O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um pigmento vegetal, à base de tanino de árvore Mimosa (TAM) e cobre e sua aplicação em tintas antiincrustantes para proteção de embarcações e estruturas marítimas, comparadas com uma tinta anti-incrustante comercial. O pigmento sintetizado obtido, chamado tanato de cobre (TC) foi devidamente caracterizado através de análises de espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, análise do ponto de fusão e densidade, todas as análises comparativas ao extrato vegetal em seu estado natural, o tanino. Posteriormente, esse pigmento foi adicionado a formulações de tintas, que foram devidamente processadas, visando à obtenção de um revestimento com propriedade anti-incrustante. Através das análises do comportamento antifouling (teste de imersão) é possível afirmar que os revestimentos contendo o pigmento sintetizado TC apresentam eficiência similar à tinta comercial. Os testes de lixiviação de cobre mostraram que os revestimentos à base de TC liberam cobre em água do mar artificial e, portanto, se mostraram eficientes nos testes de imersão. Estes revestimentos também apresentaram excelentes resultados nos testes de aderência realizados em substrato metálico. É possível concluir que os revestimentos à base de TC se mostraram como alternativa na proteção antiincrustante para aplicação em embarcações e estruturas marítimas. / This paper presents the development of a plant-based pigment from the Mimosa tree and cooper and its application in antifouling paints to protect ships and marine structures. All the obtained paints were compared to a commercial antifouling paint. The pigment called Copper Tannate (TC) has been properly characterized through infrared spectroscopy analysis, thermal analysis, analysis of the melting point and density, all the analysis were compared to the natural plant extract, the Tannin (TAM). After that, the pigment was added to paints formulations, which were properly processed, in order to obtain an antifouling coating. The antifouling behavior analysis (immersion test) showed a similar result when compared to a commercial antifouling paint. The analysis of copper leaching showed that the coatings containing TC released copper in artificial seawater and therefore presented great results in the immersion tests. These coatings also showed excellent results in adhesion tests performed on a metallic substrate. It was concluded that TC is an alternative to antifouling paints to be used in ships and metallic structures submerged in seawater.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um pigmento vegetal, à base de tanino de árvore Mimosa (TAM) e cobre e sua aplicação em tintas antiincrustantes para proteção de embarcações e estruturas marítimas, comparadas com uma tinta anti-incrustante comercial. O pigmento sintetizado obtido, chamado tanato de cobre (TC) foi devidamente caracterizado através de análises de espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, análise do ponto de fusão e densidade, todas as análises comparativas ao extrato vegetal em seu estado natural, o tanino. Posteriormente, esse pigmento foi adicionado a formulações de tintas, que foram devidamente processadas, visando à obtenção de um revestimento com propriedade anti-incrustante. Através das análises do comportamento antifouling (teste de imersão) é possível afirmar que os revestimentos contendo o pigmento sintetizado TC apresentam eficiência similar à tinta comercial. Os testes de lixiviação de cobre mostraram que os revestimentos à base de TC liberam cobre em água do mar artificial e, portanto, se mostraram eficientes nos testes de imersão. Estes revestimentos também apresentaram excelentes resultados nos testes de aderência realizados em substrato metálico. É possível concluir que os revestimentos à base de TC se mostraram como alternativa na proteção antiincrustante para aplicação em embarcações e estruturas marítimas. / This paper presents the development of a plant-based pigment from the Mimosa tree and cooper and its application in antifouling paints to protect ships and marine structures. All the obtained paints were compared to a commercial antifouling paint. The pigment called Copper Tannate (TC) has been properly characterized through infrared spectroscopy analysis, thermal analysis, analysis of the melting point and density, all the analysis were compared to the natural plant extract, the Tannin (TAM). After that, the pigment was added to paints formulations, which were properly processed, in order to obtain an antifouling coating. The antifouling behavior analysis (immersion test) showed a similar result when compared to a commercial antifouling paint. The analysis of copper leaching showed that the coatings containing TC released copper in artificial seawater and therefore presented great results in the immersion tests. These coatings also showed excellent results in adhesion tests performed on a metallic substrate. It was concluded that TC is an alternative to antifouling paints to be used in ships and metallic structures submerged in seawater.