A survey of relevant literature on the topic of wave propagation and scattering in pipes is given first. This review is followed by a theoretical framework which is pertinent to wave propagation in homogeneous, isotropic, pipes. Emphasis is placed on approximate solutions stemming from a computer based, Semi-Analytical Finite Element (SAFE) formulation. A modal analysis of the dynamic response of homogeneous, isotropic pipes, when subjected to a transient ultrasonic excitation, demonstrates that dominant features, i.e., singularities in an unblemished pipe’s displacement Frequency Response Function (FRF) coincide with its cutoff frequencies. This behaviour is confirmed experimentally. A novel technique is developed to deduce such a pipe’s wall thickness and elastic properties from three cutoff frequencies. The resulting procedure is simulated numerically and verified experimentally. Agreement between the new ultrasonic procedure and traditional destructive tests is within experimental uncertainty. Then a hybrid-SAFE technique is used to simulate waves scattered by various open rectangular notches. The simulations show, for the first time, that singularities distinct from the unblemished pipe’s cutoff frequencies arise in a displacement FRF when an axisymmetric notch is introduced. They also suggest that the new singularities depend on the properties of the parent pipe and the finite element region but effects are local to a notch. It is demonstrated further that the difference between the frequency at which a singularity introduced by a notch occurs and the nearest corresponding unblemished pipe’s cutoff frequency is a function of the notch’s dimensions. By plotting contours of constant frequency differences, it is shown that it is usually possible to characterize the notch’s dimensions by using two modes. However, the frequency difference for a third mode may be also needed occasionally. The more general case of nonaxisymmetric notches is shown to be a straightforward extension of the axisymmetric case.

Thermal management and energy input are required to maintain working fluids, i.e., liquefied natural gas, liquid nitrogen, and multi-phase fluids within their optimal working conditions. Increasing a pipes thermal resistance, e.g., utilizing vacuum insulation, is one method of minimizing energy input. A dual-wall concentric pipe employing a vacuum in the annulus, along with low emissivity surface coatings, is an achievable and economically viable solution. In this study, an experimental setup was designed and utilized to measure the air leakage mass flow rate for single-wall unloaded and mechanically loaded dual-wall fiber reinforced polymeric composite specimens. The mass flow rates were used to develop intrinsic permeability coefficients to quantify leakage, and to determine the maximum serviceable pipe length for a mechanical vacuum pump. In addition, thermal resistance equations were developed to quantify the theoretical heat loss, and an economic study was performed to ascertain the viability for three applications. / Applied Mechanics

[pt] As propriedades mecânicas, reológicas e elétricas do polímero poli (fluoreto de vinilideno) – PVDF – têm sido extensivamente estudadas, mas em particular é sua propriedade piezoelétrica que motiva a maior parte dos trabalhos, visto que a piezoeletricidade ocorre em poucos materiais e é mais intensa no PVDF em relação a outros polímeros. O fator chave que define a faixa de aplicação de polímeros piezoelétricos é a sua utilização na concepção de transdutores, sensores e atuadores. Neste sentido, a presente pesquisa analisa a aplicabilidade do polímero PVDF em tubulações para medição de vazão de água, empregando como método de medição de vazão a técnica de Flow Induced Vibration (FIV), considerando as propriedades piezoelétricas peculiares do polimorfo PVDF-B(beta). De modo geral, a FIV é um fenômeno que causa instabilidade das tubulações que transportam fluidos, tido como um problema operacional que ocorre em muitas plantas industriais. No entanto, este fenômeno passou a ser investigado como uma técnica de medição de vazão, a qual considera que a massa de um fluido pode ser indiretamente medida, medindo-se a aceleração que ela transmite para outro corpo, de modo que o desvio padrão do sinal da vibração medida aumenta com a