Um bloco de motor reúne boa parte das operações clássicas de usinagem, e a operação de furação é uma das que apresentam o maior tempo efetivo de corte, apresenta grande influência sobre os custos finais obtenção de tal produto. Uma das formas de reduzir este custo é aumentando a longevidade da ferramenta de corte, pode ser obtido através do uso de fluidos de corte, permitindo controle da temperatura, aumento da refrigeração do sistema e da lubrificação na região de corte, além de auxiliar na remoção de cavacos e particulados. A partir de tais pressupostos, este estudo teve por objetivo, a comparação do desempenho de três fluidos de corte de base vegetal em um ensaio de furação com uma broca de metal duro, sendo usinado um bloco de ferro fundido vermicular utilizado na fabricação de blocos de motores. Para isto, do ponto de vista metodológico, foram realizados ensaios tradicionais do tempo de vida da ferramenta com a análise de tempo de vida da broca em furos contínuos. Os critérios aplicados nos ensaios foram: o tempo de vida da broca em furos contínuos com profundidade definida, em percurso de material removido, até atingir a marca de desgaste de flanco (VB) limítrofe; análise dos cavacos quanto à forma e coloração durante o ensaio; as análises das propriedades químicas e microbiológicas dos fluidos de corte durante o processo de usinagem, obtendo-se uma avaliação dos riscos à saúde humana e ao meio ambiente.

Muito se tem pesquisado no desenvolvimento e fabricação de dispositivos de perfuração, demolição e militares, utilizando Cargas Ocas ou Shaped Charges, desde o descobrimento do chamado efeito Monroe pelo cientista de mesmo nome; o qual através de suas pesquisas motivou também os pesquisadores da indústria do petróleo a utilizá-lo na prospecção e exploração deste precioso óleo mineral. Mas sempre foi e continuará sendo possível incrementar seu desempenho e isto tem sido feito com sucesso desde o projeto Bazooka, norte americano, no inicio da Segunda Grande Guerra. O trabalho aqui apresentado objetiva estudar o comportamento dos chamados liners ou cones utilizados em cargas ocas do tipo CSC - Conical Shaped Charges, utilizadas para exploração petrolífera, fabricados a partir da compactação de pós metálicos; especificamente combinando o Cobre com Tungstênio e Estanho; processo o qual substituiu na indústria petrolífera, com grande sucesso, os cones fabricados a partir de Cobre eletrolítico, ainda em uso na área militar, fabricados a partir de chapas por repuxo, estiramento, prensados ou até mesmo fundidos. O sucesso desta aplicação prende-se à maior facilidade de fabricação e configuração dos cones, possibilidade do uso de materiais pesados para incremento de energia de perfuração e desempenho similar ou mesmo melhor que os de metal puro. Adicionalmente, produz furos limpos, ou seja, sem resíduo de material do cone, os chamados slugs ou carrots; característica importante para exploração petrolífera.

O mercado aeronáutico tem se tornado cada vez mais competitivo. Este cenário tem pressionado as fabricantes de aeronaves a buscarem soluções inovadoras para aumentar a eficácia de seus processos de fabricação. Neste contexto surgiu o projeto AME (Automação da Montagem Estrutural de aeronaves), uma parceria entre o ITA e a EMBRAER para pesquisa e desenvolvimento de soluções economicamente viáveis para automação do processo de junção de fuselagens aeronáuticas. Um produto deste projeto é o EFIP (Efetuador de Furação e Inserção de Prendedores). Este efetuador robótico é utilizado para automatizar os processos de furação e instalação de prendedores. Neste contexto esta dissertação propõe uma solução para a arquitetura de software de controle para o efetuador multifuncional EFIP. Para seleção da arquitetura de controle do efetuador foram avaliadas três abordagens com características para implementação de aplicativos baseados em eventos discretos. Duas destas abordagens são específicas para controlar sistemas a eventos discretos: o state diagram e o statechart. Ambas apresentaram limitações. A primeira por ser mais adequada para sistemas de baixa complexidade e a segunda devido ao processo de conversão do statechart para linguagem LabviewTM. A terceira abordagem avaliada foi a arquitetura produtor-consumidor. Apesar de também apresentar limitações referentes à sua aplicação foi a arquitetura selecionada. Esta arquitetura possui um código aberto que permitiu ser customizado para atender aos requisitos do software de controle do EFIP. Para verificação da arquitetura selecionada foram utilizadas duas técnicas: A primeira faz verificação formal utilizando autômatos temporizados e a ferramenta UPPAAL. A segunda verifica o software desenvolvido por meio da aplicação de testes utilizando a metodologia COFI. As técnicas de verificação apresentaram contribuições importantes e complementares.

