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A numerical-experimental approach to predict structural instability was developed to analyze thin composite tubes produced by filament winding subjected to external pressure. The divergence between mechanical properties characterized through standardized procedures and those of the manufactured component, influenced by imperfections and manufacturing peculiarities, was considered. A ring compression test and an inverse finite element analysis routine were used for material properties calibration. The routine was based on Tsai's master‐ply concept to deliver feasible constitutive properties values. Based on the numerical and experimental correlation, the implemented approach was considered effective and with good repeatability.

Orientador: Marcelo Souza de Castro Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A produção de petróleo e de gás impõe, a cada dia, novos desafios tecnológicos e científicos, mais ainda durante e depois das crises econômicas mundiais. Dentro desse escopo e considerando a contínua evolução e inventividade de novas técnicas, são desenvolvidas correlações e novos conhecimentos multidisciplinares para o aumento e otimização da produção de petróleo e de gás em ambientes offshore e onshore. Verifica-se que, a cada dia, mais estudos e pesquisas precisam ser realizados. O presente trabalho apresenta um estudo sistemático para a modelagem associada à um escoamento bifásico em um duto curvo de seção retangular. Foram obtidos dados experimentais. Foi realizado um estudo analítico a partir da aquisição de dados e visualização dos diferentes fenômenos que ocorrem em um escoamento bifásico em duto curvo considerando as diferentes condições operacionais, tais como: mistura de dois fluidos Óleo-Ar e Água-Ar, padrão de escoamento em bolhas, vazão mássica de água entre 500 kg/h a 2000 kg/h, vazão mássica de ar de 0.09 kg/h a 1 kg/h, vazão mássica de óleo entre 200 kg/h a 2600 kg/h e vazão mássica de ar entre 0.07 kg/h a 5 kg/h, pressão de operação entre de 0 até 2.5 bar. Os fenômenos físicos investigados observados foram: coalescência de bolhas, formação de bolha alongada estacionária e formação de filme de líquido, presença de região de remistura com escoamento em bolhas de diversos diâmetros e existência de diâmetro crítico para bolhas saírem do canal do duto curvo. Foi feita uma comparação do escoamento com o que ocorre em escoamentos bifásicos no canal do rotor de bombas centrífugas, confirmando as semelhanças entre eles. Foi desenvolvida uma correlação para a determinação da espessura de filme de líquido com base nos resultados experimentais obtidos. Os resultados experimentais da espessura de filme de líquido foram comparados com as correlações existentes na literatura e com a correlação proposta. Os resultados permitiram apontar correções nos modelos testados para representarem mais acuradamente os dados experimentais obtidos Abstract: The production of oil and gas imposes, every day, new technological and scientific challenges, even more during and after the world economic crisis. Within this scope and considering the continuous evolution and inventiveness of new techniques, new correlations, and new multidisciplinary knowledge are developed for the increase and optimization of oil and gas production in offshore and onshore environments are necessary. It appears that, every day, more studies and research need to be carried out. The present work presents a systematic study for the modeling associated with a two-phase flow in a curved pipeline of rectangular section. Experimental data were obtained. An analytical study was carried out from the acquisition data and visualization of the different phenomena that occur in a two-phase flow in a curved pipeline considering the different operating conditions, such as: mixture of two fluids Oil-Air and Water-Air, flow pattern in bubbles, the flows were made in strips, where the mass flow of water varied from 500 kg/h to 2000 kg/h, the mass flow of air from 0.09 kg/h to 1 kg/h; the mass flow of oil varied between 200 kg/h to 2600 kg/h and the mass flow of gas varied between 0.07 kg/h to 5 kg/h, the operating pressure of operation varied from 0 to 2.5 bar and flow correlation’s existing in the literature and an experimental correlation were evaluated to allow a better understanding of this type of flow. The physical phenomena investigated observed were: bubble coalescence, stationary elongated bubble formation and a liquid film formation, presence of a remix region with flow in bubbles of different diameters and existence of a critical diameter for bubbles to exit the curved duct channel. A flow comparison was made with what occurs in biphasic flows in the rotor channel of centrifugal pumps, confirming the similarities between them. Therefore, a correlation for the determination of the liquid film height was developed based on the obtained experimental results. The experimental results of liquid film height were compared with existing models in the literature and with the proposed model. The results allowed to point out corrections in the tested models to more accurately represent the obtained experimental data Mestrado Explotação Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo CAPES 46.068.425/0001-33

La investigación tuvo como objetivo el determinar el efecto del material, la composición química y el diámetro de un tubo calentador sobre las fallas de soldadura fuerte evaluada a través de las incrustaciones, poros y vacíos presentes en la microestructura de la junta soldada. The objective of the investigation was to determine the effect of the material, the chemical composition and the diameter of a heating tube on brazing failures evaluated through the incrustations, pores and voids present in the microstructure of the welded joint.

Concrete reinforced with two or more types of fibers is called hybrid fiber reinforced concrete (HFRCP). In this paper, the mechanical performance of HFRC, steel (SF) and polypropylene (PPF), in their application in 600 mm diameter pipes is evaluated. For it, the bearing capacity and failure mode of HRFH (HFRCP) pipes, elaborated with two different fiber dosages, are experimentally determined by means of the diametral compression test. The results are compared with those obtained from the test of steel fiber reinforced concrete pipes (SFRCP), also elaborated with two different fiber dosages, and reinforced concrete pipes (RCP) with traditional steel bar reinforcement. The HFRCP, with the doses of hybrid fibers used, reached a load capacity equivalent to the RCP and, in addition, they showed a ductile failure mode, without concrete detachment or diametral crushing after failure., El hormigón reforzado con dos o más tipos fibras se denomina hormigón reforzado con fibras híbridas (HRFH). En este trabajo se evalúa el desempeño mecánico del HRFH, de acero y de polipropileno, en su aplicación en tubos de 600 mm de diámetro. Para ello, se determinan experimentalmente, a través del ensayo de compresión diametral, la capacidad de carga y el modo de falla de tubos de HRFH (THRFH) elaborados con dos dosificaciones distintas de fibras. Los resultados son comparados con los obtenidos del ensayo de tubos de hormigón reforzado con fibras de acero (THRFA), también elaborados con dos dosificaciones distintas de fibras, y tubos de hormigón armado (THA) con armadura tradicional de barras de acero. Los THRFH con las dosis de fibras híbridas utilizadas alcanzaron una resistencia equivalente a los THA y, además, mostraron un modo de falla dúctil, sin desprendimiento de hormigón o aplastamiento diametral luego de la rotura.

Orientador: Newton de Oliveira Pinto Junior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil Resumo: Neste trabalho são apresentados os resultados de um programa experimental desenvolvido para avaliar a resistência à compressão diametral de tubos de concreto reforçado com fibras de aço. Foram moldados tubos com diâmetro nominal de 600 mm em concretos de resistências médias à compressão, aos 28 dias de idade, de aproximadamente 50MPa. Os tubos foram divididos em seis séries, sendo 5 em concreto simples, 5 em concreto armado, 10 em concreto reforçado com fibras coladas em pentes (5 com teor de 20 kglm3 e 5 com teor de 30 kgl m3) e 10 em concreto reforçado com fibras soltas (5 com teor de 20 kglm3 e 5 com teor de 30 kgl m3). O objetivo é avaliar o comportamento desses tubos de concreto reforçado com fibras de aço, verificando seu desempenho comparativamente à tubos de concreto simples e de concreto armado, quando submetidos ao ensaio de compressão diametral. Foram também determinadas as resistências à compressão simples, à tração na compressão diametral, bem como a tenacidade à flexão dos concretos empregados na produção. Os ensaios realizados demonstraram um comportamento dúctil dos tubos de concreto reforçado com fibras de aço, demonstrando que a substituição das armaduras convencionais pelas fibras de aço é possível, mantendo a mesma capacidade de suporte, com ganhos significativos de durabilidade Abstract: In this work will be presented the results of an experimental program developed to evaluate the diametrical compressive strenght of concrete pipes reinforced with fibers of steel. They were moulded pipes with nominal diameter of 600 mm in concretes of medium compressive strenght, to the 28 days of age, of approximately 50MPa. The pipes were divided in six series, being 5 in plain concrete, 5 in reinforced concrete, 10 in concrete reinforced with agglutinated fibers of steel in combs (5 with 20 kg/m3 and 5 with 30kg/m3) and 10 in concrete reinforced with looses fibers (5 with 20kg/m3 and 5 with 30kg/m3). The objective is to evaluate the behavior of those concrete pipes reinforced with fibers of steel, verifying its acting comparatively to pipes of plain concrete and of reinforced concrete, when submitted to the test of diametrical compressive. They were also determined the compressive strenght, to the traction in the compressive diametrical, as well as the flexural toughness to the concretes employees in the production. The accomplished rehearsals demonstrated a ductile behavior of the concrete tubes reinforced with fibers of steel, demonstrating that the substitution of the conventional armors for. the fibers of steel is possible, maintaining the same support capacity, with having won significant of durability Mestrado Edificações Mestre em Engenharia Civil

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia Esta dissertação, que consiste numa análise estatística da hidroformação de tubos numa matriz de secção quadrada, tem como objetivo avaliar a influência da variabilidade dos parâmetros do material e do processo de hidroformação na redução de espessura e na altura de pólo. Para tal, o processo foi simulado numericamente recorrendo à lei de encruamento de Swift e ao critério de plasticidade anisotrópico de Hill´48, para descrever o comportamento plástico dos materiais. Foi realizado um estudo estatístico que teve em consideração a incerteza dos valores dos parâmetros de entrada, que são os parâmetros da lei de encruamento de Swift (Y0,K,n), os coeficientes de anisotropia no plano da chapa (r0,r45,r90) e os parâmetros relacionados com o processo (pressão máxima, P, e coeficiente de atrito, COF), além da espessura inicial da chapa (Espi), nas respostas do processo, no que diz respeito à redução máxima de espessura (RedEsp) e altura máxima de pólo (AltPolo). Os resultados mostram que o parâmetro de entrada mais influente na redução de espessura é a espessura inicial e o parâmetro mais influente na altura de pólo é o parâmetro K da Lei de Swift. Os softwares usados foram o DD3IMP, para a simulação numérica, o Excel para realizar o tratamento estatístico dos resultados, o Minitab para realizar a análise de sensibilidade, e o pós-processador GID para a visualização do tubo após conformação. Outros softwares, como o Paint.net foram usados para a correta apresentação de figuras e imagens nesta tese. Os resultados da simulação permitiram obter os valores dos parâmetros de resposta do processo, para as 97 experiências realizadas, que foram escolhidas de acordo com o desenho de experiências (Design of experiments: DOE), inicialmente definido. A análise de sensibilidade subsequente, consistiu na construção das superfícies de resposta para os dois parâmetros de saída do processo analisados e na identificação dos parâmetros de entrada que mais os influenciam. Para se avaliar a influência da distribuição de probabilidade dos parâmetros de entrada nos de saída, usou-se o Método Monte Carlo, que se baseia na geração de valores aleatórios para cada parâmetro de entrada. This dissertation, which consists of a statistical analysis of the hydroforming of tubes in a square cross-section die, aims to evaluate the influence of the variability of the parameters of the material and the hydroforming process on the reduction of the thickness and height of the pole. For this purpose, the process was numerically simulated using the Swift work hardening law and the Hill'48 criterion for anisotropic plasticity, to describe the plastic behaviour of the materials. A statistical study was carried out that took into account the uncertainty of the values of the input parameters, which are the parameters of Swift's hardening law (Y0,K,n), the anisotropy coefficients in the sheet plane (r0,r45,r90) and the parameters related to the process (maximum pressure, P, and coefficient of friction, COF), in addition to the initial thickness of the sheet (Espi), in the process responses, with respect to the maximum thickness reduction (RedEsp) and maximum pole height (AltPolo). The results show that the most influential input parameter on thickness reduction is the initial thickness and the most influential parameter on the pole height is the K parameter of the Swift Law. The software used was DD3IMP, for numerical simulation, Excel to perform the statistical treatment of the results, Minitab to perform the sensitivity analysis, and the GID post-processor to visualize the tube after forming. Other software, such as Paint.net were used for the correct presentation of figures and images in this thesis. The simulation results allowed obtaining the values of the process response parameters for the 97 experiments carried out, which were chosen according to the design of experiments (Design of Experiments: DOE), initially defined. The subsequent sensitivity analysis consisted of constructing the response surfaces for the two analyzed process output parameters and identifying the input parameters that most influence them. To evaluate the influence of the probability distribution of input parameters on output parameters, the Monte Carlo Method was used, which is based on the generation of random values for each input parameter.

