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Uma metodologia para o estudo da flambagem de dutos aquecidosMendonça Belmont, Gustavo January 2006 (has links)
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Previous issue date: 2006 / O projeto e a manutenção de tubulações submetidas a altas pressões e variações de temperatura vem despertando especial interesse das empresas que lidam com este eficiente meio de transporte. Nos dutos submetidos a variações de temperaturas e altas pressões, surgem forças compressivas ao longo do seu eixo. Estas forças ocorrem devido às restrições impostas pelo solo à livre expansão axial do duto. Estes efeitos podem fazer com que as forças compressivas alcancem um valor crítico, induzindo à flambagem vertical ou lateral o que pode levar a ruptura da tubulação. No presente trabalho apresenta-se uma metodologia para o estudo da flambagem térmica de dutos com a finalidade de determinar a temperatura segura de operação, que é um parâmetro indispensável ao projeto deste tipo de estrutura. Tanto a flambagem lateral (snaking) como a flambagem vertical (upheaval buckling) são considerados. Procedimentos analíticos e numéricos são aqui investigados. A grande vantagem dos procedimentos analíticos implementados neste trabalho é que eles permitem uma avaliação rápida da influência de diversos parâmetros (rigidez do tubo, reação do solo, peso do duto, profundidade de enterramento, etc.), o que é muito útil em um projeto ou verificação. Contudo, as simplificações adotadas podem fazer com que os resultados obtidos não correspondam a situações reais encontradas em campo. No entanto, uma modelagem mais realista do problema da flambagem térmica de dutos requer a utilização de métodos numéricos, sendo que o Método dos Elementos Finitos (MEF) foi adotado neste trabalho. O procedimento adotado consiste em realizar uma análise não-linear de um duto imperfeito para determinar a curva temperatura versus deslocamento transversal, cujo ponto limite de mínimo corresponde à temperatura segura de operação. Neste trabalho, o programa ABAQUS (HKS, 2001) foi utilizado para realizar as análises através do MEF. Este procedimento permite estudar a influência não só dos parâmetros citados anteriormente, como também das imperfeições existentes, sobre a temperatura segura de um sistema solo-duto. Neste trabalho serão estudados os efeitos da amplitude, comprimento e forma das imperfeições. Além disso, o caso teórico de dutos perfeitos pode ser estudado de maneira bastante satisfatória simplesmente considerando imperfeições (geométricas ou de carregamento) muito pequenas, o que permite a comparação com as soluções analíticas consideradas anteriormente. Uma característica importante do procedimento apresentado neste trabalho é a utilização da resposta obtida pelos modelos analíticos na definição da malha de elementos finitos a ser utilizada na análise do duto. Isto permite a construção rápida de uma malha de elementos finitos que leve a resultados precisos mesmo utilizando uma quantidade relativamente pequena de elementos, o que é muito importante do ponto de vista prático devido ao alto custo computacional de uma análise não-linear. Por fim, os resultados numéricos e analíticos decorrentes da análise dos dutos aquecidos na flambagem vertical e lateral são comparados, de forma a validar a metodologia proposta
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Sistema trinocular baseado em triangulação inversa para aquisição simultânea da geometria e textura da superfície interna de dutosHaertel, Maryah Elisa Morastoni January 2015 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:06:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / Dutos são o meio mais eficaz de transporte de derivados de petróleo e gás natural. Para evitar acidentes neste sistema de transporte ? que causa danos econômicos e ambientais ? estão sujeitos a normas internacionais de inspeção e manutenção, garantindo a integridade