Made available in DSpace on 2014-12-17T13:57:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlaVAA_DISSERT.pdf: 2142966 bytes, checksum: f27e228632d91fbeefdb35962decdcfa (MD5) Previous issue date: 2011-03-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The building envelope is the principal mean of interaction between indoors and environment, with direct influence on thermal and energy performance of the building. By intervening in the envelope, with the proposal of specific architectural elements, it is possible to promote the use of passive strategies of conditioning, such as natural ventilation. The cross ventilation is recommended by the NBR 15220-3 as the bioclimatic main strategy for the hot and humid climate of Natal/RN, offering among other benefits, the thermal comfort of occupants. The analysis tools of natural ventilation, on the other hand, cover a variety of techniques, from the simplified calculation methods to computer fluid dynamics, whose limitations are discussed in several papers, but without detailing the problems encountered. In this sense, the present study aims to evaluate the potential of wind catchers, envelope elements used to increase natural ventilation in the building, through CFD simplified simulation. Moreover, it seeks to quantify the limitations encountered during the analysis. For this, the procedure adopted to evaluate the elements implementation and efficiency was the CFD simulation, abbreviation for Computer Fluid Dynamics, with the software DesignBuilder CFD. It was defined a base case, where wind catchers were added with various settings, to compare them with each other and appreciate the differences in flows and air speeds encountered. Initially there has been done sensitivity tests for familiarization with the software and observe simulation patterns, mapping the settings used and simulation time for each case simulated. The results show the limitations encountered during the simulation process, as well as an overview of the efficiency and potential of wind catchers, with the increase of ventilation with the use of catchers, differences in air flow patterns and significant increase in air speeds indoors, besides changes found due to different element geometries. It is considered that the software used can help designers during preliminary analysis in the early stages of design / A envolt?ria da edifica??o consiste no principal meio de intera??o entre ambiente e exterior, com influ?ncia direta no desempenho t?rmico e energ?tico do edif?cio. Atrav?s da interven??o na envolt?ria, com a proposi??o de elementos arquitet?nicos espec?ficos, ? poss?vel promover o uso de estrat?gias passivas de condicionamento, a exemplo da ventila??o natural. A ventila??o cruzada ? recomendada pela NBR 15220-3 como principal estrat?gia bioclim?tica para o clima quente e ?mido de Natal/RN, oferecendo dentre outros benef?cios, o conforto t?rmico dos ocupantes. As ferramentas de an?lise da ventila??o natural, por sua vez, abrangem diversas t?cnicas, desde m?todos de c?lculos simplificados a simula??es computacionais de fluidos, cujas limita??es s?o discutidas em diversos trabalhos, por?m sem detalhamento dos problemas encontrados. Neste sentido, o presente trabalho tem objetivo de avaliar o potencial dos captadores de vento, elementos de envolt?ria aplicados para incremento da ventila??o natural na edifica??o, atrav?s de simula??o simplificada em CFD. Al?m disto, busca quantificar as limita??es encontradas durante as an?lises. Para tanto, o procedimento adotado para avaliar a aplica??o e efici?ncia dos elementos foi a simula??o computacional em CFD, sigla em ingl?s para Computer Fluid Dynamics, no software DesignBuilder CFD. Foi definido um caso base, onde se acrescentaram captadores de vento com diversas configura??es, para compar?-los entre si e avaliar as diferen?as no fluxo e velocidades do ar encontradas. Inicialmente deu-se prosseguimento a testes de sensibilidade para familiariza??o com o software e observar padr?es de simula??o, com mapeamento das configura??es utilizadas e tempo de simula??o de cada caso simulado. Os resultados mostram as limita??es encontradas durante o processo de simula??o, assim como um panorama da efici?ncia e do potencial dos captadores de vento, com o incremento da ventila??o com a utiliza??o dos captadores, diferen?as nos padr?es de fluxo de ar e aumento consider?vel das velocidades do ar no interior do ambiente, al?m de altera??es encontradas em fun??o das diferentes geometrias do elemento. Considera-se que o software utilizado pode auxiliar projetistas durante an?lises preliminares em fases iniciais do projeto

