MODELO PARA AVALANCHE SOB ENFOQUE DA TEORIA DA PERCOLAÇÃO

Avalanches are specialized solids flows and are observed as a percolation network. This hypothesis will be considered, no sense of finding out if this treatment is possible and what are its advantages. The work of Hinrichsen, which is not a clear distinction on the percolative model these events describe, whether homogeneous or not homogeneous. The work aims to show that these avalanche events can be classified as a case of homogeneous percolation, because in Hinrichsen, as a simulation of certain Homogeneous percolation characteristics. Based on the hypothesis that as avalanches can be treated as a percolation network, we bring light, qualitative data of this hypothesis as the characteristic behavior of avalanches and a presence of phase transition. In relation to the quantitative, presentation and performance of the model through the measurement and analysis of simulated events. And finally, an equation model is introduced that is able to predict a probability that an avalanche will extend to a certain extent.Las avalanchas son flujos de sólidos particulados que, cuando se observan grano a grano, pueden considerarse como una red de percolación. Esta hipótesis será considerada con el fin de averiguar si este tratamiento es posible y cuáles son sus ventajas. El trabajo de Hinrichsen muestra que es posible considerar las avalanchas como eventos de percolación, pero no hay una distinción clara sobre qué modelo de percolación describen estos eventos, si son homogéneos o no homogéneos. Este trabajo tiene como objetivo mostrar que estos eventos de aludes pueden clasificarse como un caso de percolación homogénea, ya que, en Hinrichsen, las simulaciones presentan ciertas características de percolación homogénea. Partiendo de la hipótesis de que las avalanchas pueden ser tratadas como una red de percolación, se sacan a la luz datos cualitativos de esta hipótesis, como el comportamiento característico de las avalanchas y la presencia de transición de fase. En cuanto a los aspectos cuantitativos, se muestra el desempeño del modelo a través de la medición y análisis de los eventos simulados. Y, por último, se introduce un modelo de ecuaciones capaz de predecir la probabilidad de que una avalancha se extienda hasta un punto determinado.Avalanches são escoamentos de sólidos particulados que ao serem observados grão por grão podem ser considerados como uma rede de percolação. Considerar-se-á esta hipótese, no sentido de descobrir se este tratamento é possível e quais suas vantagens. O trabalho de Hinrichsen, mostra que é possível considerar avalanches como eventos de percolação, entretanto, não há uma clara distinção sobre que modelo percolativo estes eventos descrevem, se homogêneo ou não homogêneo. Este trabalho tem o intuito de mostrar que esses eventos de avalanche podem ser classificados como caso de percolação homogênea, pois, em Hinrichsen, as simulações apresentam certas características de percolação Homogênea. Fundamentados na hipótese que as avalanches podem ser tratadas como rede de percolação, traz-se a luz, dados qualitativos desta hipótese como o comportamento característico das avalanches e a presença da transição de fase. Em relação aos aspectos quantitativos, é mostrado o desempenho do modelo através da mensuração e análise dos eventos simulados. E por fim, introduz-se um modelo de equação capaz de prever a probabilidade de uma avalanche se estender até certo ponto.  Avalanches são escoamentos de sólidos particulados que ao serem observados grão por grão podem ser considerados como uma rede de percolação. Considerar-se-á esta hipótese, no sentido de descobrir se este tratamento é possível e quais suas vantagens. O trabalho de Hinrichsen, mostra que é possível considerar avalanches como eventos de percolação, entretanto, não há uma clara distinção sobre que modelo percolativo estes eventos descrevem, se homogêneo ou não homogêneo. Este trabalho tem o intuito de mostrar que esses eventos de avalanche podem ser classificados como caso de percolação homogênea, pois, em Hinrichsen, as simulações apresentam certas características de percolação Homogênea. Fundamentados na hipótese que as avalanches podem ser tratadas como rede de percolação, traz-se a luz, dados qualitativos desta hipótese como o comportamento característico das avalanches e a presença da transição de fase. Em relação aos aspectos quantitativos, é mostrado o desempenho do modelo através da mensuração e análise dos eventos simulados. E por fim, introduz-se um modelo de equação capaz de prever a probabilidade de uma avalanche se estender até certo ponto.

Simulação do fator de atrito para o escoamento confinado de caulim com diferentes teores de sólidos pelo modelo de SWAMEE -- JAIN

Estimar perdas de carga devido à fricção em tubos fechados é uma tarefa importante na solução de muitosproblemas práticos nos diferentes ramos da profissão de engenharia. O projeto hidráulico e análise desistemas de escoamento de suspensão mineral são dois exemplos. Muitos consideram o modelo deSwamee -- Jain promissor para avaliar as perdas de carga devido ao atrito em conduto de tubos fechados.Para investigar o fator de atrito o modelo de Swamee -- Jain foi empregado para o escoamento confinadode suspensão de caulim com teor de sólidos em massa de 55% (suspensão C), 60% (suspensão B) e 65%(suspensão A) em tubulação de ferro galvanizado com 0,2; 0,3 e 0,5 metros de diâmetro com faixa devazão de 0,02 a 0,2 m³ por segundo.Todas as suspensões de caulim o aumento do teor de solido e dodiâmetro da tubulação contribui para o aumento do fator de atrito para o escoamento confinado em faixade vazão operacional proporcionando estimativa de valores para utilização em projeto e analise desistemas de escoamento de caulim

Pressure regulation and energy recovery in water distribution networks using pumps as turbines

As redes de distribuição de água (WDN) são consideradas fonte renovável potencial, apresentando energia de pressão mais que suficiente para entregar água aos usuários. Para controlar a pressão excessiva, comumente as WDN são divididas em áreas de medição distrital (DMA), com válvulas redutoras de pressão (PRV). A energia desperdiçada pelas PRV pode ser recuperada por bombas como turbinas (PAT). Entretanto, a seleção da bomba adequada ainda é um desafio, pois devem-se considerar as mudanças diárias de pressão e vazão dos consumidores (off-design). Neste artigo, uma combinação de modelos foi validada e aplicada para selecionar a bomba adequada para operar em uma WDN real. A substituição de duas PRV por PAT de uma rede real previamente dividida em duas DMA, operando em velocidade constante, foi investigada. As análises econômica e ambiental também foram efetuadas. A PAT1 foi tecnicamente melhor que PAT2, que apresentou pressão de saída negativa, prejudicando a pressão na DMA2. As melhores eficiências só ocorrem nas vazões no melhor ponto de eficiência da bomba ou próximo a ele, reproduzindo o controle da pressão como se fossem as próprias válvulas. A melhor bomba recuperou 4.331 kWh/ano, o equivalente à redução de 1.732.400 gCO2/ano, atendendo duas casas categorizadas como baixa renda. A utilização de PAT mostrou-se uma alternativa viável, com período de retorno de 2,1 anos, uma vez que é capaz de recuperar a energia renovável. Contudo, para o controle efetivo da pressão em WDN, devem-se buscar outras estratégias de operação, como a operação em velocidade variável.Water distribution networks (WDNs) are considered a potential renewable energy source, as they have more than enough pressure energy to deliver water to users. To control excessive pressure, WDNs are commonly divided into district metered areas (DMAs) with pressure-reducing valves (PRVs). The energy wasted by PRVs can be recovered using pumps as turbines (PATs). However, selecting the appropriate pump remains a challenge, as it must account for daily pressure and flow variations from consumers (off-design conditions). In this article, a combination of models was validated and applied to select the suitable pump for operating in an actual WDN. The replacement of two PRVs with PATs in a real network, previously divided into two DMAs and operating at constant speed was investigated. Economic and environmental analyses were also conducted. PAT1 was technically superior to PAT2, as PAT2 exhibited negative outlet pressure, affecting the pressure in DMA2. Optimal efficiencies are achieved at flow rates corresponding to the pump’s best efficiency point or near it, mimicking pressure control as if they were the valves themselves. The most efficient pump recovered 4,331 kWh/year, equivalent to a reduction of 1,732,400 gCO2/year, serving two households categorized as low-income. PATs proved to be a viable alternative, with a payback period of 2.1 years, as it can recover renewable energy. However, for effective pressure control in WDNs, other operational strategies, such as variable speed operation, should be explored

AVALIAÇÃO DE POTENCIAL HIDROCINÉTICO REMANESCENTE A JUSANTE DE UHES NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO TIETÊ

A modelagem hidrodinâmica fluvial tem sido amplamente utilizada como uma ferramenta computacional para estimar o potencial hidrocinético de reservatórios de jusante de UHEs, ou seja, aproveitando a energia remanescente. O presente estudo avaliou o potencial de duas UHEs localizadas na bacia hidrográfica do rio Tietê, as UHEs de Ibitinga e Bariri, buscando demonstrar qual das duas possui maiores velocidades em seu reservatório de jusante, já que a velocidade varia ao cubo quando se está interessado em maiores potenciais hidrocinéticos. O escoamento foi simulado através do modelo Saint-Venant. Para tanto, foram levantados dados de topobatimetria para a elaboração do modelo de elevação do terreno; dados de substrato para obtenção do coeficiente de Manning, e dados de vazão e nível d’água para as condições de contorno. O modelo para as duas UHES foram validados e calibrados com dados observados de profundidade e velocidade. A partir desse modelo, velocidades e profundidades dos dois reservatórios de jusante foram simuladas para as vazões máxima, média, mínima observadas no período de 2010 a 2014. Os resultados de velocidade apontam um maior potencial hidrocinético para UHE Ibitinga, pois suas velocidades máximas, para as vazões simuladas variam entre 1,468m/s (vazão mínima) e 2,703 m/s (vazão máxima). Enquanto que as velocidades para UHE Bariri variam entre 0,61m/s e 2,05m/s

Computational simulation of kaolin flow in silos by discrete element method / Simulação computacional do fluxo de caulim em silos pelo método dos elementos discretos

In the flow of particulate material in silos some problems can occur, ranging from an undesired flow pattern to the complete obstruction of the material, if the silo is not correctly sized. Analytical and numerical methods exist for hopper design according to the flow properties of the granulated material. This work aims to predict the behavior of kaolin flow in cylindrical silos with conical hopper using a numerical method, the Discrete Element Method (DEM). One of the advantages of this method is the virtual visualization of the material flow. Therefore, simulations of kaolin flow in acrylic silos using DEM were performed for different geometries (minimum diameter and angle of inclination) to verify the different flow regimes of kaolin (mass flow and funnel flow) and the occurrence of arching (flow obstruction). The results were compared with experimental results and with results of analytical methods of flow prediction. DEM results showed excellent agreement with the flow patterns obtained in the experiments and with analytical results. Therefore, the DEM showed to be an efficient tool in the prediction of material flow in silos and hopper design. Its use can be extended for silos design with complex configurations, where the use of analytical methods for a desirable flow would be much more difficult or not applicable

CONICAL HOPPER DESIGN FOR MASS FLOW – CASE OF RED MUD

Problemas em silos podem ocorrer, em muitos casos, devido ao incorreto dimensionamento de sua geometria por não considerar as propriedades de fluxo do material granulado. Um dos fatores que afetam as propriedades de fluxo do material é a umidade, que favorece a formação de arcos coesivos no material no interior do silo impedindo o fluxo mássico desejado. Portanto, este artigo objetivou analisar as propriedades de fluxo da lama vermelha, para diferentes teores de umidade, com o intuito de dimensionar a tremonha cônica de silos para fornecer um fluxo mássico do material. Inicialmente, as propriedades de fluxo da lama vermelha foram obtidas em laboratório utilizando o Célula de Cisalhamento Tipo Jenike e em seguida o dimensionamento da tremonha do silo foi realizado usando as teorias de Jenike e Enstad, ou seja, o diâmetro mínimo de descarga e o ângulo de inclinação foram determinados para cada teor de umidade. Ensaios em laboratórios usando silos de acrílicos com diferentes tremonhas foram realizados e os resultados experimentais apresentaram boa concordância com os resultados teóricos