e a eficiência do duto. O transporte de líquidos e gases, muitas vezes realizado em elevadas pressão e temperatura, pode causar danos nos dutos. A corrosão e a abrasão são os efeitos que mais têm impacto, expondo a riscos a integridade de dutos em operação. A principal consequência é a diminuição da espessura da parede do duto, tornando-o mais suscetível a trincas e rompimentos. Desta forma, a avaliação da geometria interna do duto tem um caráter essencial nas ações de prevenção. Para este fim, no mercado há várias ferramentas capazes de medir a geometria interna, baseados em diferentes princípios de medição. Porém, além da informação geométrica, a caracterização da textura do duto também é importante, auxiliando na identificação e classificação dos defeitos. A fusão destes dados permite aos inspetores reunir mais informações sobre o estado da parede interna do duto, auxiliando nas tomadas de decisão. Neste sentido, a motivação deste trabalho é a demanda por um sistema de visão computacional que se desloca no interior do duto. O objetivo é projetar, construir e avaliar um sistema óptico de medição composto por múltiplas câmeras para a aquisição de geometria e textura da superfície interna de dutos baseado na projeção inversa usando correlação. O protótipo multicâmera para dutos de 200 mm (8") de diâmetro foi construído para este fim e testado. Os resultados obtidos em laboratório apresentaram erro sistemático de 0,3 mm no valor do raio medido. O sistema é capaz de medir um anel axial de 50 mm por posicionamento. Notou-se também a característica multidiâmetro do sistema, que mede tubos de 150 a 250 mm de diâmetro. As medições possuem resolução angular de 1° e axial de 1 mm, valores que podem ser ajustados dependendo da necessidade na inspeção. O resultado do método é uma nuvem de pontos intrinsecamente organizada numa malha regular usando coordenadas cilíndricas.<br> / Abstract : Pipelines are the most efficient way to transport gas and oil products. To ensure integrity, efficiency and avoid accidents in pipelines- that cause economic and environmental damages - they are subjected to international inspection and maintenance standards. The transport of liquids and gases, often at high pressure and temperature, can damage pipelines. Corrosion and abrasion are the damaging agents which have most impact, exposing to risk the integrity of pipelines in operation. The main consequence is the reduction of the pipe wall, making it more sensitive to cracks and leaks. Thus, the evaluation of pipe's internal geometry is an essential prevention issue. There are several inspection tools able to evaluate the internal geometry integrity based on different measuring principles. However, in addition to the geometric data, the characterization of the inner pipe texture is also important. Combination of geometry and surface texture data help the decision making process about the integrity of the internal wall of pipes. The motivation of this work is the demand for a machine vision system that moves inside the pipeline, and helps the identification and localization of internal defects in pipes. The goal is to design, build and evaluate an optical measurement system composed of multiple cameras for the acquisition of geometry and texture of the inner surface of pipelines using object space oriented point selection for correlation. A three camera prototype for pipes of 200 mm (6 ") diameter was built and tested. The results of laboratory experiments presented an systematic error of 0.3 mm in radius values. The system is able to measure a ring with axial length of 50 mm. It is also noteworthy that the prototype is capable of measuring a wide range of diameters (150 mm to 250 mm). Measurements have angular and axial resolution of 1 ° and 1 mm respectively, values that can be adjusted depending on inspection needs. The results produce a point cloud intrinsically organized in a regular mesh using a cylindrical coordinate system.