Orientador: Sergio Tonini Button Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: A indústria vem desenvolvendo nos últimos anos métodos e processos de produção que aumentem a produtividade e reduzam os custos de componentes, conjuntos e produtos. A hidroconformação é um dos processos que está sendo utilizado com esta finalidade, especialmente pela indústria automobilística, que emprega esse processo para a fabricação de componentes de carroceria, motor e suspensão. Neste trabalho, uma ferramenta para fabricação de peças em forma de "T" foi construída e instrumentada para monitoramento do processo. Com essa ferramenta, foram hidroconformadas peças para obter-se o carregamento de pressão interna em função do deslocamento do êmbolo superior da ferramenta e a força de conformação necessária para o processo. O processo foi simulado utilizando-se o método dos elementos finitos de formulação explícita. No modelo de material utilizado foram considerados os efeitos da anisotropia da chapa do tubo. Os valores de pressão interna em função do deslocamento do êmbolo superior, obtidos experimentalmente, foram utilizados no modelo de elementos finitos para determinar-se a evolução dos deslocamentos, as componentes das tensões e a deformação equivalente. A deformação equivalente calculada da peça foi utilizada para comparação com o critério limite de conformação proposto por Asnafi em seu trabalho. Essa deformação equivalente calculada pela simulação teve valor próximo do valor da deformação limite para a ocorrência da ruptura prevista pelo critério. Nos experimentos foi comprovada a ruptura no mesmo instante que na simulação. A força de conformação obtida na simulação foi comparada com a experimental. O comportamento da força de conformação na simulação e nos experimentos foi similar. Nota-se na força de conformação dois comportamentos distintos, um do início do processo até o tubo entrar em escoamento com grande aumento de força para pequeno deslocamento do êmbolo superior e outro após o escoamento, com grande deslocamento do êmbolo para pequenos aumentos de força Abstract: Industries have been developing production methods and processes to improve the productivity and reduce costs of parts, assemblies and products. The hydroforming process is one of these processes that are being used with this objective, especially for the automotive and auto-parts industries, to manufacture body, motor and suspension parts. In this investigation a tool set to produce "T" parts was designed and manufactured, and instrumented to monitor the process.Tubular parts were hydroformed with these tools and the values of internal pressure and deformation force as a function of punch displacement were measured. The tube hydroforming process was simulated using the finite element method with explicit formulation. In the material model used in the simulations the anisotropy of tube steel were considered. The values of internal pressure as a function of punch displacement were input in the finite element model to get the displacements of the tube, the component stresses in the elements, and the effective strain. The effective strain was compared with the forming limit that has been proposed by Asnafi. This calculated effective strain by finite element method has its value close of the limit rupture strain calculated by the criteria. During the experiments the tube fractured at the same time of the simulations. The deformation force obtained in the simulation was compared with the experimental deformation force. The behavior of the force in the simulations and experiments was similar. The deformation force has two different paths during de process. First, while the tube does not yield, the deformation force has a strong increase for little displacements of the tube and after the yield when the displacements are big for little force increase Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Fernando Iguti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Este trabalho considera dois tipos de coberturas tridimensionais: treliça espacial e rede de cabos, focalizando na formulação exata do tratamento teórico de hastes quando sujeitas a grandes mudanças na geometria. No caso de treliça espacial, apresenta urna heurística para o dimensionamento de mínimo peso de treliças espaciais constituídas por tubos cilíndricos de aço. A estratégia de mínimo peso significa um esforço para minimizar o custo deste tipo de treliça que é bastante comum na prática da engenharia civil. Nos subproblemas de cálculo de equilíbrio, o surpreendente desempenho do método quase Newton sem memória é revelado quando comparado com os métodos quase Newton e Newton. Uma aplicação da heurística a um caso real envolvendo milhares de deslocamentos e milhares de barras é apresentado. No caso de rede de cabos, proporciona um guia realista seguro sobre o comportamento de sistema estruturais com rede de cabos. A formulação matemática é especialmente adequada para modelar a etapa de tensionamento que é geralmente necessária nas tenso estruturas. Os resultados de um modelo experimental de rede de cabos tensionados, na forma de um parabolóide hiperbólico, ancorada em vigas rígidas retas, são comparados com os resultados do modelo teórico. Um caso real é analisado, onde a estrutura é urna rede de cabos de aço, na forma de um parabolóide hiperbólico, ancorada num anel de concreto, cujo eixo projeta uma elipse no plano horizontal Abstract: This work considers two types of tridimensional roofs: space truss and cable network, focusing on exact formulation in the theoretical treatment of stems when subjected to large changes in geometry. In case of space truss, it presents a heuristic to minimum weight design of space trusses composed of steel cylindrical tubes. The minimum weight strategy means an effort to minimize the cost of this type of truss, which is very common in the civil engineering practice. In sub-problems of equilibrium calculation, the surprising performance of the memoryless quasi Newton method is revealed when compared to the quasi Newton and Newton methods. An application of the heuristic to a real case encompassing thousands of displacements and thousand of members is presented. In case of cable network, it provides a sound practical guidance on the behavior of cable structural systems. The mathematical formulation is specially suited to model the tensioning stage, which is generally necessary in tension structures. The results from an experimental model of a tensioned cable network, in the shape of hyperbolic paraboloid, anchored at straight rigid beams, are compared with the results from the theoretical model. A real case is analyzed, where the structure is a steel cables network, in the shape of hyperbolic paraboloid, anchored at a concrete ring bearn, whose axis projects an ellipse in the horizontal plane Doutorado Mecânica Computacional Doutor em Engenharia Mecânica

Os cilindros de gás de alta pressão são fabricados a partir da laminação de tubos de aço sem costura. Os esforços necessários durante a etapa de laminação dependem diretamente da composição química dos aços, deformações, taxas de deformação e temperatura de deformação no processo de laminação. Esses parâmetros são utilizados para realizar a simulação física de compressão em laboratório a fim de conhecer as microestruturas e relacioná-las com os parâmetros de temperatura e taxa de deformação. O objetivo deste trabalho é estudar os mecanismos de amaciamento que ocorrem no aço AISI 41B30 nas temperaturas de deformação de 950°C, 975°C, 1000°C, 1025°C e 1050°C, utilizando as taxas de deformação de 10s-1, 20s-1, 30s-1 e 40s-1 e deformação verdadeira de 1,5, ao realizar testes de compressão a quente no estado de plano de deformação no simulador termomecânico Gleeble® 3800. As faixas de temperatura e taxas de deformação foram escolhidas por serem relacionadas com a faixa de trabalho do laminador Premium Quality Finishing (PQF) da Vallourec Soluções Tubulares do Brasil. Para estudar os mecanismos de amaciamento após os testes de compressão, curvas tensão versus deformação foram construídas para entender os mecanismos em cada condição. A caracterização microestrutural foi realizada nas amostras que foram temperadas após a deformação de 1,5, por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), para determinar o diâmetro médio dos grãos da austenita prévia. Os resultados deste trabalho mostram os mecanismos de amaciamento presentes, a equação constitutiva e a evolução dos grãos da austenita prévia para o aço AISI 41B30 em função das diferentes condições de processamento termomecânico. Observou-se a predominância do mecanismo de recristalização dinâmica em todas as condições, a equação constitutiva se mostrou com boa correlação para prever níveis de tensão para o processo. Observou-se também que ocorre o refino dos grãos da austenita prévia com o aumento da taxa de deformação e redução das temperaturas de processo. High pressure gas cylinders (gas cylinders) are manufactured from the rolling of special seamless steel tubes. The efforts required during the rolling step are directly dependent on the chemical composition of steels, strains, strain rates and temperature in the rolling mill. These parameters are used to carry out the rolling simulations in laboratory in order to know the resulting substructures and microstructures of the process. The objective of this work is to evaluate the softening mechanisms that occur in a AISI 41B30 steel at temperatures of 950°C, 975°C, 1000°C 1025°C and 1050°C, using the strain rates of 10s-1, 20s-1, 30s-1 and 40s-1 and true strain of 1.5, when performing plane strain compression tests on thermomechanical simulator Gleeble® 3800. The temperature ranges and strain rates were chosen because they were the same as those included in the schedule of the Premium Quality Finishing (PQF) industrial mill of Vallourec Soluções Tubulares do Brasil. To study the softening mechanisms of after the compression tests, true stress versus true strain curves were constructed to understand the processes in each case. Microstructural characterization was executed in the quenched samples after the total strain of 1.5, by Scanning Electron Microscopy (SEM) to establish the medium diameter of the prior austenite grains. The results of this work show the softening mechanisms, the constitutive equation and the evolution of the prior austenite grain size for the AISI 41B30 steel as function of the different conditions of thermomechanical processing. The predominance of the dynamic recrystallization mechanism in all conditions is observed, a constitutive equation is shown with good correlation to predict stress levels for the process. It was also observed that the refining of prior austenite grain occurs with the increase of the strain rate and reduction of temperature.

The açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.) Is one of the main crops disseminated in the Amazon region with economic, social and environmental importance. The present work aimed to evaluate the use of polyethylene bag and tube with different volumes in the production of açaizeiro seedlings. The trial was conducted in the experimental field of the Federal University of the South and Southeast of Pará between April and November 2018, in Marabá, Pará. The experimental design used was a completely randomized design with 2 treatments and 4 repetitions. The evaluated containers were perforated black bags with a capacity of 2800 cm3 and tubes with a capacity of 265 cm3. The cultivar evaluated was BRS - Pará. After germination, the seedlings were transplanted into containers with substrate containing 60% sand, 20% sawdust and 20% tanned manure. The evaluations were made every 30 days after the transplant, counting the number of leaves emitted, the height of the plant and the diameter of the collect. The determination of total dry matter was carried out at 120 days after transplantation. The data were subjected to analysis of variance and the means compared by Tukey's test at 5% and Dickson's quality index (IQD). The parameters height and total dry mass were significantly influenced by the volume of the container. The diameter of the collect and number of leaves of the seedlings produced in the bags and tubes did not differ statistically. Açaí seedlings are best produced in in perforated black bags with a capacity of 2800 cm3. El açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.) Es uno de los principales cultivos diseminados en la región amazónica con importancia económica, social y ambiental. Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el uso de bolsas y tubos de polietileno con diferentes volúmenes en la producción de plántulas de açaizeiro. El ensayo se llevó a cabo en el campo experimental de la Universidad Federal del Sur y Sudeste de Pará entre abril y noviembre de 2018, en Marabá, Pará.El diseño experimental utilizado fue completamente al azar con 2 tratamientos y 4 repeticiones. Los envases evaluados fueron bolsas negras perforadas con una capacidad de 2800 cm3 y tubos con una capacidad de 265 cm3. El cultivar evaluado fue BRS - Pará, tras la germinación las plántulas se trasplantaron a recipientes con sustrato que contenía 60% arena, 20% aserrín y 20% estiércol curtido. Las evaluaciones se realizaron cada 30 días después del trasplante, contando el número de hojas emitidas, la altura de la planta y el diámetro del cuello. La determinación de materia seca total se realizó a los 120 días después del trasplante. Los datos se sometieron a análisis de varianza y se compararon las medias mediante la prueba de Tukey al 5% y el índice de calidad de Dickson (IQD). Los parámetros altura y masa seca total fueron influenciados significativamente por el volumen del contenedor. El diámetro de la colección y el número de hojas de las plántulas producidas en las bolsas y tubos no difirieron estadísticamente. Las plántulas de açaí se producen mejor en bolsas negras perforadas con una capacidad de 2800 cm3. O açaizeiro (Euterpe oleracea Mart.) é uma das principais culturas disseminadas na região amazônica com importância econômica, social e ambiental. O presente trabalho objetivou avaliar o uso de saco de polietileno e tubete com diferentes volumes na produção de mudas de açaizeiro. O ensaio foi conduzido no campo experimental da Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará entre abril e novembro de 2018, em Marabá, Pará. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com 2 tratamentos e 4 repetições. Os recipientes avaliados foram sacos pretos perfurados com capacidade de 2800 cm3 e tubetes com capacidade de 265 cm3. A cultivar avaliada foi o BRS – Pará. Após germinação as plântulas foram transplantadas para os recipientes com substrato contendo 60% de areia, 20% de pó de serragem e 20% de esterco curtido. As avaliações foram feitas a cada 30 dias após o transplante realizando-se a contagem do número de folhas emitidas, a altura da planta e o diâmetro do coleto. A determinação de matéria seca total foi realizada aos 120 dias após o transplante. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% e ao índice de qualidade de Dickson (IQD). Os parâmetros altura e massa seca total foram significativamente influenciados pelo volume do recipiente. O diâmetro do coleto e número de folhas das mudas produzidas nos sacos e nos tubetes não se diferenciaram estatisticamente. Mudas de açaí são melhor produzidas em sacos pretos perfurados com capacidade de 2800 cm3.

