Seminários do DEM

Fibras óticas são úteis em campos muito diversos, não apenas em telecomunicações. Neste colóquio, apresentaremos algumas das atividades de pesquisa desenvolvidas recentemente com fibras, descrevendo sensoriamento, lasers a fibra e lasers aleatórios, e principalmente o uso de fibras e capilares em ciências da vida. O colóquio será compreensível para não especialistas, e eu espero com ele mostrar um pouco da riqueza da pesquisa física em fotônica e em fibras. A multidisciplinaridade é exemplificada, mostrando como um assunto específico tem ramificações e aplicações de interesse em outras áreas do conhecimento.

Walter Margulis é físico formado na PUC e com doutorado no Imperial College em lasers e dispositivos semicondutores. Trabalha com aplicações diversas de fibras ópticas desde 1984, como sensoreamento e óptica não-linear. Depois de períodos na Europa e Rio de Janeiro, passou 23 anos em Estocolmo, no Research Institutes of Sweden RISE e como Prof. Visitante do KTH. Tendo retornado ao Brasil em 2021, Walter é pesquisador nos Departamentos de Física e Engenharia  Elétrica da PUC-Rio.

Serão discutidas as futuras demandas tecnológicas da indústria de dutos, com atenção especial para os desenvolvimentos de soluções de Inteligência Artificial para problemas de Engenharia, como por exemplo, Aprendizagem de Máquina informada por física (em inglês denominado PINN ou PIML), Inteligência Artificial aplicada à Séries Temporais (exemplificada pelo Projeto 3W),aplicação de Gêmeos Digitais (Digital Twins) na indústria e metodologias de data mining aplicadas à análise de processos. Além disso, discutiremos novos desenvolvimentos nas parcerias com entidades internacionais.

Biografia: Senior Pipeline Engineer e Cientista de Dados na Petrobras, além de membro do Comitê Executivo da Divisão de Dutos da ASME.

Esta apresentação foca em apresentar uma visão holística da termodinâmica com relação ao conceito de sustentabilidade. Primeiro, se contextualiza a situação atual do planeta e da sociedade em termos dos limites planetários e dos custos físicos crescentes que temos enfrentado para obter recursos naturais. Em seguida, apresentam-se conceitos como custo exergético e mochila de irreversibilidade; que são úteis em como forma de agregar diferentes indicadores planetários para os processos produtivos naturais e industriais. Por fim, apresentam-se alguns exemplos relacionados à importancia da exergia para avaliar a importância de minerais e materiais, dos custos físicos da eletricidade, da agricultura e até da economia circular na visão de sustentabilidade do planeta.

Mini-CV: Graduado em engenharia mecânica pela Universidade Federal da Bahia (UFBA) e Mestre e Doutor em Engenharia Mecânica na área de térmica e fluidos pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Atualmente é pesquisador pós-doc sênior no Instituto Universitario de Investigación Mixto de la Energía y Eficiencia de los Recursos de Aragón (ENERGAIA) da Universidad de Zaragoza, na Espanha. Membro do grupo de Ecología Industrial, desenvolve e implementa ferramentas termodinâmicas para quantificar a degradação de recursos naturais do planeta e otimizar seu uso no setor industrial e na sociedade. Seu trabalho foca na modelagem dos efeitos da cadeia de produção de hidrogênio e amônia verde na transição energética Realiza integração de modelos termoeconômicos circulares com LCAs com uma abordagem exergética do berço ao túmulo dos recursos naturais e avaliação dos impactos/irreversibildades ao longo de toda a cadeia econômica. Possui experiência com modelagem matemática e análises exergéticas de sistemas energéticos, e desenvolvimento de ferramentas de Machine Learning e Deep Learning, e modelagem numérica (modelos 0-D e volumes finitos) associados a sistemas energéticos.

Link do seminário:

https://puc-rio.zoom.us/j/94160510335?pwd=Jbh6CU4Y3CKT8mk9babyuLXbgCtJwR.1

Atualmente, a Inteligência Artificial (IA) tem sido fortemente identificada com o Aprendizado de Máquina (AM), este representa apenas uma das facetas da área mais abrangente de IA. AM, talvez seja a subárea de IA que mais se popularizou e influenciou a nossa sociedade. Nesta palestra abordamos as origens da IA, que se confundem com as origens da própria Computação. Sob essa perspectiva histórica, discutiremos sucessos antigos da IA que já fazem parte de nossa vida, para muitos de nós desde o nascimento. Finalmente, analisamos o estado atual das aplicações de AM sob o ponto de vista da complexidade e suas respectivas limitações intrínsecas.

