[pt] Este trabalho objetiva o projeto, a construção e teste de um dispositivo para a recuperação da geometria de tubulações danificadas externamente por amassamento. O dano a ser reparado é caracterizado por mossas sem cava, implicando em uma alteração suave da superfície sem a ocorrência de defeitos ou de redução na espessura da parede do duto. Considera-se ainda que esta perturbação geométrica provocada pelo amassamento não afete a integridade de eventual cordão de solda presente na tubulação. Para a definição dos parâmetros geométricos dos corpos de prova, da carga de operação requerida nos ensaios e do material de construção do dispositivo (ferramenta) foram utilizados resultados de modelos analíticos aproximados e de soluções por elementos finitos. Neste caso, a representação da tubulação utilizada nos testes numéricos da operação do dispositivo considerou modelos com elementos de cascas finas incluindo efeitos não-lineares associados ao comportamento do material, a grandes deslocamentos e ao contato entre superfícies. Estas simulações numéricas permitiram avaliar-se as condições de solicitação e do funcionamento do dispositivo, necessárias para a execução dos procedimentos experimentais e para a identificação da integridade estrutural da tubulação ao final dos ensaios. Testes experimentais de operação do dispositivo foram realizados em dois especimens tubulares de aço: API5LGrB, com valor nominal de diâmetro 355.6mm (14aspas) e espessura 6.35mm (0.25aspas), ambos com 5m de comprimento. Nestes especimens, também instrumentados com extensômetros elétricos, foram inicialmente impostos amassamentos por punções com geometrias padronizadas do tipo esférico e cilíndrico (especimens de aço API5LGrB) e que resultaram na redução em 15% no diâmetro da tubulação. Em seguida, utilizando-se o dispositivo projetado para o desamassamento dos dutos, promoveu-se a recuperação da geometria de forma a deixar aparente uma indentação não superior a 5% do seu diâmetro nominal. Ensaios de inspeção não-destrutivos, realizados apos os procedimentos experimentais nos dutos, permitiram verificar-se a integridade das tubulações, revelando em ambos os casos a inexistência de descontinuidades na superfície do material . Utilizando- se ensaios numéricos e experimentais, uma metodologia foi desenvolvida para o dimensionamento , construção e a avaliação do protótipo de um dispositivo com as características de portabilidade e de operação adequadas à utilização com robôs autômatos de posicionamento remoto no interior de tubulações (G.I.R.I.N.O./CENPES, p. ex.). / [en] This work deals with design, construction and testing of a tool device for the repair of externally damaged pipes. It is aimed for repairing the so called smooth plain dent type of damage, with no reduction in the pipe wall thickness or any damage in the pipe welding. Geometric parameter definitions and required loading for the testing specimens and, the requirements for material properties to the device design and operation were obtained using simplified analytic solutions and finite element modeling analyses. Tested pipes were first numerically evaluated using finite element analyses, comprising thin-wall shell element models with non-linear material behavior, large displacements and surface contact effects. These numerical simulations allowed for the device functioning and loading evaluations, set requirements for the experimental procedure used and furnished a measure for the pipe structural integrity at the experiment`s onset. Experiments were performed on two 355.6mm diameter, 5m long , API class steel pipes: 5LGrB, with 6.35 thickness. Dents were applied to these specimens, monitored by electric strain-gages, by indenter tools with standard cylinder and sphere surface shapes causing a 15% reduction in the pipe diameter. Recovering of each pipe cross-section roundness was then imposed by a designed tool device, restoring its diameter measure to more than 95% of its original (nominal) value. Following this procedure, non-destructive tests were done with the pipes, with no damages in their material integrity found. Considering the obtained numeric and experimental results, a methodology has been proposed for design, construction and evaluation of a prototype device for piping damage recovery with the characteristics of good portability and operation, allowing for its use with remote operated robots (G.I.R.I.N.O./CENPES, for example).