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Análise de variantes de processos de soldagem visando o revestimento com inconel 625 de tubos em aço API X46Teichmann, Erwin Werner January 2016 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:18:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / Atualmente os campos do Pré-Sal, respondem por 22% da produção de petróleo nacional. Para garantir a longevidade, eficiência e redução de riscos de acidentes ambientais, é necessária a utilização de tubos revestidos internamente com ligas de níquel. A soldagem a arco ainda tem papel importante como processo de revestimento, devido ao seu relativo baixo investimento e simplicidade operacional. Dentre estes processos, tem larga aplicação no Brasil, a soldagem TIG hot wire (HW) automatizada. Os fabricantes nacionais deste tipo de produto se defrontam com dificuldades durante sua produção que geram custos com sucata e retrabalho. Em função disso, este trabalho teve como objetivo analisar procedimentos de revestimento com liga Inconel 625 mediante soldagem pelos processos arco submerso e MIG/MAG, na posição vertical descendente, atendendo aos requisitos de baixa diluição (teor de Fe no depósito menor que 10 %). No caso específico do processo MIG, algumas variantes foram testadas, como o uso de corrente pulsada, corrente alternada adaptativa, várias geometrias e técnicas de tecimento. Além disso, foram estudados os efeitos do gás Ar com 5% de H2 (em contraste com o gás Ar com 2 %O2, mais tradicional) no que diz respeito à redução da diluição e a possibilidade de ocorrer trinca a frio ao soldar sobre aço API X46. Na soldagem pelo processo arco submerso na posição plana a diluição foi bastante alta (em torno de 30 %), mesmo ao utilizar polaridade negativa. Não foi possível conseguir cordões satisfatórios com arco submerso na posição vertical, pois o fluxo arrastava o metal ainda fundido. Para o processo MIG/MAG aplicado na posição vertical descendente, através da utilização de uma trajetória retangular de tecimento, com variação da velocidade transversal em vários trechos, e o uso da soldagem empurrando, foram conseguidos valores de diluição menores que 10 %. Isso resultou em teores de ferro suficientemente baixos para garantir a resistência à corrosão. Com o uso do gás contendo hidrogênio, houve redução da diluição e não foram observadas trincas a frio nos corpos de prova CTS confeccionados. A produtividade alcançada (em termos de área depositada por unidade de tempo) com o processo MIG/MAG foi mais de cinco vezes maior que aquela obtida pelo procedimento TIG HW aplicado industrialmente.<br> / Abstract : Pre-salt offshore oil fields currently produce 22% of Brazil?s crude oil. In order to ensure longevity and efficiency and to reduce environmental risks, the use of pipes cladded internally with corrosion resistant alloys such as nickel is vital. Arc welding plays an important role in cladding processes because of its affordability and simplicity. The automated TIG hot wire process is commonly used in Brazil for this purpose. Local producers of cladded pipes face some issues that compromise their performance and generate costs associated with scrap and rework. With this in mind, the objective of this work is to address the development of innovative cladding procedures to apply layers of Inconel 625 using the MIG/MAG and submerged arc processes in a vertical downhill position and achieve low dilution requirements (less than 10% iron content on the deposits). For the MIG/MAG process, some variants were tested such as the use of pulsed arc, adaptative variable polarity, new weaving techniques, and geometries. Additionally, the use of argon with 5% hydrogen as shielding gas (instead of the more traditional argon with 2% oxygen) was tested in order to determine its effect on dilution and the occurrence of cold cracks when welding API X46 steel. Submerged arc welding resulted in high dilution (about 30%), even when applying reverse polarity. Satisfactory results could not be achieved with the submerged arc process in the vertical downhill position, since the movement of flux drags the molten metal down. The MIG/MAG process applied in the vertical downhill position, associated with: special weave techniques, variable travel speed, rectangular shaped geometry and forehand welding, achieved the target value of less than 10% dilution. This resulted in sufficiently low iron content to assure corrosion resistance. Use of the argon-hydrogen mix reduced dilution without compromising cold crack susceptibility, which was confirmed in CTS tests. From a productivity point of view (area covered versus elapsed time), the MIG/MAG process was more than five times more efficient than the current TIG hot wire.