Chitosan is a natural, biodegradable, non-toxic and biocompatible polymer, with characteristics such as a healing, hemostatic, antimicrobial agent, among others. Therefore, the aim of this study is to develop a tubular chitosan device for use as a prosthetic coating application in vascular surgery. The chitosan wires were obtained by the spinning method in a 2M sodium hydroxide coagulant solution (NaOH) and used in the form of wires and screens as a reinforcement structure to obtain the tubes. In order to characterize the tubes, optical microscopy, contact angle, degree of swelling, in vitro biodegradation, cytotoxicity and tensile strength were used. The results indicated that the tubes have uniformity over the entire length and as for the resistance to the trace, the tube reinforced with mesh presented greater deformation, while the tube reinforced with wire presented a higher value of rupture stress. The degree of swelling was higher in chitosan tubes with mesh. As for the biodegradation test, it was observed that the lysozyme samples showed greater loss of mass and the cytotoxicity test confirmed the cell viability of the material, concluding that the tubes reinforced with chitosan wires are promising for use in vascular surgeries. El quitosano es un polímero natural, biodegradable, atóxico y biocompatible, con características como cicatrizante, hemostático, antimicrobiano, entre otras. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es desarrollar un dispositivo tubular de quitosano para su uso como aplicación de recubrimiento protésico en cirugía vascular. Los alambres de quitosano se obtuvieron por el método de hilado en una solución coagulante de hidróxido de sodio 2M (NaOH) y se utilizaron en forma de alambres y pantallas como estructura de refuerzo para la obtención de los tubos. Para caracterizar los tubos se utilizó microscopía óptica, ángulo de contacto, grado de hinchamiento, biodegradación in vitro, citotoxicidad y resistencia a la tracción. Los resultados indicaron que los tubos tienen uniformidad en toda la longitud y en cuanto a la resistencia a la línea, el tubo reforzado con malla presentó mayor deformación, mientras que el tubo reforzado con alambre presentó un mayor valor de esfuerzo de rotura. El grado de hinchamiento fue mayor en los tubos de quitosano con malla. En cuanto a la prueba de biodegradación, se observó que las muestras de lisozima presentaron mayor pérdida de masa y la prueba de citotoxicidad confirmó la viabilidad celular del material, concluyendo que los tubos reforzados con alambres de quitosano son prometedores para su uso en cirugías vasculares. A quitosana é um polímero natural, biodegradável, atóxico e biocompatível, com características como cicatrizante, hemostático, antimicrobiano, entre outras. Portanto, o objetivo deste estudo é desenvolver um dispositivo tubular de quitosana para uso como aplicação de revestimento protético em cirurgia vascular. Os fios de quitosana foram obtidos pelo método de fiação em solução coagulante de hidróxido de sódio 2M (NaOH) e utilizados na forma de fios e telas como estrutura de reforço para a obtenção dos tubos. Para a caracterização dos tubos, foram utilizados microscopia ótica, ângulo de contato, grau de intumescimento, biodegradação in vitro, citotoxicidade e resistência à tração. Os resultados indicaram que os tubos apresentam uniformidade em todo o comprimento e quanto à resistência ao traço, o tubo reforçado com tela apresentou maior deformação, enquanto o tubo reforçado com arame apresentou maior valor de tensão de ruptura. O grau de inchaço foi maior em tubos de quitosana com tela. Quanto ao teste de biodegradação, observou-se que as amostras de lisozima apresentaram maior perda de massa e o teste de citotoxicidade confirmou a viabilidade celular do material, concluindo que os tubos reforçados com fios de quitosana são promissores para uso em cirurgias vasculares.

The objective was to evaluate the effects of containers and substrates on the growth and quality of coffee seedlings in different cultivars. The experiment was conducted in the seedling production sector of Ifsuldeminas - Campus Inconfidentes, Inconfidentes /MG, in a randomized block design with three replications per treatment, with the parcels consisting of 30 plants. The factorial scheme was 2 x 2 x 5 and consisted of two containers, two types of substrates and five coffee cultivars. Seedling growth and quality parameters were evaluated. The results obtained allowed to verify that for the production of seedlings, the containers and substrates interfere in the growth of the coffee seedlings, presenting the seedlings in the tube container with better quality using the commercial substrate, being the cultivar Acauã and the cultivar Topázio 1190, produced in bags with commercial substrate with better results. By multivariate analysis, it was found that the highest growth of seedlings in height and smallest collection diameter was responsible for their lower quality. Therefore, it is concluded that the bag filled with commercial substrate, provided seedlings with greater growth. The tube, filled with commercial substrate, provided better quality seedlings; the cultivar that showed the greatest imbalance was Catuaí 144, in the sachet; the cultivars with the best IQD are Acauã using a tube on a commercial substrate and Topázio 1190 in the bag; the variable that contributed most to the IQD was the MSSR; the standard substrate limited root growth. El objetivo fue evaluar los efectos de recipientes y sustratos sobre el crecimiento y calidad de plántulas de café en diferentes cultivares. El experimento se realizó en el sector de producción de plántulas de Ifsuldeminas - Campus Inconfidentes, Inconfidentes / MG, en un diseño de bloques al azar con tres repeticiones por tratamiento, siendo las parcelas de 30 plantas. El esquema factorial fue de 2 x 2 x 5 y consistió en dos contenedores, dos tipos de sustratos y cinco cultivares de café. Se evaluaron los parámetros de crecimiento y calidad de las plántulas. Los resultados obtenidos permitieron comprobar que, para la producción de plántulas, los contenedores y sustratos interfieren en el crecimiento de las plántulas de café, presentando mejor calidad las plántulas en el contenedor tubular con el uso del sustrato comercial, siendo el cultivar Acauã y el cultivar Topázio 1190, producido en bolsas con sustrato comercial con mejores resultados. Mediante análisis multivariado se encontró que el mayor crecimiento de plántulas en altura y menor diámetro de recolección fue responsable de su menor calidad. Por tanto, se concluye que la bolsa llena de sustrato comercial, proporcionó a las plántulas un mayor crecimiento. El tubo, lleno de sustrato comercial, proporcionó plántulas de mejor calidad; el cultivar que mostró mayor desequilibrio fue Catuaí 144, en sobre; los cultivares con mejor IQD son Acauã usando un tubo sobre un sustrato comercial y Topázio 1190 en la bolsa; la variable que más contribuyó al IQD fue la MSSR; el sustrato estándar limita el crecimiento de las raíces. O objetivo foi avaliar os efeitos dos recipientes e substratos no crescimento e na qualidade de mudas de cafeeiro em diferentes cultivares. O experimento foi conduzido no setor de produção de mudas do Ifsuldeminas - Campus Inconfidentes, Inconfidentes/MG, em um delineamento de blocos casualizados com três repetições por tratamento, sendo as parcelas constituídas por 30 plantas. O esquema fatorial foi de 2 x 2 x 5 sendo constituídos por dois recipientes, dois tipos de substratos e cinco cultivares de cafeeiro. Foram avaliados os parâmetros de crescimento e qualidade das mudas. Os resultados obtidos permitiram verificar que para a produção de mudas, os recipientes e os substratos interfere no crescimento das mudas cafeeiras, apresentando melhor qualidade as mudas no recipiente tubete com a utilização do substrato comercial, sendo a cultivar Acauã e a cultivar Topázio 1190, produzida em sacolas com substrato comercial com melhores resultados. Pela análise multivariada verificou-se que o maior crescimento das mudas em altura e menor diâmetro de coleto foi responsável pela menor qualidade das mesmas. Diante disso, conclui-se que o saquinho preenchidos com substrato comercial, proporcionou mudas com maior crescimento. O tubete, preenchido com substrato comercial, proporcionou mudas de melhor qualidade; a cultivar que apresentou um maior desequilíbrio foi a Catuaí 144, no saquinho; as cultivares que apresentam melhores IQD são a Acauã com uso de tubete em substrato comercial e a Topázio 1190 na sacolinha; a variável que mais contribui para o IQD foi a MSSR; o substrato padrão limitou o crescimento das raízes.

Propone una mejora de los procesos productivos en una fábrica de tubos plásticos aplicando la metodología Lean Manufacturing, la empresa tiene como mercado principal al sector construcción. Al iniciar el estudio la fábrica presentaba problemas de scrap, de disponibilidad y de rendimiento. Se analizó la situación actual de la fábrica y se detectaron los principales problemas proponiendo la aplicación metodológica 5´s, Mantenimiento Autónomo y Equipos Kaizen, las mismas que fueron adaptadas a la realidad de la fábrica para demostrar las hipótesis planteadas. Como resultado de la implementación de la metodología 5´s, se logró la reducción del scrap en 43.60%, reducción de los tiempos en la gestión de herramentales, reducción de recorridos al inicio de las corridas de producción. Como resultado del Mantenimiento Autónomo, se logró reducir las horas de mantenimiento en 28.75% y mejorar la disponibilidad de la línea, con la participación de los operadores, realizando la limpieza e inspección orientado a un mantenimiento autogestionado. Logrando reducir las paradas por intervenciones en correctivas técnicas, como consecuencia se incrementó la disponibilidad para producción efectiva. La implementación de equipos Kaizen, logro fortalecer la participación y colaboración de los trabajadores orientados a incrementar la mejora del rendimiento en 4.87%. La propuesta de mejora de los procesos productivos en una fábrica de tubos plásticos en Arequipa, Perú aplicando la metodología Lean Manufacturing, permitió la reducción de scrap, reducción de las horas de mantenimiento e incremento el rendimiento expresado en más kilos por hora.

Welding in service is defined as the technique in which equipment, pipes and ducts are welded that contain any product or its waste pressurized or not, with or without flow, without the need for operational stops. Pipe welding in service is a technique used in several areas of industry. In this type of welding, the operator’s safety and the environmental and human damages resulting from the perforation of the wall are the main concerns of this type of operation. The concern about drilling during the welding process is due to the high density of energy deposited locally, which can cause melting of a large part of the thickness which combined with the internal pressure of the fluid, can generate perforation in the pipe. Another concern is the high cooling rate of the weld caused by the forced convection of the flow through the pipe. The high cooling rate, in materials susceptible to martensite formation, can promote the formation of a microstructure with high hardness in the Heat Affected Zone (ZAC), enhancing the formation of zones prone to crack formation. The objective of this work is to develop a numerical model with experimental validation for GTAW, SMAW and GMAW welding in AISI 304L and AISI 321 austenitic stainless tube. The numerical model was developed using finite volumes in a commercial simulation program. To validate the model, two welding benches were used in operation and the welding conditions were close to those adopted by the industry. The two benches were instrumented in order to collect the temperatures on the inner surfaces of the tube, fluid flow, current and welding voltage. In the welding in service of AISI 304L tubes, the internal flow was maintained in a laminar regime and the welding energy was equal to 0.63kJ/mm. In AISI 321 tubes, the flow was varied between the laminar and turbulent regimes and the welding energy was changed according to conditions used in the industry. Based on the information obtained from the benches and on microscopic analysis, simulations were developed involving the laminar and turbulent regimes using the finite volume method to predict the welding thermal cycle and the thermally affected zones. Welding energy was modeled as a moving Gaussian surface on an ellipse. The results obtained from the simulations showed good agreement with those obtained on the benches, demonstrating that the simulations can be used as reliable tools for predicting the welding in service process for flows in both laminar and turbulent flow. Define-se a soldagem em operação a técnica onde se realiza soldagem de equipamentos, tubulações e dutos que contenham qualquer produto ou seus resíduos pressurizados ou não, com ou sem escoamento, sem a necessidade de paradas operacionais. A soldagem de tubulações em operação, é uma técnica empregada em diversas áreas da indústria. Neste tipo de soldagem, a segurança do operador e os prejuízos ambientais e humanos decorrentes da perfuração da parede, são as maiores preocupações desse tipo de operação. A preocupação a respeito da perfuração durante o processo de soldagem é devido à grande densidade de energia depositada localmente, a qual pode causar a fusão de grande parte da espessura que combinada com a pressão interna do fluido, pode gerar a perfuração na tubulação. Outra preocupação é a alta taxa de resfriamento da soldagem ocasionada pela convecção forçada do escoamento através da tubulação. A alta taxa de resfriamento, em materiais susceptíveis a formação de martensita, pode promover a formação de uma microestrutura com altas durezas na Zona Afetada pelo Calor (ZAC), potencializando a formação de zonas propensas a formação de trincas. O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo numérico com validação experimental para soldagem TIG, eletrodo revestido e MIG/MAG em operação de tubos inoxidáveis austeníticos AISI 304L e AISI 321. O modelo numérico foi desenvolvido utilizando volumes finitos em programa comercial para simulação. Para validação do modelo, foram utilizadas duas bancadas para soldagem em operação e as condições de soldagem foram próximas das adotadas pela indústria. As duas bancadas foram instrumentadas, de forma a coletar as temperaturas nas superfícies internas do tubo, vazão do fluido, corrente e tensão de soldagem. Na soldagem em operação dos tubos de AISI 304L o escoamento interno foi mantido em regime laminar e a energia de soldagem igual 0,63kJ/mm. Nos tubos AISI 321 o escoamento foi variado entre os regimes laminar e turbulento e a energia de soldagem foi alterada conforme condições utilizadas na indústria. Baseado nas informações obtidas nas bancadas e em análises microscópicas, foram desenvolvidas simulações envolvendo os regimes laminar e turbulento utilizando o método dos volumes finitos para prever o ciclo térmico de soldagem e as zonas termicamente afetadas pelo calor. A energia de soldagem foi modelada como uma superfície gaussiana móvel sobre uma elipse. Os resultados obtidos das simulações apresentaram uma boa concordância com os obtidos nas bancadas, demonstrando que a simulações podem ser utilizadas como ferramentas confiáveis para a previsão do processo de soldagem em operação para escoamentos em regime tanto laminar como turbulento.

