Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:12:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SanchezForero_DianaIsabel_M.pdf: 2538568 bytes, checksum: 6a7cfe0d2a9575933ee82525a5cec615 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Colunas de bolhas são dispositivos de contato multifásico para transferência de massa e calor, intensamente utilizados em diferentes áreas industriais. O escoamento e a turbulência destes equipamentos são induzidos pelo movimento ascendente das bolhas. A hidrodinâmica e o comportamento das bolhas em regime homogêneo foram analisados em uma coluna de bolhas retangular em escala de laboratório (50 cm x 20 cm x 220 cm), utilizando as técnicas de velocimetria por imagem de partícula (PIV) e a técnica de sombras Shadow para o estudo das fases contínua e dispersa, respectivamente. O gás foi alimentado através de um distribuidor de 18 furos a várias condições de velocidade superficiais de gás na entrada. As propriedades do escoamento para as duas fases foram determinadas por meio de uma quantidade suficiente de imagens duplas. O campo de velocidade para a fase contínua (líquido) foi obtido por adição de partículas traçadoras fluorescentes. Além disso, a intensidade de turbulência, energia cinética turbulenta e os tensores de Reynolds, foram determinados a partir dos dados obtidos pelas medições experimentais. Os resultados mostram o perfil típico da velocidade axial média do líquido, ascendente na região central e descendente nas proximidades das paredes da coluna. Também, foram encontradas diferenças entre os perfis normal e axial dos tensores, o que sugere que o fenômeno turbulento na coluna de bolhas é produzido pelo caráter anisotrópico desta. Finalmente, o comportamento das bolhas foi analisado determinando a distribuição e o tamanho destas. Verificou-se que o tamanho das bolhas decresce ao longo da coluna devido aos efeitos da deformação e fenômenos de coalescência. Igualmente, encontrou-se o diâmetro médio da bolha na faixa dos 4 milímetros, tamanho típico no regime homogêneo / Abstract: Bubble columns are multiphase contact devices for mass and heat transfer, wich are intensively used in different industrial areas. Flow and turbulence in these equipments are induced by the bubble rise motion. The hydrodynamics and bubble behavior in a homogeneous bubbly flow regime was analyzed in a rectangular laboratory-scale bubble column (50 x 20 x 220 cm) using Particle Image Velocimetry (PIV) and Shadow techniques to study continuous and dispersed phase, respectively. The bubble column was aerated by using 18 holes gas sparger for several superficial gas velocities. The flow properties for both phases were determinate by sufficient number of double images. The velocity field for continuous phase (liquid) was achieved by adding fluorescing tracer particles. In addition, turbulence intensities of the fluid, turbulent kinetic energy and tensors profiles were deduced from experimental measurements. Results show typical axial mean velocity profiles of the liquid, upward flow in the core region and a down-flow near the walls. Also, it was found differences between axial and normal tensors profiles that suggest the turbulent phenomena in the bubble column its produced by the anisotropic behavior. Finally the bubble performance was further analyzed by determining bubble distribution and bubble size. It was found a decreasing bubble size along the bubble column due to the coalescence and deformation effects. Furthermore, is determinate that the bubble diameter is around 4 mm, typical bubble size in a homogeneous bubble flow regime / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Fernando de Almeida França / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T04:58:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedras_MarcosHeinzelmannJunqueira_M.pdf: 2028968 bytes, checksum: 81f3a7bde1348c530a6a45a20de29e77 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: o objetivo deste trabalho é estudar o atrito interfacial em escoamentos anulares co-correntes ascendentes na condição próxima da reversão de fluxo. O fenômeno foi experimentado em laboratório utilizando-se ar e água como fluidos de trabalho. Os resultados são apresentados e comparados com outros da literatura, validando assim os experimentos realizados. É proposta uma correlação para o cálculo da fração de vazio baseada no modelo de deslizamento. Também é proposta uma correlação para o cálculo do coeficiente de atrito interfacial baseada na análise das forças predominantes no escoamento. A interrelação entre estas grandezas do escoamento foi obtida a partir da aplicação do modelo de dois fluidos ao escoamento anular, com as simplificações que se aplicam. A aplicabilidade da correlação obtida estende-se desde