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Uma metodologia para o estudo da flambagem de dutos aquecidosMendonça Belmont, Gustavo January 2006 (has links)
Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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Previous issue date: 2006 / O projeto e a manutenção de tubulações submetidas a altas pressões e variações de temperatura vem despertando especial interesse das empresas que lidam com este eficiente meio de transporte. Nos dutos submetidos a variações de temperaturas e altas pressões, surgem forças compressivas ao longo do seu eixo. Estas forças ocorrem devido às restrições impostas pelo solo à livre expansão axial do duto. Estes efeitos podem fazer com que as forças compressivas alcancem um valor crítico, induzindo à flambagem vertical ou lateral o que pode levar a ruptura da tubulação. No presente trabalho apresenta-se uma metodologia para o estudo da flambagem térmica de dutos com a finalidade de determinar a temperatura segura de operação, que é um parâmetro indispensável ao projeto deste tipo de estrutura. Tanto a flambagem lateral (snaking) como a flambagem vertical (upheaval buckling) são considerados. Procedimentos analíticos e numéricos são aqui investigados. A grande vantagem dos procedimentos analíticos implementados neste trabalho é que eles permitem uma avaliação rápida da influência de diversos parâmetros (rigidez do tubo, reação do solo, peso do duto, profundidade de enterramento, etc.), o que é muito útil em um projeto ou verificação. Contudo, as simplificações adotadas podem fazer com que os resultados obtidos não correspondam a situações reais encontradas em campo. No entanto, uma modelagem mais realista do problema da flambagem térmica de dutos requer a utilização de métodos numéricos, sendo que o Método dos Elementos Finitos (MEF) foi adotado neste trabalho. O procedimento adotado consiste em realizar uma análise não-linear de um duto imperfeito para determinar a curva temperatura versus deslocamento transversal, cujo ponto limite de mínimo corresponde à temperatura segura de operação. Neste trabalho, o programa ABAQUS (HKS, 2001) foi utilizado para realizar as análises através do MEF. Este procedimento permite estudar a influência não só dos parâmetros citados anteriormente, como também das imperfeições existentes, sobre a temperatura segura de um sistema solo-duto. Neste trabalho serão estudados os efeitos da amplitude, comprimento e forma das imperfeições. Além disso, o caso teórico de dutos perfeitos pode ser estudado de maneira bastante satisfatória simplesmente considerando imperfeições (geométricas ou de carregamento) muito pequenas, o que permite a comparação com as soluções analíticas consideradas anteriormente. Uma característica importante do procedimento apresentado neste trabalho é a utilização da resposta obtida pelos modelos analíticos na definição da malha de elementos finitos a ser utilizada na análise do duto. Isto permite a construção rápida de uma malha de elementos finitos que leve a resultados precisos mesmo utilizando uma quantidade relativamente pequena de elementos, o que é muito importante do ponto de vista prático devido ao alto custo computacional de uma análise não-linear. Por fim, os resultados numéricos e analíticos decorrentes da análise dos dutos aquecidos na flambagem vertical e lateral são comparados, de forma a validar a metodologia proposta
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Sistema embarcado para aumento da autonomia de perfilômetro a laser aplicável ao interior de dutosBorba, Vitor Farias de January 2015 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:06:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / É comum na indústria petrolífera a utilização de dutos para transporte de óleo e gás. Devido ao ambiente hostil em que operam, esses dutos estão sujeitos a avarias como corrosão e amassamentos. Com o objetivo de auxiliar na identificação dessas avarias, foi desenvolvido em trabalhos anteriores um sistema de perfilômetria óptica que utiliza a triangulação cônica a laser e processamento de imagens para medir o perfil geométrico interno de dutos. Esse sistema de medição utiliza cabos para conectar o sensor a um computador, que processa as imagens e armazena os resultados das medições. A utilização de cabos restringe a autonomia de medição para aproximadamente cinquenta metros devido à perda de qualidade do sinal. Essa restrição limita o uso do perfilômetro a pequenos trechos do duto. Este trabalho avalia potenciais alternativas para o aumento da autonomia do perfilômetro, visando a inspeção de dutos de comprimento superior a novecentos metros. A pesquisa realizada indicou o uso de sistemas embarcados como a alternativa mais viável sem que haja o comprometimento das características metrológicas e funcionais do perfilômetro. Uma comparação entre as arquiteturas de sistemas embarcados revelou as possibilidades de (a) realizar o simples armazenamento das imagens, ou (b) o processamento embarcado através de soluções hibridas. As soluções foram desenvolvidas e analisadas experimentalmente para avaliar as características de consumo e desempenho. Esses testes apontaram o uso do sistema embarcado baseado na arquitetura CPU+GPU para processamento como a alternativa mais viável. Por fim, foram destacadas as modificações necessárias a esse sistema para futura implementação no perfilômetro a fim de dotá-lo da autonomia necessária para a aplicação em dutos de comprimento superior a novecentos metros.<br> / Abstract : The use of pipelines for oil and gas transportation is a common industry practice. Due to the hostile environment where they operate, these pipelines are subject to damages such as, corrosion and dents. An optical profilometer, which uses the conical triangulation combined with image processing, was previously developed to assess and quantify the amount of damages by measuring the inner geometry of pipelines. This measurement system uses cables to connect the sensor to a computer, which process the images, compute and saves the results. The use of cables restricts the measurement autonomy to fifty meters due to technical limitations. This restriction limits the use of the profilometer to small portions of the pipeline. This work evaluate potential alternatives to increase the profilometer autonomy, aiming the inspection of pipelines above nine hundred meters. The developed research pointed the use of embedded systems as the most viable alternative without degradation of the metrological and functional characteristics of the profilometer. A comparison between the embedded systems architectures revealed two possibilities: (a) save the images for later processing, or (b) embedded processing these images using hybrid devices. The solutions where developed and experimentally analyzed to evaluate the power consumption and performance characteristics. These tests indicated the use of an embedded system based on CPU+GPU architecture as the most viable alternative. To finalize, the necessary modifications for this system to future implantation in the profilometer where pointed.