Made available in DSpace on 2014-12-17T13:57:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GlenioLFL.pdf: 3500534 bytes, checksum: d4ce541fabad7066b400594c3c70b44c (MD5) Previous issue date: 2007-02-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This master thesis aims to assess the influence of the design decisions on the energy building performance of hotels. The research is based on the integration of field study and computer simulation. Firstly, a detailed field study is carried out to identify the characteristics of hotels in Natal, Rio Grande do Norte. The items assessed are occupancies, light and equipment densities, types of air conditioning, total and monthly energy consumption, among others. A second and more comprehensive field study is carried out to identify the range of occurrence of architectural variables, with a larger number of buildings. A base case is modelled in VisualDOE, based on the first field study. Then, a first set of simulations are run to explore the sensitivity of the variables on the energy consumption. The results analyses were the base of a second set of simulations, which combined the most influential variables. The results of 384 models were assessed, and the impacts of design decisions were quantified. The study discusses tendencies and recommendations, as well as the methods advantages and disadvantages / O objetivo deste trabalho foi identificar as decis?es arquitet?nicas mais importantes relacionadas com a redu??o do consumo energ?tico em hot?is. A partir de auditorias realizadas em 43 meios de hospedagem da cidade foi poss?vel conhecer mais suas formas de funcionamento, seus equipamentos, sistema de ilumina??o, tipos de condicionadores de ar, al?m de caracter?sticas construtivas. Os dados dessa pesquisa de campo foram organizados e os aspectos mais relevantes foram utilizadas na modelagem de um caso representativo. Com base nesse modelo inicial, simula??es computacionais foram realizadas com a finalidade de se verificar o impacto de diferentes alternativas de projeto no consumo de energia. Entre as vari?veis analisadas est?o a efici?ncia do sistema de resfriamento, a orienta??o, o sombreamento, o tamanho das aberturas, o tipo de vidro, al?m de caracter?sticas t?rmicas de parede e coberta. Os resultados demonstraram a import?ncia das rotinas de ocupa??o na defini??o das estrat?gias projetuais, as combina??es com melhor e pior desempenho em rela??o ao modelo inicial, identificaram os casos em que determinada vari?vel tem seu efeito minimizado/maximizado sobre o consumo, al?m de quantificar o impacto produzido na combina??o de uma, duas ou mais alternativas de projeto. As an?lises evidenciaram ainda a complexidade que a coleta de dados envolve, as peculiaridades do setor hoteleiro e a dificuldade de se estabelecer correla??es claras com o consumo, sobretudo pelas incertezas associadas ? imprevisibilidade de uso nos hot?is e aus?ncia de crit?rios/normas de classifica??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdsonAA_DISSERT.pdf: 3674397 bytes, checksum: 68989b5d2aabcb74990cc326c009fbc6 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 / The method "toe-to-heel air injection" (THAITM) is a process of enhanced oil recovery, which is the integration of in-situ combustion with technological advances in drilling horizontal wells. This method uses horizontal wells as producers of oil, keeping vertical injection wells to inject air. This process has not yet been applied in Brazil, making it necessary, evaluation of these new technologies applied to local realities, therefore, this study aimed to perform a parametric study of the combustion process with in-situ oil production in horizontal wells, using a semi synthetic reservoir, with characteristics of the Brazilian Northeast basin. The simulations were performed in a commercial software "STARS" (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), from CMG (Computer Modelling Group). The following operating parameters were analyzed: air rate, configuration of producer wells and oxygen concentration. A sensitivity study on cumulative oil (Np) was performed with the technique of experimental design, with a mixed model of two and three levels (32x22), a total of 36 runs. Also, it was done a technical economic estimative for each model of fluid. The results showed that injection rate was the most influence parameter on oil recovery, for both studied models, well arrangement depends on fluid model, and oxygen concentration favors recovery oil. The process can be profitable depends on air rate / O m?todo toe-to-heel air injection (THAITM) ? um processo de recupera??o de petr?leo avan?ado, que consiste na integra??o da combust?o in-situ com os avan?os tecnol?gicos na perfura??o de po?os horizontais. Este m?todo utiliza po?os horizontais como produtores de ?leo, mantendo po?os injetores verticais para a inje??o de ar. Este processo ainda n?o foi aplicado no Brasil, tornando necess?rio, avalia??o destas novas tecnologias aplicadas ?s realidades locais, por isso, este trabalho teve como objetivo principal realizar um estudo param?trico do processo de combust?o in-situ com produ??o de ?leo em po?os horizontais, usando um reservat?rio semi sint?tico, com caracter?sticas das encontradas no Nordeste Brasileiro. As simula??es foram realizadas em um programa comercial de processos t?rmicos, denominado STARS (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), da empresa CMG (Computer Modelling Group). Foram realizadas an?lises dos par?metros operacionais: vaz?es de inje??o, configura??o dos po?os e concentra??o de oxig?nio. O estudo de sensibilidade dos fatores foi realizado com a t?cnica de an?lise de planejamento experimental, com uma combina??o de dois e tr?s n?veis (32x22), totalizando 36 simula??es, 18 para cada modelo, em fun??o da produ??o acumulada de ?leo (Np). Tamb?m foi realizada uma estimativa econ?mica de an?lise de custo para cada modelo de fluido. Os resultados mostraram que a configura??o de po?os e a vaz?o de inje??o foram o par?metro que apresentou maior influ?ncia no ?leo recuperado para os dois modelos de fluidos analisados, respectivamente, que a configura??o de po?os ? influenciada pelo modelo de fluido, e que um aumento da concentra??o de oxig?nio favorece a recupera??o de ?leo, no processo estudado. Tamb?m foi encontrado que o processo pode ser rent?vel dependendo da quantidade de ar injetado no processo