[pt] A adaptação de um simulador numérico para a simulação da operação bicombustível Diesel-gás em motores com ignição por compressão foi realizada. O código-fonte em questão foi desenvolvido ao longo dos últimos anos pelo IFP, e uma modificação ao modelo da auto-ignição nele contido foi concluída neste estudo. As diversas etapas necessárias para a adaptação são apresentadas. Considerações foram feitas em relação à literatura existente para o assunto, e as hipóteses realizadas foram verificadas numericamente sempre que possível. Uma equação que relaciona os números de octanas do Diesel e do gás natural com a qualidade da auto-ignição de sua combinação resultante é proposta. Foi construída uma extensa base de dados necessária ao funcionamento do modelo, contendo as taxas de reação em função dos parâmetros físicos da mistura. Por fim, foi feita uma análise qualitativa de simulações bicombustível para um motor Diesel. / [en] The adaptation of a numerical simulator for the dual fuel Diesel-gas combustion in compression ignition engines was accomplished. The referred source code has been developed for the past years by the IFP, and a modification of its auto-ignition model was concluded during this study. The various steps needed for this adaptation are presented. All hypotheses were numerically verified when possible. A relation between auto-ignition quality and the combination of the octane numbers of Diesel and natural gas is proposed. A comprehensive reaction rates database required by the model was constructed. Finally, a qualitative analysis of dual fuel simulations in a Diesel engine was conducted.

[pt] Correntes de turbidez ocorrem tanto na natureza como em situações criadas pelo homem. Segundo alguns pesquisadores, grande parte das reservas de petróleo conhecidas no mundo estão armazenadas nos reservatórios de hidrocarbonetos formados a partir dos sistemas turbidíticos. Tendo em vista a importância dessas correntes, este trabalho pretende propor um modelo numérico consistente e com baixo custo computacional, capaz de auxiliar na previsão de sedimentação de bacias nos processos de modelagem estratigráfica no contexto do simulador numérico de sedimentação tridimensional com ênfase nos processos deposicionais em ambientes de talude plataforma e bacia, chamado Steno, e validar o modelo numérico proposto através de simulações físicas conduzidas no Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. O modelo numérico proposto é baseado nas equações de Navier-Stokes, que são resolvidas tirando-se a média na profundidade do perfil de velocidades característico. Além disso, uma aplicação gráfica tridimensional para simulação numérica de correntes de turbidez, chamada Turb3D, foi desenvolvida com base nas equações propostas. O programa possui uma interface gráfica amigável para o usuário no que diz respeito à entrada de dados, solução e visualização dos resultados. Os resultados obtidos mostraram que apesar do modelo numérico possuir um bom desempenho computacional, se comparado com os complexos modelos numéricos existentes, não foi possível reproduzir com precisão a evolução das correntes de turbidez e seus depósitos. Contudo, acredita-se que a abordagem dada ao problema de simulação numérica de correntes de turbidez apresentada neste trabalho pode fornecer bons resultados. Entretanto, é fundamental que seja dada continuidade a pesquisa, de modo que ajustes e melhorias ao modelo proposto possam ser realizadas. / [en] Turbidity currents occur in both natural and man-made situations. In agreement with some researchers, most of the world’s oil reserves are stored in hydrocarbon reservoir built by turbidity systems. Because of the importance of these currents, this work proposes a consistent and efficient numerical method for simulations of turbidity currents for basin sedimentations predictions in the stratigraphic modelling process, which will be incorporated to the numerical simulator of sedimentation 3D called Steno. In order to validate the proposed numerical model experiments were conducted at the Hydraulics Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul. The proposed numerical model is based on Navier-Stokes equations that are solved in the depth-average. Moreover, a three-dimensional graphic application for numerical simulations of turbidity currents called Turb3D was developed. The application user interface provides a common, user-friendly, graphical environment for pre-processing, solution and post-processing. Despite the good computational performance achieved by using this approach, the method presented did not reproduce accurately the evolution of turbidity current and their deposits. However, it is believed that the approach to the numeric simulation of the turbidity current problem given in this work can provide better results, although this research should continue and improvements should be made.