A furação orbital é um processo de usinagem com a finalidade de abrir furos através de um duplo movimento circular, acompanhado de um deslocamento linear na direção de furação. Uma ferramenta de corte girando em alta velocidade é colocada em movimento numa orbita excêntrica e simultaneamente deslocada contra a superfície do material a ser furado. Esta excentricidade define o diâmetro final do furo, sendo que o efeito de fresar a peça reduz o esforço de furação e acarretando num furo com bom acabamento superficial e isento de rebarbas, em comparação a processos convencionais de furação. Para promover estes movimentos, um dispositivo automático de furação orbital foi projetado e desenvolvido para ser acoplado no punho de um robô manipulador industrial. O processo de desenvolvimento deste dispositivo, seus requisitos, funções e módulos funcionais são apresentados neste trabalho, culminando na construção do sistema EFORB ou Efetuador de Furação Orbital Robotizado, sendo seu desenvolvimento e construção o tema central desta tese. Os resultados obtidos atestam o funcionamento do dispositivo desenvolvido, atendendo as tolerâncias e requisitos de processo exigidos para aplicações no setor aeroespacial.

O presente trabalho é motivado pelo fato da Montagem de Material Compósito ser um processo que envolve uma qualificação especializada e onerosa para a EMBRAER. Para reduzir os custos operacionais e aumentar a competitividade do avião Legacy 450/500, foi realizado esse trabalho com o objetivo de executar e qualificar o processo de furação automatizada dos revestimentos das empenagens horizontais e verticais dos protótipos do Legacy 450/500. Este trabalho descreve detalhadamente a abordagem de implantação dessa solução com o uso dos conceitos DIP, 3P e automação. Disserta também sobre a implantação da abordagem Design for Automation (DFAut) na empresa, com a seleção e registro das lições aprendidas ao longo do desenvolvimento do trabalho, em particular, na eliminação de máscaras de furação, na análise de reforçadores de nervura e o uso do mock-up de madeira para validar a programação CN. As lições aprendidas são usadas para a elaboração preliminar de um guia de diretrizes DFAut que possa ser utilizado em projetos futuros pela empresa. Por fim, são identificados e discutidos os benefícios da aplicação da solução automatizada expressos em termos quantitativos e qualitativos.

O sucesso da conclusão de um poço por perfuração e o custo do projeto estão relacionados às propriedades dos fluidos de perfuração. O estudo experimental foi realizado a partir da determinação e análise das curvas de tensão de cisalhamento versus taxa de deformação de suspensões aquosas de bentonita e carboximetilcelulose com diferentes concentrações de NaCl. Investigou-se, inicialmente, o comportamento reológico de suspensões de carboximetilcelulose 0,5% (em massa) com concentrações de sal, NaCl de 0 a 4% (em massa), para temperaturas variando de 14 a 26ºC. Os resultados experimentais possibilitam a caracterização reológica destas soluções como fluidos pseudoplásticos e indicam que a adição de NaCl em soluções com CMC alteram significativamente o comportamento reológico desse tipo de solução. Numa segunda etapa, estudou-se o comportamento reológico de suspensões de bentonita e carboximetilcelulose em diferentes concentrações de sal, NaCl. Empregaram-se soluções contendo 4,8 % de bentonita, 0,5 % de carboximetilcelulose e concentrações de 0 a 4% de NaCl. Constata-se o comportamento tixotrópico destas suspensões e a forte dependência com a concentração de sal. O estudo foi complementado com uma análise comparativa dos resultados do comportamento reológico obtidos por reômetro de cilindros coaxiais modelo Brookfield e o viscosímetro FANN 35 A, usualmente empregado na análise de fluidos de perfuração. O equacionamento do escoamento do fluido nos aparelhos permitiu uma interpretação mais detalhada dos valores descritos na norma, obtendo-se uma equivalência dos valores medidos em campo com os obtidos no reômetro Brookfield apesar de as faixas de operação de taxas de deformação serem distintas. / The properties of drilling fluids have a very significant effect on the successful of a well completion and the project costs. The experimental study was conducted based on the determination and analysis of the curves of shear stress and shear rate of aqueous suspensions composed of bentonite and carboxymetil cellulose at different concentrations of NaCl. The rheological behaviour of carboxymetil cellulose suspensions 0.5% w/w at NaCl concentrations in the range of 0 to 4% w/w from 14 to 26°C was studied. The experimental results allow the rheological characterization of these solutions as pseudoplastic fluid. It was observed that the addition of NaCl to CMC solutions changes its rheological behaviour significantly. In addition, the rheological behaviour of 4,8% bentonite suspensions with 0,5% carboxymethyl cellulose at different concentrations of NaCl in the range of 0 to 4% was studied. The characterization of these solutions showed thixotropic behaviour and a strong dependence on the salt concentration. The study was complemented with a comparative analysis of the results obtained by using a coaxial cylinders rheometer model Brookfield and the FANN Model 35 A viscometer, usually employed in drilling fluids analysis. The analytical solutions allowed a more detailed interpretation of the values described in the standard resulting in an equivalence between the measured values obtained in the field and in the Brookfield rheometer despite the differents shear rate ranges.

