Título

    MEDIDA DA HISTERESE DA SATURAÇÃO EM SOLOS CONTAMINADOS POR DERIVADOS DE PETRÓLEO DEVIDO A VARIAÇÕES DO NÍVEL DO LENÇOL FREÁTICO

Orientador(a)

    Profª. Beatriz Rohden Becker

Resumo

    Com inúmeros casos de contaminação de solos e águas subterrâneas no Brasil e no mundo por petróleo e seus derivados, torna-se essencial compreender a fundo o comportamento desses poluentes, de maneira a serem concebidos métodos de tratamento mais eficazes e economicamente viáveis. O presente trabalho compreende o estudo da histerese da saturação em óleo de um sistema água/óleo na zona de transição do lençol freático e a influência, em um meio poroso, da saturação inicial em óleo sobre sua saturação residual. Este estudo é parte do Projeto SoSie (Saturation résiduelle: estimation, impact et historique), que compreende a despoluição do solo de uma região na cidade de Collonges-au-Mont-d’Or, na região metropolitana de Lyon, França. O estudo experimental foi realizado durante um estágio de Master realizado no Laboratório I2M (Institut de Mécanique et d’Ingénierie) na cidade de Bordeaux, França. A partir de meios porosos sintéticos contendo areia com uma granulometria conhecida, foram obtidos valores de porosidade do meio poroso pelos métodos de atenuação de raios gama, dispersão e por meio da pesagem da amostra com o intuito de se caracterizar o meio com o qual se iria trabalhar. Os ciclos de drenagem e embebição foram realizados injetando-se a salmoura e o óleo em alternância. A saturação foi medida com o auxílio do método de atenuação de raios gama, por peso e pela dispersão difásica. Além disso, foram realizadas medidas de permeabilidade do meio poroso ao óleo. O estudo da influência da saturação inicial em óleo sobre a saturação residual em óleo, que compreende a segunda parte do projeto, foi realizado injetando-se simultaneamente óleo e salmoura na amostra e, com esse método, obteve-se os pontos de tendência de uma curva, comprovando a tendência histórica de estudos realizados em condições aproximadas. A partir deste conhecimento, é possível compreender mais a fundo as características do solo do local onde serão realizados os procedimentos para despoluição do solo, gerando um benefício para o projeto como um todo.

Abstract

    With numerous cases of contamination of soil and groundwater in Brazil and around the world by oil and its derivatives, it’s essential to thoroughly understand the behavior of these pollutants, so that more effective and economic viable treatment methods can be developed. The present work comprises the study of the saturation hysteresis in oil of a water/oil system in the zone of transition of the water table and the influence, in a porous media, of the initial saturation in oil on its residual saturation. This study is part of the SoSie (Saturation résiduelle: estimation, impact et historique) Project, which includes the decontamination of the soil of a region in the city of Collonges-au-Mont-d’Or, in the metropolitan region of Lyon, France. The experimental study was developed as a master’s internship at the I2M (Institut de Mécanique et d’Ingénierie) Laboratory in the city of Bordeaux, France. From porous media containing sand with a known granulometry, its porosity values were obtained by the methods of gamma attenuation, dispersion and by weighing the sample in order to characterize the media in which it would work. The drainage and soak cycles were performed by injecting the brine and the oil in alternation. The saturation was measured with the aid of the gamma ray attenuation method, by weight and by the diphasic dispersion. In addition, permeability measurements of the porous medium were performed on the oil. The study of the influence of the initial saturation in oil on the residual saturation in oil, which comprises the second part of the project, was carried out by simultaneously injecting oil and brine into the sample. The results obtained allowed the draw of a tendency curve, proving the historical trend of studies carried out in approximate conditions. From this knowledge, it is possible to understand more thoroughly the soil characteristics of the place where the procedures will be carried out for soil decontamination, generating benefits for the project.