os escoamentos anulares com filme fino ("rough annular flow") a escoamentos próximos da reversão de fluxo (escoamento anular transicional) / Abstract: The aim of this work is the study of the interfacial friction in vertical upward cocurrent annular transitional flow. Annular transitional flow refers to the flow conditions close to the onset of the flow reversal. The phenomenon has carried out in laboratory with water-air as working fluids. The results a~e revelead and compared with data published in the literature, validating the achieved experimental data. It is proposed a correlation for the void fraction based on the drift madel. In addition it is proposed a correlation for the interfacial friction factor based on the analysis of the predominant forces in the flow. The interrelation between these forces has been obtained from the two fluid madel with proper simplifying assumptions. The appiicability of this correlation for interfacial friction factor ranges from rough annular flow to annular flow close to the onset of the flow reversal / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Henry França Meier. / Coorientador: Lucio Cardozo Filho. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Marcela Kotsuka da Silva Câmara Bastos. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Jaci Carlo Schramm Câmara. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Henry França Méier. / Co-orientador: Edelberto Luiz Reinehr. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_8463_Rafael Manache Facuri.pdf: 7606232 bytes, checksum: 4f447c77ec467270c4107e9bed431e9d (MD5) Previous issue date: 2014-12-15 / Técnicas de exploração como poços horizontais, para aumentar a eficiência de produção, têm sido praticadas, porém isso traz um cenário desafiador para a operação, o que inclui o transporte de cascalhos durante a perfuração do poço. Diversos parâmetros afetam a eficiência desse transporte, incluídos, principalmente, nas propriedades do fluido de perfuração e nas características do sistema de perfuração. Além da ampla gama de parâmetros, e suas interações, o que dificulta os estudos deste tema, as condições reais às quais estas variáveis se aplicam como, torna o desafio ainda mais complexo, pois essas condições nem sempre reprodutíveis em unidades experimentais. Nesse sentido, buscou-se modelar, através da técnica de CFD (Computational Fluid Dynamics), o fenômeno multifásico de transporte dos cascalhos pelo fluido de perfuração. O modelo computacional foi baseado na abordagem Euleriana Granular para simulação do escoamento multifásico sólido-líquido em regime laminar, sendo seu desempenho avaliado a partir dos dados experimentais de Yu et. al. (2007). Com esse modelo, analisou-se a fluidodinâmica do escoamento para um fluido não-Newtoniano tipo plástico de Bingham em uma coluna horizontal com excentricidade de 13,74 mm (offset), abordando os efeitos da vazão do fluido, da rotação da coluna e da taxa de penetração na eficiência do transporte dos cascalhos utilizando o planejamento experimental do tipo composto central de 16 ensaios. A comparação dos resultados experimentais de Yu et. al. (2007) e do modelo mostrou boa concordância, com desvios médios de |6,6%|. Posto isso, foi possível elucidar a ordem de grandeza dos efeitos das variáveis sobre a concentração de cascalhos e a queda de pressão, com destaque para o efeito potencializador da rotação da coluna na eficiência da limpeza do poço e o importante efeito da vazão na queda de pressão. Entretanto, a vazão apresentou insignificante efeito sobre a concentração de cascalhos, mostrando que dentro da faixa do escoamento laminar, a eficiência da limpeza do poço é pouco afetada da vazão do fluido de perfuração. Os resultados das simulações numéricas corroboraram com os resultados encontrados na literatura. / Exploration techniques such as horizontal wells to increase production efficiency have been practiced but it brings a challenging scenario for the operation, which includes the transport of cuttings during the drilling operation. Several parameters affect the efficiency of the transport including mainly properties of the drilling fluid and the characteristics of the drilling system. Besides the wide range of variables, and their interactions, which affects this efficiency and makes this study difficult, the real conditions in which these variables are applied as high temperature and pressure, it makes the challenge even more complex, especially because these conditions are not always possible to be reproduced in experimental units. In this sense the multiphase flow phenomenon of carrying cuttings by the drilling fluid was modeled through the technique of CFD (Computational Fluid Dynamics). The computational model was based on the Eulerian Granular