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-11T17:35:18Z No. of bitstreams: 1 MirellaLopesDaRocha_DISSERT.pdf: 4193744 bytes, checksum: f2fd7a25cfa4b47013fb029c75d748a3 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-18T17:12:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MirellaLopesDaRocha_DISSERT.pdf: 4193744 bytes, checksum: f2fd7a25cfa4b47013fb029c75d748a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T17:12:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MirellaLopesDaRocha_DISSERT.pdf: 4193744 bytes, checksum: f2fd7a25cfa4b47013fb029c75d748a3 (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Com um n?mero crescente de campos maduros, a recupera??o de ?leo pesado tem se apresentado um dos grandes desafios do setor petrol?fero. O Nordeste Brasileiro, por exemplo, possui in?meros reservat?rio de ?leo pesado que possam vir a ser explorados com a utiliza??o de m?todos t?rmicos. Dentre os tipos de m?todos utilizados para ?leos pesados, destaca-se o m?todo da combust?o in-situ, uma t?cnica no qual o calor ? produzido dentro do reservat?rio, diferente da inje??o de fluido aquecido em que o calor ? gerado na superf?cie e transportado para o reservat?rio. Neste tipo de processo, ? comum utilizar po?os verticais como injetores e produtores. Contudo, m?todos que utilizam po?os horizontais como produtores de ?leo s?o cada vez mais estudados devido ? maior ?rea de contato entre a forma??o e a frente de combust?o. Sendo assim, o objetivo principal do presente trabalho foi estudar as diferentes configura??es de po?os (CIS, THAITM e CAGD) no processo de combust?o in-situ, na recupera??o de ?leo, utilizando um reservat?rio semissint?tico com caracter?sticas do Nordeste Brasileiro. O m?todo ?toe-to-heel air injection? (THAITM) ? um processo de recupera??o de petr?leo avan?ado, que consiste na integra??o da combust?o in-situ com os avan?os tecnol?gicos na perfura??o de po?os horizontais. Este m?todo utiliza po?os horizontais como produtores de ?leo, mantendo po?os injetores verticais para a inje??o de ar. O processo de drenagem de ?leo por diferencial gravitacional assistida com combust?o (CAGD) ? um sistema integrado, nesta configura??o o po?o injetor horizontal ? perfurado na parte superior de forma??o,com um po?o horizontal produtor na se??o inferior. As simula??es foram realizadas em um programa comercial de processos t?rmicos, denominado ?STARS? (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), da empresa CMG (Computer Modelling Group). Foi realizada uma an?lise da vaz?o de inje??o de ar e verificou-se que cada m?todo possu?a um limite m?ximo de inje??o para o modelo base, mostrando que passando desse limite de inje??o de ar, havia redu??o da produ??o acumulada de ?leo. Foram realizadas an?lises dos par?metros operacionais: vaz?es de inje??o, configura??o e completa??o dos po?os. Na an?lise de sensibilidade foi encontrado que a vaz?o de inje??o de ar apresentou maior influ?ncia no m?todo THAI, j? no m?todo CIS a completa??o dos po?os foi o par?metro mais influente e no CAGD a configura??o de po?os foi o que apresentou maior influ?ncia na fra??o recuperada. Os resultados econ?micos mostraram que o melhor caso obtido foi o m?todo CAGD,pois, apesar de possuir maior custo inicial, foi o que apresentou melhor retorno financeiro quando comparado com os melhores casos do CIS e THAI. / With an increasing number of mature fields, heavy oil recovery has performed one of the great challenges of the oil industry. The Brazilian Northeast, for example, has numerous heavy oil reservoirs are explored with the use of thermal methods. Among the types of methods used for heavy oil, there is the method of in-situ combustion, a technique in which heat is produced within the container, unlike the injection of heated fluid when the heat is generated at the surface and transported to the reservoir. In this type of process, it is common to use vertical wells as injectors and producers. However, methods which use horizontal wells like oil producers are increasingly studied because of greater contact area between the formation and combustion front. Thus, the main objective of this work was to study the different configurations of wells (CIS THAITM and CAGD) in the process of in-situ combustion in oil recovery using a semi-synthetic tank with Brazilian Northeast features. The method "toe-to-heel air injection" (THAITM) is a process of enhanced oil recovery, which is the integration of in-situ combustion with technological advances in drilling horizontal wells. This method uses horizontal wells such as oil producers, keeping vertical injection wells for injecting air. The oil drain process by differential gravitational assisted with combustion (CAGD) is an integrated, in this configuration the horizontal injector well is drilled at the top formation with a horizontal production well in the lower section. The simulations were performed in a commercial program of thermal processes, called "STARS" (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), the company CMG (Computer Modelling Group). An analysis of the air flow injection was performed and it was found that each method had a maximum injection to the base model, a show that through this air injection limit was reduced cumulative production of oil. Analyses of operating parameters were used: injection flow, configuration and completion of wells. In the sensitivity analysis we found that the air injection flow showed greater influence on THAI method, since the CIS method the completion of the wells was the most influential parameter and CAGD configuration wells showed the greatest influence in the recovered fraction. The economic results have shown that the best case obtained in CAGD method because, despite having higher initial cost showed the best financial return compared to the best cases the CIS and THAI.