[pt] O Petróleo é formado por um conjunto de hidrocarbonetos. No reservatório, devido à altas pressões e temperaturas, encontra-se na forma de líquido. Conforme o petróleo escoa, a pressão cai assim como a temperatura, devido a perda de calor para o ambiente marinho, causando a liberação do gás dissolvido no petróleo tornando o escoamento bifásico. Adicionalmente, caso a temperatura caia abaixo da temperatura inicial de cristalização (TIAC), ocorre precipitação dos cristais, formando uma fase sólida que se deposita na parede interna das tubulações. Deposição de parafinas é um dos mais críticos problemas operacionais na produção e transporte de petróleo em linhas submarinas. O presente trabalho analisa numericamente a deposição de parafina em escoamento multifásico no interior de dutos para diversos padrões de fluxo. Investiga-se ainda a influência da presença da água e dos ângulos de inclinação da tubulação com a horizontal nas taxas de deposição. Para prever o escoamento multifásico utilizou-se o modelo de deslizamento e a deposição da parafina foi determinada baseada no modelo de difusão molecular. A modelagem desenvolvida foi validada com a simulação do escoamento ao longo de um duto curto, reproduzindo condições experimentais de laboratório. Os resultados obtidos para a espessura do depósito apresentaram excelente concordância com os dados experimentais e com os dados obtidos com o simulador comercial OLGA. Analisou-se o escoamento entre um poço produtor e uma plataforma na Bacia de Campos, onde determinou-se o impacto na perda de carga devido a diminuição do diâmetro interno da tubulação causada pelo aumento da espessura dos depósitos. Os resultados obtidos destes estudos apresentaram boa coerência física e razoável concordância com relação aos dados experimentais. / [en] Crude oil is formed by several hydrocarbons. At the reservoir, due to high pressures and temperatures, it is found in the liquid form. As the oil flows, its pressure drops as well as its temperature, due to a heat loss to the ambient, causing liberation of the gas dissolved in the oil and it becomes a two-phase flow. Further, if the temperature drops below the initial crystallization temperature, crystals precipitation occurs, forming a solid phase deposit at the inner pipeline walls. Wax deposition is one of the most critical operational problems regarding oil flow through subsea pipelines. This work, wax deposition in a multiphase flow is numerically predicted. The influence of a water phase and pipe inclination angle in the deposition rate is investigated. The Drift Flux Model was employed to predict the multiphase flow and the wax deposition was determined based on a Molecular Diffusion Model. The methodology was validated by investigating the flow in a short pipe, reproducing laboratory experimental conditions. The wax deposit thickness presented a excellent agreement with the experimental data and against results of commercial code OLGA. An existing oil production well in Campos Basin was modeled, and the impact in pressure drop due to cross section area reduction caused by progressive wax deposition on the pipe wall. The results obtained in this study demonstrated good physical consistency and a reasonable agreement with the compared experimental database.

[pt] A construção de poços através de formações salinas continua sendo um grande desafio na engenharia de perfuração em muitas províncias petrolíferas ao redor do mundo, notadamente offshore no Brasil, devido às suas propriedades mecânicas únicas, em particular, sua alta mobilidade de fluência sob condições de fundo de poço. Inicialmente, é necessário controlar o fechamento do poço durante a perfuração para permitir a instalação do revestimento. Mais tarde, o carregamento do revestimento nas seções cimentadas e não cimentadas é motivo de preocupação para evitar problemas de integridade do poço a longo prazo. No entanto, ocontato do sal com o revestimento pode fornecer uma barreira natural necessária e economicamente benéfica. Este trabalho consiste em extratos do projeto de pesquisa Avaliação do potencial de formações argilosas e evaporíticas atuarem como barreira externa ao revestimento para o abandono de poços, realizado pelo Grupo de Tecnologia e Engenharia de Petróleo (GTEP) da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Brasil. O objetivo deste trabalho é modelar o fechamento de um poço em sal ao longo de zonas de revestimento não cimentadas considerando anular aberto. Para isso, foi desenvolvida uma metodologia computacional, utilizando o código comercial de elementos finitos ABAQUS. Na primeira etapa, a fim de validar o protocolo de simulação, apresenta-se a reprodução de estudos sobre a formação de barreiras naturais em sal, reportados na literatura, considerando os modos de pequena e grande deformação do ABAQUS. A comparação entre os resultados obtidos demonstra uma diferença de tempo para o fechamento