vazão, sendo mais bem ajustado por um polinômio de segundo grau. A metodologia de trabalho consistiu em caracterizar o material espectroscopicamente, por meio de técnicas de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de Raios-X (DRX); eletromecanicamente, em um shaker mecânico no Laboratório de Sensores a Fibras Ópticas do Departamento de Engenharia Mecânica da PUC-Rio; e finalmente em um circuito hidráulico de testes do Laboratório de Escoamento de Fluidos do Departamento de Engenharia Mecânica da PUC-Rio. Ensaios foram realizados de forma a identificar os níveis de tensões elétricas geradas pela vibração oriunda da passagem da água no tubo de PVDF. Visando à comparação com os sinais de vibração, foram realizadas medições simultâneas com acelerômetros e um filme de PVDF. Para medir a deformação no tubo adotaram-se sensores de Rede de Bragg. Os resultados dos ensaios de FIV permitiram concluir que o desvio padrão do sinal da tensão medida pelo tubo de PVDF é proporcional à vazão. No entanto, algumas variáveis precisaram ser controladas. As incertezas associadas à medição de vazão pelo tubo mostraram uma considerável redução nos níveis mais altos de vazão. Por outro lado, nos níveis mais baixos de vazão observou-se uma instabilidade muito grande, possivelmente devido ao processo de acomodação mecânica inicial do tubo. Apesar disso, uma forte relação entre o sinal gerado pelo tubo de PVDF e a vazão que induziu esta vibração permitiu que a aplicabilidade do tubo de PVDF como medidor de vazão de água fosse comprovada. / [en] The mechanical, rheological and electrical properties of polymer poly (vinylidene fluoride) - PVDF - have been extensively studied, but in particular it is its piezoelectric property that motivates most of the works, since the piezoelectricity occurs in few materials and is more intense in PVDF relative to other polymers. The key factor that defines the range of applications of piezoelectric polymers is their use in the conception of transducers, sensors and actuators. In this sense, the present research analyzes the applicability of the PVDF polymer in pipes for the measurement of water flow rate, using as flow measurement method the Flow Induced Vibration (FIV) technique, considering the peculiar piezoelectric properties of the polymorph PVDF-B(beta). In general, the FIV is a phenomenon that causes instability of the pipes that transport fluids, considered as an operational problem that occurs in many industrial plants. However, this phenomenon has been investigated as a flow rate measurement technique, which considers that the mass of a fluid can be indirectly measured by measuring the acceleration it transmits to another body, so that the standard deviation of the signal of the measured vibration increases with the flow rate, being better adjusted by a second degree polynomial. The work methodology consisted in characterizing the material spectroscopically, using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-Ray Diffraction (XRD) techniques; electromechanically, in a mechanical shaker at the Optical Fiber Sensors Laboratory of the Mechanical Engineering Department of PUC-Rio; and finally in a test hydraulic circuit of the Laboratory of Fluid Flow of the Department of Mechanical Engineering of PUC-Rio. Tests were carried out in order to identify the levels of electrical voltages generated by the vibration caused by the passage of water in the PVDF tube. In order to compare the vibration signals, simultaneous measurements were made with accelerometers and a PVDF film. To measure the deformation in the tube, Bragg Network sensors were adopted. The results of the FIV tests allowed concluding that the standard deviation of the voltage signal measured by the PVDF tube is proportional to the flow rate. However, some variables had to be controlled. The uncertainties associated with flow rate measurement by tube showed a considerable reduction in the higher flow rates. On the other hand, in the lower levels of flow rate a very great instability was observed, possibly due to the process of initial mechanical accommodation of the tube. Nevertheless, a strong relationship between the signal generated by the PVDF tube and the flow rate that induced this vibration allowed that the applicability of the PVDF tube as a water flow meter was proved.

