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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35667| Título: | Solução numérica para sedimentação de adensantes em fluido não newtoniano |
| Título(s) alternativo(s): | Numerical solution for sedimentation of thickeners in non-newtonian fluid |
| Autor(es): | Penas, Pablo Enrique Harbar |
| Orientador(es): | Franco, Admilson Teixeira |
| Palavras-chave: | Sedimentação e depósitos Fluidos não-newtonianos Mecânica dos meios contínuos Método dos volumes finitos Sedimentation and deposition Non-Newtonian fluids Continuum mechanics Finite volume method |
| Data do documento: | 26-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | PENAS, Pablo Enrique Harbar. Solução numérica para sedimentação de adensantes em fluido não newtoniano. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | A sedimentação de adensantes representa graves riscos para a integridade estrutural de um poço de perfuração. Por isso, o entendimento do fenômeno de sedimentação e sua relação com a reologia do fluido são essenciais para quantificar e qualificar as condições de segurança de um poço. Abordagens convencionais como CFD-DEM são impraticáveis visto que o domínio é extenso e o sistema particulado é de ordem muito pequena, em torno de 10 a 200 µm. Assim, cria-se uma demanda de novas abordagens que representem a sedimentação desde a influência da reologia do fluido, que caracteriza a gelificação de microestruturas através da tensão limite de escoamento, e a aglomeração de partículas devido a regiões do fluido cisalhadas, até a interação sólido-sólido, incluindo o choque entre partículas e o efeito da compressibilidade do sedimento. Na literatura existem registros de estudos sobre a sedimentação desde o início do século passado, mas o paradigma estudado para analisar a sedimentação a partir da Teoria das Misturas da Mecânica do Contínuo foi proposto no fim da década de 70. O objetivo deste trabalho é implementar a solução numérica para o modelo matemático que modela a fase sólida como um fluido hipotético resgatando da literatura hipóteses constitutivas que complementam tal paradigma. Os resultados obtidos e apresentados ilustram a utilidade da implementação do presente trabalho, podendo ser aplicado para verificar condições seguras de operação, a partir da caracterização da dinâmica da sedimentação, ao analisar aglomerações locais e posteriormente, verificar a distribuição da pressão hidrostática na mistura. A implementação também pode ser aplicada para estudos numéricos que buscam entender a relação entre os parâmetros estimados e a sensibilidade dos mesmos a mudanças da reologia do fluido e das propriedades da suspensão. |
| Abstract: | Sedimentation of weighting materials exposes serious risks to the structural integrity of a drilling well. Therefore, a further understanding of the settling phenomenon as well as the rheological behavior of drilling fluids is essential to ensure the safety of a drilling well. Conventional solution methods like CFD-DEM are impracticable since the physical domain is enormous and the particulate system is microscopic, ranging from 10 to 200 µm. In that way, there is a demand of solution methods that can describe the whole sedimentation process, including the fluid rheology, which characterizes particle gelification, and solid-solid interaction, including particle collision and sediment compressibility. In the literature, there are records of sedimentation studies since the beginning of the last century, however the current paradigm studied to analyze sedimentation based on the Continuum mechanics was proposed only in the end of the 1970’s. This work is based on that approach and complementary theory was rescued from the literature. Results obtained here illustrate the utility of this work, which can be employed to ensure safety conditions for drilling wells by analyzing local particle agglomerations. This can only be achieved when the sedimentation dynamics are fully characterized from experimental data. The solution can also be applied to numerical studies that aim to understand the relation between the parameters from the constitutive theory and the changes in fluid rheology and suspension properties. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35667 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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