anular variando de alguns meses a alguns anos, dependendo da profundidade e do tipo de sal. Discussões sobre aspectos específicos da simulação de fluência em rochas salinas também são feitas nesta etapa. Na segunda etapa, é apresentada uma análise para estimar o tempo de fechamento do poço em condições de campo representativas das bacias brasileiras, acoplando os ajustes realizados na etapa anterior. O comportamento constitutivo do sal utilizado para simular a fluência em regime permanente foi o modelo de mecanismo duplo e os parâmetros são representativos do cenário offshore brasileiro. Como resultado, observa-se o potencial de formação de barreiras naturais em camadas salinas para operações de tampão permanente e abandono. Em ambas as simulações, o fechamento anular é feito utilizando modelos 2D de estado plano de deformação e axissimétrico, representando a seção transversal e longitudinal, respectivamente. As etapas de simulação são divididas em campo de tensão de equilíbrio inicial (geostática) seguido de perfuração e fluência simulada como um material viscoelástico. / [en] Wellbore construction through salt formation remains a great challenge in drilling engineering in many oil provinces around the world, notably offshore Brazil, due to its unique mechanical properties, in particular, its high creep mobility under downhole conditions. Initially, it is necessary to control wellbore closure during drilling in order to allow casing installation. Later, the loading of the casing in both the cemented and uncemented sections is cause of concerns to prevent issues of long-term wellbore integrity. However, the contact between the salt and the casing can provide a necessary and economically beneficial natural barrier. This work consists of extracts of the research project Evaluation of the potential of clayey and evaporitic formations to act as an external barrier to the casing for the abandonment of wells, carried out by the Group of Technology and Petroleum Engineering (GTEP) at the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro, Brazil. The aim of this work is to model wellbore closure in salt throughout uncemented casing zones considering open annular. For this, a computational methodology was developed, using the commercial finite element code ABAQUS. As the first stage of the study, in order to validate the simulation protocol, the reproduction of studies about the formation of natural barriers in salt, reported in the literature, is presented, considering the small and large deformation modes of the ABAQUS. The comparison between the results obtained demonstrates a time difference for annular closure ranging from a few months to a few years, depending of depth and type of salt. Discussions on specific aspects of creep simulation in salt rocks are also made at this stage. In the second stage of the work, is presented an analysis to estimate the wellbore closure time under field conditions representative of the Brazilian basins, coupling the adjustments made in the previous stage. The salt constitutive behavior used to simulate the steady-state creep was double mechanism model and the parameters are representative of the Brazilian offshore scenario. As a result, it is observed the potential for the formation of natural barriers in saline layers for permanent plug and abandonment operations. In both simulations, annular closure is performed using 2D models of plane strain and axisymmetric, representing the cross section and longitudinal section, respectively. The simulation steps are divided into initial equilibrium stress field (geostatics) followed by drilling and simulated creep as a viscoelastic material.

[pt] A crescente demanda global por energia e a finitude dos recursos fósseis despertaram grande interesse pelo uso de energias renováveis e tecnologias menos poluentes. Neste contexto, este trabalho introduz uma simulação numérica de um sistema híbrido on-grid de uma unidade combinada de calor e potência (CHP) para microaplicações residenciais e industriais. O sistema é composto por uma célula a combustível tipo membrana polimérica (PEMFC) de 5 kW acoplada a um reformador de gás natural, painéis fotovoltaicos (245 W) e baterias (100 Ah cada) conectados à rede elétrica através de um inversor híbrido bidirecional. Uma análise energética foi desenvolvida para validar a rotina computacional e determinar a vazão de gás natural. Em seguida, foi realizada uma análise econômica baseada na evolução do fluxo de caixa dos usuários e no custo cumulativo total do sistema no horizonte de 2020 a 2040, de forma a investigar a influência das taxas de incremento das tarifas de energia elétrica e gás natural, diferentes configurações do sistema, do número de consumidores e do fator de aproveitamento de créditos na rede. Diferentes tipos de tarifa (convencional e branca) e a possibilidade de cogeração com o rejeito térmico da PEMFC também foram avaliados. Ao