approach for simulating the solid-liquid multiphase flow in a laminar regime and the model was validated by the experimental data from Yu et al. (2007). With this model the fluid dynamics of a non-Newtonian fluid Bingham plastic was analyzed in a horizontal column with eccentricity of 13.74 mm (offset) studying the effects of the drilling fluid flow, the drilling pipe rotation and penetration rate in the efficiency of cuttings removal, using central composite design with 16 runs. The comparison of the experimental results of Yu et al. (2007) and the model showed good agreement with average deviations of |6.6%|. That said, it was possible to elucidate the order of magnitude of the effects of the variables on the cutting removal and the pressure drop, giving special attention for the maximizing effect of drilling pipe rotation on the hole cleaning efficiency and for the important effect of fluid flow on the pressure drop. However, the flow had insignificant effect on the cuttings concentration, showing that within the tested range of laminar flow, the hole cleaning efficiency is little affected by flow of the drilling fluid. The results of the numerical simulations agreed with the results found in the literature.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2016-01-15T14:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335540.pdf: 3631348 bytes, checksum: 2f8dd8bd6addc74bba0e3c151fc1109c (MD5) Previous issue date: 2013 / Vazamentos de petróleo no fundo do mar, tanto em situações de explotação como de transporte provocam perdas de natureza econômica, ambiental e social. Para minimizar esses impactos, o desenvolvimento de soluções inovadoras é necessário e devem priorizar a captura do óleo antes da sua ascensão e espalhamento na superfície. Estudos experimentais e de simulação dos fenômenos envolvidos são imprescindíveis até que se possa chegar ao projeto de um equipamento de captura apto a operar em condições de campo. Foram realizados experimentos laboratoriais com balões ou sacos de captura de diferentes materiais inicialmente dobrados, para observá-los ao se abrir e coletando óleo ascendente. Ao se testar diferentes velocidades de injeção do óleo, bem como diferentes diâmetros do bocal de captura, foi constatada a viabilidade da operação, além de se perceber que é possível minimizar a quantidade de água arrastada pelo jato de óleo que entra no balão. A geometria do balão e seu sistema de dobradura, além do diâmetro do bocal de captura do óleo são fatores determinantes para a minimização de correntes em contra fluxo de água que surgirão após a abertura do balão quando o óleo que é capturado começa a desalojar a água que entrou no início da operação.<br> / Abstract : Oil leaks on the seabed, both in situations of exploitation and transport causes loss of economic, environmental and social. To minimize these impacts, the development of innovative solutions is necessary and should prioritize the capture oil before its rise and spreading on the surface. Experimental studies and simulation of the phenomena involved are essential until you can get to the design of a capture equipment able to operate in field conditions. Were conducted laboratory experiments with balloons or bags capture different materials initially bent to watch them to open up and collecting oil upward. When testing different injection rates of the oil, as well as different diameters of the nozzle capture was observed viability of the operation, in addition to realize that it is possible to minimize the amount of water entrained by the oil jet that enters the balloon. The geometry of the balloon and folding system, and the diameter of the nozzle captures the oil are determining factors for minimizing counter-current flow of water that will arise after opening the bag when the oil that is captured begins to displace water entered at the beginning of the operation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:45:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320108.pdf: 20529799 bytes, checksum: cbafc0afa9fa73453532d636ba8edac5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho foi realizada uma análise teórica e experimental do comportamento de um sensor eletromagnético de cavidade ressonante empregado na medição de fração de água em fluidos bifásicos (água/óleo e água/ar), em fase de desenvolvimento no Departamento de Automação e Sistemas da UFSC. Foram efetuadas medições estáticas com água doce e água do mar em misturas contendo água/óleo e água/ar e ainda medições dinâmicas com água doce e ar. As medições foram realizadas com módulos de geração e recepção do sinal eletromagnético na faixa de radiofrequência (RF). Foi utilizado o método da perturbação em cavidades ressonantes a fim de investigar os distintos comportamentos