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um pigmento vegetal, à base de tanino de árvore Mimosa (TAM) e cobre e sua aplicação em tintas antiincrustantes para proteção de embarcações e estruturas marítimas, comparadas com uma tinta anti-incrustante comercial. O pigmento sintetizado obtido, chamado tanato de cobre (TC) foi devidamente caracterizado através de análises de espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, análise do ponto de fusão e densidade, todas as análises comparativas ao extrato vegetal em seu estado natural, o tanino. Posteriormente, esse pigmento foi adicionado a formulações de tintas, que foram devidamente processadas, visando à obtenção de um revestimento com propriedade anti-incrustante. Através das análises do comportamento antifouling (teste de imersão) é possível afirmar que os revestimentos contendo o pigmento sintetizado TC apresentam eficiência similar à tinta comercial. Os testes de lixiviação de cobre mostraram que os revestimentos à base de TC liberam cobre em água do mar artificial e, portanto, se mostraram eficientes nos testes de imersão. Estes revestimentos também apresentaram excelentes resultados nos testes de aderência realizados em substrato metálico. É possível concluir que os revestimentos à base de TC se mostraram como alternativa na proteção antiincrustante para aplicação em embarcações e estruturas marítimas. / This paper presents the development of a plant-based pigment from the Mimosa tree and cooper and its application in antifouling paints to protect ships and marine structures. All the obtained paints were compared to a commercial antifouling paint. The pigment called Copper Tannate (TC) has been properly characterized through infrared spectroscopy analysis, thermal analysis, analysis of the melting point and density, all the analysis were compared to the natural plant extract, the Tannin (TAM). After that, the pigment was added to paints formulations, which were properly processed, in order to obtain an antifouling coating. The antifouling behavior analysis (immersion test) showed a similar result when compared to a commercial antifouling paint. The analysis of copper leaching showed that the coatings containing TC released copper in artificial seawater and therefore presented great results in the immersion tests. These coatings also showed excellent results in adhesion tests performed on a metallic substrate. It was concluded that TC is an alternative to antifouling paints to be used in ships and metallic structures submerged in seawater.

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:20:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suzuki_MauricioJun-DiHiroyama_M.pdf: 1999109 bytes, checksum: d41245aad316f0ae861128e4b001c40c (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Risers de produção são elementos tubulares que conectam a cabeça de um poço no fundo do mar a uma plataforma de petróleo, escoando a produção de óleo e gás. Para o estudo de uma sistemática para análise de operação e projeto de risers, faz-se muito importante o entendimento da modelagem matemática para previsão de seu comportamento estático e dinâmico e avaliação de sua vida útil. O objetivo dessa previsão é buscar uma melhor configuração para sua operação e projeto em função, principalmente, da profundidade de operação e das condições ambientais. Procedimentos numéricos têm sido desenvolvidos para determinar comportamento de um riser. Forças hidrodinâmicas, devido aos carregamentos ambientais, tais como esforços de ondas e correntezas marítimas, influenciam o comportamento de risers, e ainda, quando são conectados a plataformas flutuantes de produção, estas, estando também sujeitas à ação de ondas e correntezas, apresentam movimentos que se transferem aos risers. Essas excitações de diferentes origens geram esforços e tensões na estrutura dos risers. Outro fenômeno importante é oriundo dos esforços oscilatórios devido ao escoamento interno. O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência dos parâmetros do solo na resposta dinâmica de risers em catenária sob a ação do meio ambiente e movimentos de plataformas flutuantes / Abstract: Production risers are tubular elements that connect the head of an undersea well to the floating petroleum production facility. They transport oil, water and gas. For the study of a systematic approach to the analysis of the operation and the design of risers, the agreement of the mathematical models that predict the static and dynamic behavior and the evaluation of its service life are important. The objective of these models is to search for the best configuration for the operation and design of the riser. A critical concern is the complexity of operation and the environmental conditions. Numerical procedures have been implemented to determine the behavior of the riser. Hydrodynamic forces such as induced by waves and ocean currents influence the behavior of risers. Moreover, the risers are connected the floating platforms which also exerts further forces on the riser. These platforms also are affected by