Nessa tese de doutorado busquei apresentar relações e encontros ocorridos entre uma enfermeira, que trabalha com espiritualidade e cachimbo, num Centro Espiritual, com comunidades indígenas entre a etnia Guarani e curandeiros de Puebla no México. Apresentando essas relações trouxe temas da Espiritualidade, sua importância nos momentos atuais tanto na Educação como na Saúde. Dentro da Espiritualidade, uma abordagem sobre a Nova Era e o Neo-xamanismo, a partir de diversos autores e pesquisadores dessas linhas. Também, dentro da linha da Nova Era, apresento algumas tradições xamânicas e rituais utilizados com Plantas Sagradas, ou Plantas Enteógenas. Entre os trabalhos antropológicos com indígenas, apresento uma visão atual das dificuldades encontradas com a falta de terras, dificuldade nas políticas públicas em relação aos povos indígenas. Apresento alguns trabalhos junto aos Guarani, aprofundando o tema Xamanismo, mas na perspectiva das mulheres xamã, das Kunha Karaí, que usam o cachimbo (petÿguá) para o trabalho de cura. A pesquisa foi feita a partir de um trabalho etnográfico, desenvolvido em algumas aldeias Guarani do estado do RS e um contato no México com algumas curandeiras de Puebla. Com o povo Guarani a abordagem etnográfica aprofundou o tema da educação a partir da Palavra e do Conselho, que são fundamentais para a construção da pessoa Guarani. / In this doctorate thesis, I sought to present the relations and meetings occurred between a nurse, which works with spirituality and pipe in an Spiritual Center, with indigenous communities including the Guarani ethnicity and healers from Puebla, in Mexico. By presenting these relations, subjects related to Spirituality arises, together with its current importance in Education and Health. Within Spirituality, we present an approach about New Age and Neoshamanism, from many authors and researches of these subjects. Additionally, within the New Age subject, I present some of the shamanic traditions and rituals using Sacred Plants or Entheogenic Plants. Considering the anthropologic work made with indigenous, I present a current view of the challenges found by landlessness, difficulties in public policies in relation to indigenous people. I also present some work about the Guarani people, deepening the Shamanism subject in the shamanic women perspective, the Kunha Karaí, which use the pipe (petÿguá) for the spiritual healing work. This research was made from a ethnographic work, developed in some Guarani villages in the state of Rio Grande do Sul and a contact in Mexico with some healers of Puebla. With the Guarani people the ethnographic approach deepened the education subject from the Word and the Council, which are fundamental to the construction of the Guarani person.

A armadura de tração de dutos flexíveis é a camada responsável por suportar as cargas axiais destes equipamentos em campo. Com a tendência de aumento das profundidades de exploração e produção de petróleo offshore, principalmente dos campos do pré-sal brasileiro, faz-se necessário o uso de materiais com desempenho superior. Este trabalho buscou avaliar e comparar dois aços de alta resistência mecânica para tal aplicação, um predominantemente perlítico e outro martensítico. Durante a vida em serviço destes componentes, eles sofrem tensões axiais cíclicas associadas ao processo de corrosão, que gera pites como concentradores de tensões. Considerando estes aspectos, os materiais foram avaliados segundo seu comportamento à fadiga sem e com a presença de um pequeno defeito conhecido, que atua como um entalhe e busca simular um pite de corrosão. Além disso, esses materiais foram caracterizados metalúrgica e mecanicamente e sua tenacidade à fratura foi estimada via o método do CTOD. A partir dos dados experimentais, foi quantificada a sensibilidade ao entalhe, guiada essencialmente pelo processo de iniciação de trinca, ao passo que a tenacidade à fratura não foi decisiva. O material martensítico apresentou desempenho superior em fadiga e menor sensibilidade ao entalhe e mostrou-se promissor para a aplicação como arame da armadura de tração. / The tensile armor of flexible pipes is the layer responsible for support axial loads of this equipment in field. With the trend of deep increase in offshore oil exploration and production, mainly in pre-salt fields, the use of materials with high performance becomes necessary. The aim of this dissertation is evaluate and compare two high strength steels for such application, one with perlite and other with martensitic matrix. During service life of these components, they are damaged by cyclic loading associated with corrosion process which promote corrosion pits like stress concentrators. Considering these aspects, the materials were evaluated according their fatigue behavior with and without a small defect that act as a notch and simulates a corrosion pit. In addition, they were characterized metallurgical and mechanically and their fracture toughness was estimated through CTOD test. From experimental data, notch sensitivity was quantified. This was driven by initiation process, and fracture toughness was not decisive. The martensitic material showed higher fatigue performance and lower notch sensitivity and presented itself promising for tensile armor wire application.