Visualizar

Título

    ANÁLISE GEOTÉCNICA DE FUNDAÇÕES EM ESTACAS PARA LABORATÓRIO DA UFRJ/MACAÉ

Orientador(a)

    Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães

Resumo

    A limitação de orçamento hoje em dia em obras públicas faz com que novas parcerias possam ser pensadas. Nesse contexto foi realizada a união entre diferentes cursos de graduação da UFRJ/Macaé. Com o intuito de construir um laboratório na área de ciências biológicas, o curso de Engenharia Civil foi convidado para participar da execução do projeto de fundações. Aproveitando a necessidade dos alunos de realizar um trabalho de conclusão de curso essa parceria pôde ser realizada. Assim esse projeto tem como objetivo fazer uma análise de fundações profundas, fornecendo diversas opções capazes de resistir às futuras solicitações estruturais do laboratório. A sondagem utilizada foi realizada nas proximidades do laboratório para a etapa da construção do Bloco C da UFRJ/ Campus Macaé. Em posse da sondagem e utilizando os alguns métodos semi-empíricos foi possível desenvolver uma rotina de cálculos que retornassem a capacidade de carga para diversos tipos de estacas, em diferentes diâmetros, para comprimentos que vão até o limite de sondagem. A partir dessa estimativa e de posse dos esforços solicitantes, será possível, aplicando-se um fator de segurança estabelecido pela norma NBR 6122 – 2010, determinar o tipo de estaca e sua
geometria.

Abstract

    As a matter of Brazilian inefficient economic system an interaction between different types of courses at University can be a way of triumph. In order to build a laboratory in the area of biological sciences, the Civil Engineering course was invited to collaborate in design of its foundations. Doing this it is also possible to have an interaction between technical and practical approaches. So studies of different types of deep foundations were done in order to provide several geotechnical loads capacities. Existed standard penetration tests (SPT) results in the area were used to fill up geotechnical semi-empirical methods. As soon as the structural design can be estimated it will be possible to choose the best choice for its foundations.

Visualizar

Título

    ANÁLISE GEOTÉCNICA DE ESTACA HÉLICE CONTÍNUA: CASO PRÁTICO

Orientador(a)

    Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães

    Prof. Esdras Pereira de Oliveira

Resumo

    Este trabalho tem por objetivo comparar os valores de capacidade de carga geotécnica através de métodos semi-empíricos com o resultado obtido em um ensaio de carregamento dinâmico em uma estaca hélice contínua no município de Campos dos Goytacazes, estado do Rio de Janeiro. A estaca analisada possuía diâmetro de 500 mm e comprimento de 31 m e foi instalada em um solo com uma espessa camada de areia fofa e argila mole. Esta comparação foi possível, não só para a capacidade de carga total, mas também para as parcelas de capacidade de carga por atrito lateral e capacidade de carga de ponta. Para a capacidade de carga de cada uma das parcelas (ponta e atrito) o método semi-empírico que mais se aproximou do valor obtido no ensaio de carregamento dinâmico foi o de Décourt Quaresma – Modificado por Décourt et al. (1996). Já para a capacidade de carga total os métodos de Alonso (1996), Aoki-Velloso (1975) e Antunes Cabral (1996) estimaram os valores mais próximos do ensaio de carregamento dinâmico.

Abstract

    This work compares the geotechnical load capacity using semi-empirical methods with a dynamic loading test in a continuos flight auger pile foundation at the city of Campos dos Goytacazes, Rio de Janeiro. The pile, with 500 mm in diameter and 31 m long, was installed in a loose sand and soft clay. It was possible to compare the load capacity in three different circumstances: total load capacity, base load capacity and friction load capacity. For both loads capacities (base and friction), the semi-empirical method that most approached the value obtained in the dynamic load test was that of Décourt Quaresma – Modified by Décourt et al. (1996). For the total load capacity, the methods of Alonso (1996), Aoki-Velloso (1975) and Antunes Cabral (1996) estimated the closest values of the dynamic load test.