final, uma análise ambiental foi desenvolvida para avaliar a contribuição para o potencial de aquecimento global do micro-CHP. Paybacks entre 6 e 20 anos de operação do sistema foram alcançados para diferentes combinações dos parâmetros examinados considerando-se a adesão no ano de 2020. Adicionalmente, fortes reduções no custo cumulativo total foram obtidas levando-se em conta a queda prevista nos custos de aquisição dos componentes para as próximas décadas. Finalmente, emissões equivalentes até 30 porcento inferiores às da eletricidade da matriz energética nacional e do fornecimento de calor por queima de gás natural foram calculadas com uso da cogeração no atendimento da demanda térmica dos usuários. / [en] The growing global energy demand and fossil resources depletion have triggered great interest in the use of renewable energy and low emission technologies. In this context, this work introduces a numerical simulation of an on-grid hybrid system of a combined heat and power unit (CHP) for residential and industrial micro-applications. The system consists of a 5 kW proton-exchange membrane fuel cell (PEMFC) coupled to a natural gas reformer, photovoltaic panels (245 W) and batteries (100 Ah each) connected to the grid through a bidirectional inverter. An energy analysis was carried out to validate the computational routine and assess the natural gas flow and the thermal and electrical efficiencies of the CHP unit. Afterwards, an economic analysis was developed to determine the consumers cash flow progression and the total cumulative cost of the system in an 2020-2040 horizon in order to investigate the influence of increasing natural gas and electricity tariffs, different system configurations, the number of consumers and the reverse metering factor from the grid. Different types of tariffs (conventional and alternative) and the possibility of cogeneration with the thermal rejection from the PEMFC were also evaluated. At last, an environmental analysis was developed to assess the contribution to the global warming potential of the micro-CHP. Paybacks between 6 and 20 years of system s operation were achieved for different combinations of the studied parameters considering beginning of operation in 2020. Additionally, great reductions in the total cumulative cost were obtained considering the predicted decrease in system s components acquisition costs for the next decades. Finally, reductions in CO2 emissions of up to 30 percent compared to those of the electricity from the Brazilian energy matrix and heat supply from burning natural gas were obtained when cogeneration from CHP unit was accounted to meet the consumers thermal demand.

[pt] Gridshells são estruturas leves que combinam eficiência e arquiteturas atraentes. Devido ao fato de a transmissão de esforços ocorrer majoritariamente por compressão, esse tipo de estrutura é suscetível a flambagem. Este estudo buscou avaliar como determinados fatores influenciam na instabilidade desse tipo de estruturas e, assim, estabelecer pontos de referência para o desenvolvimento de projetos. Foi realizado um estudo paramétrico de gridshells de malha quadrangular reforçados por cabos a partir de simulação numérica, em que foi investigado o efeito da presença de cabos, o efeito do nível de protensão e efeito de imperfeições iniciais. Os resultados mostraram um benefício geral com o reforço de cabos, aumentando de maneira considerável a carga de flambagem da estrutura, além de proporcionar um aumento nas frequências naturais do sistema. Contudo, os resultados mostraram uma redução significativa na resistência a flambagem, bem como uma alteração nas frequências naturais com a presença de imperfeições. Desse modo foi possível concluir que gridshells são estruturas altamente não lineares e sensíveis a imperfeições, tanto no aspecto dinâmico como estático. / [en] Gridshells are lightweight structures that combine efficiency and attractive architecture. Due to the fact that the load is mainly carried by compression, this type of structure is susceptible to buckling, thus the stability check is essential. This study investigated how certain factors influence the stability of this type of structure and targeted reference points for the designers. A parametric study was conducted through numerical simulations, in which it was investigated the effect of the presence of a cable net, the level of prestress on the cables and the effect of initial imperfections. The results showed a benefit from the adoption of the cable net as a reinforcement, increasing considerably the buckling load, as well as the natural frequencies of the system. However, a significant reduction of the buckling load and a change in the natural frequencies with the presence of the imperfection were observed. Thus, it was concluded that gridshells are highly nonlinear structures and sensitive to imperfections, so much in the static aspect as dynamically.