the waves and current, which produce motion that is then transferred to the risers generating stresses and tensions in the riser's structure. Another very important phenomenon is the oscillatory stresses due to variations in the two-phase internal flow. The objective of this work is evaluated the influence of the soil parameters on the dynamic behavior of catenary risers in ultra-deep waters application / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:35:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stefane_Wania_M.pdf: 1299302 bytes, checksum: 5e10da42a4a2b40651a938ac99f33efb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho propõe um procedimento para calcular a probabilidade de falha por fadiga em um SCR (Steel Catenary Riser), identificando os principais parâmetros e avaliando a influência destes na probabilidade desse tipo de falha. São consideradas nesse procedimento as condições oceanográficas, tais como esforços de ondas, correntezas e movimentos da plataforma, e as incertezas presentes no dano acumulado total à fadiga ¿ dado pela regra de Miner-Palmgren. A metodologia adotada é probabilística e se baseia no Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM). Uma função de falha para o SCR é definida considerando-se a resistência e os carregamentos aplicados no riser, a aleatoriedade das condições oceanográficas e as características mecânicas do SCR. Neste trabalho, o procedimento proposto foi implementado em um programa comercial e aplicado para um caso reportado na literatura e para outro caso, considerando dados obtidos via Petrobras, de um campo marítimo brasileiro em operação. Os resultados de probabilidade de falha por fadiga, bem como de vida útil, são discutidos e avaliados para diferentes localizações ao longo do comprimento do SCR. Estes resultados mostraram-se bons quando comparados com os resultados encontrados na literatura. Através destes resultados verificou-se a sensibilidade da probabilidade de falha por fadiga para os principais parâmetros, sendo o parâmetro m da curva S-N o mais influente. / Abstract: The current work presents a procedure to evaluate the probability of fatigue failure for an offshore Steel Catenary Riser (SCR), through identification and assessment of the influence of the main parameters involved in the probability of failure due to fatigue mechanism. Ocean conditions such as waves, currents and platform motions, as well as uncertainties due to total cumulative damage given by Miner-Palmgren¿s rule, are considered in this procedure. A probabilistic methodology is adopted, which is based on the First Order Reliability Method (FORM). A failure function for the SCR is defined considering the structural strength and the loads acting on the riser, as well as the random nature of ocean conditions and mechanical properties of the SCR. The suggested procedure was implemented and applied for two practical cases. The first case uses data from literature and the second one considers data from a typical Brazilian offshore operation field by Petrobras. In the calculations, results for the probability of failure are, as well as the riser service life, discussed and assessed at different locations along the SCR length. Good results were obtained from the analysis as they are comparable and very close to the results observed in literature. From those results, the sensitivity of the probability of failure due to fatigue for a SCR could be verified. It could also be observed that the m parameter from SN curve has shown to be the most effective parameter. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: José Mario De Martino / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:16:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_RafaelGuimaraes_M.pdf: 8228877 bytes, checksum: 7b943d579b89dd9cb856e7bc292a1c33 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta um ambiente de visualização interativo em tempo-real para a simulação do comportamento de risers rígidos verticais. O riser é um duto cilíndrico essencial na extração de óleo em águas profundas e ultra-profundas, uma tarefa desafiadora que impõe diversas cargas sobre a estrutura. Ondas, correntes e movimentos da plataforma são algumas dessas fontes de tensão, que podem levar a danos por fadiga ou mesmo rupturas. Simulações computacionais é uma ferramenta de grande valia para prevenir e diagnosticar tais problemas, mas em geral apresentam a desvantagem de produzir um grande volume de dados numéricos de difícil interpretação. Técnicas de visualização científica podem ser utilizadas para representar os dados de uma maneira mais intuitiva e realista. Entretanto, os sistemas identificados na literatura apresentam limitações quanto à interação em tempo-real. A visualização é realizada como um playback, após a simulação ter sido completado, e sempre que os parâmetros de simulação são alterados o usuário deve esperar um tempo considerável enquanto os resultados são recalculados. Neste trabalho, o ambiente desenvolvido permite a visualização do comportamento do riser com interação em tempo-real, em que o