Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Infraestrutura e Desenvolvimento Energético - PPGINDE/NDAE/Tucuruí

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Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de modelo de elemento de pá aplicado a turbinas eólicas com difusores através de análise CFD
(Universidade Federal do Pará, 2023-05-30) BEZERRA, Waldson Melo; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
O efeito do difusor em turbinas de fluxo livre mostra uma possibilidade de atingir um coeficiente de potência maior que uma turbina clássica, ultrapassando o limite de Betz. O presente trabalho avalia o efeito do difusor com perfil Eppler 423 acoplado em uma turbina eólica de eixo horizontal com rotor de perfil NACA 65(3)-618 com 4 pás. Utilizando a dinâmica dos fluidos computacional (CFD, Computational Fluid Dynamics), simulações numéricas foram realizadas possibilitando obter mais informações sobre o escoamento do fluído e o aumento na potência extraída para configurações com e sem difusor para a velocidade de escoamento de 7 m/s. Considerando as dimensões da seção de testes, os resultados obtidos nas análises CFD foram validados usando resultados experimentais, onde o conjunto rotor e difusor estavam confinados em um túnel de vento. Observou-se que o acoplamento do difusor na turbina aumentou consideravelmente a velocidade do escoamento, proporcionando um acréscimo de 37% em relação a velocidade inicial. Resultados apontaram um aumento no coeficiente de potência na ordem de 45,45% com a utilização do difusor, para a mesma velocidade de escoamento, 7 m/s. Assim, através dos resultados obtidos numericamente neste trabalho, foi possível obter dados confiáveis para a avaliação de um modelo específico de Blade Element Momentum (BEM) aplicado à turbinas eólicas com difusores, que é empregado para analisar o projetos de rotores de turbinas e difusores. Apesar dos bons resultados do modelo BEM, o presente estudo indica possíveis melhorias para a consistência da modelagem.
Acesso aberto (Open Access)
Cálculo de ar induzido pela queda livre de materiais granulares via CFD
(Universidade Federal do Pará, 2021-12-17) LIMA, Leandro Ferreira Borba; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
A proposta desse trabalho consiste em apresentar um método de análise via ANSYS-Fluent utilizando a ferramenta DDPM (Dense Discrete Phase Model) do modelo multifásico euleriano visando um melhor entendimento do fluxo de material granulado juntamente com o ar induzido adjacente devido ao arraste proporcionado pelas partículas em queda livre, o que resultam na geração e propagação de poeira, executando simulações com materiais onde é variando densidade e diâmetros de partículas diferentes. O uso desta ferramenta de análise possibilitará a melhoria e aprimoramentos de projetos de despoeiramento nas indústrias que trabalham com materiais granulares que emitam poeira. As simulações realizadas foram comparadas com outros métodos computacionais e experimentos práticos, além de fórmulas teóricas desenvolvidas anteriormente.
Acesso aberto (Open Access)
Critério do coeficiente de pressão mínimo aplicado ao dimensionamento de bombas axiais: caso de estudo para um túnel de água circulante
(Universidade Federal do Pará, 2022-12-15) RAMALHO, Rodolfo Vitorino Correia; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
É apresentada uma análise do coeficiente de pressão no lado de sucção de pás como critério de dimensionamento de bombas axiais. Um modelo CFD tridimensional é desenvolvido e validado a partir de ensaios experimentais disponíveis na literatura. O modelo utiliza o método dos volumes finitos através do software comercial Ansys CFX. Na etapa de aplicação do critério é utilizado o software X-Foil para a determinação dos coeficientes de sustentação e arrasto dos perfis do rotor. Um caso de estudo é apresentado para o dimensionamento de bombas axiais para um grande túnel de recirculação, a ser empregado para ensaios de embarcações, estruturas navais e turbinas hidrocinéticas. Especial atenção é dada para as condições de cavitação da bomba. O critério do coeficiente de pressão mínimo é então avaliado pelo modelo CFD, encontrando bom rendimento para a bomba dimensionada.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de um túnel para secagem e emissão de minério em condições ambientais controladas
(Universidade Federal do Pará, 2021-12-15) SILVA, Artur José Cunha da; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
A emissão de poeira está presente nas várias etapas da indústria mineral, da extração nas minas ao carregamento dos navios nos portos. O transporte em vagões ferroviários, armazenamento em pátios de estocagem e o manuseio são três grandes fontes emissoras de particulados para a atmosfera. A poeira em suspensão não afeta apenas o ambiente local, pois o vento transporta o particulado e leva transtornos à centros urbanos próximos às malhas ferroviárias e portos. As partículas maiores se depositam nas superfícies, resultando em poluição visual, e as partículas menores, não visíveis, com tamanho entre 10 e 2,5𝜇𝑚 são facilmente inaláveis e se alojam no tecido pulmonar, podendo provocar irritação ou necrose. A emissão de poeira é potencializada pelas condições atmosféricas locais, que provocam a evaporação da umidade superficial do minério úmido, quebrando as pontes de líquido que mantém as partículas ligadas entre si. Visando o estudo da dinâmica de secagem de minérios, realizou-se o projeto e a construção de um túnel de secagem, composto por um túnel de vento, equipamentos de refrigeração, aquecimento e umidificação que são interligadas por um sistema de supervisão e controle. A utilização da bancada para estudos de secagem utilizando sínter feed mostrou-se satisfatória, pois a temperatura se manteve estabilizada no setpoint durante o tempo de secagem, refletindo a boa calibração do controlador PID de temperatura. A umidade e a massa de minério foram medidas e registradas automaticamente através de uma balança e um sensor de umidade capacitivo posicionados na seção de testes da bancada. As curvas de secagem apresentaram períodos de taxa constante e taxa decrescente apenas nas condições climáticas mais leves. Nas maiores temperaturas e velocidades foram observados apenas o período à taxa decrescente de secagem, evidenciando a influência das condições do ambiente sobre a dinâmica de secagem. Portanto, este trabalho deixa como contribuição o túnel de secagem para futuras pesquisas e um banco de dados experimentais para calibração de modelos numéricos e formulação de modelos matemáticos para previsão de secagem.