[Resumen] Los poliquetos pertenecientes al género Diopatra constituyen un amplio grupo de 55 especies, muchas de las cuales llevan a cabo un importante papel ecológico en las costas en las que habitan. Su importancia trasciende también al ámbito económico, siendo la especie Diopatra neapolitana delle Chiaje ampliamente explotada en las costas de Galicia como cebo de pesca. En el año 2012, la presencia de una nueva especie de este género fue registrada en las costas europeas, Diopatra biscayensis, que había sido confundida durante años con D. neapolitana debido al gran parecido morfológico que comparten. Diversos estudios se han centrado desde entonces en descubrir si D. biscayensis es una especie nativa o introducida, así como en establecer una serie de caracteres morfológicos apropiados para diferenciarla de D. neapolitana, algo complicado ya que se tratan de especies crípticas. El objetivo de este trabajo es determinar la identidad taxonómica de los poliquetos del género Diopatra presentes en la Playa da Ribeira (Miño, A Coruña), mediante el empleo de caracteres de diagnóstico basados en la morfología de los individuos y en la apariencia de los tubos en los que residen. A pesar de que en este tipo de casos suelen recurrirse a análisis moleculares, estudios previos han probado que la identificación de estas dos especies es posible mediante el empleo de los caracteres diagnóstico adecuados, por lo que los resultados obtenidos a partir de estos deberían ser definitivos. [Abstract] The polychaetes belonging to the genus Diopatra constitute a large group of 55 species, many of which play an important ecological role on the coasts they inhabit. Their importance also extends to the economic sphere, with the species Diopatra neapolitana delle Chiaje being widely exploited along the coasts of Galicia as fishing bait. In 2012, the presence of a new species of this genus was recorded on the European coasts, Diopatra biscayensis, which had been confused for years with D. neapolitana due to the close morphological resemblance they share. Since then, several studies have focused on discovering whether D. biscayensis is a native or an introduced species, as well as on establishing a series of appropriate morphological characters to differentiate it from D. neapolitana, a difficult task since they are cryptic species. The aim of this work is to determine the taxonomic identity of the polychaetes of the genus Diopatra present at Playa da Ribeira (Miño, A Coruña), using diagnostic characters based on the morphology of the individuals and the appearance of the tubes in which they reside. Although molecular analyses are usually used in this type of cases, previous studies have proven that the identification of these two species is possible by using the Traballo fin de grao (UDC.CIE). Bioloxía. Curso 2020/2021

[ES] El sector del transporte está constantemente tratando de desarrollar tecnologías con el objetivo de reducir los tiempos de viaje, viajando cada vez más rápido pero asegurando a los pasajeros seguridad. En este contexto nace el concepto de Hyperloop, un nuevo tipo de transporte que se detallará posteriormente pero que consiste en un vehículo (pod) circulando por el interior de un conducto con un vacío parcial. En este trabajo se analizarán tres diferentes formas de tubos (circular, cuadrada y hexagonal) para transportes de vehículos de tipo Hyperloop con el objetivo de identificar las principales diferencias y ventajas de cada uno. Dado que es una tecnología en desarrollo, la dificultad y el coste de realizar pruebas experimentales implica que el estudio se debe realizar mediante el uso de software CFD para simular la aerodinámica del pod cuando atraviesa los tres diferentes tubos objetivo de análisis. En primer lugar, para familiarizarse con este nuevo modelo de transporte de alta velocidad, se describirá brevemente el concepto de Hyperloop. A continuación, se presentará la herramienta con la que se ha realizado el análisis principal de este trabajo, el software CFD (Computational Fluid Dynamics), que se trata de un programa para simular la mecánica de fluidos sin necesidad de realizar pruebas experimentales. En concreto el programa que se ha utilizado es Siemens StarCCM+. Una vez introducido el tema sobre el que se va a trabajar, se procederá a explicar paso por paso todo el trabajo realizado con el software StarCCM+ para finalmente mostrar los resultados obtenidos. Tras analizarlos se extraerán conclusiones acerca de las diferencias principales entre las diferentes formas de los tubos para transportes tipo Hyperloop, [EN] The transport sector is constantly trying to develop technologies with the aim of reducing travel times, travelling faster and faster but ensuring passenger safety. In this context, the Hyperloop concept was born, a new type of transport that will be detailed later but which consists of a vehicle (pod) circulating inside a conduit with a partial vacuum. This paper will analyse three different shapes of tubes (circular, square and hexagonal) for Hyperloop type of vehicle transport in order to identify the main differences and advantages of each one. As this is a developing technology, the difficulty and cost of experimental testing means that the study must be carried out using CFD software to simulate the aerodynamics of the pod as it passes through the three different tubes targeted for analysis. First, in order to become familiar with this new high-speed transport model, the Hyperloop concept will be briefly described. Then, the tool with which the main analysis of this work has been carried out will be presented, the CFD (Computational Fluid Dynamics) software, which is a programme for simulating fluid mechanics without the need to carry out experimental tests. Specifically, the program used is Siemens StarCCM+. Once the subject to be worked on has been introduced, the work carried out with the StarCCM+ software will be explained step by step and finally the results obtained will be shown. After analysing them, conclusions will be drawn about the main differences between the different shapes of the tubes for Hyperloop type transport

El barrio el Rubí se encuentra ubicado en el municipio de Villavicencio, Meta actualmente no cuenta con ningún sistema de alcantarillado, lo cual deja a la comunidad del Rubí en situaciones precarias en cuanto a temas de salubridad y desencadenó de diferentes riesgos en la salud de los mismos. Por lo tanto, los habitantes de esta población han visto viabilidad en la construcción de sus propios pozos con el fin de suplir esta necesidad de primera mano y mitigar el problema. Sin embargo, estos no se encuentran bien diseñados y por ende se saturan. A consecuencia de las problemáticas mencionadas se buscó dar solución con un sistema de alcantarillado separado, el cual busca prevenir que surjan afectaciones tanto de salubridad como ambientales. Las aguas residuales como las pluviales serán transportadas por medio de tuberías circulares en PVC con un periodo de diseño de 25 años. Dentro de la elaboración del diseño de sistema de alcantarillado se priorizo a la población que se pretende beneficiar (5230 habitantes), esta muestra fue obtenida mediante un censo realizado por los autores del proyecto (información incluida en el anexo B). Junto a esto se hizo el levantamiento topográfico con la ayuda de los documentos suministrados por el instituto geográfico Agustín Codazzi (IGAC), dicho material se obtuvo vía digital (shapefile), por consiguiente, una vez obtenidos los documentos con la colaboración de ARCGIS se georreferenciaron y en la etapa final se generó tal superficie del barrio El Rubí en el programa Civil 3D. Una vez obtenida esta información, se procedió a analizar el punto de evacuación de nuestro caudal, el cual se sitúa en la vía principal de la localidad anteriormente mencionada; de dicha operación se logró un sistema de alcantarillado tipo abanico. Los cálculos anteriormente mencionados se hicieron teniendo en cuenta los requisitos mínimos propuestos en el saneamiento básico RAS2000 y en la resolución 0330. The Rubí neighborhood is located in the municipality of Villavicencio, Meta currently does not have any sewage system, which leaves the Rubí community in precarious situations regarding health issues and triggered different health risks for the themselves. Therefore, the inhabitants of this population have seen viability in the construction of their own wells in order to supply this need first hand and mitigate the problem. However, these are not well designed and therefore saturated. As a result of the aforementioned problems, we sought to provide a solution with a separate sewerage system, which seeks to prevent the emergence of both health and environmental problems. Wastewater such as rainwater will be transported through circular PVC pipes with a design period of 25 years. Within the elaboration of the sewer system design, the population that is intended to benefit (5230 inhabitants) was prioritized, this sample was obtained through a census carried out by the authors of the project (information included in annex B). Along with this, the topographic survey was made with the help of the documents provided by the geographic institute Agustín Codazzi (IGAC), this material was obtained digitally (shapefile), therefore, once the documents were obtained with the collaboration of ARCGIS, they were georeferenced and in the final stage such area of the El Rubí neighborhood was generated in the Civil 3D program. Once this information was obtained, we proceeded to analyze the evacuation point of our flow, which is located on the main road of the aforementioned town; from this operation a fan type sewerage system was achieved. The aforementioned calculations were made taking into account the minimum requirements proposed in the basic sanitation RAS2000 and in resolution 0330. http://www.ustavillavicencio.edu.co/home/index.php/unidades/extension-y-proyeccion/investigacion Pregrado

El presente Trabajo de Titulación desarrolla el diseño de una máquina baroladora hidráulica para tubos rectangulares de hasta 100x50x4mm de dimensión y su correspondiente simulación. Está compuesto de cuatro capítulos cuyo contenido elemental es descrito a continuación: En el capítulo I se analiza el problema y se cimenta un marco teórico que brinda las bases para el posterior estudio. En el capítulo II se expone el proceso de barolado y las máquinas usadas para este fin. Se analiza las posibles alternativas de diseño del modelo y con criterios de selección adecuados a la problemática se elige la opción más conveniente para la elaboración. El capítulo III comprende el diseño propiamente dicho donde se realizan los cálculos para los diferentes elementos que conforman la baroladora y la elección de aquellos componentes que se deben adquirir según disponibilidad en el mercado. En el capítulo IV se analiza los resultados obtenidos en el desarrollo de este proyecto y se expone las conclusiones derivadas del mismo. The present titulación’s project develops the design of a rolling hydraulics machine for rectangular tubes of until 100x50x4mm of dimension and his corresponding simulation. It is composed of four chapters whose elementary content is described below: In chapter I, the problem is analyzed and a theoretical framework is established that provides the basis for further study. Chapter II explains the rolling process and the machines used for this purpose. The possible alternatives of design of the model are analyzed with appropriate criteria to solve the problem, and then, the most convenient option for the elaboration is chosen. Chapter III includes the actual design where the calculations are made for the different elements of the rolling machine and the choice of those components that must be acquired according to availability in the market. In chapter IV the results obtained in the development of this project are analyzed and the conclusions derived from it are exposed.

Este trabalho tem por objetivo desenvolver e estudar uma solução de tratamento passivo para a tubagem do circuito refrigerante de uma bomba de calor de forma a reduzir o ruido emitido por este componente. Para alcançar este objetivo, foi desenvolvido um trabalho numérico e experimental sobre vigas e tubos com tratamentos viscoelásticos, servindo os resultados obtidos nas vigas como referência ao estudo realizado. Face à reduzida e ciência dos tratamentos quando aplicados em tubos, foi proposta e estudada numérica e experimentalmente uma forma de tratamento alternativa. A alternativa proposta permitiu atingir fatores de amortecimento modais próximos de 4% em tubos que são considerados representativos da tubagem existente no circuito refrigerante de bombas de calor. In this dissertation, is presented, an analysis of passive damping solutions for the heat pump cooling circuit. This work aims to create a solution capable of providing damping on the heat pump pipes, in order to decrease the noise emitted by it, using passive damping treatmentes. To achieve this main goal, numerical and experimental analyses on beams and pipes were carried out. Surface damping treatments were applied on both geometries and the beam results were used as reference in this study. Due to the reduced e ciency of conventional constrained damping layers on pipes, an alternative solution was implemented and tested, both numerically and experimentally. Experimental results evidence 4% of damping in pipes similar to those used in the heat pump colling circuit. Mestrado em Engenharia Mecânica

Los aceros inoxidables 13CrNiMo con bajo contenido de carbono, surgen como alternativa para el reemplazo de materiales más caros en el uso como sistemas de transporte de fluidos de las industrias de gas y petróleo, con concentraciones importantes de cloruros, pCO2, pH2S y temperatura elevadas. El bajo contenido en carbono permite salvar algunos problemas vinculados a la operación de soldadura. Con el fin de obtener una alta tenacidad, se realizan tratamientos térmicos de precalentamiento y de post soldadura, los mismos se aplican sobre la zona de soldadura, e involucran además al metal base, produciendo en este tipo de materiales en particular, un cambio en el tenor de austenita retenida en toda la matriz a temperatura ambiente, en una clara modificación de la microestructura del metal. En esta tesis se estudia el impacto que las variaciones en la microestructura tienen sobre la película pasiva formada sobre la aleación de acero inoxidable 13CrNiMo y la influencia de esta última sobre la corrosión localizada. Además se determinan las propiedades estructurales y electrónicas de la película pasiva formada, vinculándolas a la susceptibilidad a la corrosión localizada. Para el estudio se tomaron muestras de la aleación sometidas a diferentes tratamientos térmicos post soldadura y se caracterizaron microestructuralmente determinando el contenido de austenita retenida en cada caso. Las muestras fueron sometidas a medidas potenciodinámicas cíclicas para hallar su susceptibilidad a la corrosión localizada. Tanto el potencial de picado como el potencial de repasivación se desplazaron en el sentido anódico a medida que el porcentaje de austenita retenida aumentaba en la muestra. Las muestras sometidas a tratamientos que involucran dobles revenidos promovieron mayor porcentaje de austenita retenida. Dada la correlación hallada entre los potenciales de picado y el tenor de austenita retenida, se dispone de una indicación de que la formación de las películas pasivas formadas sobre la superficie, muestren la misma tendencia. Medidas cronopotenciométricas revelan que el espesor de las películas aumenta en función del mayor contenido de austenita retenida. Los estudios de Mott Schottky, muestran que la película pasiva se comporta como un semiconductor tipo n con una densidad de donores que es esencialmente independiente del potencial en el estado pasivo. La impedancia de la interfase ha sido modelada convenientemente considerando una versión corregida del modelo de defectos puntuales, lo que permite obtener el coeficiente de difusión de esos defectos y una estimación del espesor de la película. La velocidad de auto‐reparación de la película pasiva tiende a ser más rápida en el material cuyo contenido de austenita retenida es mayor. La conformación estructural de película es de doble capa, así como la estructura de las películas anódicas para otros aceros inoxidables., Facultad de Ingeniería

