Start-up flow visualization of viscoplastic materials in horizontal pipes using particle image velocimetry

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Jimenez, Angel de Jesus Rivera
• Orientador(a): Franco, Admilson Teixeira
• Banca de defesa: Franco, Admilson Teixeira , Negrao, Cezar Otaviano Ribeiro , Soares, Edson Jose , Fiorot, Guilherme Henrique
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Escoamento; Viscosidade; Fluidos não-newtonianos; Fluidos newtonianos; Cisalhamento; Tensão - Concentração; Tubos - Dinâmica dos fluidos; Flow; Viscosity; Non-Newtonian fluids; Newtonian fluids; Shear (Mechanics); Stress concentration; Tubes - Fluid dynamics
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25143

O escoamento de materiais viscoplásticos pode ser encontrado em inúmeros setores industriais, como o processamento de polímeros, bombeamento de comida, indústria de óleos parafínicos, entre outros. Em situações de fechamento devido a emergências ou manutenção, o material restante apresenta uma estrutura gelificada após determinado intervalo de tempo. Objetivando reiniciar o escoamento são aplicadas altas pressões, como no caso de óleos parafínicos em reservas marítimas, situação na qual sobrestimar as pressões pode causar o aumento das dimensões da tubulação e, consequentemente, os custos de produção. Dessa forma faz-se necessária uma predição estimada da pressão mínima para o reinício de circulação como requisito operacional. O objetivo desse estudo experimental é investigar e visualizar o reínicio de escoamento de materiais de tensão limite. Para uma melhor compreensão da dinâmica de escoamento desses materiais são utilizados como montagem experimental uma seção de teste de comprimento 0,980 m com seção circular de raio interno de 0,011 m conectada a dois reservatórios para controle de pressão de entrada e saída e um sistema de visualização por velocimetria por imagens bi dimensionais de partículas (PIV). Duas soluções aquosas de Carbopol® (25 e 50 wt%) são utilizadas como fluidos viscoplásticos. Os perfis de velocidade, a presença de uma estrutura de plug e a transição sólido-fluído são analisadas antes do fluido começar a escoar. A relação entre a mínima queda de pressão de reinício e a evolução do campo de velocidade é observada para diferentes soluções. Ademais, o tempo necessário para reiniciar uma linha bloqueada depende principalmente da queda de pressão aplicada e da viscosidade que aumenta em função do tempo. Finalmente, foi observado que a que a velocidade de escorregamento aumenta exponencial com a tensão cisalhante na parede e com o gradiente de velocidade.