Prof. Ricardo de Andrade Medronho comenzó a trabajar con CFD en su estancia como investigador visitante en el Centro Alemán de Biotecnología (GBF - Gesellschaft für Biotechnologische Forschung), entre 1998 y 2000. Al regresar a Brasil en 2001, consiguió una pequeña sala en la Escuela de Química/UFRJ y allí surgió el primer Lab CFD. Las dos primeras alumnas del Lab fueron Alana Leahy-Dios (actualmente, Supervisora de Ingeniería de Reservatorios de ExxonMobil Upstream Oil and Gas, USA) y Sarita Queiroz Simões (actualmente, Gerente de Entrenamiento y Competencia en Grupo de TWMA, UK). A partir de entonces, el Lab CFD comenzó a tener más y más alumnos, se trasladó a un espacio mayor en el LADEQ (edificio de los Laboratorios del Departamento de Ingeniería Química) y, de ahí, amplió una vez más su espacio al mudarse para el NBPD (Núcleo de Biocombustibles, de Petróleo y de sus Derivados) de la Escuela de Química/UFRJ, donde se mantiene hasta hoy. Así como el laboratorio creció en tamaño, su equipo, restringido inicialmente apenas al Prof. Medronho, cuenta hoy con las Profesoras Tania Suaiden Klein e Karina Moita de Almeida e con los Profesores Luiz Fernando Lopes Rodrigues Silva e Fabio Pereira dos Santos.
La dinámica de fluidos computacional es un campo de estudio de gran importancia no solo en todas las áreas de ingeniería (aeronáutica, agrícola, alimentaria, ambiental, biomédica, civil, control y automatización, minería, eléctrica, electrónica, materiales, mecánica, mecatrónica, metalurgia, naval , química, petróleo y gas, etc.), así como en arquitectura (confort ambiental, ventilación natural mediante la acción de vientos en espacios abiertos o confinados, etc.), meteorología (pronóstico del tiempo, etc.). Por CFD es posible obtener soluciones numéricas, por métodos computacionales, de ecuaciones de conservación de momento y masa (ecuaciones de movimiento y continuidad, respectivamente). Dependiendo del problema que se esté analizando, estas ecuaciones pueden acoplarse eventualmente a otras ecuaciones de conservación, como las ecuaciones de energía y concentración de una especie química determinada.
El CFD permite el estudio de flujos que no pueden medirse o simularse experimentalmente fácilmente, como el flujo dentro de ciclones e hidrociclones, la fuga de gases tóxicos o inflamables en entornos confinados o abiertos, la combustión, los flujos de petróleo en depósitos de petróleo, en biorreactores y alrededor de coches, aviones o cohetes, el pronóstico del tiempo, etc.
De esta manera, el CFD es actualmente una herramienta indispensable para el investigador y el ingeniero. El uso de CFD permite una reducción drástica en el tiempo requerido y en el costo involucrado tanto en el diseño como en la predicción del rendimiento de equipos. Además, la comprensión de la dinámica de fluidos dentro del equipo permite una comprensión de los fenómenos involucrados, lo que permite al investigador/ingeniero intervenir en las variables operacionales o de diseño para mejorar el rendimiento de estos equipos.
El Laboratorio de Dinámica de Fluidos Computacional (LabCFD, por su sigla en inglés) fue creado en 2001 y tiene como meta permitir que los estudiantes de la Escola de Química/UFRJ desarrollen su trabajo de doctorado, maestría e iniciación científica en CFD.
LabCFD está ubicado en el Núcleo de Biocombustibles, Petróleo y sus Derivados (NBPD-LADEQ II), ubicado en Rua Moniz de Aragão, s/n, Bloque K, 2º piso, Centro de Tecnología, Ilha do Fundão, CEP 21941- 972, Río de Janeiro - RJ. La infraestructura de LabCFD incluye:
Técnico de Química
E-mail: leandrosepulvida@hotmail.com
Inicio: 2016
Tesis: Desarrollo de una Metodología para la Simulación del Proceso de Separación Supersónica.
E-mail: rodrigopanjos1@hotmail.com
Inicio: 2018.
Tesis: Modelado de la Acidificación en Medios Porosos en Escala de Pozo.
E-mail: matheusaltomare@ufrj.br
Inicio: 2019.
Tesis: Modelado y Simulación del Fenómeno de Rompe en la Separación Líquido-Líquido en Hidrociclones: Enfoque CFD.
E-mail: joaopedro@ufrj.br
Inicio: 2018.