Dutos flexíveis são estruturas fundamentais para a exploração e produção de hidrocarbonetos em ambientes marítimos. Diferentemente dos dutos rígidos, as linhas flexíveis são compostas por múltiplas camadas concêntricas de materiais metálicos e poliméricos, o que lhes confere flexibilidade e resistência para suportar as solicitações impostas pelo mar. Entre essas camadas, destaca-se o fluoreto de polivinilideno (PVDF), polímero amplamente empregado como barreira de pressão, garantindo a estanqueidade e evitando o contato dos fluidos transportados com as demais camadas. Considerando a natureza multiaxial dos carregamentos a que os dutos são submetidos em serviço, compreender o comportamento em fadiga do PVDF é essencial, já que sua falha compromete a integridade global da linha. Neste encontro, serão apresentados aspectos de uma das linhas de pesquisa do Laboratório de Processamento e Caracterização de Materiais (LPCM – COPPE/UFRJ), que tem por objetivo a previsão de vida em fadiga do PVDF sob solicitações multiaxiais.

A visualização e quantificação de grandezas por meio de técnicas de medição ópticas são cruciais para o estudo fundamental e aplicado da mecânica dos fluidos. A apresentação abordará diferentes técnicas empregadas a escoamentos reativos e não reativos em variadas aplicações. Estas técnicas fornecem as ferramentas necessárias para uma análise aprofundada de forma não intrusiva, permitindo validar modelos teóricos, otimizar sistemas e prever o comportamento de fenômenos complexos.

3ª Apresentação dos Professores

16:00-16:15 Rafael
16:15-16:25 Deslocamento para prédio Pe. Laércio
16:25-16:45 Luis Fernando
16:45-17:05 Igor
17:05-17:25 Márcio

2ª apresentação dos professores

16:00-16:15 Florian
16:15-16:30 Angela
16:30-16:40 Deslocamento para prédio Pe. Laércio
16:40-17:00 Monica
17:00-17:20 Jessé

1ª apresentação dos professores

16:00-16:15 Meggiolaro
16:15-16:30 Anderson
16:30-16:45 Roberta
16:45-17:00 Ivan Siqueira
17:00-17:05 Deslocamento para Laboratório
17:05-17:25 Renato

Uma breve apresentação dos principais aspectos da Engenharia Dutoviária desde os estudos de viabilidade técnico-econômico-ambientais passando pelas simulações Termo-Hidráulicas e pelo projeto mecânico da tubulação. Os desafios tecnológicos serão apresentados assim como os novos fluidos a serem transportados nos dutos - Hidrogênio, CO2, Amônia e outros.  

 Curriculo:

Marcelo Rosa Rennó Gomes. Engenharia Mecânica em 1976 pela UFMG. Mestrado em Mecânica dos Fluidos pela UFRJ em 1984. MBA em Finanças e Marketing pelo COPPEAD em 1996 e Políticas Públicas e Governo pela Faculdade de Economia da UFRJ em 2000.

Trabalhou por 37 anos no Sistema Petrobras. Destacam-se o trabalho no GASBOL onde coordenou a área de Projetos e Suprimento de Materiais e a gerência da ETEG – Engenharia de Transporte Dutoviário e Projetos de Gás Natural da Engenharia da Petrobras.

Trabalhou na BR – PETROBRAS Distribuidora na implementação das empresas estaduais de distribuição de gás natural e na TRANSPETRO onde foi Diretor de Gás Natural por 7 anos, no período em que foi iniciada a operação de cerca de 4000 Km de gasodutos.

De 2014 a 2016 trabalhou no GSP – Gasoduto Sul Peruano, no recebimento das instalações e na implantação da futura Operação e Manutenção do gasoduto.

Foi coordenador da Comissão de Dutos do IBP e Presidente da Assembleia do CTDUT – Centro de Tecnologia de Dutos. Fundador e atual consultor da MR Consultoria.

Serão apresentados os procedimentos e requisitos da pós-graduação.

3ª Apresentação das Propostas de dissertação

Quarta-feira 02/07 – Banca: Anderson, Renato e Meggiolaro

2ª Apresentação das Propostas de dissertação

Quarta-feira 25/06 – Banca: Angela, Marcos Sebastião e Florian

1ª apresentação das Propostas de dissertação

Quarta-feira 18/06 – Banca: Igor, Ivan Menezes e Ivan Rosa

Resumo: 

Deviatoric tensile and shear-based critical plane damage models are proposed and implemented to improve predictions of mean normal stress effects on multiaxial fatigue crack initiation lives, assuming the peak deviatoric stress normal to the crack plane controls them. Multiple contributing mechanisms across scales are reviewed to justify the role of deviatoric stresses, linked through the effects of the non-singular term in the Stress Intensity Factor solution, called T-stress, which influences both crack initiation and propagation. The proposed tensile-based multiaxial fatigue model uses Kujawski’s deviatoric damage parameter and easy-to-calibrate data-fitting constants, which need only zero-mean uniaxial strain-life data. This model can account for compression-compression loadings, avoiding the limitations of the pioneering Smith-Watson-Topper model under highly compressive mean stress conditions. Moreover, a deviatoric version of the Fatemi-Socie shear-based multiaxial fatigue damage model, which can describe detrimental effects of static axial compression loads under cyclic torsion, is proposed as well. Both the deviatoric tensile and shear-based models are implemented in an efficient maximum-damage critical plane search algorithm, and their predictions are validated for 7075-T651 and 2024-T3 aluminum fatigue data from the literature, including 212 uniaxial and torsional specimens. The proposed deviatoric formulation is able to predict the cracking direction, mode, and initiation life, accounting for the significant mean and T-stress effects.