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Tecnologias da geoinformação aplicada ao monitoramento e gerenciamento de obras de construção e montagem de dutosLOPES, Rodrigo Auer 31 January 2010 (has links)
Made available in DSpace on 2014-06-12T16:25:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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Previous issue date: 2010 / O acompanhamento das diversas etapas de um empreendimento para a construção
e montagem de um duto, atualmente, é feito através de sistemas que tem como
saídas planilhas e relatórios, não havendo a utilização de documentos cartográficos
ou um sistema que centralize os dados do processo. Isso acaba impossibilitando a
visão espacial da obra de construção de dutos e, tende a descentralizar os dados
necessários às diversas etapas do empreendimento. Essa da pesquisa elaborou o
modelo conceitual e implementou o modelo físico de um Sistema de Informações
Geográficas (SIG) para o gerenciamento e monitoramento de obras de construção e
montagem (C&M) de dutos. Na elaboração do modelo conceitual foram empregadas
técnicas de modelagem de dados espaciais, aliadas às técnicas de implantação de
faixa e C&M de dutos. O modelo físico foi implementado num ambiente de banco de
dados geográficos (BDG) com arquitetura integrada. O sistema proposto permitiu a
visualização geográfica e emissão de relatórios do avanço físico, da localização das
frentes de trabalho, de outras particularidades da obra e centralizou os dados
espaciais contribuindo para uma maior agilidade em operações de análise espacial e
de recuperação de dados
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Tecnologias da geoinformação aplicada ao monitoramento e gerenciamento de obras de construção e montagem de dutosLOPES, Rodrigo Auer 31 January 2010 (has links)
Made available in DSpace on 2014-06-12T16:31:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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Previous issue date: 2010 / O acompanhamento das diversas etapas de um empreendimento para a construção
e montagem de um duto, atualmente, é feito através de sistemas que tem como
saídas planilhas e relatórios, não havendo a utilização de documentos cartográficos
ou um sistema que centralize os dados do processo. Isso acaba impossibilitando a
visão espacial da obra de construção de dutos e, tende a descentralizar os dados
necessários às diversas etapas do empreendimento. Essa da pesquisa elaborou o
modelo conceitual e implementou o modelo físico de um Sistema de Informações
Geográficas (SIG) para o gerenciamento e monitoramento de obras de construção e
montagem (C&M) de dutos. Na elaboração do modelo conceitual foram empregadas
técnicas de modelagem de dados espaciais, aliadas às técnicas de implantação de
faixa e C&M de dutos. O modelo físico foi implementado num ambiente de banco de
dados geográficos (BDG) com arquitetura integrada. O sistema proposto permitiu a
visualização geográfica e emissão de relatórios do avanço físico, da localização das
frentes de trabalho, de outras particularidades da obra e centralizou os dados
espaciais contribuindo para uma maior agilidade em operações de análise espacial e
de recuperação de dados
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[en] NUMERICAL SIMULATION OF PIG MOTION THROUGH PIPELINES / [pt] SIMULAÇÃO DO DESLOCAMENTO DE PIGS EM TUBULAÇÕESCANDICE LOURENCO MONTEIRO 02 April 2012 (has links)
[pt] Tubulações industriais são a maneira mais segura, rápida e econômica de se transportar diferentes produtos, principalmente aqueles relacionados com a industria do petróleo. Essas tubulações sempre envolvem altos investimentos financeiros sendo, portanto, fundamental a garantia de um funcionamento contínuo, com o mínimo de interrupções.