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-01-03T18:24:50Z No. of bitstreams: 1 MarianaLimaOliveiraMontenegro_DISSERT.pdf: 11108423 bytes, checksum: a449825c90e73cff028d58aa8b7c8a24 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-01-04T22:03:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MarianaLimaOliveiraMontenegro_DISSERT.pdf: 11108423 bytes, checksum: a449825c90e73cff028d58aa8b7c8a24 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-04T22:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarianaLimaOliveiraMontenegro_DISSERT.pdf: 11108423 bytes, checksum: a449825c90e73cff028d58aa8b7c8a24 (MD5) Previous issue date: 2016-05-24 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Os par?metros de seguran?a contra inc?ndio no Brasil s?o guiados por uma normaliza??o prescritiva na qual os arquitetos baseiam seus projetos, visando o cumprimento da mesma para posterior aprova??o dos ?rg?os fiscalizadores. Esses profissionais, muitas vezes, deixam de considerar as particularidades de cada edifica??o e de verificar se os requisitos normativos s?o, de fato, eficazes para prevenir e proteger o edif?cio e seus usu?rios contra uma situa??o de inc?ndio. A legisla??o necessita estar em constante revis?o e atualiza??o. Em vista ? essa afirma??o, o objetivo principal deste trabalho ? identificar e analisar poss?veis lacunas nas prescri??es normativas sobre evacua??o de inc?ndio por meio de edifica??es universit?rias, visando contribuir para projetos mais eficazes. A quest?o problema a ser respondida ao final da pesquisa ? se existem diverg?ncias e conflu?ncias de solu??es entre as normas prescritivas sobre evacua??o de emerg?ncia utilizadas no Rio Grande do Norte, quando comparadas aos resultados obtidos por meio de simula??es computacionais. Para tanto, realizou-se, inicialmente, uma coleta de informa??es a partir de pesquisas bibliogr?ficas e documentais a respeito do tema, do qual conceitos e informa??es pertinentes foram explicitados. Posteriormente, com base em crit?rios estabelecidos, foram realizadas simula??es computacionais para avaliar o desempenho das sa?das de emerg?ncia nas edifica??es adaptadas ?s prescri??es. Essas simula??es foram executadas por meio de dois softwares: o PATHFINDER? (2014), relacionado ao tempo de escape e ? movimenta??o das pessoas durante a fuga; e o DEPTHMAP? (2004), de acordo com a Teoria da Sintaxe Espacial (SE), que diz respeito ao estudo da configura??o espacial e da sua rela??o com o movimento dos usu?rios e o posicionamento das sa?das de emerg?ncia nas edifica??es. Com os resultados das an?lises, ao final do desenvolvimento do trabalho, foi poss?vel constatar a presen?a das diverg?ncias e conflu?ncias citadas na quest?o de pesquisa; discutir o proposto pelas prescri??es normativas vigentes, dar indica??es de melhoria ?s mesmas, assim como destacar seus pontos eficazes; e constatar a utilidade dos programas computacionais escolhidos. Espera-se que o trabalho realizado contribua com pesquisas futuras que tratem dos temas abordados ou que visem aprofundar o estudo aqui iniciado. / The fire safety parameters in Brazil are driven by prescriptive standards, which function as a basis for architects, whose design aim to the enforcement of such for a subsequent approval from the inspection authorities. The legislation needs to be in a constant review and evaluation. From this statement, the main goal of this work is to identify, in university building projects, potential gaps in the normative prescriptions about fire evacuation which raise intervention and correction proposals to their better effectiveness. The question to be answered at the end of the research is that there are differences and confluences solutions between prescriptive rules on emergency evacuation used in Rio Grande do Norte, when compared to the results obtained through computer simulations. For such, a gathering of information was initially held through a research in literature and documents concerning the matter. Later, based on established criteria, computer simulations were carried out to analyze the normative prescriptions applied to the chosen buildings. The simulations were performed by two software: PATHFINDER? (2014), related to the escape time and to the movement of the people while on the run; and DEPTHMAP? (2004), concerned the study of the spatial setting and its relation to the movement of the users in the buildings, according to the Space Syntax Theory (SS). From the analyzes results, prescriptive codes gaps were identified, such as regarding the design of the stairs, the maximum number of occupants and the maximum distance to safety; and effective points, as the need of enclosed stairs to decrease the maximum exhaust time. With the findings, gave subsidies to discuss the existing parameters and others that are not yet covered by SCI regulations, and the studied buildings design solutions. It is expected that the work will contribute to future research that deals the addressed issues or aimed at further the study here started.