O presente trabalho avalia a evolução das microestruturas e das propriedades mecânicas em tubos API 5L X65 soldados por fricção com auxílio de um anel centralizador na posição de topo. A soldagem foi realizada em tubos de 114,3 mm (4,5’’) de diâmetro nominal e 8 mm de espessura. A avaliação mecânica foi realizada segundo normas ASTM para os ensaios de tração, dobramento de raiz, dobramento de face, ensaio de impacto Charpy V e perfis de microdurezas. Os ensaios de fadiga foram realizados para análise da vida em fadiga das juntas soldadas. Os ensaios mecânicos realizados comprovam que houve a união metalúrgica dos materiais, sendo registradas regiões com defeitos de falta de adesão o que prejudicou as propriedades mecânicas ocasionando rupturas com baixa ductilidade nas interfaces de soldagem nestes locais. Nos resultados dos ensaios de microdurezas houve um pequeno aumento das microdurezas registradas próximo às interfaces de soldagem e uma redução nas microdurezas registradas nas regiões de ZACs. Os resultados do ensaio de impacto Charpy -20 °C foi aceitável segundo a norma API 5L. As microestruturas formadas nas interfaces de soldagem são compostas por ferrita de Widmanstätten e ferrita poligonal com crescimento de grão quando comparado com o tamanho de grão do material de base. Nas regiões de ZACs houve um reordenamento de carbonetos aliado a refino de grão sendo registrada uma redução nas microdurezas destas regiões. / This paper assesses the evolution of microstructures and mechanical properties in pipes API 5L X65 welded by friction with the aid of centering ring on top position. The welding was performed in tubes of 114.3 mm (4.5'') nominal diameter and 8 mm in thickness. The mechanical evaluation was performed according to ASTM standards for tensile, root bending, face folding, Charpy V impact test and microhardness profile. Fatigue tests were performed to analyze the fatigue life of the welded joints. The mechanical tests prove that there was a metallurgical union of the materials, regions with lack of adhesion defects being recorded which affected the mechanical properties causing fractures with low ductility in the weld interfaces in these places. Microhardness test results registered a small increase in the microhardness near the weld interfaces and a reduction in the microhardness recorded in the HAZ regions. The results of the Charpy impact test at -20°C was acceptable according to API 5L. The microstructures formed at the weld interfaces are composed of Widmanstatten ferrite and polygonal ferrite with grain growth when compared to the grain size in the base material. In HAZ regions there was a reorganization of carbides combined with grain refinement, with a reduction in microhardness of these regions being registered.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-06-17Bitstream added on 2014-06-13T19:35:38Z : No. of bitstreams: 1 batista_gs_me_ia.pdf: 2073531 bytes, checksum: a55c07f0cac8a7ae6122a25baef41954 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Estudo sobre a vida e as atividades do construtor alemão Guilherme Berner (1907- 1954), radicado no Estado do Rio de Janeiro. Trata-se de um estudo de caso que visa informar sobre a história do órgão de tubos na cidade do Rio de Janeiro e, conseqüentemente, no Brasil. Os documentos pessoais foram consultados no arquivo de Berner, cedido para esta pesquisa por seu filho Walter Berner. O texto final, tendo por propósito a elaboração de um catálogo desses instrumentos, baseia-se em levantamento bibliográfico – dissertações, livros, artigos e entrevistas – bem como em pesquisa de campo sobre os órgãos construídos por Berner na cidade do Rio de Janeiro e Petrópolis. Nesse estudo procurou-se explanar sobre as condições de manutenção desses instrumentos, o contexto sacro-religioso em que estão inseridos e sua importância como documentos da atividade musical no Rio de Janeiro. / Study of the life and activities of the German organ builder Guilherme Berner (1907- 1954), based in the state of Rio de Janeiro. It is a case study which seeks to inform about the history of the pipe organ in the city of Rio de Janeiro and, consequently, in Brazil. The personal documents were consulted in Berner’s arquives, lent to this research by his son, Walter Berner. The final text is based on a bibliographical list of dissertations, books, articles and interviews with organists, organ builders and religious authorities, as well as on the results of field work done on the organs constructed by Berner in the cities of Rio de Janeiro and Petropolis, in order to catalog these instruments. This study presents the maintenance conditions of these instruments, the sacred-religious context in which they are inserted and their importance as documents of the musical activity in Rio de Janeiro.