[pt] Esta dissertação trata da realização e comparação das diferentes configurações de aplicação de carga no Ensaio Brasileiro com discos de argamassa cimentícia. Desenvolvido por (Carneiro 1943) o ensaio brasileiro busca avaliar a resistência a tração dos materiais de maneira indireta. As configurações de ensaio estudadas são: aplicação direta de carga, utilização de ripas de madeira entre o disco e a máquina, utilização de tiras de papelão entre o corpo de prova e a máquina, emprego de mordentes de aço envolvendo o disco, utilização de barras de aço entre o disco e a máquina e uma mudança na geometria do disco com cortes retos nas extremidades superior e inferior do mesmo. Para analisar a abertura de fissuras, fotos foram tiradas ao longo do ensaio. Uma das faces do disco foi caracterizada com padrão pontilhado a fim de possibilitar a análise por meio de correlação digital de imagem (DIC) utilizando-se o programa GOM Correlate. A análise experimental de maneira geral foi satisfatória, exceto os resultados com o uso de mordentes de aço, pois as rigidezes iniciais dos discos ensaiados nessa condição de aplicação de carga foram bem distintas. Não foi possível a análise da abertura de fissura nos estágios iniciais por DIC. Além dos ensaios brasileiros, foram realizados ensaios de compressão uniaxial para obter as propriedades mecânicas do material, como módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson. Realizou-se um estudo numérico para as condições de aplicação direta de carga e com o uso de mordentes de aço, a fim de avaliar a distribuição de tensões no corpo de prova e comparar com os resultados experimentais. Utilizou-se o programa Abaqus para a simulação numérica de elementos finitos com elementos de contínuo 2D e de interface para permitir a formação de fissuras. Em ambas as configurações de ensaio os resultados numéricos foram bastante próximos dos resultados experimentais. / [en] This study consists in the realization and comparison of the different configurations of the Brazilian test proposed in the literature. Developed by Carneiro (1943) the Brazilian test seeks to evaluate the tensile strength of materials indirectly. The tested configurations are: direct load application, use of wood slats between the disc and the machine, use of cardboard strips between the specimen and the machine, use of steel jaws surrounding the disk, use of steel bars between the disk and the machine and a change in the geometry of the disk with straight cuts on the upper and lower ends of the disk. In order to analyze the crack opening, photos were taken throughout test. One of the faces of the specimen was characterized with a speckled pattern to allow the analysis through the digital correlation of images performed using the GOM Correlate program. Experimental results were generally satisfactory, except for those with steel jaws, since the initial stiffness of the discs tested were quite different. It was not possible to visualize the appearance of cracks in the early stages of the tests through DIC analysis. In addition to the Brazilian tests, uniaxial compression tests were performed to obtain the mechanical properties of the material, such as modulus of elasticity and Poisson s ratio. A numerical study was performed with the boundary conditions of direct application of load and the use of steel jaws, in order to assess stress distribution and compare with the experimental results. The Abaqus program was used for numerical simulation. The disks were modeled with 2D continuum elements and interface elements represent the fractures. The numerical results were in good agreement with the corresponding experiments.