O objetivo deste estudo foi avaliar a resposta dos tecidos perirradiculares após perfuração de furca intencional e selamento com Biodentine (BD), agregado trióxido mineral (MTA) ou guta percha. Foram utilizados pré-molares de 3 cães, num total de 30 dentes, distribuídos em 3 grupos: experimental BD (n= 14), controle negativo (MTA) (n= 10) e controle positivo (guta percha) (n= 6), por um período de 120 dias. Radiograficamente foi analisada a área correspondente à perfuração de furca. Na análise histopatológica qualitativa foi avaliada a presença, ou não de tecido mineralizado no local da perfuração de furca e adjacências. Na análise histopatológica semi-quantitativa foram atribuídos escores para os parâmetros: presença ou ausência de tecido mineralizado, intensidade do processo inflamatório e reabsorção dos tecidos mineralizados. Na análise histopatológica quantitativa foi medida a espessura de tecido mineralizado na área de perfuração de furca. Foram realizados ensaios de imuno-histoquímica para os marcadores de mineralização: RANKL e osteoprotegerina (OPG). Ensaio de imunofluorescência indireta avaliou a expressão Runx-2 para a síntese de proteínas de mineralização. Os dados foram avaliados pelos testes qui-quadrado, teste exato de Fisher e teste de Mann Whitney, utilizando o programa estatístico Graph Pad Prism 6.0. Os grupos foram comparados entre sí pelo Teste de Kruskal Wallis com pós-teste de Dunn. O nível de significância adotado para todas as análises foi de 5%. Na análise radiográfica a (BD) apresentou melhor desempenho em relação ao MTA, em todos os aspectos analisados. Histologicamente, tanto o MTA quanto a BD induziram a formação de tecido mineralizado, quando comparado à guta percha, que não induziu a formação de tecido mineralizado (p<.001). O selamento completo das perfurações de furca foi mais frequente com o MTA, que induziu a deposição de tecido mineralizado com área e espessura maiores. Tanto as amostras seladas com BD, quanto com MTA, não apresentaram reabsorção óssea em área de furca, apresentaram poucas células inflamatórias e maior intensidade do imunomarcador RUNX2 quando comparadas com a guta percha. A OPG esteve presente em amostras seladas com BD e com MTA. Embora o MTA tenha apresentado maior frequência de selamento completo e maior área e espessura de tecido mineralizado recém-formado, a BD também apresentou bons resultados histopatológicos e pode ser considerada como um adequado material de selamento de perfuração de furca. / The objective of this study was to evaluate the periradicular tissue response after intentional furcation and sealing with Biodentine (BD), mineral trioxide aggregate (MTA) or gutta percha. Pre-molars of 3 dogs were used, in a total of 30 teeth, distributed in 3 groups: experimental BD (n = 14), negative control (MTA) (n = 10) and positive control (gutta percha), for a period of 120 days. The area corresponding to furcation was analyzed radiographically. In the qualitative histopathological analysis, the presence or not of mineralized tissue at the furcation site and adjacent areas was evaluated. In the semi-quantitative histopathological analysis, scores were assigned to the parameters: presence or absence of mineralized tissue, intensity of the inflammatory process and reabsorption of mineralized tissues. In the quantitative histopathological analysis the thickness of mineralized tissue in the furcation area was measured. Immunohistochemical assays were performed for the mineralization markers: RANKL and osteoprotegerin (OPG). Indirect immunofluorescence assay evaluated RUNX-2 expression for the synthesis of mineralization proteins. Data were evaluated by chi-square test, Fisher exact test and Mann Whitney test using the Graph Pad Prism 6.0 statistical software. The groups were compared by the Kruskal Wallis test with Dunn\'s post-test. The level of significance adopted for all analyzes was 5%. In the radiographic analysis the (BD) presented better performance in relation to the MTA, in all aspects analyzed. Histologically, both MTA and BD induced the formation of mineralized tissue when compared to gutta percha, which did not induce the formation of mineralized tissue (p <.001). The complete sealing of furcation holes was more frequent with the MTA, which induced the deposition of mineralized tissue with a larger and thickness area. Both the BD and MTA sealed samples did not show bone resorption in the furcation area, showed few inflammatory cells and a greater intensity of the RUNX2 immunomarker when compared to the gutta percha. OPG was present in samples sealed with BD and with MTA. Although the MTA presented higher frequency of complete sealing and greater area and thickness of newly formed mineralized tissue, BD also presented good histopathological results and can be considered as a suitable furcation perforation sealing material.