El propósito de este estudio es comparar analítica y numéricamente el coeficiente convectivo de transferencia de calor que existe entre el R600a puro, R600a/CuO hasta el 5 % de fracción volumétrica y el intercambiador de calor tipo tubo recto; y a su vez corroborar que las propiedades térmicas de transporte para el nanorefrigerante mejoran en comparación a las del R600a puro. Mediante un método de investigación cuantitativo a través de artículos científicos y libros, se determinaron las propiedades termofísicas y las fórmulas analíticas de las propiedades térmicas de transporte tanto para el refrigerante en estado puro como para la mezcla de R600a y nanopartículas de óxido de cobre, logrando determinar mediante los cálculos realizados la mejora de las propiedades del R600a/CuO al 5 % de fracción volumétrica. Para la simulación numérica mediante fluent de ANSYS se eligieron los modelos acordes al tipo de simulación realizada, los resultados obtenidos al variar la velocidad de entrada del flujo y la concentración de nanopartículas entre el 1 % y el 5 % determinan que el proceso de evaporación se realiza con mayor facilidad, así como también se puede reafirmar que las propiedades del R600a/CuO son mejores en comparación a las del R600a en estado puro. The purpose of this study is to analytically and numerically compare the convective heat transfer coefficient that exists between pure R600a, R600a / CuO up to 5% volumetric fraction and straight tube heat exchanger; and at the same time corroborate that the thermal transport properties for the nanorefrigerant improve compared to those of the pure R600a. Through a quantitative research method through scientific articles and books, the thermophysical properties and the analytical formulas of the thermal transport properties were determined both for the pure coolant and for the mixture of R600a and copper oxide nanoparticles, achieving determine through the calculations made the improvement of the properties of the R600a / CuO at 5% volumetric fraction. For the numerical simulation using ANSYS fluent models were chosen according to the type of simulation performed, the results obtained by varying the speed of flow input and the concentration of nanoparticles between 1% and 5% determine that the evaporation process It is easier to carry out, as well as reaffirm that the properties of the mixture are much better compared to those of R600a in its pure state.

Este proyecto está compuesto por tres capítulos; siendo el primero, la recopilación de información de investigaciones más recientes, junto al aprendizaje del mismo. Se definen los diferentes patrones de flujo. Estos delimitan regiones en el mapa de patrones de flujo por las cuales el fluido va a atravesar, al realizar el cambio de fase, en un proceso de evaporación. Se definen diferentes mapas de patrones de flujo de algunos autores destacados, para predecir los diversos regímenes de flujo bifásico en tubos horizontales, los cuales sirven para identificar los patrones de flujo durante el proceso de evaporación a diferentes velocidades de masa, flujos de calor y presión de saturación. Los principales componentes del mapa de patrón de flujo son velocidad de masa en el eje vertical y calidad de vapor en el eje horizontal. En el capítulo dos se detallan las ecuaciones discretizadas por diferentes métodos de solución algebraico, realizadas por varios autores como Kattan, Steiner, Thome y Wojtan, entre otros; siendo estos los investigadores más significativos en el área de patrones de flujo durante el proceso de evaporación en tuberías horizontales partiendo de variables de calidad, temperatura y flujo de calor para obtener valores adimensionales de área periférica y transversal de la tubería, obteniendo así los límites de patrones de flujo de cada autor para su respectiva interpretación grafica delimitante. En el último capítulo se exhiben los resultados obtenidos, utilizando la metodología que más patrones de flujo predice, la cual fue presentada por Wojtan. Se presentan los patrones de flujo obtenidos a partir de datos experimentales, una comparación con las gráficas obtenidas de otros refrigerantes y futuro mejoramiento de la máquina empleada para toma de datos, siendo el flujo de calor un dato bajo que se debe tomar en comparación a estudios previos. The project contains three chapters, the first is the collection of information from more recent investigations, together with the learning of it, different flow patterns are defined, which delimit regions in flow patterns maps. Different flow pattern maps according some authors are defined on this chapter, in order to predict several two-phase flow regimes in horizontal tubes, which serve to identify the flow patterns during the evaporation process at different mass velocities, heat fluxes and pressure of saturation. Main components of the flow pattern map are mass velocity on the vertical axis and vapor quality on the horizontal axis. Chapter two shows equations encountered by different methods of algebraic solution, made by several authors such as Kattan, Steiner, Thome and Wojtan, among others, which become the most significant researchers in the flow patterns map area, during the evaporation process in horizontal tubes. Starting from variables of quality, temperature and heat flux, in order to obtain dimensionless values of peripheral and transversal area of the pipeline, thus the limits of flow patterns of each author for their respective delimiting graphical interpretation are obtained. In the last chapter, results are showed, using the most accuracy methodology to predicts the flow patterns maps, which was presented by Wojtan, the flow patterns obtained from experimental data are presented, a comparison with the graphs obtained from other refrigerants and future improvement of the machine used for data collection. Heat flux being a low data that should be realized, if it is going to be compared to previous studies.

O rejeito de mineração é um resíduo gerado do processo de beneficiamento do minério e deve ser disposto de forma segura com menor impacto ao meio ambiente. A tecnologia mais comum para disposição desse material é por meio de barragens, alternativa que, cada vez mais encontra dificuldades no licenciamento e operação devido à legislação recente. Como nova tecnologia de disposição, destaca-se o confinamento desse material em tubos geotêxteis. Inicialmente os tubos geotêxteis foram utilizados em aplicações marinhas para proteção costeiras. Posteriormente foram utilizados no desaguamento de resíduos, lamas, lodo em tratamento de esgoto e recentemente, no desaguamento de rejeitos de mineração. As tensões geradas durante o processo de disposição hidráulica do material nos tubos geotêxteis é determinante para a estabilidade e segurança da estrutura durante a etapa de preenchimento desses. Ademais, a determinação da forma do tubo geotêxtil visando o empilhamento para otimizar o espaço e aumentar a capacidade de armazenamento de rejeitos é fundamental. A presente pesquisa abrangeu uma avaliação das tensões resultantes e da forma do tubo constituído por geotêxtil tecido durante o seu enchimento por meio de métodos analíticos e da modelagem numérica. A metodologia baseou-se na definição das propriedades dos materiais, geotêxtil tecido e rejeito de mineração de ouro, a partir de ensaios de laboratório e dados existentes na literatura, estudo de campo reportado na literatura como forma de comparar e validar os resultados das análises numéricas, desenvolvimento de algoritmo numérico para aplicação dos métodos analíticos selecionados. A modelagem numérica foi desenvolvida por meio do programa computacional Abaqus versão 6.14, sendo feita análise paramétrica para verificar a influência da pressão de enchimento, do módulo de elasticidade do geotêxtil tecido, de quais elementos do programa de elementos finitos utilizado seriam mais representativos do comportamento do tubo geotêxtil nas condições de campo e a adequabilidade da utilização do programa para as simulações. O algoritmo desenvolvido no trabalho para solução dos métodos analíticos indicou resultados coerentes com os existentes na literatura bem como com os resultados obtidos a partir do estudo de campo. A modelagem numérica também foi capaz de representar o comportamento do tubo geotêxtil durante o seu enchimento, reportado na literatura, bem como os resultados existentes do estudo de campo. Observou-se que a escolha do elemento finito a ser utilizado na análise numérica é determinante para a simulação do comportamento tensão x deformação no tubo geotêxtil. A pressão de enchimento influencia na forma da seção transversal e tensões geradas durante o processo de enchimento. Mining tailings are waste generated in the ore beneficiation process and it should be disposed safely with small impact to the environment. The most common technology for disposal of this tailings is through dams, but, this alternative is encountering increasingly difficulties in licensing and operation because of the recente laws. As a new disposal alternative stands out the use of geotextile tubes to confine this material. Initially, the geotextile tubes were used in marine applications such as coastal protection. Later, they were used in the dewatering of waste, slurries and sludges. Recently, it has been applied in the dewatering of mine tailings. The tensions generated during the hydraulic disposal of the material in the geotextile tubes are determinant for the stability and security of the structure during the filling process. In addition, the determination of the shape of the geosynthetic tube aiming the stacking to optimize the space and increase the storage capacity of mine tailings is fundamental. The research covered an evaluation of the tensions and the shape during the filling of a geotextile tube by analytical methods and numerical modeling. The material inside the tube ware gold tailing. The methodology was based on the definition of the properties of the materials, woven geotextile and gold tailing, trough laboratory tests and existing data from the literature, existing field study from the literature to perform a retroanalysis, development of a numerical algorithm to apply on the selected analytical methods. Also, it was developed a numerical modeling using the software Abaqus version 6.14 and parametric analysis to verify the influence of the filling pressure, elastic módulos of the geotextile tube, the finite element that were more representative of the field condition during the numerical modeling and the suitability of the use of the program for simulations. The numerical algorithm developed in the work to solve the analytical methods indicated results consistent with those in the literature as well as with the results obtained from the field condition. The numerical modeling was also able to represent the behavior of the geotextile tube during the filling, the existing experiment from the literature as well as the existing data from the field study. It was notice that the choice of the type of the finit elemento used in numerical analysis is determinant for the behavior of the tensiles and strain in the geotextile tube. The filling pressure and the elastic influence the behavior of the cross section shape and tensions generated in the geotextile tube during the filling.

The flows through tubular forms in the body, material culture and the natural environment play a key role in the thought of the indigenous peoples of Northwest Amazonia. Using examples from daily life, mythology and ritual, this paper examines the tube as an abstract concept that unites physiology, psychology, and productive processes with wider sociological and cosmological issues. The material, visual, and acoustic manifestations of tubular flow (�hair�) also raise the issues of synaesthesia and fractal notions of totalization / detotalization. With tubes as tantamount to life itself, ritual attention is focused on regulating bodily and other apertures to ensure balanced, tempered flow. The paper concludes by suggesting that the cultural elaboration of tubes and synaesthesia in Northwest Amazonia may relate to the lineal, exogamic features of social structure characteristic of the region. Los flujos a través de formas tubulares en el cuerpo, en la cultura material y en el medio natura juegan un papel clave en el pensamiento de los pueblos indígenas del noroeste amazónico. Usando ejemplos de la vida cotidiana, la mitología y el ritual, este artículo examina el tubo como un concepto abstracto que une fisiología, sicología y procesos productivos con aspectos sociológicos y cosmológicos más amplios. Las manifestaciones materiales, visuales y acústicas del flujo tubular ("cabello") también plantean los asuntos de sinestesia y nociones fractales de totalización/destotalización. Siendo los tubos equivalentes a la vida misma, la atención ritual se enfoca en regular las aperturas corporales y de otros tipos para asegurar un flujo balanceado y bien temperado. El artículo concluye sugiriendo que la elaboración cultural de tubos y sinestesia en el noroeste amazónico puede estar relacionada con los rasgos lineales exogámicos de la estructura social característica de la región. Os fluxos através de formas tubulares no corpo, na cultura material e no meio natural ocupam um papel chave no pensamento dos povos indígenas do noroeste amazônico. Usando exemplos da vida cotidiana, a mitologia e o ritual, este artigo examina o tubo como um conceito abstrato que une fisiologia, psicologia e processos produtivos com aspectos sociológicos e cosmológicos mais amplos. As manifestações materiais, visuais e acústicas de fluxo tubular ("cabelo") também levantam questões de sinestesia e noções fractais de totalização/destotalização. Sendo os tubos equivalentes à própria vida, a atenção ritual se foca em regular as aberturas corporais e de outros tipos para assegurar um fluxo equilibrado e bem temperado. O artigo conclui sugerindo que a elaboração cultural dos tubos e sinestesia no noroeste amazônico pode estar relacionada com os traços lineares exogâmicos da estrutura social característica da região.

The advent of mechanically lined pipes represented a new turning point for the oil industry in terms of performance and cost for fluids transportation. However, the implementation of this technology demanded the development of new improvements such as reel-lay techniques and joining methods to ensure the reliable and safe operation of the pipeline. It also posed new challenges for inspection and flaw assessment by non-destructive testing (NDT) methods, especially of the joining region formed at the pipe termination by the interface between liner, steel substrate and the weld overlay used for sealing of the assembly. This region, commonly referred to as the triple point, is formed by a dissimilar weld joint with high metallurgical complexity. As a consequence, many conventional NDT techniques have failed in providing trustworthy indications of the defects. Thus, in order to find an alternative for NDT inspection to fulfil the international security standards, this paper reports the use of guided waves generated by an electromagnetic acoustic transducer (EMAT) to interrogate the integrity of the triple point. The present research focused on the performance evaluation of shear horizontal waves to interrogate a test piece simulating a lined pipe structure which had artificially inserted discontinuities at the triple point region. The findings documented in this paper were achieved by the means of finite element analysis (FEA) and experimental validation of a transducer design and wave propagation in the triple point area.