Visualizar

Título

    HEURÍSTICA DE CONCEPÇÃO: UM ESTUDO DE CASO SOBRE A ANÁLISE DA PERDA DA POTÊNCIA TÉRMICA EM FLUIDOS INCOMPRESSÍVEIS

Orientador(a)

    Profª. Elisa Pinto da Rocha (Orientadora)

    Prof. Matheus Ferreira de Barros (Coorientador)

Resumo

    O objetivo do presente trabalho é criar e aplicar um método, utilizando as heurísticas de concepção, para reduzir o problema da perda da potência térmica em processos pertinentes à Engenharia Mecânica que envolvam fluidos incompressíveis.
    O método proposto consiste em uma análise física do problema em questão a fim de obter os parâmetros termofísicos relevantes que o provocam. A partir desses parâmetros o engenheiro encontrará um conjunto de heurísticas que lhe dará possíveis caminhos para resolução do problema.
    Neste trabalho, foram consideradas as perdas da potência térmica de um processo por meio da convecção e da condução. Para mostrar a utilização e a coerência da metodologia, tomou-se como escolha três heurísticas ligadas à condução térmica, modificar a parede da tubulação para multicamadas, utilizar um revestimento com a propriedade desejada e utilizar materiais porosos.
    Viu-se que com a utilização de multicamadas é possível unir materiais com propriedades e espessuras diferentes para se obter uma parede com uma maior resistência térmica. Além disso, as limitações encontradas por um material podem ser sanadas. Outra maneira de se reduzir a perda térmica é utilizando isolantes feitos de materiais porosos, já que a condutividade térmica deste tipo de material é baixa comparada aos isolantes convencionais. As soluções obtidas a partir das heurísticas escolhidas neste trabalho foram corroboradas com resultados encontrados na literatura.

Abstract

    The objective of this work is to create and apply a method, using design heuristics, to reduce the problem of loss of thermal power in processes related to Mechanical Engineering involving incompressible fluids.
    The proposed method consists of a physical analysis of the problem in order to obtain the relevant thermophysical parameters that provoke it. From these parameters the engineer will find a set of heuristics that will give him possible ways to solve the problem.
    In this work, the thermal power losses of a process were considered by convection and conduction. In order to show the use and the coherence of the methodology, three heuristics related to the thermal conduction were chosen, to modify the wall of the pipe for multilayers, to use a coating with the desired property and to use porous materials.
    It has been seen that with the use of multilayers it is possible to join materials with different properties and thicknesses to obtain a wall with a higher thermal resistance. In addition, the limitations encountered by a material can be remedied. Another way to reduce thermal loss is to use insulators made of porous materials, since the thermal conductivity of this type of material is low compared to conventional insulation. The solutions obtained from the heuristics chosen in this work were corroborated with results found in the literature.

Visualizar

Título

    ANÁLISE NUMÉRICA DA CONDUÇÃO TÉRMICA TRANSIENTE PARA DIFERENTES FLUIDOS EM UM TUBO ABSORVEDOR

Orientador(a)

    Profª. Elisa Pinto da Rocha

Resumo

    Esse trabalho apresenta a simulação do perfil de temperatura no tubo absorvedor de uma calha parabólica solar, o qual poderá ser usado para determinar a viabilidade térmica do projeto CSP na UFRJ-Macaé. As simulações foram desenvolvidas pelo próprio autor utilizando o programa Matlab aplicando o método das Diferenças Finitas, onde são analisados os fenômenos térmicos que ocorrem no fluido presente no interior do tubo, durante o processo de aquecimento feito pela estrutura. Foram analisados 3 fluidos (Therminol66, Syltherm 800 e Therminol VP-01) sendo exposto a dois valores diferentes de fluxo de calor, um máximo e um mínimo, de acordo com dados experimentais de irradiação fornecidos pelo LaMet (Laboratório de Meteorologia) da UENF para a região de Macaé. Posteriormente foi realizado um estudo na variação do coeficiente convectivo todos os fluidos, objetivando observar o comportamento deles sobre diferentes situações climáticas. Com os resultados obtidos foi possível observar que o Syltherm 800 apresentou a maior temperatura obtida em menor tempo quando comparado aos outros fluidos; enquanto que o Therminol VP-01 apresentou um comportamento de estabilidade que também pode ser interessante. Também foi notado que a definição da operação depende de estudos que vão além da transferência de calor, buscando um ponto que correlacione da melhor forma tempo, temperatura e energia elétrica gerada.