novo comportamento do riser é obtido imediatamente após os parâmetros de simulação ser alterado pelo usuário / Abstract: This work presents a visualization environment with real-time interaction for the simulation of vertical rigid risers. The riser is a cylindrical pipe essential for the extraction of oil in deep and ultra-deep waters, a challenging task that imposes several loads over the structure. Waves, currents and platform movements are some of these stress sources that may lead to fatigue damage or even rupture. Computer simulations are a tool of great value for preventing and diagnosing such problems, but have usually the drawback of producing a large volume of numerical data difficult of being interpreted by the user. Scientific visualization techniques can be used to represent data in a more intuitive and realistic way. However, projects identified in the literature present limitations regarding real-time interaction. The visualization is performed as a playback, after the simulation has been completed, and whenever simulation parameters are changed, the user has to wait a considerable time for the results to be recalculated. In this work, the developed simulation environment allows visualization of riser behavior with real-time interaction, where the new riser behavior is obtained immediately after simulation parameters are changed by the user / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Celso Kazuyuki Morooka, José Ricardo Pelaquim Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T17:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sevillano_LucasCantinelli_M.pdf: 9484221 bytes, checksum: c1488e4aff7e2c8acffb33128f7b1944 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A localização de descobertas recentes de campos de petróleo em águas ultraprofundas torna as operações de descida e de recolhimento de equipamentos submarinos até a cabeça do poço demoradas. Estas operações podem ser realizadas por risers marítimos de perfuração. Considerando o caso específico de um BOP, sua instalação na cabeça de poço é fundamental para a perfuração do poço. Quando esta etapa termina, o BOP é trazido à superfície e a sonda de perfuração parte para perfurar um novo poço, noutra locação. A proposta deste estudo é considerar o BOP suspenso pelo riser de perfuração, sem que este seja recolhido até a superfície, na mudança de locação para um novo poço. Assim sendo, o presente trabalho tem por objetivos analisar o comportamento do riser durante esta operação, por meio de simulações computacionais, frente a uma gama variada de carregamentos ambientais e propor um procedimento para se determinar os limites operacionais que devem ser respeitados, de forma que se preserve a integridade física do riser / Abstract: The location of newly found oilfields under ultra deepwater makes the running and retrieving of submarine equipment lengthy operations. These operations can be executed with a marine drilling riser. Regarding the particular case of a BOP, its installation at the wellhead is fundamental for drilling the well. When this phase ends, the BOP is brought up to the surface and the drilling rig leaves to drill a new well elsewhere. This study proposes to consider not retrieving the BOP and, instead, letting it hanging of the drilling riser, during the change of location to drill a new well. Thus, the present work has for objectives to first analyze riser behavior during this operation, through computational simulations, while it faces several different cases of environmental loading, and then propose a procedure that determines operational limits that must be fulfilled, in order to preserve the riser's physical integrity / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador : Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:54:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kubota_HelioYoshikazu_M.pdf: 1385892 bytes, checksum: bd29291e81e9defd3b2983bd800963b9 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T18:31:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ruivo_FabiodeMoraes_M.pdf: 17548495 bytes, checksum: 37226ee732961b5cf34474ae1de89655 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Nos últimos anos, o descomissionamento dos sistemas de produção offshore vem progressivamente ganhando importância no planejamento industrial e governamental. Embora vários trabalhos publicados avaliem algumas técnicas e os potenciais problemas e riscos relacionados ao final da vida produtiva desses sistemas, as operações de descomissionamento são relativamente inovadoras, principalmente nos campos brasileiros, pois só agora a indústria nacional está começando a lidar com o final da vida produtiva de seus campos de exploração e produção de petróleo e gás. Primeiramente, esta dissertação compreende uma revisão sobre a experiência internacional sobre o processo de descomissionamento baseada, principalmente, nas regiões do Mar do Norte (Reino Unido e Noruega) e Golfo do México (EUA). Após, apresenta qual seria a metodologia para se obter a 'Melhor Opção Factível para o Descomissionamento'. Na