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Breno Almeida Dornelas - parte 1.pdf: 376911 bytes, checksum: b45e88c007da3db1f74fa38428506e5c (MD5) Previous issue date: 2009-12-22 / A remoção eficiente de cascalhos ainda é um desafio na perfuração de poços para produção de óleo e gás. O ponto crítico corresponde ao estágio horizontal da perfuração que intrinsecamente tende a formar um leito de partículas sedimentadas na parte inferior do poço em perfuração. A erosão desse leito de cascalhos oriundos do solo perfurado depende principalmente da tensão de cisalhamento promovida pelo escoamento do fluido de perfuração. Utilizando uma bancada experimental, composta de sistema para circulação de fluidos, caixa de cascalhos, unidade de bombeio e equipamentos de medição, investiga-se a tensão de cisalhamento mínima necessária para a erosão de um leito em função das propriedades do fluido e das partículas do leito. A área de observação consiste de uma caixa abaixo da linha de escoamento, para partículas calibradas de areia, em um duto de acrílico. Para as medições iniciam-se as bombas com baixa rotação e são feitos incrementos de freqüência. A cada patamar de freqüência são capturadas imagens de partículas carreadas pelo escoamento, registrando a vazão estabelecida. Com a análise do processamento das imagens define-se o momento em que o carreamento das partículas deixa de ser aleatório e esporádico e começa a ser permanente. A tensão de cisalhamento é determinada pela Correlação PKN (de Prandtl, von Kármán e Nikuradse) a partir da vazão mínima necessária para o arraste. Os resultados são obtidos para o escoamento de água e de solução águaglicerina / The efficient hole cleaning is still a challenge in the wellbore drilling for production of oil and gas. The critical point is the horizontal drilling that inherently tends to produce a bed of sediment particles at the bottom of the well. The erosion of this cuttings bed depends mainly on the shear stress promoted by the flow of drilling fluid. The shear stress required to drag cuttings bed is investigate according to the fluid and particles properties, using an experimental assembly, composed of a loop for circulation of fluids, of a particle box, of a pump system, camera and measuring equipment. The area of observation consists of a box below the line of flow, for calibrated sand particles, in an acrylic duct. The test starts with the pumps in low frequency and are made the increments. At each level of frequency are captured images of particles carried and it is records the established flow rate. The erosion criteria is defined when the drag particle no longer be random and sporadic, and begins to be permanent. The shear stress is determined by the PKN correlation (by Prandtl, von Kármán, and Nikuradse) from the minimum flow rate necessary to start the erosion process. Results were obtained for the flow of water; and of water and glycerin solution

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Resumo: O propósito deste trabalho é o de obter modelos matemáticos que sirvam de referência, para que se possa efetuar os estudos relacionados aos efeitos não-lineares presentes no comportamento dinâmico envolvido na perfuração de petróleo, executada por navios perfuradores. As diversas modelagens matemáticas adotadas e abordadas neste trabalho, para esse tipo de problema, baseiam-se em sistemas pendulares invertidos e que possuem excitação harmônica ou excitação por meio de um EDS-Vibrador Eletrodinâmico (electrodynamics Shaker), na forma de um circuito RLC com uma fonte de tensão harmônica. A investigação do problema em questão, se fez por meio de simulações numérico-computacionais, fazendo-se uso do método Runge-Kutta de 4ª ordem para a integração numérica das equações de movimento dos sistemas, aproximando suas soluções. O controle aplicado nas possíveis irregularidades associadas ao movimento do sistema é do tipo retroalimentação de ajuste de energia de oscilação, proposto anteriormente por TERESHKO (2011) e