Para isso são usados Pigs. Pigs são dispositivos utilizados com muita frequência e com várias finalidades, tais como limpeza e desobstrução de tubulações, retirada de água, vedação de linhas, separação de diferentes produtos, remoção de condensado, inspeção e em testes hidrostáticos.
O modelo aqui desenvolvido utiliza as equações unidimensionais da conservação de massa e da quantidade de movimento linear, para simular o movimento transiente do fluido. A equação de conservação de quantidade de movimento para o Pig é resolvida simultaneamente. Uma equação auxiliar para prever a vazão de fluido através do by-pass é proposta e acoplada ao sistema. Vários casos típicos são estudados, obtendo-se excelentes resultados. / [en] Industrial pipelines are the safest, fastes and the most economical way to transport a large range of products, mostly those related to the oil industry. Pipeline systems are usually associated with huge financial investiments, being of fundamental importance to sustain their continuous operation, and maintainning them, reducing the number of interruptions or accidents at a minimum level.
To accomplish that, pigs are used. Pigs are devices frequently used for many different purposes, a few of them are clemaming and dewatering a pipeline, sealing of a papeline, transport of different products, inspection and hydraulic tests all of them being accomplished without the interruption of the production lines.
The developed model uses the unidimensional conservation equation of mass and linear momentum to simulate the transient movement of the fluid. The conservation of linear momentum of the Pig is also solved, Auxiliary equation to predict the by-pass flow is also incorporated into the system.
several special cases are studied with very good results.
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Solução de instrumentação para detecção da qualidade do revestimento de dutos, com traçabilidade ótica em rede de sensores sem fio baseada no XBee.Santos, Ângelo Oliveira dos 28 February 2012 (has links)
Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-02-11T16:59:28Z
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Dissertação Mestrado PPGM Angelo Oliveira dos Santos.pdf: 2312063 bytes, checksum: 880385d9e55784f1b4dba0872fe4ff98 (MD5) / Approved for entry into archive by Uillis de Assis Santos (uillis.assis@ufba.br) on 2016-02-15T21:21:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1
Dissertação Mestrado PPGM Angelo Oliveira dos Santos.pdf: 2312063 bytes, checksum: 880385d9e55784f1b4dba0872fe4ff98 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-15T21:21:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1
Dissertação Mestrado PPGM Angelo Oliveira dos Santos.pdf: 2312063 bytes, checksum: 880385d9e55784f1b4dba0872fe4ff98 (MD5) / Os dutos de transporte de petróleo e seus derivados estão instalados por todo o mundo - na superfície da terra, enterrados ou submersos em rios e oceanos, estando sujeitos a desgastes externos e internos por ações físicas e reações químicas. No ano de 2008, a infraestrutura dutoviária do Brasil de petróleo, derivados, gás natural e outros produtos eram de 17.000 km de extensão. A ruptura dos dutos causa um grande impacto ambiental e prejuízos financeiros e de produção. Para evitar a corrosão direta e interna dos dutos, revestimentos são aplicados, isolando
os líquidos e sólidos que passam pelos dutos. Monitorar o estado desses revestimentos representa o passo seguinte para garantia da eficiência dos mesmos. Este trabalho apresenta uma proposta
de solução de instrumentação para detecção da qualidade de revestimento com traçabilidade ótica em dutos de transporte de água de produção e petróleo por uma rede de sensores sem fio utilizando módulos XBee, monitorada por uma aplicação desenvolvida em C#.