Acesso aberto (Open Access)
Determinação experimental da vazão de despoeiramento na descarga de carvão coqueificável
(Universidade Federal do Pará, 2021-02-26) CHAVES, Gabriel Guedes; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
Os mecanismos de controle de poeira durante os processos industriais são frequentemente realizados por meio dos métodos de bicos de pulverização ou por sistemas de exaustão, dotados de filtros mangas. O trabalho a seguir tem por objetivo desenvolver um método experimental para determinar o volume de exaustão em diferentes quantidades de materiais e distintas alturas de descarga de material. É apresentado um protocolo de ensaio para dimensionar sistemas de exaustão para quaisquer materiais, vazão mássica e altura de queda, sendo utilizado um método experimental no qual simula a queda de material com intuito de avaliar valores de vazão de despoeiramento experimentais para um sistema de ventilação industrial. Apresenta-se uma revisão de literatura dos modelos empíricos atuais de volume de exaustão. A correlação da metodologia é feita através da concentração de partículas respiráveis medidas pelo equipamento de medição com os dados de vazão de exaustão. Os resultados apresentados são para o carvão, comparando correlações existentes e sugeridas com os dados experimentais para três diferentes alturas de queda. Espera-se assim, amparar engenheiros projetistas no dimensionamento dos sistemas de exaustão industrial, diminuindo os danos causados pelas partículas finas nos trabalhadores e na população que vive próximo a fonte poluidora.
Acesso aberto (Open Access)
Experimento em escala de emissão de poeira no processo de empilhamento
(Universidade Federal do Pará, 2022-03-25) CASTRO, Maycon Magalhães; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662; MACHADO, Luis Paulo Silveira; http://lattes.cnpq.br/0702289670734922; https://orcid.org/0000-0003-1587-3632
A emissão de poeira pode levar a problemas de saúde, riscos de explosão, segregação de materiais e poluição ambiental. Por isso, deve-se compreender os parâmetros relacionados à geração de poeira para aprimorar técnicas de controle da emissão de particulados. A redução de poeira com base na pulverização via spray é o principal método para prevenir e controlar a emissão de poeira no empilhamento de minério. As técnicas de supressão de poeira nos pontos de transferência da correia transportadora podem ser subdivididas em aspersão do material e captura de partículas fugitivas. Para analisar os parâmetros associados à geração de poeira durante o empilhamento de minério, foi desenvolvido uma bancada de transportadores em escala para testes de supressão de poeira via spray de água. Esta instalação está equipada com bicos de pulverização, cuja localização relativa na esteira pode ser ajustada e a velocidade do transportador também pode ser controlada. O jato de pulverização é fornecido por um conjunto de módulo de spray e divisor de fluxo, permitindo a variação da pressão do sistema e com a possibilidade de utilização de supressores, que podem aumentar a eficiência da captura de partículas. O desempenho da supressão de poeira é analisado através do monitoramento em pontos estratégicos com maior emissão de poeira. Os resultados dessa investigação mostram que a geração de poeira aumentou à medida que a altura de queda aumentou, observou-se que a região próxima a pilha emite uma maior concentração de poeira, devido ao impacto do fluxo de material sobre a superfície de empilhamento, em comparação a região frontal do fluxo. Os resultados após o uso do spray sobre a correia mostraram que a maior altura de queda (1600 mm) emitia a maior concentração de partículas (3192,72 μg/m3) após a aspersão, sobre o material, a concentração de poeira reduziu cerca de quase 70%, mostrando a eficiência da umidificação via spray. Observou-se também que o PF possui uma umidade crítica maior que a do SF, como também, emite uma maior concentração (1116,52 μg/m3) em comparação ao Sínter feed (848,14 μg/m3), ficando evidente que por se tratar de um material de granulometria menor o Pellet feed tende a emitir maior concentração de particulados quando manuseado.

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