En el presente trabajo se busca comparar los datos experimentales recogidos en laboratorio de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, agua-agua, con los obtenidos mediante simulaciones en Flow Simulation. En la primera parte, se hace una introducción a los distintos tipos de intercambiadores de calor y sus aplicaciones, seguida de una exposición de la teoría para su estudio. A continuación, se realizan diversos ensayos en laboratorio del intercambiador de carcasa y tubos de la marca Edibon. En la segunda parte, se procede a realizar un modelo geométrico del intercambiador con SolidWorks. Terminado el modelado, se realizan diversas simulaciones con Flow Simulation tomando como datos iniciales los medidos en el laboratorio en cada uno de los supuestos. Por último, se hace una comparación de los resultados experimentales y simulados, comentando las posibles discrepancias o similitudes.

O presente trabalho apresenta uma metodologia de avaliação dos processos de combustão em um Drop Tube Furnace– DTF. O processo de combustão é modelado em um software comercial de Mecânica de Fluidos Computacional - CFD e posteriormente ampliado com o auxílio da metodologia estatística de Projeto de Experimentos – DoE. As simulações são baseadas em parâmetros de operação reais de um DTF associado a dados experimentais disponíveis na literatura, considerando a reação de combustão de carvão. O modelo CFD permite observar o perfil de escoamento, temperatura das partículas de carvão, etapas de devolatilização e oxidação do carbono residual, composição dos gases de combustão, taxa de queima de partículas (burnout), além dos efeitos da fuligem e da radiação térmica no processo. Os resultados do CFD mostram o efeito da queima e da fuligem na temperatura da chama, as taxas de burnout de acordo com o tempo de permanência e a temperatura no reator, e quantificam as emissões de CO e NOx. Os desvios médios entre os resultados calculados e os dados experimentais da literatura para temperatura e burnout são de 1,65 % e 3,2 %, respectivamente, obtidos com o modelo em CFD, e de 6,02 % e 3,5 % para o metamodelo. DoE é aplicado aos fatores de controle mais relevantes para as faixas de operação, como: excesso de ar (120 à 585 %), umidade (1,5 à 12 %) e teor de cinzas (1,5 à 10 %) do combustível. Os fatores de resposta observados são temperatura dos gases, burnout, carbono residual (Char), fração de cinza residual (Ash Residual), NOx e fuligem (Soot). O DTF é dividido em 7 volumes adjacentes para os quais são construídos metamodelos algébricos que permitem o cálculo rápido da fração mássica de cinza na partícula, carbono residual, fuligem e NOx. O desvio médio entre os resultados do metamodelo e dos dados experimentais é de 6,02 % para a temperatura dos gases, 3,58 % para o teor de cinzas residuais e 0,21% para a fuligem. Desvios maiores são encontrados nas regiões intermediárias do DTF. As duas abordagens numéricas são capazes de caracterizar o processo de combustão com uma boa concordância em relação aos dados experimentais usados como base. The present work presents a methodology for the evaluation of combustion processes in a Drop Tube Furnace - DTF. The combustion process is modeled by a commercial Computational Fluid Mechanics (CFD) software and the study is further expanded with the aid of the Experiment Design statistical methodology (DoE). Simulations are based on actual operating parameters of a DTF associated with experimental data available in the literature, considering the coal combustion reaction. The CFD model allows to observe the flow profile, carbon and biomass particle temperature, residual carbon devolatization and oxidation steps, flue gas composition, burnout rate, as well as the effects of soot and process thermal radiation. CFD results show the effect of burning and soot on flame temperature, burnout rates according to residence time and reactor temperature, and quantify CO and NOx emissions. The average deviations of the results for temperature and burnout to the calculated values and experimental literature data for the same reactor are 1.65% and 3.2%, respectively, obtained with the CFD model, and 6.02% and 3.5% for the metamodel. DoE methodology is applied to control factors within the operating ranges of excess air (120 to 585%), fuel humidity (1.5 to 12%) and ash content (1.5 to 10%), identified as the most relevant to the combustion process. The observed response factors are gas temperature, burnout, residual carbon (Char), residual ash fraction (Residual Ash), NOx and soot, displayed as response surfaces. DTF is divided into 7 adjoining volumes for which algebraic metamodels are constructed allowing for the quick prediction of ash mass fraction, residual carbon, soot and NOx. Metamodel to experimental data average deviation is 6.02% for gas temperature, 3.58% for particulate residual ash and 0.21% for soot. Larger deviations are found in the intermediate regions of the DTF. Both numerical approaches are able to characterize the combustion process with good agreement.

For reducing fixed and operational costs in pressurized irrigation systems, thin-walled polyethylene pipes with laser-perforated orifices are manufactured to operate under low pressure (up to 100 kPa). Hydraulic characterization of these materials is essential for designing irrigation systems. Considering the material elasticity and the thin wall thickness (about 200 μm), the internal diameter of these pipes may vary according to the operating pressure, resulting in changes of head losses. The purpose of this study was to analyze the head loss in flexible pipes with laser-perforated orifices, and to estimate the maximum length of laterals based on criteria of water distribution uniformity. Non-perforated pipe samples were tested to obtain equations of friction loss. Equations were fitted as a function of flow rate and pressure head at the pipe inlet, and, alternatively, the Darcy-Weisbach equation was modified considering the diameter expressed as a power-law function of pressure head. The equation of head loss as a function of flow rate and pressure head provided proper estimations and considered effects related to changes in the diameter of plastic pipes due to variations in the pressure head. The Darcy-Weisbach equation can be employed for estimating head loss in flexible pipes, whose diameter varies due to pressure, but the diameter must be calculated as a function of the pressure head at the lateral inlet. RESUMO Para reduzir custos fixos e operacionais em sistemas de irrigação pressurizados são produzidos tubos de polietileno com pequena espessura de parede, com orifícios de descarga perfurados a laser, que operam a baixas pressões (até 100 kPa). A caracterização hidráulica desses materiais é essencial para o dimensionamento dos sistemas de irrigação. Dada a elasticidade do material de fabricação e a fina espessura de parede (aproximadamente 200 μm) dos tubos, o diâmetro interno pode ser alterado em função da pressão de operação, provocando variações na perda de carga. O objetivo deste trabalho foi analisar a perda de carga em tubos de polietileno flexíveis perfurados a laser e expressar o comprimento máximo dessas tubulações em função de critérios de uniformidade de distribuição de água. Utilizaram-se amostras de tubos não perfurados para determinar as equações de perda de carga. Ajustaram-se equações em função da vazão e da carga de pressão na entrada do tubo e, alternativamente, ajustou-se a equação de Darcy-Weisbach, com o diâmetro expresso em função da carga de pressão por um modelo potencial. A equação de perda de carga em função da vazão e da carga de pressão fornece estimativas adequadas e inclui efeitos de variação do diâmetro dos tubos plásticos devido a variações na carga de pressão. A equação de Darcy-Weisbach pode ser utilizada para o cálculo da perda de carga em tubos flexíveis, cujo diâmetro varia com a pressão, desde que o diâmetro seja expresso por uma função da pressão de entrada da lateral.

Tubos de materiais compósitos poliméricos são amplamente utilizados como componentes estruturais em situações onde estão sujeitos a pressões externas ou cargas compressivas. Neste contexto, pode ocorrer o colapso do tubo, governado pela instabilidade ou pelo limite de resistência do material. Portanto, a predição da instabilidade é um fator crítico de projeto. Muitos parâmetros podem afetar as predições de instabilidade estrutural, e estas são normalmente realizadas por análises computacionais, incorporando no modelo geométrico as imperfeições da estrutura real. Entretanto, em um estágio inicial de projeto estes dados não estão disponíveis, exigindo abordagem alternativa para essas predições. Neste trabalho, foram estudados tubos compósitos de parede fina produzidos por enrolamento filamentar (filament winding), sujeitos à pressão hidrostática externa com o objetivo de predizer instabilidades. Algumas soluções analíticas conhecidas foram avaliadas por comparação com o método dos elementos finitos, sendo que duas delas apresentaram grandes desvios relativos. Foi então desenvolvido um procedimento numérico-experimental de caracterização das propriedades mecânicas dos materiais envolvidos por calibração com dados experimentais representativos. As variáveis do problema de instabilidade foram avaliadas por uma análise de sensibilidade, elencando-as em ordem de influência, onde se destacaram a espessura do tubo e o módulo longitudinal do tubo. As propriedades calibradas foram implementadas em análises por elementos finitos lineares e não-lineares de instabilidade, e os resultados foram comparados com dados experimentais de ensaios em câmara hiperbárica. Também foram avaliadas estimativas de amplitude de imperfeição geométrica dos tubos produzidos, implementando-as nas análises não-lineares de elementos finitos com base nos primeiros modos de instabilidade bifurcacionais de cada tubo. Os resultados obtidos apresentaram boa correlação numérico-experimental. Polymer composite tubes are widely used as structural components in situations where they are subject to external pressures or compressive loads. In this context, the collapse of the tube may be governed by structural instability or the material strength limit. Therefore, the prediction of structural instability is a critical design factor. Many parameters can affect structural instability predictions, and these are usually performed by computational analysis, incorporating in the geometric model geometrical imperfections of the real structure. However, at an early design stage these data are not available, demanding an alternative approach for these predictions. In this work, thin-walled composite tubes produced by filament winding, subjected to external hydrostatic pressure were analyzed in order to predict instabilities. Some widely known analytical solutions were evaluated by comparison with the finite element method, and two of them presented large relative deviations. A numerical-experimental procedure was then developed to characterize the mechanical properties of the materials involved by calibration with representative experimental data. The variables of the instability problem were evaluated by a sensitivity analysis, listing them in order of influence, where tube thickness and longitudinal modulus were the most influential. The calibrated properties were implemented in linear and nonlinear finite element analyses of instability, and the results were compared with experimental data obtained in tests in a hyperbaric chamber. Geometrical imperfection amplitude estimates of the produced tubes were also evaluated, implementing them in a nonlinear finite element analysis based on the first modes of bifurcational instability of each tube. The obtained results presented good numerical-experimental correlation.