Abstract

    This work presents the simulation of the temperature profile in the absorber tube of a solar parabolic trough, which can be used to determine the thermal viability of the CSP project at UFRJ-Macaé. The simulations were developed by the author using the Matlab program applying the Finite Difference method, where the thermal phenomena that occur in the fluid inside the tube during the heating process are analyzed. Three fluids (Therminol66, Syltherm 800 and Therminol VP-01) were analyzed and exposed to two different values of heat flux, a maximum and a minimum, according to experimental data from the UENF LaMet (Meteorology Laboratory) for the region of Macaé. Afterwards a study was carried out on the variation of the convective coefficient of all fluids, aiming to observe their behavior on different climatic situations. With the results obtained it was possible to observe that the Syltherm 800 presented the highest temperature obtained in a shorter time when compared to the other fluids; while Therminol VP-01 showed a stability behavior that may also be interesting. It was also noted that the definition of the operation depends on studies that go beyond the transfer of heat, seeking a point that correlates in the best way time, temperature and electric energy generated.

Visualizar

Título

    CONFIGURAÇÃO DE UM CICLO RANKINE ORGÂNICO DE 5 KW E DIMENSIONAMENTO TÉRMICO DE SEU CONDENSADOR

Orientador(a)

    Prof. Diego Cunha Malagueta

Resumo

    Atualmente o aumento da demanda energética mundial, a instabilidade dos preços de combustíveis convencionais e a crescente preocupação com o meio ambiente vem tornando cada vez mais necessária a diversificação da matriz energética voltada para fontes renováveis. Uma dessas opções é a energia solar térmica de alta potência, na forma de plantas de geração de energia elétrica através de concentradores solares (CSP). Plantas CSP que operam através de um Ciclo Rankine Orgânico (ORC) têm demonstrado grande viabilidade para o cenário brasileiro, pelo fato de poderem operar com relativamente boa flexibilidade para lidar com variações da DNI (Irradiação solar direta normal) e da carga, num ciclo termodinâmico com temperaturas relativamente baixas e com instalações modulares de fácil implementação.
    O objetivo principal deste trabalho é a configuração do ciclo termodinâmico ORC de 5KW de potência útil, a seleção do fluido de trabalho e o dimensionamento de um condensador que atenderá às demandas deste ciclo. O estudo apresentado possui como principal justificativa o projeto da construção de um protótipo de planta CSP de 5KW no campus UFRJ – Macaé. A metodologia utilizada para as análises do ciclo ORC e seleção do fluido orgânico de trabalho é baseada principalmente nos trabalhos de Tchanche et al. (2009) e Sotomonte (2015). Todo o dimensionamento equacionado do condensador é realizado de acordo com o método presente em Kern (1965). Como resultado deste trabalho foi possível obter o dimensionamento adequado e a apresentação de análises e comentários pertinentes referentes aos resultados e metodologias utilizadas, de maneira que espera-se contribuir para a fabricação deste protótipo, incentivando a nacionalização dos componentes de uma planta CSP-ORC.

Abstract

    Currently, the worldwide increased energy demand, the instability of conventional fuels prices and the rising environmental concerns make the diversification of the energy system focused in renewable sources increasingly necessary. One of these options is the high power solar energy, shaped in concentrated solar power plants (CSP). CSP power plants operating through an Organic Rankine Cycle (ORC) have shown great viability in the Brazilian scenery, due to the fact that it can operate with relatively good flexibility to deal with variable DNI (Direct Normal Irradiance) and load, with relatively low temperatures thermodynamic cycle and modular system of easy implementation.
    The main objective of this project is the configuration of an ORC thermodynamic cycle that generate 5KW of useful power, the working fluid selection and the thermal design of a condenser that meets the demands of the cycle. The major reason of this study is the construction of a 5KW CSP power plant prototype in the UFRJ – Macaé campus. The methodologies used in the analysis of the ORC and selection of the organic working fluid are mainly based in the papers of Tchanche et al. (2009) e Sotomonte (2015). All of the equations used in the condenser design are according with the methodology described by Kern (1965). As result, this work provides a proper design and presents pertinent comments and analysis of the applied methodologies, that contribute to the fabrication of this prototype, encouraging the nationalization of the components of a ORC-CSP power plant.

