Determinação experimental de Coeficientes de Atrito de diferentes partículas para aplicação na modelagem de escoamentos densos

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Autor(a) principal: Andrade, Larissa Pacheco
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16977
Resumo: Systems involving particles are very common in many engineering applications. The interaction between these particles and of them with the equipment surfaces can strongly affect their dis-tribution, which will often influence the yield or efficiency of a process. Because of this, it is important to know how this interaction takes place. Friction coefficients are fundamental pa-rameters for studying the movement and interaction of particles, especially when their concen-tration is high. The direct determination of these coefficients is often a complex task, since their measurement can be affected by a number of factors, such as the flatness of the surface and the shape of the particle. Because of this, there are few works that make the direct exper-imental determination of these coefficients. Studies relating these parameters to the character-istics of particles and surfaces are even rarer. In this context, this work aimed to obtain exper-imentally the coefficients of static and dynamic friction of particles with different physical, elastic and surface properties, and to test different methodologies for their determination. Ac-rylonitrile Butadiene Styrene (ABS), fluorelastomer, nitrile rubber, alumina and porcelain par-ticles were used in these tests. Two methodologies were used to determine the rolling friction coefficient: ASTM G194-08 (2008) and the oblique throw method proposed by Goya et al. (2014) and Neto and Cruz (2015). For the sliding friction coefficient, two other methodolo-gies were used: the inclined plane method (Lima, 2017) and the method of determination from the analysis of data obtained by the inclined ramp method (Goya et al., 2014). Acrylic and glass surfaces were used to determine the friction coefficients for the particle-surface pairs. The results showed that there is an influence of surface and elastic properties on the co-efficients. Furthermore, it was possible to verify that the applied method can also have an in-fluence on the values of the coefficients. For rolling friction, for example, the different meth-ods resulted in similar values only for particles with more uniform surfaces, indicating that care is needed in choosing the method when working with particles with less uniform surfac-es. The present study was mainly useful in comparing direct methods for determining friction coefficients. However, further investigation of the influence of particle properties on these parameters is necessary, in order to enable the correlation of these variables.
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Friction coefficients are fundamental pa-rameters for studying the movement and interaction of particles, especially when their concen-tration is high. The direct determination of these coefficients is often a complex task, since their measurement can be affected by a number of factors, such as the flatness of the surface and the shape of the particle. Because of this, there are few works that make the direct exper-imental determination of these coefficients. Studies relating these parameters to the character-istics of particles and surfaces are even rarer. In this context, this work aimed to obtain exper-imentally the coefficients of static and dynamic friction of particles with different physical, elastic and surface properties, and to test different methodologies for their determination. Ac-rylonitrile Butadiene Styrene (ABS), fluorelastomer, nitrile rubber, alumina and porcelain par-ticles were used in these tests. Two methodologies were used to determine the rolling friction coefficient: ASTM G194-08 (2008) and the oblique throw method proposed by Goya et al. (2014) and Neto and Cruz (2015). For the sliding friction coefficient, two other methodolo-gies were used: the inclined plane method (Lima, 2017) and the method of determination from the analysis of data obtained by the inclined ramp method (Goya et al., 2014). Acrylic and glass surfaces were used to determine the friction coefficients for the particle-surface pairs. The results showed that there is an influence of surface and elastic properties on the co-efficients. Furthermore, it was possible to verify that the applied method can also have an in-fluence on the values of the coefficients. For rolling friction, for example, the different meth-ods resulted in similar values only for particles with more uniform surfaces, indicating that care is needed in choosing the method when working with particles with less uniform surfac-es. The present study was mainly useful in comparing direct methods for determining friction coefficients. However, further investigation of the influence of particle properties on these parameters is necessary, in order to enable the correlation of these variables.Sistemas envolvendo partículas são muito comuns em diversas aplicações de engenharia. A interação entre essas partículas e delas com as superfícies dos equipamentos pode afetar for-temente na sua distribuição, o que muitas vezes irá influenciar no rendimento ou na eficiência de um processo. Por causa disso, é importante conhecer como essa interação se dá. Os coefici-entes de atrito são parâmetros fundamentais para o estudo do movimento e da interação de partículas, principalmente quando sua concentração é alta. A determinação direta desses coefi-cientes costuma ser uma tarefa complexa, uma vez que sua medição pode ser afetada por uma série de fatores, como, por exemplo, a planicidade da superfície e o formato da partícula. Por causa disso, são escassos os trabalhos que façam a determinação experimental direta desses coeficientes. São ainda mais raros estudos que relacionem estes parâmetros com as característi-cas das partículas e das superfícies. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo obter experimentalmente os coeficientes de atrito estático e dinâmico de partículas com diferentes propriedades físicas, elásticas e superficiais, e testar diferentes metodologias para a sua deter-minação. Partículas de Acrinolitrina Butadieno Estireno (ABS), fluorelastômero, borracha ni-trílica, alumina e porcelana foram empregadas nestes testes. Para a determinação do coeficien-te de atrito de rolamento foram empregadas duas metodologias: Norma ASTM G194-08 (2008) e o método do lançamento oblíquo proposto por Goya et al. (2014) e Neto e Cruz (2015). Já para o coeficiente de atrito de deslizamento, foram empregadas outras duas meto-dologias: o método do plano inclinado (Lima, 2017) e o método de determinação a partir da análise dos dados obtidos pelo método da rampa inclinada (Goya et al., 2014). Superfícies de acrílico e vidro foram utilizadas na determinação dos coeficientes de atrito para os pares partí-cula-superfície. Os resultados evidenciaram que há influência das propriedades superficiais e elásticas sobre os coeficientes. Além disso, foi possível verificar que o método aplicado tam-bém pode ter influência sobre os valores dos coeficientes. Para o atrito de rolamento, por exemplo, os diferentes métodos resultaram em valores próximos somente para partículas com superfícies mais uniformes, indicando que é necessário cuidado na escolha do método quando se trabalha com partículas com superfícies menos uniformes. O presente estudo foi principal-mente útil na comparação dos métodos diretos para determinação dos coeficientes de atrito. No entanto, uma maior investigação da influência das propriedades das partículas sobre esses parâmetros se faz necessária, a fim de possibilitar a correlação dessas variáveis.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)8887.486557/2020-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCoeficientes de atritoRolamentoDeslizamentoRugosidadeMétodosFriction coefficientsRollingSlidingRoughnessMethodsENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA::CONTROLE AMBIENTALDeterminação experimental de Coeficientes de Atrito de diferentes partículas para aplicação na modelagem de escoamentos densosExperimental determination of Friction Coefficients of different particles for application in the modeling of dense flowsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600ad966bd7-9d47-4f1b-9732-0ad2f0578e62reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação Mestrado_Larissa_FINAL.pdfDissertação Mestrado_Larissa_FINAL.pdfapplication/pdf3322195https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16977/4/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Mestrado_Larissa_FINAL.pdfc09ff718b7aba50c0d4547c72b481bd5MD54Carta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdfCarta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdfRelatório de pesquisaapplication/pdf117492https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16977/3/Carta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdf4f7da26f5e6a4f00e269a77cdcbd4fbcMD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16977/5/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD55TEXTDissertação Mestrado_Larissa_FINAL.pdf.txtDissertação Mestrado_Larissa_FINAL.pdf.txtExtracted texttext/plain217028https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16977/6/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Mestrado_Larissa_FINAL.pdf.txtbf7cc15f3f81ca476b35316a2c63a133MD56Carta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdf.txtCarta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdf.txtExtracted texttext/plain1455https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16977/8/Carta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdf.txtfe095a57e0c85649cddaccaca5be1080MD58THUMBNAILDissertação Mestrado_Larissa_FINAL.pdf.jpgDissertação Mestrado_Larissa_FINAL.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7441https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16977/7/Disserta%c3%a7%c3%a3o%20Mestrado_Larissa_FINAL.pdf.jpg3f6891afb031ceb5c1333f4f83f78e5fMD57Carta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdf.jpgCarta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg11161https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16977/9/Carta_Comprovante_Versao_Final_MS-DR_Gabriela_assinado.pdf.jpg3e5b0262076c8475975d8f782d20dbc9MD59ufscar/169772023-09-18 18:32:21.52oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16977Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:21Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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