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Método para determinar o carregamento externo em dutos enterrados a partir da medição de tensões combinadas pela técnica de furo cego incrementalLothhammer, Lívia Rodrigues January 2016 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-31T03:11:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1
343680.pdf: 8136223 bytes, checksum: e2c517be94b01114439cffd37cec40fe (MD5)
Previous issue date: 2016 / A construção de malhas dutoviárias, instrumentos vitais para a economia de muitos países, surgiu da necessidade de transportar, com eficiência, agilidade e segurança, grandes volumes de óleo, gás e derivados. No Brasil, dutos estão normalmente enterrados. A cobertura de terra sobre eles oferece proteção física e mecânica. Todavia, a combinação entre fatores climáticos e geológicos poderia causar instabilidades do solo e, consequentemente, adicionar carregamentos significativos ao duto. Tais esforços imprevisíveis poderiam aumentar o risco de falhas em serviço ou mesmo acidentes no trecho enterrado, quando somados às cargas já existentes. Neste estudo, entende-se por tensões combinadas aquelas resultantes da ação simultânea de diferentes carregamentos que atuam no duto, incluindo as tensões residuais geradas na fabricação de tubos. Estas tensões são normalmente ignoradas do conjunto de tensões combinadas devido ao pouco conhecimento disponível sobre elas, bem como por sua difícil medição. No entanto, desprezá-las acaba por comprometer a determinação de alguns parâmetros de interesse, especialmente o carregamento axial atuante no duto em operação. Por isso, o presente estudo visa compreender os mecanismos de formação das tensões residuais na fabricação de tubos e, mais especificamente, mapear a distribuição destas em alguns exemplares selecionados, tipicamente utilizados na indústria de óleo e gás. Para tanto, um dispositivo óptico que combina a técnica do furo cego incremental (especificada na norma ASTM E837-13a) e a técnica de interferometria DSPI foi utilizado como ferramenta de medição dessas tensões. Os resultados experimentais apontam um comportamento equibiaxial entre as tensões residuais longitudinais e circunferenciais, além de perfis de tensões variáveis (na comparação entre as amostras de diferentes processos de fabricação) com predomínio de tensões compressivas na superfície externa dessas amostras. Posteriormente, define-se um conjunto de procedimentos para avaliar o carregamento induzido pelo solo através da medição das tensões combinadas, considerado a presença de tensões residuais.<br> / Abstract : Pipelines are vital instruments for economic activities as well as for the energy matrix of most countries. Their constructions are related to the need to transport large volumes of oil, gas and derivatives with efficiency, flexibility and security. Pipelines are usually buried in Brazil. The ground around the pipeline provides physical and mechanical protection. However, the combination between geological and climatic factors could cause ground instabilities and consequently could apply significate loads to the pipeline. These unpredictable loads could increase the risk of service failures or accidents in the pipeline when combined with existing loads. In this study, combined stresses are understood as those resulting from the action of various loading source simultaneously acting on the pipeline, including the residual stresses generated in the manufacturing of the pipe. Such stresses are usually ignored from the set of the combined stresses due to the little knowledge available as well as the difficulty for measuring them. However, disregarding residual stresses compromises the determination of some parameters of interest, especially the axial load acting on the pipeline under operation. Therefore, this study aims to understand the generation of residual stresses in the manufacturing of pipes and, more specifically, to map their distribution in some selected pipe samples that are typically used in the oil and gas industry. To this end, an optical portable device combining the hole-drilling technique (specified in ASTM E837-13a) and the interferometry DSPI technique was used as a measurement tool of these stresses. The experimental results have revealed an equibiaxial behavior between the longitudinal and circumferential residual stresses as well as non-uniform stress profiles (in the comparison among the pipes of the different manufacturing processes) with the predominance of compressive residual stresses on external surface of these pipes. Subsequently, this study defines a set of procedures to evaluate the external load induced by the ground throughout the measurement of the combined stresses and the consideration of the presence of residual stresses.
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