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EgnilsonMM_TESE.pdf: 6816418 bytes, checksum: d3184a3bc2d81353458b49364682badc (MD5) Previous issue date: 2011-06-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In this work we developed a computer simulation program for physics porous structures based on programming language C + + using a Geforce 9600 GT with the PhysX chip, originally developed for video games. With this tool, the ability of physical interaction between simulated objects is enlarged, allowing to simulate a porous structure, for example, reservoir rocks and structures with high density. The initial procedure for developing the simulation is the construction of porous cubic structure consisting of spheres with a single size and with varying sizes. In addition, structures can also be simulated with various volume fractions. The results presented are divided into two parts: first, the ball shall be deemed as solid grains, ie the matrix phase represents the porosity, the second, the spheres are considered as pores. In this case the matrix phase represents the solid phase. The simulations in both cases are the same, but the simulated structures are intrinsically different. To validate the results presented by the program, simulations were performed by varying the amount of grain, the grain size distribution and void fraction in the structure. All results showed statistically reliable and consistent with those presented in the literature. The mean values and distributions of stereological parameters measured, such as intercept linear section of perimeter area, sectional area and mean free path are in agreement with the results obtained in the literature for the structures simulated. The results may help the understanding of real structures. / Neste trabalho foi desenvolvido um programa de simula??o computacional f?sica de estruturas porosas com base em linguagem de programa??o C++ utilizando uma placa Geforce 9600 GT com o chip da Physx, originalmente desenvolvida para jogos eletr?nicos. Com essa ferramenta, a capacidade de intera??o f?sica entre os objetos simulados ? ampliada, possibilitando simular uma estrutura porosa, como por exemplos, rochas reservat?rios ou estruturas com alta densidade. O procedimento inicial para desenvolvimento da simula??o porosa ? a constru??o de uma estrutura c?bica constitu?da de esferas com um ?nico tamanho e com tamanhos variados. Al?m disso, podem ser ainda simuladas estruturas com variadas fra??es de volumes. Os resultados apresentados est?o divididos em duas partes: a primeira, as esferas ser?o consideras como gr?os s?lidos, ou seja, a fase matriz representa a porosidade; a segunda, as esferas est?o sendo considerada com poros. Neste caso a fase matriz representa a fase s?lida. As simula??es nos dois casos s?o as mesmas, mas as estruturas simuladas s?o intrinsecamente distintas. Para validar os resultados apresentados pelo programa, foram realizadas simula??es variando a quantidade de gr?os, a distribui??o de tamanhos de gr?os e a fra??o de vazio na estrutura. Todos os resultados apresentados mostraram-se estatisticamente confi?veis e em concord?ncia com os apresentados na literatura. Os valores m?dios e as distribui??es dos par?metros estereol?gicos mensurados, como intercepto linear, per?metro de se??o de ?rea, ?rea de se??o e livre caminho m?dio est?o de acordo com os resultados obtidos na literatura para as estruturas simuladas. Os resultados podem auxiliar a compreens?o de estruturas reais.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:09:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlaWSPM_TESE.pdf: 2776724 bytes, checksum: 01c7ecc751890604c65e9e388d7b0cb3 (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Oil production and exploration techniques have evolved in the last decades in order to increase fluid flows and optimize how the required equipment are used. The base functioning of Electric Submersible Pumping (ESP) lift method is the use of an electric downhole motor to move a centrifugal pump and transport the fluids to the surface. The Electric Submersible Pumping is an option that has been gaining ground among the methods of Artificial Lift due to the ability to handle a large flow of liquid in onshore and offshore environments. The performance of a well equipped with ESP systems is intrinsically related to the centrifugal pump operation. It is the pump that has the function to turn the motor power into Head. In this present work, a computer model to analyze the three-dimensional flow in a centrifugal pump used in Electric Submersible Pumping has been developed. Through the commercial program, ANSYS? CFX?, initially using water as fluid flow, the geometry and simulation parameters have been defined in order to obtain an approximation of what occurs inside the channels of the impeller and diffuser pump in terms of flow. Three different geometry conditions were initially tested to determine which is most suitable to solving the problem. After choosing the most appropriate geometry, three mesh conditions were analyzed and the obtained values were compared to the experimental