Submitted by Marcus Wolter Ferreira (marcus.ferreira@apolotubulars.com.br) on 2018-11-19T21:15:20Z No. of bitstreams: 1 Mestrado Marcus Ferreira.pdf: 10944617 bytes, checksum: 2d178de051bb27760d32882cf68c585d (MD5) Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: • Resumo: Apenas palavra Resumo e Abstract devem ser centralizada; o resumo deve ser em parágrafo único. (favor ver exemplo no template ou diretrizes) • As palavras-chave e keyword devem ser separadas entre si por ponto final e também finalizadas por ponto. (favor ver exemplo no template ou diretrizes) • Sumário: deve ter os mesmo destaques tipográfico que as seções do trabalho, deve ser alinhado à esquerda (veja exemplo no template ou diretrizes) • Favor revisar as todos os indicativos de seção em seu trabalho e no sumário, .Também não é necessário a palavra capitulo. • INDICATIVO DE SEÇÃO Os títulos das seções devem começar na parte superior da folha e separados do texto que os sucede por um espaço de 1,5 entrelinhas. Da mesma forma, os títulos das subseções devem ser separados do texto que os precede e que os sucede por por um espaço de 1,5 entrelinhas. Os títulos das seções devem ser destacados tipograficamente, da primária a quinária. As seções primárias por serem as principais divisões de texto, devem iniciar em folha distinta, no final dos indicativos de seção não tem ponto final exemplo 7 MODELO DE REFERÊNCIA (seção primária) - caixa alta/negrito 7.1 PUBLICAÇÃO PERIÓDICA (seção secundária) - caixa alta sem negrito 7.1.1 Publicação periódica no todo (seção terciária) negrito 7.1.1.1 Artigo de periódico (seção quaternária) - sem negrito 7.1.1.1. Com autor pessoal (seção quinária) - Itálico e negrito • Qualquer que seja o tipo de ilustração (figuras, desenhos, gráficos, diagramas,fluxogramas, fotografias, mapa, planta, quadro, imagem entre outros) sua identificação (título) aparece na parte superior com letra tamanho 12; o Na parte inferior, Tamanho da letra 10, indicar a fonte consultada (elemento obrigatório, mesmo que seja produção do próprio autor), notas e outras informações necessárias à sua compreensão. o Devem conter a fonte mesmo que elaborada pelo autor. o Ex: Fonte: Autor Fonte: Autoria própria (favor ver exemplo no template ou diretrizes) • As fontes das ilustrações, tabelas e quadros não podem ser links . Areferência deve ser informada ao final, seguindo os padrões da ABNT.Para indicar a fonte, deve ser colocada a autoria e o ano entre parênteses. Ex.: Martins (2010). Quando uma referência for retirada de um meio eletrônico deve-se identificar uma autoria para o que é visualizado na página; se não houver título, escrever uma pequena descrição do que foi visto e seguir com os dados: disponível em: . Acesso em: xx mes xxxx. A autoria pode ser uma pessoa física, uma Instituição, uma empresa, uma pessoa jurídica e até o nome do próprio site. Ex.: ECOVILAS. Condomínios autossustentados e permaculturais. Disponível em: . Acesso em: 10 out. 2017. Será colocado na Fonte: Ecovilas (2017) • A tabela expõe dados estatísticos, representados numericamente. A forma de apresentação é a seguinte: o lados esquerdo e direito da tabela sempre abertos; o partes superior e inferior sempre fechadas; o não há traços horizontais e verticais para separar números, em seu interior.  Devem conter a fonte mesmo que elaborada pelo autor. • Referências. A palavra Referências deve ser centralizada, e não conter numeração de seção; As referencias devem ser justificadas, espaço simples com um espaço simples(enter) entre elas. • Sobre a elaboração das referencias e citações favor solicitar ajuda com a bibliotecária Juciene (juciene.pedroso@unesp.br) e formatação Jaquelina (jaquelina.cesar@unesp.br) Mais informações acesse o link: http://www2.feg.unesp.br/Home/Biblioteca21/diretrizes-2016.pdf Agradecemos a compreensão. on 2018-11-20T12:57:07Z (GMT) Submitted by Marcus Wolter Ferreira (marcus.ferreira@apolotubulars.com.br) on 2018-11-28T22:01:53Z No. of bitstreams: 1 Tese Mestrado - Marcus Wolter.pdf: 11334995 bytes, checksum: e95a3ed14396d97ed7806528d3a3b225 (MD5) Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-11-29T13:24:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ferreira_mw_me_guara.pdf: 11334995 bytes, checksum: e95a3ed14396d97ed7806528d3a3b225 (MD5) Made available in DSpace on 2018-11-29T13:24:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ferreira_mw_me_guara.pdf: 11334995 bytes, checksum: e95a3ed14396d97ed7806528d3a3b225 (MD5) Previous issue date: 2018-11-09 A proposta deste trabalho foi estudar o comportamento de uma liga de alta resistência com baixo carbono, contendo aproximadamente 1%Cr que seja resistente à ambiente corrosivo por H2S, em relação à um processo de tratamento térmico indutivo em tubos soldados pelo processo HFIW (High Frequency Induction Welding), para obtenção de propriedades mecânicas em cumprimento a norma API5CT grau L80-1. A adição de níveis acima de 0,5% Cr incrementa a resistência à corrosão por CO2, porém, pode reduzir a resistência à corrosão por H2S; o que exigiu avaliação e controle de tamanho de grãos austeníticos refinados durante tratamento térmico e posterior ensaio de corrosão à trincas por SSC (Sulfide Stress Cracking). A liga estudada com 0.22%C, 0.85%Cr, 0.05Mo, 0.40%Mn e boro; foi comparada com uma liga convencional sem adição de cromo com 0.25%C, 1.2%Mn. No tratamento térmico indutivo, foram utilizados tubos com pontas previamente forjadas para aumento da espessura, no qual, o diâmetro externo nas pontas dos tubos é maior do que no restante do tubo, mas o diâmetro interno é o mesmo. A dureza após têmpera da liga 1%Cr foi menor que a encontrada na liga convencional, em praticamente todo o tubo, devido a menor quantidade de carbono. Porém em algumas regiões das pontas, a dureza após têmpera foi maior, devido à maior temperabilidade pela presença de boro; o que mostrou maior homogeneidade estrutural da liga temperada com 1%Cr. Durante revenimento para obtenção das propriedades mecânicas do grau L80-1, foi constatado o efeito do endurecimento secundário promovido pelo cromo e molibdênio; o que exigiu temperatura elevada de revenimento, de 750oC, em comparação a liga convencional, revenida à 725oC. Após tratamento térmico e obtenção do Grau L80-1, as amostras foram testadas e aprovadas no ensaio de resistência à SSC em ambiente corrosivo por H2S, conforme norma NACE MR0177. The purpose of this work was to study a low carbon high strength alloy containing 1% Cr corrosion resistance in H2S environment, in relation to an inductive heat treatment process in welded pipes in HFIW (High frequency Induction Welding) process, to obtain mechanical properties according to API5CT L80-1 grade. The addition of levels above 0.5% Cr increases the resistance to corrosion by CO2; but may reduce the resistance to H2S corrosion; which required evaluation and control of refined austenitic grain size during heat treatment and subsequent Sulfide Stress Cracking corrosion tests. The alloy studied was 0.22% C 0.85% Cr, 0.05Mo, 0.40% Mn and boron; was compared with a conventional alloy without addition of chromium with 0.25% C 1.2% Mn with residual boron and molybdenum. In the inductive heat treatment, pipes with ends forged were used to increase the thickness: the external diameter at the ends of the pipes is larger than in the rest of the pipe, but the internal diameter is the same. The hardness after quenching of the 1% Cr alloy was lower in practically every part of the pipe than the conventional alloy due to the lower amount of carbon, but in some regions of the ends, the hardness after quenching was higher due to higher hardenability due to the presence of boron; which showed higher structural homogeneity of the alloy quenched with 1% Cr. During tempering to obtain the mechanical properties of grade L80-1, the effect of the secondary hardening promoted by chromium and molybdenum was verified; which required high tempering temperature of 750oC compared to conventional alloy tempered at 725oC. After heat treatment and obtaining L80-1 grade, the samples were approved in the SSC corrosion resistance test according to NACE MR0177