seqüência, são apresentadas as principais etapas do processo de descomissionamento, descrevendo-as. Finalmente, são discutidas algumas inferências sobre aspectos ambientais e econômicos envolvidos no processo de descomissionamento. Em suma, a principal intenção desta dissertação é motivar um amplo debate das questões tratadas e, também apresentar algumas das novas tendências em relação ao descomissionamento de instalações offshore / Abstract: Decommissioning offshore installations have been progressively increasing the concern of the industry, government and other stakeholders through the last years. Although several works published address to some techniques and to potential problems and risks related to cessation of the productive life of these systems, its decommissioning operations are in some extent an innovative issue. This is especially true in Brazilian's fields, since national industry is just beginning to deal with the end of productive life of its exploration and production petroleum and gas fields. Firstly, the present dissertation comprehends a review of decommissioning offshore international experience mainly based on European (UK and Norway) and North American (Gulf of Mexico) scenarios. Then, it presents which may be the methodology to achieve the 'Best Practicable Decommissioning Option. Following, the paper references to the main stages of decommissioning process, describes them. Finally, it is discussed some inferences about environmental and economics aspects involved in decommissioning process. To sum up, the main ambition of this dissertation is to stimulate debate about the pertinent issues as well illustrate some of the new trends concerning decommissioning offshore installations / Mestrado / Exploração / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-27T09:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarcusViniciusFranchidos_M.pdf: 2250280 bytes, checksum: 714679541259e76068e17573b7fb74b1 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Vibrações Induzidas por Vórtices em dutos com vãos livres sujeitos a corrente marítima é um problema presente na indústria offshore. Embora significativos esforços tenham sido feitos para entender este complicado problema de interação fluido estrutura, a modelagem numérica para cálculo é ainda um grande desafio. O presente trabalho tem como objetivo principal caracterizar o comportamento dinâmico dos dutos em vãos livres sob os efeitos do fenômeno da vibração induzida por vórtices (VIV). A disponibilidade de diversos programas de cálculo de VIV para estruturas offshore esbeltas facilita a avaliação da vida útil dessas estruturas e reduz o custo de projetos. No entanto, um bom domínio das metodologias adotadas por programas utilizados na indústria e a consciência das limitações correspondentes a diferentes técnicas são fundamentais para que o analista faça uso adequado dessas ferramentas computacionais. Neste sentido, este trabalho faz uma revisão dos diferentes modelos para estimar as forças de VIV devidas à corrente marinha. Para isto, diferentes programas de computador foram utilizados para calcular as vibrações na direção transversal de incidência de corrente, provocadas pelo desprendimento de vórtices em um duto com vão livre. As simulações do comportamento dinâmico da parcela em vão livre do duto foram realizadas utilizando três abordagens, respectivamente: modelos hidrodinâmicos de força de VIV semi-empíricos, no domínio da frequência; modelos hidrodinâmicos de força de VIV semi-empíricos, baseados nos coeficientes de sustentação e número de Strouhal, no domínio do tempo e um modelo hidrodinâmico de wakeoscillator, no domínio do tempo. Os resultados das simulações são analisados através de comparações com dados experimentais. Além disso, as limitações da cada modelo são discutidas / Abstract: Vortex induced vibration (VIV) of free span pipeline subjecting to ocean current is a present problem in the offshore industry. Although significant efforts have done to understand this complicated fluid structure interaction problem, the numerical modeling and predicting is still a big challenge. The primary objective of this work is to characterize the dynamic behavior of pipelines with free span under the effects of the Vortex-Induced Vibration (VIV) phenomenon. Different models to estimate VIV forces due to sea current are discussed. For this purpose, different computer programs were used to predict vibrations in the transverse direction of the current incidence direction, caused by the vortex shedding in a free span of the pipeline. Simulations of the dynamic behavior of a free span portion of the pipeline were carried out by two approaches, respectively: semi-empirical hydrodynamic VIV force model, in frequency domain and, semi-empirical VIV force model based on the lift coefficient and Strouhal number, in time domain and a wake oscillator in time domain. Simulations results are analyzed through comparisons with experimental data and also limitations of the each model are discussed / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo