Categoria: TCC

Título

      IMPLANTAÇÃO DE REDES COLETORAS DE ESGOTO – MÉTODO DESTRUTIVO VERSUS MÉTODO NÃO DESTRUTIVO: ESTUDO DE CASO DE UMA OBRA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO EM JACAREPAGUÁ – RJ

Orientador(a)

Orientador: Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães, D.Sc.

Resumo

     O presente trabalho busca apresentar soluções para o problema de implantação de rede coletora de esgoto em grandes centros urbanos, onde o espaço é reduzido para as práticas executivas tradicionais. A utilização do método destrutivo provoca interdições no trânsito, gera ruído, emissão de material particulado, além de oferecer maior risco à segurança dos trabalhadores, veículos e pedestres que circulam pelo local. Esses são alguns dos fatores que incentivaram o avanço tecnológico a desenvolver metodologias não destrutivas que apresentam menor impacto social e ambiental. Hoje em dia, já existe uma ampla variedade de técnicas não destrutivas presentes no mercado. Neste contexto, o presente trabalho busca apresentar os métodos de escavação para implantação de redes subterrâneas disponíveis e analisar, no estudo de caso deste trabalho, uma obra no bairro de Jacarepaguá, cidade do Rio de Janeiro, promovendo a aplicação de critérios de escolha para saber qual a solução construtiva mais adequada a ser empregada em um trecho considerado crítico, da implantação de uma nova rede coletora de esgoto.

Abstract

      This research shows possibles solutions for installation of sewage collection in large urban centers, where some traditional activities are restricted because of the high density population and structures. The use of the traditional destructive method can cause: traffic jams, noises, large amounts of trash and safety risks for the workers, vehicles and pedestrians. These are some of the factors that have encouraged technological advances to develop trenchless technologies with less social and environmental impact. Nowadays, a wide variety of trenchless techniques can already be found. In this context, the present work seeks to present the excavation methods for the implementation of available underground networks. As well as analysis of the real case of installation of a sewage collection network in Jacarepagua, Rio de Janeiro, a huge urban center in Brazil. Indeed, the application of criterias to choose the right technology to be considered as a solution for the case study.

Título

PROJETO ANALÍTICO DE UM PERMUTADOR DE CASCO E TUBOS

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

 Os trocadores de calor de casco e tubos são amplamente utilizados em processos industriais. Neste trabalho, um trocador do tipo casco e tubos para resfriamento do gás processado de uma unidade de processamento de gás natural foi modelado matematicamente, utilizando o método de Bell-Delaware, uma ferramenta de cálculo consolidada em relação às considerações de projeto e construção. O modelo matemático, levando em consideração fatores de correção do processo de troca térmica e do regime de escoamento. É explicado o princípio de funcionamento, bem como seus principais componentes e características construtivas. Comparado ao método da diferença de temperatura média logarítmica, os resultados se mostraram satisfatórios, dispensando uso de softwares de simulação, que tem elevado custo no mercado, para o projeto do permutador.

Abstract

  Shell and tube heat exchangers are widely used in industrial processes. In this paper, a shell and tube type exchanger for cooling the processed gas of a natural gas processing unit was be mathematically modeled using the Bell-Delaware method, a consolidated calculation tool with respect to design and construction considerations. The mathematical model, taking into consideration correction factors of the thermal exchange process and the flow regime. The working principle is explained, as well as its main components and constructive characteristics. Compared to the logarithmic mean temperature difference method, the results were satisfactory, avoiding the use of high cost simulation software for the exchanger design.

Título

ANÁLISE COMPARATIVA DE UM CICLO RANKINE ORGÂNICO DE ACORDO COM DIFERENTES FLUIDOS DE TRABALHO

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

O presente trabalho objetiva a seleção dos principais fluidos orgânicos para trabalhar no ciclo Rankine orgânico entre as temperaturas de 100 a 300 °C, avaliando suas características físico-químicas e termodinâmicas. Os resultados discutidos aqui foram obtidos através de simulações computacionais em diferentes patamares de temperatura e pressão. Dados estes resultados, os fluidos foram comparados em relação à eficiência, vazão e valores de pressão e temperatura. Uma metodologia de trabalho com fluidos secos e fluidos isentrópicos é proposta a fim de compará-los. A utilização do software CoolProp é satisfetoria para os cálculos das propriedades termodinâmicas. Conclui-se que a seleção de um fluido dependerá das características de necessidades do projeto, Os hidrocarbonetos se mostraram como uma boa opção como fluidos secos para utilização no ORC.