do sensor em função do posicionamento das antenas na cavidade. Com o objetivo de melhorar o instrumento, foi estudado o casamento entre as impedâncias das portas do sensor e dos módulos de geração e recepção de sinais. Foram implementadas redes de casamento de impedâncias a fim de validar o projeto levando em consideração o casamento para uma fração de 100% de água. As redes implementadas melhoraram a relação sinal/ruído do primeiro modo ressonante em relação aos demais, aumentando a exatidão na identificação do pico do primeiro modo ressonante. Finalmente, foi elaborada uma avaliação metrológica parcial do sensor na qual foram identificados a faixa de repetibilidade, o percentual de incerteza padrão e as curvas de resposta para diferentes misturas estáticas. O tempo de resposta também foi calculado com base em um aplicativo de medição em tempo real desenvolvido no contexto deste trabalho

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:59:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339046.pdf: 4955624 bytes, checksum: 91d575942e56dfaa911e0177c061e1c3 (MD5) Previous issue date: 2015 / O Laboratório Experimental de Escoamento Multifásico (LEEM) do Departamento de Automação e Sistemas tem por objetivos: (i) o estudo dos escoamentos multifásicos aplicados à indústria do petróleo; (ii) o desenvolvimento de medidores de vazão multifásicos para a indústria do petróleo; (iii) o desenvolvimento de novas técnicas de controle de escoamentos multifásicos (supressão de golfadas, estabilização de regimes de escoamento, etc.); (iv) o desenvolvimento de novas técnicas de separação em linha de fluidos multifásicos. O LEEM conta com uma Unidade de Experimentação de Escoamentos Multifásicos (UEEM) e com uma sala de medição para testes de protótipos de medição e controle.A UEEM permite basicamente misturar vazões controladas de água, óleo inerte e ar comprimido previamente medidas com precisão. O fluído misturado é conduzido para uma área de ensaios onde podem ser testados diferentes protótipos, assim como medidores comerciais, de vazão monofásica, bifásica ou multifásica. A mistura multifásica passa pela área de testes e retorna ao separador que opera a pressão atmosférica. A planta conta com um sistema de aquisição de dados que permite adquirir dados dos instrumentos de medida de cada fração bem como aqueles do sensor sendo investigado. O objetivo principal deste trabalho consiste na automação da operação de uma unidade de experimentação de laboratório (UEEM). Em particular, (i) desenvolver sistemas de controle via rede; (ii) de instrumentação e de segurança; (iii) de automação da operação de ensaios e testes desta unidade. Para a automação da unidade aplicou-se a tecnologia de redes FOUNDATION Fieldbus (FF), uma rede interoperável com controle distribuído em campo e manutenção simples. Este trabalho mostra na prática e de forma detalhada a execução de todas as camadas da pirâmide da tecnologia FOUNDATION Fieldbus, enfatizando as suas funcionalidades, vantagens e desvantagens. <br> / Abstract : The Experimental Laboratory of Multiphase Flow (LEEM) of the Department of Automation and Systems aims to: (i) the study of multiphase flow applied to the petroleum industry; (ii) the development of multiphase flow meters for the oil industry; (iii) development of new multiphase flow control techniques (slugs, stabilizing flow regimes, etc.); (iv) the development of new techniques for separation of multiphase fluid line. The LEEM has an Experimentation Unit of Multiphase Flows (UEEM) and a measuring room for measurement and control prototype testing.The UEEM basically allows controlled mixing of water flows, inert oil and compressed air previously measured accurately. The mixed fluid is conducted to an area where testing different prototypes can be tested, as well as commercial meters, the flow monophasic, biphasic or multiphasic. The multiphase mixture passes through the testing area and returns to the separator which operates at atmospheric pressure. The plant comprises a data acquisition system that enables acquiring data of the measuring instruments of each fraction as well as those of the sensor being investigated. The aim of this work is the automation of the operation of a laboratory experiment unit (UEEM). In particular, (i) develop networked control systems; (ii) of instrumentation and safety; (iii) automation of the testing operation and testing of the unit.The FOUNDATION Fieldbus technology (FF), an interoperable network with distributed control in the field and simple maintenance, has been applied to the experimental unit. This work shows in practice and in detail the implementation of all the pyramid layers of FOUNDATION Fieldbus technology, emphasizing their features, advantages and disadvantages.