Tesis: Evaluación de Enfoques para el Modelado Fluidodinámico de Fluidos Bifásicos Anulares en la Producción de Petróleo.
E-mail: nathacsa@gmail.com
Inicio: 2016.
Tesis: Evaluación de la Separación Supersónica de C02 Utilizando Fluidodinámica Computacional.
E-mail: marceloamaral@petrobras.com. br
Inicio: 2017.
Tesis: Modelado y Simulación de un Hidrociclón en la Separación de Aceite y Arena Dispersos en Agua.
E-mail: jmessiasrjr@gmail.com
Inicio: 2018.
Tesis: Título indefinido.
E-mail: abg.motta@mecanica.coppe.ufrj. br
Inicio: 2019.
Tesis: Título indefinido
E-mail: yasmingavioli@gmail.com
Inicio: 2018
Tesis: Modelado y Simulación del Flujo Supersónico Durante el Proceso de Vazamento de Gases en Alta Pressão.
E-mail: jonathan_riibeiro@hotmail.com
Inicio: 2017
Dissertación:Avaliação de Modelos de Turbulência na Simulação Numérica de Hidrociciclones.
E-mail: raphael.eloi@gmail.com
Inicio: 2018
Dissertación: Evaluación y modelado del comportamiento de fluidos no newtonianos en medios porosos.
E-mail: viniciusgsantos@poli.ufrj.br
Inicio: 2019
Dissertación: Simulación Numérica de Ciclones con el OpenFOAM y el Fluent: una Comparación.
E-mail: sarahsimoes01@gmail.com
Inicio: 2017
Dissertación: Estudio de Dispersión de Gas Denso: Análisis de Modelos con Validación de Datos con CFD.
E-mail: aline_s_miranda07@hotmail.com
Inicio: 2018
Dissertación: Estudio de Flujos de Fuga y Perfiles de Temperatura en Cambiadores de Calor Casco y Tubo con CFD.
E-mail: pauloestevao_cmrj@hotmail.com
Inicio: 2019
Dissertación: Título indefinido.
E-mail: joaocarlos@eq.ufrj.br
Inicio: 2018
Dissertación: Dinámica de fluidos computacional Aplicado a Accidentes de Rotura de Tubos en Cambiadores de Calor.
E-mail: gustavokusdra@poli.ufrj.br
Inicio: 2019
Dissertación: Flujos de Partículas en el Proceso de Acidificación en Medios Porosos.
E-mail: bernardobrener@gmail.com
CFD - Dinámica de fluidos computacional aplicada a la ingeniería química para el diseño de equipos
Uso de CFD para el estudio de flujos complejos y desarrollo y evaluación de desempeño de equipos. Algunos ejemplos son:
CFD - Dinámica de fluidos computacional aplicada a ingeniería ambiental y de seguridad
Uso de CFD para estudiar los siguientes escenarios:
CFD - Dinámica de fluidos computacional aplicada a la producción y procesamiento de petróleo
Uso de CFD para el estudio de:
CFD - Dinámica de fluidos computacional aplicada a la medicina
Uso de la CFD para el estudio del flujo sanguíneo en arterias y aneurismas sin y con la colocación de stents.
Métodos Numéricos
Desarrollo de códigos, métodos numéricos y computación paralela de alto rendimiento.
Estudio y desarrollo de modelos aplicados a diferentes físicas relacionadas con el flujo de fluidos
Estudio y / o desarrollo de modelos asociados a las siguientes áreas:
2018 - Corriente
Simulación y Desarrollo de Algoritmos para Aplicaciones CFD Utilizando OpenFOAM en la Industria de Petróleo y Gas
Meta: El objetivo general del proyecto es evaluar, desarrollar y mejorar una herramienta computacional de código libre para la simulación de dinámica de fluidos (CFD) en diferentes problemas recurrentes en la industria del petróleo y el gas. En este contexto, la capacidad del paquete OpenFOAM CFD se evaluará en términos de representación nativa de situaciones típicas de la industria y su facilidad de extensión de código para ampliar el rango de aplicaciones de interés específico. De esta manera, se implementarán modelos y métodos numéricos para representar la física del problema, incorporando nuevas funcionalidades, comparando los resultados obtenidos con los obtenidos en paquetes CFD comerciales.
Financiero (s): Centro de Investigación y Desarrollo Leopoldo Américo Miguêz de Mello.