Abstract

  The present work aims at the selection of the main organic fluids to work in the organic Rankine cycle between the temperatures of 100 and 300 ° C, evaluating their physicochemical and thermodynamic characteristics. The results discussed here were obtained through computational simulations at different temperature and pressure levels. Given these results, the fluids were compared in relation to their efficiency, flow rate and pressure and temperature values. A methodology of work with dry fluids and isentropic fluids is proposed in order to compare them. The use of CoolProp software is satisfactory for the thermodynamic properties calculations. It is concluded that the selection of a fluid will depend on the needs characteristics of the project. Hydrocarbons have proved to be a good choice as dry fluids for use in ORC.

Título

ANÁLISE DA SECAGEM CONVECTIVA EM CONDIÇÕES EXTERNAS CONSTANTES DE FATIAS DE MAÇÃ DO TIPO GOLDEN DELICIOUS

Orientador(a)

Orientador: Diego Cunha Malagueta

Resumo

   A secagem convectiva depende, basicamente, dos parâmetros do ar externo de secagem, isto é, sua temperatura, umidade relativa e velocidade, e das características do material, como as suas propriedades físicas, sua geometria, sua quantidade de água, porosidade e outros. Muitas vezes, para a secagem de produtos agrícolas, as características do produto não podem ser alteradas. Assim, torna-se evidente que os parâmetros do ar possuem um papel de extrema importância para o processo, já que é a partir deles que é possível alterar a cinética de secagem do produto. Desse modo, o objetivo do presente estudo é compreender e analisar a influência dos parâmetros do ar externo (temperatura, velocidade e umidade relativa) sobre a secagem de um produto agrícola. O produto utilizado para o estudo foi a maçã do tipo Golden Delicious, a qual foi cortada transversalmente (em formatos de rodelas) para os experimentos de secagem. Ao todos foram realizados quatro experimentos, alterando-se apenas um parâmetro de cada vez. Para o primeiro experimento de secagem, os parâmetros do ar foram de 55 ºC, 15% de U.R. e 2 m/s. Para o segundo alterou-se apenas a velocidade do ar, o parâmetros foram de 55ºC, 15% de U.R. e 3 m/s. No terceiro os parâmetros foram de 60 ºC, 15% de U.R. e 2 m/s. No quarto experimento os parâmetros foram de 55ºC, 10% de U.R. e 2 m/s. Para cada um dos experimentos, obteve-se a cinética de secagem, sendo possível compará-las posteriormente. Ao compará-las, constatouse que todas as alterações dos parâmetros do ar, aceleraram as taxas de secagem, o que reduziu as o tempo em quase 50%. A velocidade do ar se mostrou mais efetiva durante o período inicial de secagem, quando os parâmetros externos de secagem que controlam o processo. Já a temperatura se mostrou eficiente durante todo o período de secagem, principalmente quando a secagem se torna dependente da difusão da água do interior do produto para o exterior. A umidade relativa também elevou as taxas de secagem, e ainda permitiu alcançar um teor de umidade final menor.

Título

    PROJETO ESTRUTURAL DE UM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM LIGHT STEEL FRAMING

Orientador(a)

    Prof. Esdras Pereira de Oliveira

Resumo

    A indústria da construção civil é uma área predominantemente artesanal que vem sofrendo com o histórico de diversos problemas, dentre eles o desperdício de material e tempo. Atualmente, com o crescente aumento da população e avanços tecnológicos, viu-se a necessidade de mudanças deste cenário para adequação às imposições do mercado.
    Com isso, o surgimento do sistema construtivo Ligth Steel Framing é uma ótima alternativa que visa o emprego do aço nos elementos estruturais das edificações, de forma a contemplar um projeto racional para fabricação, montagem industrializada e em grande escala, evitando assim os desperdícios de material, tempo, e garantindo a qualidade e segurança do empreendimento.
    O objetivo deste trabalho é o projeto estrutural de um edifício residencial de quatro pavimentos utilizando o sistema construtivo Light Steel Framing. Essa temática foi escolhida para desenvolver e aprofundar os conceitos aprendidos durante as disciplinas de Estruturas cursadas ao longo da graduação em Engenharia Civil.
    Utilizou-se como metodologia manuais do CBCA (Centro Brasileiro da Construção em Aço), dissertações, livros e o auxílio de software de analise estrutural.

Abstract

    The construction industry is a predominantly artisanal area that facing many problems throughout history, including waste material and time. Today, with the increasing population and technological advances, we saw the need to change this setting to adapt to market constraints.
    Like this, the appearance of the building system Light Steel Framing is a great alternative that use the steel as the structural elements of buildings. The projects are developed in rational design for manufacturing, industrialized assembly and in large-scale. In that way, it is possible avoiding waste materials and time, and ensuring the quality and safety of the enterprise.
    The objective of this work is the structural design of a residential building of four floors using the building system Light Steel Framing. This theme was chosen to develop and deepen the concepts learned in subjects about structures taken throughout the degree in Civil Engineering. The methodology was CBCA (Brazilian Center of Steel Construction) manuals, dissertations, books and structural analysis software.

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    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.

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    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.

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    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.

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    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.

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    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.

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