breakdown pressure and the reorientation radius.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-13T15:43:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) BeserraLeilaPHD.pdf: 10346236 bytes, checksum: 81c86186782c90c4de4db587d6f7d5a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T15:43:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) BeserraLeilaPHD.pdf: 10346236 bytes, checksum: 81c86186782c90c4de4db587d6f7d5a9 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / CNPq / O fraturamento hidráulico é uma técnica amplamente utilizada pela engenharia de petróleo principalmente para aumentar o índice de produtividade ou injetividade dos poços. Essa técnica consiste na injeção de um fluido penetrante na formação, sob uma pressão suficientemente alta para causar a ruptura da rocha, iniciando assim uma fratura que se converte em um canal de alta permeabilidade e facilita o escoamento de hidrocarbonetos. A técnica de fraturamento hidráulico tem sido responsável pela viabilização econômica de muitos campos petrolíferos em todo o mundo e a compreensão dos mecanismos que determinam o fraturamento, bem como a busca de métodos que permitam prever a geometria da fratura induzida e também determinar a pressão de injeção de fluidos necessária para que o fraturamento ocorra, são de fundamental importância para estabelecer um melhor projeto de explotação desses campos. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma nova metodologia para simular numericamente, de maneira robusta, estável e eficiente, o problema de fraturamento hidráulico em formações rochosas de baixa permeabilidade pelo método dos elementos finitos, usando a aproximação contínua de descontinuidades fortes. Além de propor uma formulação que incorpora o efeito de descontinuidades permeáveis ou impermeáveis no problema de fluxo em meios porosos. A técnica de descontinuidades fortes incorporadas se mostrou eficiente, em relação ao custo computacional, para simular o fraturamento, uma vez que permite discretizar o domínio do problema com malhas relativamente grosseiras e, ainda assim, capturar, adequadamente, o efeito de uma descontinuidade de espessura muito menor do que o tamanho dos elementos da malha. A metodologia desenvolvida neste trabalho foi capaz de simular adequadamente o problema de fraturamento hidráulico em meios contínuos ou em formações rochosas com fraturas naturais preexistentes. E os resultados obtidos contribuem para o melhor entendimento do mecanismo de fraturamento em formações rochosas e a influência dos vários fatores envolvidos no processo. / Hydraulic fracturing is a widely used technique in the petroleum engineering for the generation of a high conductivity channel in the rock formation, increasing the productivity or injectivity index of wells. This technique consists of injecting a fracturing fluid in the rock formation, under a high enough pressure to induce the rock failure. Once started, the fracture is converted into a high permeability channel for the flow of hydrocarbons. The hydraulic fracturing has been in charge of the economic feasibility of many oil fields around the world and understanding the mechanism that determine the fracturing as well as the search for methods to predict the geometry of the induced fracture and also determine the fluid pressure required for the fracturing to occur, are crucial to establish a better exploitation design for these oil fields. The main purpose of this work is to develop a new methodology to numerically simulate, in a robust, stable and efficient way, the hydraulic fracturing problem in low permeability rock formations using the strong discontinuity approach. In addition, it also proposes a formulation that embeds the effect of a permeable or impermeable discontinuity for the fluid flow into the finite element. The technique of embedded strong discontinuities has been proved to be an efficient manner to simulate the fracturing problem, since it allows to discretize the problem domain with relatively coarse meshes and capture, properly, the effect of a discontinuity much thinner than the size of the element. The methodology developed in this work was able to properly simulate the hydraulic fracturing problem in a continuous media or in reservoirs crossed by natural fractures. The results obtained have contributed to a better understanding of the fracturing mechanism in rocks and the influence of the numerous involver factors.