2018 - Corriente
Desarrollo de la Solución de CFD para la Acidificación Multicomponente para Ácidos con Reología Compleja
Meta: El objetivo de este proyecto de investigación es desarrollar un software para la simulación del proceso de acidificación en laboratorio y en escala de pozo, considerando un modelo continuo de flujo en medios porosos heterogéneos y un modelo sofisticado para la predicción de la reacción y la reología de fluidos. El desarrollo del software propuesto requiere métodos numéricos muy robustos y eficientes. Muchos temas aún están bajo investigación, por mencionar algunos: flujos multicomponentes generalizados o viscoelásticos en regiones porosas, reacción multicomponente que afecta la reología del flujo.
Financiero (s): Centro de Investigación y Desarrollo Leopoldo Américo Miguêz de Mello.
2016 - Corriente
Desarrollo de Tecnología de Separación de C02 para Gas Natural Basada en Velocidades Supersónicas
Meta: El objetivo principal de este proyecto es desarrollar, con la ayuda de la dinámica de fluidos computacional (CFD), separadores supersónicos, incluida la geometría de sus internos, para la separación de CO2 del gas natural, principalmente de los campos presalinos, donde Se pueden encontrar altas concentraciones de dióxido de carbono.
Financiero (s): Centro de Investigación y Desarrollo Leopoldo Américo Miguêz de Mello.
2014 - 2016
Investigación de la Influencia de las Interacciones entre las Fases y los Modelos de Turbulencia en Procesos Multifásicos
Meta: Desarrollar una metodología de modelado de dinámica de fluidos (CFD) para mejorar la predicción de procesos multifásicos a través de la investigación de fuerzas de interacción entre fases, como arrastre, elevación, rotación, masa virtual y dispersión turbulenta, y evaluación de los efectos sobre la turbulencia. De los fluidos por inducción de burbujas, relacionando los resultados con diferentes modelos de turbulencia para la fase continua. Para ello, se contemplarán los casos de columnas burbujeantes y flujos bifásicos agua-aceite.
Financiero (s): FAPERJ.
2009 - 2014
Proyecto de Hidrociclones para la Separación de Aceite de Agua Residual en Refinerías
Meta: Optimizar, con la ayuda de CFD, las proporciones geométricas de un hidrociclón para maximizar la eficiencia de separación agua/aceite de las aguas aceitosas de las refinerías. Construye el hidrociclón optimizado y pruébalo experimentalmente.
Financiero (s): Centro de Investigación y Desarrollo Leopoldo Américo Miguêz de Mello.
2006 - 2009
Desarrollo de Ciclones para la Eliminación de Sólidos en Flujo Multifásico
Meta: Diseñar, ensamblar y probar experimentalmente el modelo del ciclón de chorro de arena instalado en la plataforma costa afuera de Petrobras, así como diseñar y probar, a escala, un nuevo sistema de separación de gas / aceite / arena que usa ciclones e hidrociclones.
Financiero (s): Centro de Investigación y Desarrollo Leopoldo Américo Miguêz de Mello.
2006 - 2006
Aplicación de la Dinámica de Fluidos Computacional al Diseño y Predicción del Rendimiento de los Equipos Empleados en la Producción de Productos Biofarmacéuticos
Meta: La dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta poderosa para la simulación numérica de flujos, asociados o no con fenómenos de transferencia de masa y calor y reacciones químicas. En este proyecto, el CFD se usará como una herramienta para el diseño y la predicción del rendimiento de dos equipos, un filtro de espín y un módulo de membranas (fibras huecas), con el fin de emplearlos en procesos de cultivo de células animales sometidas a infusión.
Financiero (s): Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico.
2003 - 2006
Desarrollo de un Proceso de Perforación de Doble Gradiente Utilizando Esferas Ocasionales de Baja Densidad Relativa
Meta: La dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta poderosa para la simulación numérica de flujos, asociados o no con fenómenos de transferencia de masa y calor y reacciones químicas. En este proyecto, el CFD se usará como una herramienta para el diseño y la predicción del rendimiento de dos equipos, un filtro de espín y un módulo de membranas (fibras huecas), con el fin de emplearlos en procesos de cultivo de células animales sometidas a infusión.
Financiero (s): Centro de Investigación y Desarrollo Leopoldo Américo Miguêz de Mello.
2003 - 2003
Tratamiento del Agua de Lastre con Hidrociclones
Meta: Optimización de proporciones geométricas utilizando la dinámica de fluidos computacional (CFD) de un hidrociclón para ser utilizado en el tratamiento primario del agua de lastre de los buques, con el objetivo de maximizar la extracción de especies marinas y otras partículas (arena, lodo, etc.) . .) en suspensión.
Financiero (s): Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico.
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