[pt] O presente trabalho apresenta evidências e visa confirmar as tendências gerais de que reparos feitos de materiais compósitos podem ser utilizados para restaurar completamente a integridade estrutural, desconsiderando efeitos de tempo, de segmentos de dutos que apresentam anomalias (defeitos) de perda de metal em sua superfície externa, causados por corrosão ou erosão. Sete espécimes tubulares de API 5L Gr. B e dez espécimes tubulares de API 5L X65 foram testados até a ruptura por meio de testes hidrostáticos monotônicos, com diâmetro externo nominal de 323,9 mm e espessura nominal de 8,38 mm. Duas amostras testadas não tinham defeitos. Seis espécimes apresentavam defeitos e não foram reparados. Nove espécimes apresentavam defeitos e foram reparados usando três sistemas de reparo de compósito diferentes. Os defeitos continham profundidades variando entre 40 por cento, 55 por cento e 70 por cento da espessura do tubo. Os reparos foram baseados em compósitos de epóxi e fibra de carbono, epóxi e fibra de vidro, e poliuretano e fibra de vidro. (FREIRE, VIEIRA, et al., 2019) Para a constatação dos resultados experimentais foram implementadas metodologias analíticas e numéricas. O método analítico utiliza equações normativas semiempíricas (ISO 24817) e da teoria de reparos para dutos (Equação de Equilíbrio). A avaliação numérica consiste no método de elementos finitos para modelagem do problema através do software ANSYS (marca registrada). Os sistemas de reparo dos três fornecedores mostraram ser eficazes e que reparos de compósitos podem restaurar completamente a integridade estrutural de dutos com defeito externo, desconsiderando efeitos de tempo, conforme o Fator de Resistência Remanescente (RSF) calculado. Os resultados dos testes mostraram que métodos analíticos e numéricos podem ser usados para compreensão do comportamento mecânico do problema. / [en] The present work presents evidence and aims to confirm general trends that repairs made of composite materials can be used to completely restore the structural integrity, disregarding the effects of aging, of pipeline segments that show anomalies (defects) in metal loss on their external surface, as a result by corrosion or erosion. Seven tubular specimens of API 5L Gr. B and ten tubular specimens of API 5L X65 were tested to rupture using monotonic hydrostatic tests, with a nominal external diameter of 323.9 mm and a nominal thickness of 8.38 mm. Two samples tested had no defects. Six specimens were defective and were not repaired. Nine specimens were defective and were repaired using three different composite repair systems. The defects contained depths ranging from 40 percent, 55 percent and 70 percent of the tube thickness. The repair systems were based on composites of epoxy and carbon fiber, epoxy and fiberglass, and polyurethane and fiberglass. (FREIRE, VIEIRA, et al., 2019) To verify the experimental results, analytical and numerical methodologies were implemented. The analytical method uses semi-empirical normative equations (ISO 24817 and ASME PCC-2) and repair theory for pipelines (Equilibrium Equation). Numerical evaluation consists of the finite element method for modeling the problem using ANSYS (trademark) software. The repair systems of the three suppliers proved to be effective according to the Remaining Resistance Factor (RSF) calculated, disregarding the effect of aging. The test results showed that analytical and numerical methods can be used to understand the mechanical behavior of the problem and that composite repairs can completely restore the structural integrity of pipelines with a loss in external wall thickness, avoiding production downtime and reducing the risk of accidents.

[pt] O processo de manufatura de fitas adesivas geralmente envolve uma etapa de retirada dos solventes presentes na solução revestida e formação de uma camada de material semi- sólido sobre um substrato impermeável. Devido a alta espessura de adesivo requerida no produto final e a alta concentração de solventes característica da solução revestida, a secagem se torna, muitas vezes, o gargalo do processo produtivo. Ganhos de produtividade em linhas que podem produzir centenas de milhares de metros quadrados de fita adesiva por mês são importantes para viabilizar incrementos na oferta ou redução dos custos operacionais. Esta dissertação apresenta a análise do processo de secagem de soluções poliméricas revestidas sobre substratos impermeáveis através do desenvolvimento de um modelo matemático para representar os fenômenos de transferência de calor e massa. Também propõe uma metodologia para atingir ganhos de produtividade utilizando um programa computacional especialmente desenvolvido para simulação do processo de secagem. A utilidade da metodologia e da simulação é demostrada por um estudo de caso realizado na manufatura de fitas adesivas da 3M do Brasil. / [en] In the manufacturing process of adhesive tapes usually there is a step where the solvents of solution are evaporated in order to allow the formation of a semisolid layer of material over a suitable substrate. As the final product requires high coating weight and solvent concentration on adhesive solution is high as well, the drying becomes, most of the time, the constraint of the overall process. Productivity increase on machines that can produce hundred of thousands of square meters of adhesive tapes per month can represent additional sale volumes or possibility to reduce operating costs. This dissertation presents the analysis of drying process of polymeric solutions coated over impermeable substrates through the development of a mathematical model to represent the heat and mass transfer. It also proposes a methodology to achieve productivity increases using a computer code specially developed to simulate the drying process. The power of this methodology and of the computer- aided simulation is showed by a case study in the manufacturing department of adhesive tapes at 3M Brazil.