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
| Nome | Fabricante | Aplicação |
| LabView | National Instrument | Aquisição de dados dos instrumentos de medição |
| Dynamic Studio | Dantec Dynamics | Medição de campos de velocidades e parâmetros derivados usando algoritmos de correlação estatística |
Equipamentos
| Nome | Fabricante | Aplicação |
| Sistema PIV | Dantec Dynamics | Visualização do campo de escoamento |
| Beam Arm | Dantec Dynamics | Direcionamento do feixe de laser |
| Câmera CMOS de alta velocidade | Dantec Dynamics | Filmagem do escoamento com precisão e com alta densidade estatística |
| Transdutores de pressão | Rosemount e SMAR | Medição de pressão manométrica e pressão diferencial, com medição secundária de temperatura |
| Medidores de vazão tipo Coriolis | Krohne e Emerson | Medição de vazão mássica, concentração de material sólidos em escoamentos bifásicos, medição de temperatura |
| Bancada de reinício do escoamento | Fabricação própria | Estudo 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 construção | Estudo 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 contrações | Em reforma | Estudo 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 sedimentação | Fabricação própria | Estudo 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