Orientador: José Eduardo Zaine / Banca: Paulina Setti Riedel / Banca: Mário Sérgio de Melo / Resumo: Este trabalho foi desenvolvido num trecho do oleoduto da Petrobras entre Cubatão (SP), na Baixada Litorânea, e o alto da serra do Mar. O objetivo principal foi levantar e analisar quais condicionantes do meio físico devem ser considerados para subsidiar a elaboração de uma Carta de Sensibilidade Ambiental, levando em conta as possíveis interferências tanto na ocorrência de acidentes com os dutos, quanto na migração do contaminante. O levantamento de dados secundários envolveu pesquisa bibliográfica, o que possibilitou a definição dos parâmetros e elementos do meio físico de interesse para elaboração de cartas de sensibilidade ambiental e formas de migração do contaminante. Quanto aos dados primários, foram gerados os seguintes mapas, na escala 1:50.000: compartimentação do relevo, geológico-geotécnico, área de influência do duto e sensibilidade ambiental. A integração entre o mapa geológico-geotécnico e a carta de sensibilidade ambiental possibilitou a elaboração de um quadro-síntese, contendo discussões sobre os componentes do meio físico mais importantes para compor esses cartogramas. No mapa de compartimentação do relevo foram definidas 14 unidades, abrangendo áreas do Planalto Paulistano, da Serrania Costeira e da Baixada Litorânea. O mapa geológico-geotécnico, correspondente à junção de informações do mapa de compartimentação do relevo e do mapa geológico, possibilitou a definição de 23 unidades, assim distribuídas: três na área do Planalto Paulistano, 14 na Serrania Costeira e seis na Baixada Litorânea. No mapa da área de influência da dutovia, foi possível delimitar, espacialmente, as áreas direta e indiretamente afetadas, além das porções não afetadas pelos dutos. Os resultados da pesquisa permitem concluir pela importância da aplicação dos condicionantes do meio físico na elaboração de cartas de sensibilidade ambiental a derramamentos de óleo em dutovias situadas em . / Abstract: This work was developed in a sector of the pipeline of Petrobras from Cubatão (SP), in the Coastal Plain, to the high portion of the Serra do Mar. The main objective was to obtain and analyse which factors of the physical environment should be considered to subsidize the elaboration of a Environmental Sensibility Map, taking into account the possible interferences in the occurrence of accidents with the pipeline, as in the migration of the pollutant. The secondary data involved bibliographical research, which enabled the definition of the relevant parameters and elements of the physical environment for the elaboration of environmental sensibility maps and to analyse different ways of migration of the pollutant. Based on the primary data, the following maps were generated, on a scale of 1:50000: homogeneous units of relief, geological-geotechnical map, area of influence of the pipeline, and environmental sensibility map. The integration of the geologicalgeotechnical map and the environmental sensibility map enabled the elaboration of a synthesis table, containing discussions on the components of the most important physical environment, to compose those cartograms. In the map of compartiments of the relief 14 units were defined, including areas of the Plateau of São Paulo, of the Coastal Ridge and of the Coastal Plain. The geological-geotechnical map, corresponding to the integration of the map of compartiments and the geological map, enabled the definition of 23 units, distributed as follows: three in the area of the Plateau of São Paulo, fourteen in the Coastal Ridge and six in the Coastal Plain. In the map of the area of influence of the pipeline, it was possible to delimit areas direct and indirectly affected, besides the portions no affected for the pipelines. The results show the importance of the application of physical environment factors in the elaboration of environmental sensibility maps to oil spill in pipelines located in interior / Mestre

Nessa tese de doutorado busquei apresentar relações e encontros ocorridos entre uma enfermeira, que trabalha com espiritualidade e cachimbo, num Centro Espiritual, com comunidades indígenas entre a etnia Guarani e curandeiros de Puebla no México. Apresentando essas relações trouxe temas da Espiritualidade, sua importância nos momentos atuais tanto na Educação como na Saúde. Dentro da Espiritualidade, uma abordagem sobre a Nova Era e o Neo-xamanismo, a partir de diversos autores e pesquisadores dessas linhas. Também, dentro da linha da Nova Era, apresento algumas tradições xamânicas e rituais utilizados com Plantas Sagradas, ou Plantas Enteógenas. Entre os trabalhos antropológicos com indígenas, apresento uma visão atual das dificuldades encontradas com a falta