Visualizar

Título

    DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE COLETORES SOLARES A VÁCUO PARA REFRIGERAÇÃO POR CICLO DE ABSORÇÃO DA OFICINA DO CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA DA UFRJ-MACAÉ

Orientador(a)

    Prof. Diego Cunha Malagueta

Resumo

   O trabalho objetiva dimensionar um sistema de refrigeração solar para a oficina do curso de engenharia mecânica da UFRJ-Macaé. O sistema proposto é composto por um refrigerador a ciclo de absorção que opera a partir do calor gerado em coletores solares a vácuo que seriam instalados no teto dos laboratórios.

    O ponto de partida do projeto é estimar a carga térmica de refrigeração do recinto, o que é feito de acordo com normas nacionais e internacionais. O ciclo de absorção é então dimensionado para atender a demanda máxima de refrigeração, a partir de níveis de radiação de projeto. Em seguida o sistema de coletores é dimensionado de modo a suprir o calor necessário para operar o ciclo de absorção em condições de projeto.

    Do dimensionamento é capaz concluir que a taxa de refrigeração pode ser devidamente suprida pelo ciclo de absorção e que a área disponível de telhado é bem superior a necessária para os coletores, indicando assim a viabilidade técnica da proposta, o que justifica então a recomendação de estudos futuros para aprofundamento da análise das condições de operação fora das de projeto, bem como seus custos.

Abstract

   The study aims to scale a solar cooling system for the workshop of mechanical engineering course at UFRJ-Macaé. The proposed system consists of a refrigerator the cycle of absorption that operates from the heat generated in solar collectors vacuum that would be installed on the ceiling of the laboratory.

    The starting point of the project is to estimate the thermal load enclosure cooling, which is done in accordance with national and international standards. The absorption cycle is then sized to meet the maximum cooling demand from Design radiation levels. The system then collectors is dimensioned to supply the heat necessary to operate the adsorption cycle design conditions.

    Sizing is able to conclude that the cooling rate can be properly supplied by the absorption cycle and the available area of the roof is much higher than required for the collectors, thus indicating the technical feasibility of the proposal, which then justifies the study recommendation future for further analysis of operating conditions outside the project and its costs.

Visualizar

Título

    QUADRO COMPARATIVO ENTRE METODOLOGIAS DE PROJETO DE CONSTRUÇÃO: CAD (COMPUTER AIDED DESIGN) E BIM (BUILDING INFORMATION MODELING)

Orientador(a)

    Prof. Bruno Barzellay Ferreira da Costa (Orientador)

    Prof. Leandro Tomaz Knopp (Coorientador)

Resumo

   Ao longo do trabalho, serão apresentados aspectos referentes à aplicação da metodologia BIM na elaboração de projetos de infraestrutura civil, além de seu papel na integração entre as diversas disciplinas envolvidas, como os projetos arquitetônico, estrutural e de instalações, suas influências no gerenciamento e desenvolvimento do projeto, e será traçado um comparativo à metodologia comumente utilizada. Serão estudados projetos técnicos baseados tanto na metodologia convencional, quanto na metodologia BIM, utilizando, assim, softwares que suportam tais tecnologias. Ao fim, identificar possíveis incompatibilidades durante o processo de desenvolvimento e propor correções, traçar cronograma de elaboração do projeto e, finalmente, criar um quadro comparativo com análises, vantagens e desvantagens a respeito da utilização de ambas as metodologias, CAD e BIM.

Abstract

  Throughout the work, will be presented aspects concerning the application of BIM methodology in the development of infrastructure projects, and your importance in the integration of the various disciplines involved, such as architectural, structural and facilities projects, as well their influences on the project management and development, always doing a comparison to the methodology commonly used. It is also described the technical development project relying both on conventional methodology, as in BIM, thereby using software that supports these technologies. At the end, integrate all projects in a single one, identifying possible incompatibilities during the development process, propose corrections, tracing the project design schedule, and ultimately create a comparative table with analysis, advantages and disadvantages regarding the use of both methodologies, CAD and BIM.

Visualizar