characteristic curve of Head provided by the manufacturer. The results have approached the experimental curve, the simulation time and the model convergence were satisfactory if it is considered that the studied problem involves numerical analysis. After the tests with water, oil was used in the simulations. The results were compared to a methodology used in the petroleum industry to correct viscosity. In general, for models with water and oil, the results with single-phase fluids were coherent with the experimental curves and, through three-dimensional computer models, they are a preliminary evaluation for the analysis of the two-phase flow inside the channels of centrifugal pump used in ESP systems / As t?cnicas de explora??o e produ??o de petr?leo t?m evolu?do nas ?ltimas d?cadas no sentido de incrementar as vaz?es de fluido e otimizar a utiliza??o dos equipamentos empregados. A base do funcionamento do m?todo de eleva??o por Bombeio Centr?fugo Submerso (BCS) ? a utiliza??o de um motor el?trico de fundo para movimentar uma bomba centr?fuga e transportar os fluidos at? a superf?cie. O Bombeio Centr?fugo Submerso ? uma op??o que vem ganhando espa?o entre os m?todos de Eleva??o Artificial em fun??o da capacidade de trabalhar com grandes vaz?es de l?quido em ambientes terrestres ou mar?timos. O desempenho de um po?o equipado com eleva??o por BCS est? intrinsecamente relacionado ao funcionamento da bomba centr?fuga que faz parte do sistema. ? ela que tem a fun??o de transformar a pot?ncia cedida pelo motor em altura de eleva??o ou Head. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo computacional para analisar o escoamento tridimensional em uma bomba centr?fuga utilizada em Bombeio Centr?fugo Submerso. Atrav?s do programa comercial, o CFX? ANSYS?, inicialmente utilizando a ?gua como fluido, foram definidos a geometria e os par?metros de simula??o de forma que, fosse obtida, uma aproxima??o do que ocorre no interior dos canais do impelidor e do difusor da bomba em termos de escoamento. Tr?s diferentes condi??es de geometria foram inicialmente testadas para verificar qual a mais adequada ? resolu??o do problema. Ap?s a escolha da geometria mais adequada, tr?s condi??es de malha foram analisadas e os valores obtidos foram comparados ? curva caracter?stica experimental de altura de eleva??o fornecida pelo fabricante. Os resultados se aproximaram da curva experimental, o tempo de simula??o e a converg?ncia do modelo foram satisfat?rios se for considerado que o problema estudado envolve an?lise num?rica. Ap?s os testes com a ?gua, um ?leo, foi utilizado nas simula??es. Os resultados foram comparados a uma metodologia utilizada na ind?stria do petr?leo para corre??o da viscosidade. De uma forma geral, para os modelos com ?gua e com o ?leo, os resultados com os fluidos monof?sicos se mostraram coerentes com as curvas experimentais e s?o uma avalia??o preliminar para a an?lise, atrav?s de modelos computacionais tridimensionais, do escoamento bif?sico no interior dos canais da bomba centr?fuga utilizada em sistemas de BCS

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RairamFCA_DISSERT2.pdf: 4758176 bytes, checksum: bfb1653549a50848b4721bda9a78bd6e (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / The pumping through progressing cavities system has been more and more employed in the petroleum industry. This occurs because of its capacity of elevation of highly viscous oils or fluids with great concentration of sand or other solid particles. A Progressing Cavity Pump (PCP) consists, basically, of a rotor - a metallic device similar to an eccentric screw, and a stator - a steel tube internally covered by a double helix, which may be rigid or deformable/elastomeric. In general, it is submitted to a combination of well pressure with the pressure generated by the pumping process itself. In elastomeric PCPs, this combined effort compresses the stator and generates, or enlarges, the clearance existing between the rotor and the stator, thus reducing the closing effect between their cavities. Such opening of the sealing region produces what is known as fluid slip or slippage, reducing the efficiency of the PCP pumping system. Therefore, this research aims to develop a transient three-dimensional computational model that, based on single-lobe PCP kinematics, is able to simulate the fluid-structure interaction that occurs in the interior of metallic and elastomeric PCPs. The main goal is to evaluate the dynamic characteristics of PCP s efficiency based on detailed and instantaneous information of velocity, pressure and deformation fields in their interior. To reach these goals (development and use of the model), it was also necessary the development of a methodology for generation of dynamic, mobile and deformable, computational meshes representing fluid and structural regions of a PCP. This additional intermediary step has been characterized as the biggest challenge for the elaboration and running of the computational model due to the complex kinematic and critical geometry of this type of pump (different helix angles between rotor and stator as well as large length scale aspect ratios). The processes of dynamic generation of meshes and of simultaneous evaluation of the deformations suffered by the elastomer are fulfilled through subroutines written in Fortan 90 language that dynamically interact with the CFX/ANSYS fluid dynamic