Rocha digital

Fluidos não newtonianos são amplamente utilizados em diversas áreas de pesquisa, bem como em inúmeras aplicações industriais, incluindo as indústrias alimentícia, farmacêutica e petrolífera. As estruturas internas desses fluidos complexos são de grande interesse, pois permitem analisar e compreender melhor os resultados obtidos em experimentos reológicos. Para compreender os processos industriais, existem diversos fluidos modelo que são utilizados para estudar e otimizar esses processos. Além disso, é importante entender como esses fluidos respondem quando sua composição muda devido à adição de nanopartículas, para que seu comportamento reológico possa ser aprimorado. Nesse sentido, a visualização da microestrutura do fluido e como ela se relaciona com a reologia pode fornecer informações importantes. A microscopia eletrônica de varredura criogênica (cryo-SEM) pode ser utilizada para observar e investigar a microestrutura de fluidos complexos. Usando esse método, mostramos a microestrutura de alguns fluidos e nanofluidos e relacionamos essas microestruturas à reologia e ao comportamento do fluxo. Apresentamos alguns casos promissores de implementação desta abordagem cryo-SEM para vários fluidos não newtonianos.

Não haverá programação no Departamento nesta quarta-feira, dia 21/05, pois as participações serão contabilizadas no III Seminário do CTC que ocorrerá no Auditório do RDC.

Os alunos matriculados devem realizar inscrição e assistir a pelo menos uma das palestras da Programação, que ocorrerá durante o dia todo.

O evento incluirá apresentações das pesquisas (dissertações, teses e projetos patrocinados) sendo desenvolvidas pelos alunos dos 12 programas do Centro no formato de pôsteres e apresentações de convidados discutindo assuntos de interesse geral para formação de Pessoal, Pesquisa e Desenvolvimento e os desafios de uma carreira em P&D.

Teremos a apresentação de dois alunos da Engenharia Mecânica, a Maria Leticia Lobato e o Paulo Teixeira Carvalho.

Os posteres serão apresentados no pilotis do Leme, próximo ao Auditório Padre Anchieta.

O aluno que participar deverá assinar a lista de presença disponível na entrada do evento.

Link inscrição

https://seminariodapos.ctc.puc-rio.br/conta/login

Link programação

https://seminariodapos.ctc.puc-rio.br/programacao-do-seminario

Recent advances in fabrication of microfluidic devices and flow control have significantly expanded the application of microfluidics, including analytical chemistry (lab-on-chip), biological applications (organ-on-chip), small scale multiphase flow analysis (reservoir-on-chip). In this talk, we discuss the use of microfluidics in two different applications: pore-scale analysis of multiphase flow of complex fluids and microencapsulation process. Multiphase flow in subsurface formations is ubiquitous in oil production and CO2 storage and utilization processes. Accurate flow models, necessary in the design and optimization of enhanced oil recovery and CO2 injection processes, require detailed description of pore scale multiphase flow and phase behavior. Traditionally, flow analysis at different temperature and pressure conditions relies on laboratory-scale experiments using core-flooding systems, PVT cells and other equipment. The experiments are expensive, require long measurement times, large volumes of fluids and do not reveal pore-scale phenomena. In this context, microfluidics emerges as a valuable technique. It can be used to gain fundamental understanding of pore-scale multiphase flow, enabling the correlation between pore scale events and macroscopic flow characteristics. Here, we present various multiphase flow analyses using porous media microfluidic devices to examine oil displacement by water, emulsions, and foam, as well as CO2 storage in saline aquifers. By visualizing pore-scale phenomena, we can correlate these events with macroscopic flow characteristics, which may be leveraged to optimize subsurface processes. The second part of the talk is focused on microencapsulation process. Microcapsules are used in many sectors of industry when a physical barrier between the core material and the external environment is required. They protect their cargo and ultimately release it in a controlled way. Microfluidics can be used to produce monodispersed microcapsules with precise control of the shell properties, which optimizes the content release.  We present the use of microfluidics to produce microcapsules for different applications, including food products with controlled delivery of agents in the intestine, protecting them from gastric fluids, and controlling gelation process by acid encapsulation.