de terras, dificuldade nas políticas públicas em relação aos povos indígenas. Apresento alguns trabalhos junto aos Guarani, aprofundando o tema Xamanismo, mas na perspectiva das mulheres xamã, das Kunha Karaí, que usam o cachimbo (petÿguá) para o trabalho de cura. A pesquisa foi feita a partir de um trabalho etnográfico, desenvolvido em algumas aldeias Guarani do estado do RS e um contato no México com algumas curandeiras de Puebla. Com o povo Guarani a abordagem etnográfica aprofundou o tema da educação a partir da Palavra e do Conselho, que são fundamentais para a construção da pessoa Guarani. / In this doctorate thesis, I sought to present the relations and meetings occurred between a nurse, which works with spirituality and pipe in an Spiritual Center, with indigenous communities including the Guarani ethnicity and healers from Puebla, in Mexico. By presenting these relations, subjects related to Spirituality arises, together with its current importance in Education and Health. Within Spirituality, we present an approach about New Age and Neoshamanism, from many authors and researches of these subjects. Additionally, within the New Age subject, I present some of the shamanic traditions and rituals using Sacred Plants or Entheogenic Plants. Considering the anthropologic work made with indigenous, I present a current view of the challenges found by landlessness, difficulties in public policies in relation to indigenous people. I also present some work about the Guarani people, deepening the Shamanism subject in the shamanic women perspective, the Kunha Karaí, which use the pipe (petÿguá) for the spiritual healing work. This research was made from a ethnographic work, developed in some Guarani villages in the state of Rio Grande do Sul and a contact in Mexico with some healers of Puebla. With the Guarani people the ethnographic approach deepened the education subject from the Word and the Council, which are fundamental to the construction of the Guarani person.

O presente trabalho avalia a evolução das microestruturas e das propriedades mecânicas em tubos API 5L X65 soldados por fricção com auxílio de um anel centralizador na posição de topo. A soldagem foi realizada em tubos de 114,3 mm (4,5’’) de diâmetro nominal e 8 mm de espessura. A avaliação mecânica foi realizada segundo normas ASTM para os ensaios de tração, dobramento de raiz, dobramento de face, ensaio de impacto Charpy V e perfis de microdurezas. Os ensaios de fadiga foram realizados para análise da vida em fadiga das juntas soldadas. Os ensaios mecânicos realizados comprovam que houve a união metalúrgica dos materiais, sendo registradas regiões com defeitos de falta de adesão o que prejudicou as propriedades mecânicas ocasionando rupturas com baixa ductilidade nas interfaces de soldagem nestes locais. Nos resultados dos ensaios de microdurezas houve um pequeno aumento das microdurezas registradas próximo às interfaces de soldagem e uma redução nas microdurezas registradas nas regiões de ZACs. Os resultados do ensaio de impacto Charpy -20 °C foi aceitável segundo a norma API 5L. As microestruturas formadas nas interfaces de soldagem são compostas por ferrita de Widmanstätten e ferrita poligonal com crescimento de grão quando comparado com o tamanho de grão do material de base. Nas regiões de ZACs houve um reordenamento de carbonetos aliado a refino de grão sendo registrada uma redução nas microdurezas destas regiões. / This paper assesses the evolution of microstructures and mechanical properties in pipes API 5L X65 welded by friction with the aid of centering ring on top position. The welding was performed in tubes of 114.3 mm (4.5'') nominal diameter and 8 mm in thickness. The mechanical evaluation was performed according to ASTM standards for tensile, root bending, face folding, Charpy V impact test and microhardness profile. Fatigue tests were performed to analyze the fatigue life of the welded joints. The mechanical tests prove that there was a metallurgical union of the materials, regions with lack of adhesion defects being recorded which affected the mechanical properties causing fractures with low ductility in the weld interfaces in these places. Microhardness test results registered a small increase in the microhardness near the weld interfaces and a reduction in the microhardness recorded in the HAZ regions. The results of the Charpy impact test at -20°C was acceptable according to API 5L. The microstructures formed at the weld interfaces are composed of Widmanstatten ferrite and polygonal ferrite with grain growth when compared to the grain size in the base material. In HAZ regions there was a reorganization of carbides combined with grain refinement, with a reduction in microhardness of these regions being registered.