software. Since a structural elastic linear model is employed to evaluate elastomer deformations, it is not necessary to use any CAE package for structural analysis. However, an initial proposal for dynamic simulation using hyperelastic models through ANSYS software is also presented in this research. Validation of the results produced with the present methodology (mesh generation, flow simulation in metallic PCPs and simulation of fluid-structure interaction in elastomeric PCPs) is obtained through comparison with experimental results reported by the literature. It is expected that the development and application of such a computational model may provide better details of the dynamics of the flow within metallic and elastomeric PCPs, so that better control systems may be implemented in the artificial elevation area by PCP / O sistema de bombeamento por cavidades progressivas est? sendo cada vez mais empregado na ind?stria do petr?leo, devido ? sua capacidade de eleva??o de ?leos altamente viscosos ou de fluidos com grandes concentra??es de areia ou outras part?culas s?lidas. Uma Bomba de Cavidades Progressivas (BCP) ? composta, basicamente, por um rotor - uma pe?a met?lica de forma semelhante a um parafuso exc?ntrico, e um estator - um tubo de a?o revestido internamente por uma h?lice dupla, a qual pode ser r?gida ou deform?vel/elastom?rica. Em geral, uma BCP ? submetida a uma combina??o de press?o do po?o com press?o gerada pelo pr?prio processo de bombeio. Em BCPs elastom?ricas, essa combina??o de esfor?os comprime o estator, gerando ou aumentando a folga existente entre o rotor e o estator, reduzindo, portanto, o efeito de veda??o entre suas cavidades. Tal abertura da regi?o de selagem produz o que ? conhecido como escorregamento do fluido, diminuindo, com isso, a efici?ncia de sistema de bombeio por BCP. Dessa maneira, este trabalho se prop?e a desenvolver um modelo computacional tridimensional transiente do processo din?mico da intera??o fluido-estrutural (FSI) que ocorre no interior de BCPs met?licas e elastom?ricas. O objetivo principal ? avaliar, a partir do uso do modelo desenvolvido, as caracter?sticas din?micas de efici?ncia de bombeio por BCPs, em fun??o de informa??es locais e instant?neas detalhadas dos campos de velocidade, press?o e deforma??o no seu interior. Para o alcance de tais metas (desenvolvimento e uso do modelo), fez-se necess?rio o desenvolvimento de uma metodologia pr?pria para gera??o de malhas computacionais din?micas, m?veis e deform?veis, representando as regi?es fluida e estrutural de uma BCP. Tal procedimento caracterizou-se como o maior desafio para a elabora??o do modelo computacional, devido ? cinem?tica complexa e ? geometria cr?tica desse tipo de bomba (?ngulos de h?lice diferentes entre rotor e estator e grandes diferen?as de escala de comprimento). Os processos de gera??o din?mica das malhas e de avalia??o simult?nea das deforma??es sofridas pelo elast?mero s?o realizados atrav?s de sub-rotinas em linguagem Fortran 90, as quais interagem dinamicamente com o software de din?mica dos fluidos computacional CFX/ANSYS. Desde que o modelo linear el?stico ? empregado para avaliar as deforma??es elastom?ricas, n?o ? necess?rio usar nenhum software para an?lise estrutural. Entretanto, uma proposta inicial para simula??o din?mica no ANSYS empregando-se modelos constitutivos hiper-el?sticos para o elast?mero ? tamb?m apresentada no presente trabalho. A valida??o dos resultados produzidos com a presente metodologia (gera??o de malha, simula??o do escoamento em BCPs met?licas e simula??o da intera??o fluido-estrutural em BCPs elastom?ricas) ? obtida atrav?s da compara??o com resultados experimentais reportados pela literatura. Vislumbra-se que o desenvolvimento e aplica??o de tal ferramenta computacional poder?o fornecer maiores detalhes da din?mica do escoamento no interior de BCPs met?licas e elastom?ricas, de maneira que melhores sistemas de controle possam ser implementados na ?rea de eleva??o artificial por BCPs

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaDMP_pre_textuais_ate_cap_3.pdf: 1552357 bytes, checksum: 286c69a88a6d2c4ec8689ee9514da8ec (MD5) Previous issue date: 2008-10-28 / Oil wells subjected to cyclic steam injection present important challenges for the development of well cementing systems, mainly due to tensile stresses caused by thermal gradients during its useful life. Cement sheath failures in wells using conventional high compressive strength systems lead to the use of cement systems that are more flexible and/or ductile, with emphasis on Portland cement systems with latex addition. Recent research efforts have presented geopolymeric systems as alternatives. These cementing systems are based on alkaline activation of amorphous aluminosilicates such as metakaolin or fly ash and display advantageous properties such as high compressive strength, fast setting and thermal stability. Basic geopolymeric formulations can be found in the literature, which meet basic oil industry specifications such as rheology, compressive strength and thickening time. In this work, new geopolymeric formulations were developed, based on metakaolin, potassium silicate, potassium hydroxide, silica fume and mineral fiber, using the state of the art in chemical composition, mixture modeling and additivation to optimize the most relevant properties for oil well cementing. Starting from molar ratios considered ideal in the literature (SiO2/Al2O3 = 3.8 e K2O/Al2O3 = 1.0), a study of dry mixtures was performed,based on the compressive packing model, resulting in an optimal volume of 6% for the added solid material. This material (silica fume and mineral fiber) works both as an additional silica source (in the case of silica fume) and as mechanical reinforcement, especially in the case of mineral fiber, which incremented the tensile strength. The first triaxial mechanical study of this class of materials was performed. For comparison, a mechanical study of conventional latex-based cementing systems was also carried out. Regardless of differences in the failure mode (brittle for geopolymers, ductile for latex-based systems), the superior uniaxial compressive strength (37 MPa for the geopolymeric slurry P5 versus 18 MPa for the conventional slurry P2), similar triaxial behavior (friction angle 21? for P5 and P2) and lower stifness (in the elastic region 5.1 GPa for P5 versus 6.8 GPa for P2) of the geopolymeric systems allowed them to withstand a similar amount of mechanical energy (155 kJ/m3 for P5 versus 208 kJ/m3 for P2), noting that geopolymers work in the elastic regime, without the microcracking present in the case of latex-based systems. Therefore, the geopolymers studied on this work must be designed for application in the elastic region to avoid brittle failure. Finally, the tensile strength of geopolymers is originally poor (1.3 MPa for the geopolymeric slurry P3) due to its brittle structure. However, after additivation with mineral fiber, the tensile strength became equivalent to that of latex-based systems (2.3 MPa for P5 and 2.1 MPa for P2). The technical viability of conventional and proposed formulations was evaluated for the whole well life, including stresses due to cyclic steam injection. This analysis was performed using finite element-based simulation software. It was verified that conventional slurries are viable up to 204?F (400?C) and geopolymeric slurries are viable above 500?F (260?C) / Po?os sujeitos ? inje??o c?clica de vapor apresentam importantes desafios para desenvolvimento de pastas de cimenta??o, devido principalmente aos esfor?os de tra??o causados pelos gradientes t?rmicos durante a sua vida ?til. Falhas em cimenta??es que empregaram pastas convencionais de elevada resist?ncia ? compress?o levaram ao emprego de pastas mais flex?veis e/ou d?cteis, com destaque para as pastas de cimento Portland com adi??o de l?tex. Recentes pesquisas t?m apresentado pastas geopolim?ricas como alternativa. Estas pastas cimentantes s?o baseadas na ativa??o alcalina de aluminosilicatos amorfos como o metacaulim ou a cinza volante e possuem propriedades vantajosas como alta resist?ncia ? compress?o, r?pido endurecimento e estabilidade t?rmica. Encontram-se na literatura formula??es geopolim?ricas b?sicas que atendem ?s especifica??es da ind?stria de petr?leo, incluindo reologia, resist?ncia ? compress?o e tempo de espessamento. Neste trabalho, desenvolveu-se novas formula??es geopolim?ricas ? base de metacaulim, silicato de pot?ssio, hidr?xido de pot?ssio, micross?lica e fibra mineral, utilizando o estado da arte em composi??o qu?mica, modelagem de misturas e aditiva??o para otimizar as propriedades relevantes para a cimenta??o de po?os. Partindo de raz?es molares consideradas ideais na literatura (SiO2/Al2O3 = 3,8 e K2O/Al2O3 = 1,0), realizou-se um estudo de misturas secas baseado no modelo do empacotamento compress?vel, obtendo-se um volume ?timo de 6% para o material s?lido adicional. Este material (micross?lica e fibra mineral) serve tanto como fonte de s?lica adicional (no caso da micross?lica) quanto refor?o mec?nico, principalmente no caso da fibra mineral, a qual incrementou a resist?ncia ? tra??o. Realizou-se o primeiro estudo mec?nico triaxial desta classe de pastas. Para efeito de compara??o, tamb?m foi realizado um estudo mec?nico de pastas convencionais ? base de l?tex. Apesar de diferen?as no modo de ruptura (fr?gil no caso dos geopol?meros, d?ctil no caso das pastas com l?tex), a superior resist?ncia compressiva uniaxial (37 MPa para a pasta geopolim?rica P5 versus 18 MPa para a pasta convencional P2), comportamento triaxial similar (?ngulo de atrito 21? para P5 e P2) e menor rigidez (na regi?o el?stica 5,1 GPa para P5 versus 6,8 GPa para P2) das pastas geopolim?ricas permitiu uma capacidade de absor??o de energia (155 kJ/m3 para P5 versus 208 kJ/m3 para P2) compar?vel entre as duas, sendo que os geopol?meros atuam no regime el?stico, sem a microfissura??o presente nas pastas com l?tex. Assim, os geopol?meros estudados neste trabalho devem ser dimensionados para aplica??es no regime el?stico para evitar fraturas fr?geis. Finalmente, a resist?ncia ? tra??o do geopol?mero ? originalmente pobre (1,3 MPa para a pasta geopolim?rica P3) devido ? sua estrutura fr?gil. Entretanto, ap?s a aditiva??o desse sistema com fibra mineral, a resist?ncia ? tra??o do mesmo tornou-se equivalente (2,3 MPa para P5 e 2,1 MPa para P2) ? das pastas com l?tex. A viabilidade t?cnica das formula??es convencionais e geopolim?ricas foi avaliada durante toda a vida ?til do po?o, incluindo os esfor?os devidos ? inje??o c?clica de vapor. Esta an?lise foi feita utilizando um software de simula??o ? base de elementos finitos. Verificou-se que as pastas convencionais s?o vi?veis at? a temperatura de 204?C (400?F) e as geopolim?ricas acima de 260?C (500?F)