Drag reduction in turbulent pipe by flow by the addition of polymer additives is a well-known procedure employed for reducing pumping power or increase flow rate.  Flow rate increases of the order of 80% are obtained with small amounts of polymer added to the flow. Despite its use in field applications, the mechanisms responsible for reduction in friction and for the degradation of the performance of polymer additives are still the focus of current research. In the case of gas-liquid two-phase flows in pipes, polymer additives can still produce reductions in drag, although at reduced levels when compared to single phase flows. The addition of polymer additives can also affect the transition of flow regimes in two phase flow in pipes. In this lecture a review of the research conducted on drag reduction on gas-liquid two-phase flows in pipes by polymer additives will be presented. Some recent experimental results will be presented. These results include particle image velocimetry results of gas liquid flow with polymer additives. Novel techniques for delivering encapsulated polymer additives will also be presented. 

We discuss gravitational fingering phenomenon - the unstable displacement of miscible liquids in porous media with the speed determined by Darcy's law.  Such model is called incompressible porous medium equation (IPM). A similar phenomenon of viscous fingers plays an important role in petroleum engineering in case of highly viscous oil or certain enhanced oil recovery methods. Laboratory and numerical experiments show the linear growth of the mixing zone, and we are interested in determining the exact speed of propagation of fingers. Knowledge of the precise value of the speed of the fingers would allow to optimize injection scheme of certain enhanced oil recovery methods (for instance polymer and surfactant-polymer flooding). The existing theoretical upper bounds for the growth rate of the mixing zone are higher than the observed speed from the numerical simulations. 

We believe that one of the possible mechanisms of slowing down the fingers' growth is due to convection in the transversal direction, and explain it by introducing a semi-discrete model. The model consists of a system of advection-reaction-diffusion equations on concentration, velocity and pressure in several vertical tubes (real lines) and interflow between them. In the simplest setting of two tubes we show the structure of gravitational fingers - the profile of propagation is characterized by two consecutive travelling waves which we call a terrace. We prove the existence of such a propagating terrace for the parameters corresponding to small distances between the tubes. While for multiple tubes the solution has more complicated structure than propagating terrace, a structures similar to two-tubes model describe significant part of the solution. An important tool is introduction of so-called Transverse Flow Equilibrium (TFE) model, derived under realistic assumption that pressure gradient is mostly vertical. The TFE model is easier to simulate and in certain cases admits an exact solution. We establish rigorous relation beween IPM and TFE models.

3ª Apresentação dos Professores sobre suas linhas de pesquisa

16h00 - 16h15: Marcos Sebastião

16h15 - 16h30: Rafael

16h30 - 16h45: Ivan Siqueira

16h45 - 17h00: Florian

17h00 - 17h15: Deslocamento até o prédio Pe. Laércio

17h15 - 17h35: Márcio

17h35 - 17h50: Arthur

2ª Apresentação dos Professores sobre suas linhas de pesquisa

16h00 - 16h15: Angela

16h15 - 16h30: Deslocamento até o Prédio Pe. Laércio

16h30 - 16h50: Luís Fernando

16h50 - 17h10: Igor

17h10 - 17h30: Mônica

1ª Apresentação dos Professores sobre suas linhas de pesquisa

16h00 - 16h15: Meggiolaro

16h15 - 16h30: Anderson

16h30 - 16h45: Roberta

16h45 - 17h00: Jessé

17h00 - 17h05: Deslocamento até o Lab. de Fotomecânica

17h05 - 17h25: Renato

Neste seminário serão apresentados os avanços recentes na área de monitoramento de integridade estrutural, com foco especial na detecção e quantificação de danos em materiais compósitos. Serão abordados os desafios atuais na implementação prática do monitoramento e as perspectivas futuras para o desenvolvimento da área.

Biografia: Jessé Paixão possui graduação em Engenharia Mecânica (2018) e Mestrado em Mecânica dos Sólidos (2020) pela Universidade Estadual Paulista (UNESP). Concluiu seu Doutorado em Mecânica Aplicada pela Université de Franche-Comté/Institut FEMTO-ST (2023) e realizou um Pós-Doutorado no Institut National de Sciences Appliquées de Lyon (2024). Recentemente integrou o corpo docente da PUC-Rio, vinculado ao Departamento de Engenharia Mecânica e ao Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. Suas linhas de pesquisa concentram-se em Dinâmica de Estruturas, Monitoramento de Integridade Estrutural, Identificação de Sistemas e Aprendizado de Máquina.

Neste seminário será apresentado os requisitos e procedimentos da Pós-graduação.

É imprescindível da participação dos alunos novos.

Nesta palestra serão apresentadas as oportunidades e desafios para a exploração de petróleo na margem equatorial do Brasil que vem sendo alvo de discussões intensas em nossa sociedade, e que aguarda autorização pelo IBAMA.