A presente Dissertação de Mestrado surge no âmbito dos PROJETOS DE I&DT EMPRESAS em co-promoção Hi2TRUST, financiados pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), e consiste no desenvolvimento e validação experimental de sondas de Correntes Induzidas para inspeção de defeitos em tubos sujeitos a temperaturas elevadas ( > 300 ºC), uma vez que não existem muitos sistemas de inspeção por Correntes Induzidas a alta temperatura nos catálogos disponíveis pelos principais fabricantes de equipamentos. A investigação foi desenvolvida nas Instalações do Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT-NOVA) e nas instalações do Instituto de Soldadura e Qualidade (ISQ), co-promotor do projeto. O objetivo do trabalho concebido foi a análise de superfícies a altas temperaturas através de Correntes Induzidas e para tal, foi necessário desenvolver sondas que detetem defeitos no material de ensaio e que, simultaneamente, estejam preparadas para essas temperaturas. A investigação decorrente do projeto abrangeu diversas etapas: levantamento do estado da arte, conceção dos modelos de análise, simulações térmicas e eletromagnéticas dos mesmos e respetiva validação experimental. Algumas das configurações das sondas concebidas apresentaram bons resultados na deteção de defeitos a altas temperaturas. A inspeção a altas temperaturas por Correntes Induzidas pode ser aplicada na análise de diversos equipamentos dos navios da esquadra da Marinha Portuguesa que se encontrem em vida útil, permitindo detetar defeitos estruturais antes de estes constituírem um prejuízo significativo. This Master’s Thesis arises from Hi2TRUST PROJECTS financed by the European Regional Development Fund (ERDF), and consists of the development and experimental validation of Eddy Current probes for inspection of defects in pipes at high temperatures (>300 °C), since there are not many Eddy Current inspection systems for high temperatures, in the catalogs of the main manufacturers. The project was developed at the Department of Mechanical and Industrial Engineering of the Faculty of Science and Technology (FCT-NOVA) and at the facilities of the Institute of Welding and Quality (ISQ), co-promoter of this project. The objective was the analysis of surfaces at high temperatures through Eddy Currents and for this, it was necessary to develop probes to detect defects in the test material and prepared for those temperatures. The investigation resulting from this project had several stages: survey of the state of art, design of the analysis models, thermal and electromagnetic simulations and experimental validation. Some of the configurations of the designed probes presented plausible results in the detection of defects at high temperatures. The high temperature inspection by Eddy Currents can be applied to many naval components of the Portuguese Navy’s fleet, allowing to detect structural defects before they can evolve to a significant damage.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:29:42Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_NataliaNogueiraCoelhoErrata01.pdf: 9900975 bytes, checksum: b0fc43b3efd6dfad60dbbde7b7906f8a (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_NataliaNogueiraCoelhoErrata01.pdf: 9900975 bytes, checksum: b0fc43b3efd6dfad60dbbde7b7906f8a (MD5) Previous issue date: 2018-08-24 Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro The use of polyethylene to produce pipes began in the 1950s, in North America, and since this time, it has been gaining market space, whether in the sanitation, oil and gas or mining industry. High-density polyethylene (HDPE) is the most used polyethylene grade for this application, because offers an excellent choice from both an economical and a technical point of view. However, despite its excellent properties, HDPE may have limited use time in many situations, depending on its area of application due to its low temperature resistance and contact with various fluids. The study of the ageing of this polymer in the different fluids becomes quite interesting, because the physical and chemical changes that can occur contribute to the reduction of the useful life of the parts in service. Knowing the different mechanisms that act on a polymeric material helps prevent and control the mode and time of failure. The objective of this work is the characterization of the High Density Polyethylene used in the production of pipelines, before and after aging, by the action of LUBRAX OB 440 oil, at room temperature and at 50 °C, during the time intervals of one, three, six and twelve weeks, respectively. The mechanical properties in tensile and impact mode were evaluated by using standard tests. The samples were also characterized by infrared spectroscopy (FTIR), melt flow index (MFI) determinations, thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), gravimetry and oil absorption determinations. The results showed that the temperature exerts a significant influence on the aging process of the polymer in the oil, since the mechanical properties of the HDPE aged at room temperature did not change during the immersion period. The samples submitted to aging at 50 ° C, however, showed an increase in the impact strength and a trend to decrease the modulus of elasticity. The results of the DSC tests of the aged samples showed that the samples submitted to the aging process in oil showed an increase in the crystallinity degree, regardless of the temperature used. This result was corroborated by the obtained XRD data. The thermogravimetric analysis, gravimetry and FTIR showed that the diffusion phenomenon of the oil in the sample is strongly influenced by temperature. The FTIR analyzis for samples aged at room temperature and at 50 ° C showed a peak at 1377 cm -1 corresponding to the diffusion of LUBRAX oil in the polymer matrix. Scanning electron microscopy of the samples showed that the most pronounced effect of aging ocurred at 50 ° C, with the presence of holes and regions with cracks in the micrographs. O uso do polietileno como material de tubulação se deu a partir da década de 50 na América do Norte e desde então vem ganhando espaço no mercado. Entre os polietilenos utilizados, destaca-se o polietileno de alta densidade (PEAD). Apesar de suas excelentes propriedades, o PEAD pode ter seu tempo de uso limitado em muitas situações dependendo da sua área de aplicação. Conhecer os diferentes mecanismos que atuam sobre um material polimérico ajuda a prevenir e a controlar o modo e o momento de falha. O objetivo desse trabalho é a caracterização do Polietileno de Alta Densidade usado na fabricação de dutos, antes e após o envelhecimento, por ação do óleo LUBRAX OB 440, sob temperatura ambiente e na temperatura de 50°C, durante os intervalos de tempo de uma, três, seis e doze semanas. As propriedades mecânicas foram avaliadas através de ensaios mecânicos de tração e impacto. A caracterização das amostras também foi efetuada através de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), determinações de índice de fluidez (MFI), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), gravimetria e pela determinação da absorção de óleo pelas amostras durante o tempo de imersão. Os resultados obtidos demonstraram que a temperatura é uma variável que exerce influência significativa no processo de envelhecimento do polímero no óleo, visto que as propriedades mecânicas do PEAD envelhecido a temperatura ambiente, quase não sofreram variações durante o período de imersão. As amostras submetidas ao envelhecimento a 50°C, entretanto, apresentaram um aumento na resistência ao impacto e tendência a diminuição do módulo de elasticidade. O resultado dos ensaios de DSC das amostras envelhecidas mostrou que as amostras submetidas ao processo de envelhecimento em óleo apresentaram um aumento do índice de cristalinidade, independente da temperatura utilizada. Esse resultado foi corroborado pelo ensaio de DRX. A análise termogravimétrica, a gravimetria e o FTIR mostraram que o fenômeno de difusão do óleo na amostra é fortemente influenciado pela temperatura. As análises de FTIR para as amostras envelhecidas à temperatura ambiente e à temperatura de 50°C apresentaram um pico em 1377 cm-1 correspondente à difusão do óleo LUBRAX na matriz polimérica. A microscopia eletrônica de varredura do PEAD envelhecido, mostrou o efeito mais acentuado do envelhecimento a 50°C, com a presença de buracos e regiões com rachaduras.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:29:44Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_RamonLuizRodriguesMacarioDaSilva.pdf: 4911052 bytes, checksum: e16b90e936da1c0cdfd4c15dbe039b8c (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:29:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_RamonLuizRodriguesMacarioDaSilva.pdf: 4911052 bytes, checksum: e16b90e936da1c0cdfd4c15dbe039b8c (MD5) Previous issue date: 2018-08-20 Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro In the last years, repair solutions and metallic surface bonding using epoxy adhesives, has been increasingly developed and applied in the industry. Successful applications are recorded specially in the offshore industry, where the thermosetting polymer is used to repair pipelines which present thickness loss or holes through wall, vessels hull and other metallic structures in oil rigs. The material, combined with reinforcement fibers has been replacing traditional metallic welding where it is unfeasible. However, increasingly severe work conditions such as pressure and temperature, require the development of more resistant adhesives. This work objective is to analyze the mechanical and thermal properties of a commercial adhesive modified with Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNT) and graphene, as well as evaluate adhesion and adherence of metallic bonded joints trough single-lap shear test. In this regard, it was produced epoxy/MWCNT and epoxy/graphene composites with 0,1 and 0,5% wt. concentration of MWCNT and graphene. Each different composition mechanically characterized by tensile test, three-point bending flexural test, uniaxial compression test accordingly to ASTM standards. Glass transition temperature (Tg) and other thermomechanical properties were evaluated using Dynamic Mechanical Analysis (DMA). Mechanical test results have shown enhancements of around 20% on Young modulus and 15% on break strength of epoxy/MWCNT composites. Improvements were also observed mainly for 0,5%wt nanofiller concentrations. The nanofiller s distribution and dispersion rate on the epoxy matrix were evaluated by Scanning Electronic Microscopy. Nos últimos anos, soluções para reparo e colagem de superfícies metálicas através da utilização de adesivo epóxi, vêm sendo cada vez mais desenvolvidas e empregadas na indústria. Aplicações bem-sucedidas são vistas, particularmente, na indústria offshore, onde o polímero termofixo é utilizado no reparo de tubulações com perda de espessura ou furo transpassante, de cascos de embarcações e de outras estruturas metálicas em plataformas de petróleo. O material, em conjunto com fibras de reforço tem substituído a solda metálica tradicional em situações nas quais esta é inviável. No entanto, condições de operação, como pressão e temperatura, cada vez mais severas exigem o desenvolvimento de adesivos epóxi mais resistentes. Este trabalho tem como objetivo o estudo de propriedades mecânicas e térmicas de adesivo epóxi comercial, aditivado com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) e grafeno, bem como a avaliação da adesão e aderência através da resistência mecânica de juntas de cisalhamento coladas em substrato de aço. Para isso, foram produzidos compósitos de adesivo epóxi/nanotubos de carbono com 0,1% e 0,5% em peso de nanotubos de carbono, além de compósitos adesivos epóxi/grafeno com 0,1%, 0,5% em peso de grafeno. Cada concentração foi caracterizada mecanicamente através de ensaios de tração, flexão em três pontos e compressão uniaxial de acordo com normas ASTM para cada ensaio. A temperatura de transição vítrea do adesivo e outras propriedades térmicas foram avaliadas por Análise Dinâmico-Mecânica (DMA). Os resultados de ensaios mecânicos demonstraram melhorias de até 20% no módulo de elasticidade e 15 % na resistência à ruptura para as aditivações com nanotubos de carbono. Ganhos nas propriedades de aderência também foram observados, principalmente para a concentração com 0,5 % de MWCNT. A eficiência do processo de mistura da resina epóxi/nanocarga foi avaliada por Microscopia Eletrônica de Varredura, onde analisou-se a distribuição e dispersão das nanocargas na matriz epóxi.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2018. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF). O escoamento interno turbulento em tubulações com canais compostos, pode transportar estruturas de grande escala quase-periódicas. Essas pulsações são o movimento responsável pelo transporte de massa energia e quantidade de movimento entre sub canais adjacentes. Elas estão presentes principalmente em reatores nucleares e trocadores de calor. A correta avaliação desse fenômeno, presente também em escoamentos laminares, é importante para predição da troca de calor convectivo, troca de massa e na avaliação da vibração gerada pelo escoamento. Portanto o estudo da dinâmica do escoamento é um fator de projeto que engloba eficiência e segurança de tais equipamentos. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar de maneira experimental e numérica o escoamento turbulento em um canal com seção retangular, contendo um duto circular em seu interior com uma fenda estreita entre a parede superior do canal. Avaliar a distribuição das médias e RMS da flutuação de velocidade axial em função da largura da fenda. Também pretende-se compreender a influência da variação do número de Reynolds, largura de fenda e diâmetro do tubo na dinâmica do escoamento. Com esse fim o trabalho é dividido em três etapas: Visualização do escoamento, Simulação numérica do escoamento e Caracterização das flutuações de velocidade utilizando anemometria de fio-quente. Com a técnica de visualização analisou-se duas relações W/D de 1,10 e 1,20, onde W é o diâmetro do tubo mais a largura da fenda e D o diâmetro. O fluído de trabalho foi a água em temperatura ambiente,  25 °C. O número de Reynolds baseado no diâmetro do tubo, velocidade média e viscosidade cinemática, sendo equivalente à 4.400. Em seguida desenvolveu-se o trabalho numérico baseado no trabalho de visualização, mas somente uma relação (W/D 1,10) foi simulada. Na simulação foi utilizado o software comercial ANSYS® CFX, aplicou-se o modelo de turbulência URANS/ SST, e para redução do domínio computacional recorreu-se a técnica de periodicidade translacional no domínio. Os experimentos com a anemometria de fio-quente o fluído de trabalho foi o ar a temperatura ambiente. Foi realizado experimentos com tubos de diâmetros D = 60mm e 101,6 mm de diâmetro. Analisou-se três números de Reynolds, ReD 14.500, 28.600 e 44.100, para o tubo de 60 mm e dois ReD 28.600 e 44.100 para o de 101,6 mm baseado nas mesmas escalas que os trabalhos anteriores. Além da influência do número de Reynolds, estudou-se três relações W/D 1,05, 1,10, 1,17 e quatro comprimentos de seção Lsc/D, 8,33, 16,67, 25,00 e 33,33, onde Lsc é o comprimento da seção de testes. No primeiro experimento, que consistia na visualização foi possível ver claramente a presença de estruturas de larga escala na região da fenda. Para a relação W/D = 1,10 a formação das estruturas iniciou-se a aproximadamente 6D a jusante do início da seção de testes. Não foi possível observar nenhuma estrutura ao aumentar a largura da fenda para W/D = 1,20, com um tubo de 33,33D. Com a simulação numérica obteve-se os campos médios de velocidade axial e energia cinética turbulenta adimensionalizados que mostram os menores valores na região da fenda. Na caracterização dinâmica, determinou-se o número de Strouhal equivalente a 0,15, velocidade convectiva normalizada com a velocidade média 0,54 e comprimento de onda equivalente a 3,6D, com uma diferença de 13%, 31% e 14%, respectivamente, em relação aos dados experimentais disponibilizados na literatura. Com a anemometria de fio-quente foi possível observar que para os menores números de Reynolds, foi possível detectar estruturas coerentes com comprimentos de tubos menores. Isso é visível principalmente para o tubo de menor diâmetro. O diâmetro do tubo, parece ter o mesmo efeito do número de Reynolds: necessita de menor comprimento de tubo para a formação de instabilidades a medida que o diâmetro aumenta. A largura de fenda proporciona um aumento das flutuações de velocidade na região próximo a fenda e é o principal fator para que ocorra ou não as instabilidades, conforme previsto na literatura. Turbulent internal flow in ducts with composite channels can carry quasi-periodic large-scale structures. These pulsations are the movement responsible for mass transport energy and momentum between adjacent sub-channels. They are mainly present in nuclear reactors and heat exchangers. The correct evaluation of this phenomenon, also present in laminar flows, is important for the prediction of the convective heat exchange, mass exchange and the evaluation of the vibration generated by the flow. Therefore, the study of flow dynamics is a design factor that encompasses the efficiency and safety of such equipment. The present work aims to characterize in an experimental and numerical way the turbulent flow in a channel with rectangular section, containing a circular duct in its interior with a narrow gap between the upper wall of the channel. Evaluate the distribution of the means and RMS of the axial velocity fluctuation as a function of the gap width. It is also intended to understand the influence of Reynolds number variation, gap width and tube diameter on the flow dynamics. With this purpose the work is divided into three stages: Flow visualization; Numerical flow simulation; and Characterization of velocity fluctuations using hot wire anemometry. With the visualization technique two W/D ratios of 1.10 and 1.20 were analyzed, where W is the pipe diameter plus the slot width and D the diameter. The working fluid was water at room temperature, ≈ 25° C. The Reynolds number based on tube diameter, mean velocity and kinematic viscosity, being equivalent to 4,400. Then the numerical work was developed based on the visualization work, but only one relation (W/D = 1,10) was simulated. In the simulation, the commercial software ANSYS® CFX was used, the URANS/SST turbulence model was applied, and for the reduction of the computational domain the technique of translational periodicity in the domain was used. In the experiment with hot wire anemometry the working fluid was air at room temperature. Experiments were performed with tubes with diameters D = 60 mm and 101.6 mm in diameter. Three Reynolds numbers, ReD 14,500, 28,600 and 44,100, were analyzed for the 60 mm tube and two ReD 28,600 and 44,100 for the 101.6 mm tube based on the same scales as the previous experiments. In addition to the influence of the Reynolds number, we studied three W/D ratios of 1.05, 1.10, 1.17 and four lengths Lsc/D section, 8.33, 16.67, 25.00 and 33.33, where Lsc is the length of the test section. In the first experiment, which consisted of visualization, it was possible to clearly see the presence of large scale structures in the region of the slit. For the W/D ratio = 1.10 the formation of the structures started at approximately 6D downstream of the beginning of the test section. No structure could be observed by increasing the width of the slit to W/D = 1.20, with a 33.33D tube. With the numerical simulation, the axial velocity and kinetic dimensionless fields were obtained, showing the smallest values in the gap region. In the dynamic characterization, the Strouhal number equivalent to 0.15, normalized convective velocity with a mean velocity of 0.54 and a wavelength equivalent to 3.6 D, with a difference of 13%, 31% and 14%, was determined. respectively, in relation to the experimental data available in the literature. It was observed with the anemometry of hot wire that, for the smaller numbers of Reynolds, it was possible detect coherent structures with lengths of smaller tubes. This is mainly visible to the smaller diameter tube. The diameter of the tube seems to have the same effect as the Reynolds number: it requires a smaller tube length for the formation of instabilities than the mean that the diameter increases. The gap width provides an increase in velocity fluctuations in the region near the gap and is the main factor for instability occurrences, as predicted in the literature. formation of the structures started at approximately 6D downstream of the beginning of the test section. No structure could be observed by increasing the width of the slit to W/D = 1.20, with a 33.33D tube. With the numerical simulation, the axial velocity and kinetic dimensionless fields were obtained, showing the smallest values in the gap region. In the dynamic characterization, the Strouhal number equivalent to 0.15, normalized convective velocity with a mean velocity of 0.54 and a wavelength equivalent to 3.6 D, with a difference of 13%, 31% and 14%, was determined. respectively, in relation to the experimental data available in the literature. It was observed with the anemometry of hot wire that, for the smaller numbers of Reynolds, it was possible detect coherent structures with lengths of smaller tubes. This is mainly visible to the smaller diameter tube. The diameter of the tube seems to have the same effect as the Reynolds number: it requires a smaller tube length for the formation of instabilities than the mean that the diameter increases. The gap width provides an increase in velocity fluctuations in the region near the gap and is the main factor for instability occurrences, as predicted in the literature.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-11-07T15:29:53Z No. of bitstreams: 1 Peterson Machado de Oliveira_.pdf: 3557303 bytes, checksum: 0639bd079ad8864f61fccb73df335d8e (MD5) Made available in DSpace on 2018-11-07T15:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peterson Machado de Oliveira_.pdf: 3557303 bytes, checksum: 0639bd079ad8864f61fccb73df335d8e (MD5) Previous issue date: 2018-05-11 CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Durante a etapa de projeto de fornos de unidades de destilação atmosférica são definidos limites para as temperaturas dos tubos da serpentina de aquecimento de petróleo, a fim de garantir sua integridade estrutural. Como estes equipamentos operam por anos, acabam por passar por modificações no projeto original e, portanto, faz-se necessário também que hajam ferramentas capazes de se adaptar e identificar os efeitos destas mudanças. No intuito de avaliar as condições de operação de um forno de uma destas unidades de destilação, neste trabalho realiza-se uma avaliação numérica em CFD - Computational Fluid Dynamics através do software Ansys CFX, onde a modelagem do escoamento reativo, turbulento e não isotérmico é implementada para simular o processo de combustão e a transferência de calor no interior do forno. A modelagem teve como base a solução das equações de conservação de massa, de quantidade de movimento, de energia e de espécies químicas, considerando a radiação térmica em meios participantes, além da modelagem por taxas finitas de reações químicas com o modelo Eddy Breakup - Arrhenius para representar a queima do combustível em dois passos. A turbulência foi representada no escoamento através do modelo k- e o espectro de absorção dos gases de combustão na radiação tpermica foi descrito pelo modelo WSGG - Weighted Sum of Gray Gases. A solução das equações de conservação em acoplamento aos demais modelos selecionados é desenvolvida pelo Método de Volumes Finitos. Para avaliar o fluxo médio de calor para o petróleo foi utilizado o software comercial HTRI Xfh 6.0 e seus resultados foram aplicados como condições de contorno no modelo numérico no CFX. A validação da modelagem é realizada por comparação com dados experimentais e numéricos disponíveis na literatura e por comparação com dados experimentais operacionais do forno. Como principais resultados apresentam-se os campos de temperaturas no interior do forno e a influência da geometria destes equipamentos no fluxo dos gases de combustão. Além disto, foi possível verificar o perfil de temperatura ao longo de cada tubo da serpentina de aquecimento individualmente bem como a distribuição de concentração de espécies químicas e taxas de transferência de calor na câmara de combustão. A modelagem numérica apresentou resultados mais próximos aos dados operacionais quando comparada a simulação com o software HTRI Xfh, mas em ambas as simulações as temperaturas obtidas estavam dentro da mesma ordem de grandeza, apresentando diferença máxima de 12,5% entre si.