Laboratório de Escoamento de Fluidos Não-Newtonianos - LabFlow

Este laboratório tem por objetivo avaliar experimentalmente o comportamento e o padrão de escoamento de fluidos Newtonianos e não-Newtonianos em diferentes configurações geométricas: tubos, contrações, configurações elípticas e outras geometrias.

Sobre o LabFlow

O foco do LabFlow é a visualização dos fenômenos com técnicas como Particle Imaging Velocimetry (PIV) e metodologias de tracking com câmeras alta velocidade. O laboratório também conta com bancadas experimentais projetadas e construídas para as necessidades de pesquisa abrangidas pelo CERNN: dois loops hidráulicos, uma bancada de reinício de escoamento e uma bancada experimental de sedimentação de partículas.

Espaço Físico: Uma sala de 46 m2 dedicada exclusivamente para pesquisa experimental. O laboratório está localizado na sala 020 do primeiro andar do bloco K (UTFPR – Sede Ecoville).

Potencialidades: As unidades experimentais estão equipadas com a instrumentação para a medição de parâmetros como pressão, temperatura, vazão, concentração, campos de velocidade e derivados. É possível investigar o comportamento de fluidos não-Newtonianos com características viscoplásticas, viscoelásticas e adelgaçante.

Responsáveis: Prof. Dr. Admilson T. Franco
Prof. Dr. Eduardo Matos Germer
Eng. M.Sc. Yamid García Blanco

Softwares

NomeFabricanteAplicação
LabViewNational InstrumentAquisição de dados dos instrumentos de medição
Dynamic StudioDantec DynamicsMedição de campos de velocidades e parâmetros derivados usando algoritmos de correlação estatística

Equipamentos

NomeFabricanteAplicação
Sistema PIVDantec DynamicsVisualização do campo de escoamento
Beam ArmDantec DynamicsDirecionamento do feixe de laser
Câmera CMOS de alta velocidadeDantec DynamicsFilmagem do escoamento com precisão e com alta densidade estatística
Transdutores de pressãoRosemount e SMARMedição de pressão manométrica e pressão diferencial, com medição secundária de temperatura
Medidores de vazão tipo CoriolisKrohne e EmersonMedição de vazão mássica, concentração de material sólidos em escoamentos bifásicos, medição de temperatura
Bancada de reinício do escoamentoFabricação própriaEstudo dos padrões de escoamento durante o reinício do escoamento de fluidos Newtonianos e não-Newtonianos com acoplamento ao sistema PIV. Medição de transmissão de pressão e temperatura durante o reinício
Bancada de escoamento bifásico (Sólido-Líquido)Em construçãoEstudo de transporte de material particulado e pellets de bentonita em fluido Newtoniano. Estudo da formação de leitos, queda de pressão e concentração de material sólido em função dos parâmetros de inércia
Bancada de escoamento em contraçõesEm reformaEstudo do padrão do escoamento e comportamento do coeficiente de queda de pressão para o escoamento de fluidos não-Newtonianos em contrações e geometrias com cambio abrupto de área transversal
Bancada de sedimentaçãoFabricação própriaEstudo de velocidade terminal, coeficiente de arrastro e trajetória de partículas (esferas, elipsoides, cilíndros e formatos irregulares) em fluidos Newtonianos e não-Newtonianos. Representação do fenômeno de sedimentação de cascalhos em fluidos de perfuração

Bancada para visualização de reinício do escoamento

Bancada de sedimentação de partículas

Detalhes do Sistema PIV

Detalhes do Sistema PIV

Princípio de funcionamento do PIV: O sistema de PIV permite calcular as componentes de velocidade em um escoamento num plano. As componentes de velocidade do escoamento são calculadas com duas imagens tomadas consecutivamente de uma superfície iluminada por o sistema de laser, onde encontram-se partículas traçadoras que refletem a luz do laser e podem ser diferenciadas do fluido. As velocidades são calculadas aplicando algoritmos de correlação entre o par de imagens.

Potencialidades do sistema PIV: A técnica PIV es uma metodologia não intrusiva que permite medir as componentes de velocidades com partículas da ordem micrometros que escoam junto ao fluido.

Com nosso sistema PIV podem ser obtidos e medidos os seguintes parâmetros:
• Mapas instantâneos de velocidade
• Linhas de corrente
• Vorticidade
• Análise estatística e grandezas relacionadas à turbulência
• Descrição e análise de vórtices
• Gradientes de velocidade e cálculo de deformação