daí adaptado ao modelo matemático, adotado / Abstract: The purpose of this paper is to obtain mathematical models that serve as a reference for the studies related to the nonlinear effects present in the dynamic behavior involved in oil drilling, performance by drill ships. The various mathematical models adopted and raised in this paper for this problem, were based on inverted pendulum systems and have harmonic excitation or through an EDS-electrodynamics vibrator (Electrodynamics Shaker) simplified ma form of an RLC circuit with a harmonic voltage source. The investigation of the problem in question was made by means of numerical and computational simulations, making use of the Runge-Kutta 4th order for the direct numerical integration of the equations of motion of systems approaching their solutions. The control applied on possible irregularities associated with the motion of the the system is the type of feedback adjustment oscillation energy, previously proposed by TERESHKO (2011) and then adapted to the mathematical model adopted / Mestre

Na perfuração de poços para extração de petróleo são utilizados fluidos de perfuração compostos por diversos produtos químicos com finalidades específicas em função das características de cada poço. Durante vários anos utilizou-se fluido a base de óleo diesel, devido à excelente performance proporcionada à perfuração. O aumento da preocupação ambiental levou a indústria do petróleo a elaborar composições de fluidos que fossem menos agressivas ao ambiente e, ao mesmo tempo, apresentassem performances semelhantes à do fluido base óleo diesel, destacando-se na atividade de perfuração na bacia do Recôncavo, Bahia, o fluido n-Parafina. Entre os compostos de interesse ambiental presente neste tipo de fluido, destacam-se a n-Parafina e cloretos, algumas vezes com traços de BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos). Como durante a perfuração podem ser atravessados aqüíferos portadores de água doce, resta a preocupação de que o contato desses fluidos com estes aqüíferos possa gerar problemas de contaminação ambiental. Este trabalho apresenta uma avaliação de situações de poços, onde o aqüífero São Sebastião, principal da bacia do Recôncavo, foi atravessado utilizando-se fluido n-Parafina. A avaliação foi baseada em simulações matemáticas do transporte dos compostos encontrados no fluido n-Parafina e em amostras coletadas a partir de testes de formação a cabo durante a perfuração dos poços. A partir da simulação destes valores reais, pôde-se concluir que, a menos de 0,5 m da parede dos poços, as concentrações encontram-se perfeitamente dentro dos padrões de potabilidade para todos os compostos analisados. De acordo com a metodologia utilizada, as utilizações do fluido n-Parafina são ambientalmente inofensivas como fluido de perfuração a ser utilizado neste tipo de cenário hidrogeológico. / The use of drilling fluids or muds is standard practice in oil industry. The composition of these fluids is designed according to the formation and the well properties. For many years oil- based muds (OBM) had a worldwide use because they offered advantages over water-based muds (WBM). Increasing environmental concern led the oil industry into the formulation of a variety of syntetic organic based mud (SBM) or low-tox mineral oil- based mud, like the n-parafin based mud, with a large use at the Reconcavo Basin, Bahia, Brazil. Some of the compounds that are common to most fluid formulas are considered potential environmental contaminants, among them n-parafin and chloride, sometimes with trace BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes). The drilling of the well might cross aquifers that are used for drinking purposes before reaching the oil reservoir and the contact of the water with the drilling fluid might pose some concern about the aquifer contamination. This paper presents case studies where a well penetrated São Sebastião Aquifer, in Reconcavo Basin, using n-Parafin based mud and a mathematical model was applied to simulate the fate and transport of the compounds found in fluid and samples collected during the drilling. The results indicated that all concentration values of the detected compounds were well below water drinking standards within 0,5 m from the well. According to this conclusion, the use of the n-parafin fluid is considered harmless to the environment and is recommended for similar geological scenarios.