Orientador: Jozué Vieira Filho / Banca: Suely Cunha Amaro Mantovani / Banca: Bernardo José Guilherme de Aragão / Resumo: Neste trabalho propõe-se o monitoramento da integridade estrutural (SHM) em sistemas de tubulações usando-se a técnica da impedância Eletromecânica (EMI), que é uma forma de avaliação não destrutiva (NDE). A técnica EMI tem como base a Função de Resposta em Frequência (FRF) e se destaca por utilizar transdutores piezelétricos de baixo custo. Através da implementação de um sistema de SHM nas tubulações, é possível monitorar a integridade estrutural de forma contínua e reduzir, assim, os riscos de acidentes que podem prejudicar a população e o meio ambiente. A técnica proposta é baseada em transdutores do tipo PZT, que são colados na superfície curva do corpo principal do tubo da estrutura por meio de um adesivo de alta rigidez, e tem como vantagem básica a simplicidade. Os sensores, devidamente posicionados, são excitados em uma determinada faixa de frequência, gerando uma resposta que é medida através da impedância elétrica. O processo de monitoramento da integridade estrutural da tubulação é feito através de medições periódicas da impedância da estrutura e a detecção do dano é baseada nas alterações das respostas. Para detectar o dano, as diferentes medições são analisadas usandose índices de falha métrica tradicionais na área de SHM, como o RMSD RMSD (Root Mean Square Deviation) e o CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). A técnica utilizada demonstrou capacidade para identificar corretamente a presença de danos no corpo principal dos segmentos de tubos das estruturas utilizadas, mostrando-se viável para detecção de danos em tubulações / Abstract: In this work proposes the Structural Health Monitoring (SHM) in piping systems using the technique of Electromechanical Impedance (EMI), which is a form of non destructive Evaluation (NDE). The EMI technique is based on the Frequency Response Function (FRF) known for its simplicity and for the use of low cost piezoelectric transducers. Through the implementation of a SHM system on the pipes, if possible to monitor the structural integrity continuously, reducing the risk of accidents to the people and the environment. The proposed technique is based on the PZT transducers type, which are pasted on the curved surface of the main body of the pipe with a high stiffness adhesive. The sensors, properly positioned, are excited in a certain range frequency, generating a response that is measured by the electrical impedance. The process of monitoring the structural integrity of the pipes is done through periodic measurements of the impedance and the detection of damage is based on the responses changes. To detect the damage, the different measurements are analyzed using the traditional metric damage indexes in the area of ? SHM, the RMSD (Root Mean Square Deviation) and the CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). The technique has demonstrated its ability to correctly identify the presence of damage on the main body of the pipes segments of the structures / Mestre

O presente trabalho apresenta um plano de substituição de tubulações do sistema de distribuição de água da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), utilizando um sistema de informações geográficas (SIG), que permitiu o relacionamento de dados do cadastro físico das tubulações com informações de reparos de vazamentos. Foram criados grupos de tubulações de mesmo material e, em alguns casos, de um mesmo período de implantação, para a definição de taxas anuais de substituição a partir da previsão de quebras futuras e da determinação do tempo ótimo de substituição das tubulações. Os resultados obtidos indicam que a vida média das tubulações apresenta um valor inferior ao verificado em países desenvolvidos. Assim, a taxa anual de substituição de tubulações, devendo oscilar entre 1,25 e 2%, será superior à média dos países desenvolvidos, que gira em torno de 0,5 a 1%, considerando que a idade média das tubulações varie entre 100 e 200 anos. / The following study presents a pipes replacement plan for the water distribution system of the Metropolitan Region of Sao Paulo (MRSP), using a geographic information system (GIS), which allowed the relation between the data of the water mains and the information about leakage repairs. Water main groups of the same material were created and, in some cases, of the same installation period, for the definition of yearly replacement rates based on the future breaks forecast and determination of the water mains optimal replacement timing. The results obtained suggest that the water mains average life, show a lower value than the one verified in developed countries. Thus, the water mains year replacement rate, witch should range from 1.25 to 2%, will be higher than the average in developed countries, witch is about 0.5 and 1%, considering that water mains mean age varies between 100 and 200 years.

O presente trabalho versa sobre o termo de atrito em escoamento transitório em condutos forçados, partindo de uma modelação matemática da tensão de cisalhamento transiente, usando conceitos do princípio da entropia máxima. Usa-se a modelação deste termo de atrito na análise do transitório hidráulico, comparando-se com dados experimentais já publicados de um sistema Reservatório-Tubo-Válvula. / This report contains a friction term for hydraulic transient in closed conduits. We use a mathematical model for the shear stress, derived by principle of maximum entropy. Then, we use this friction term for an analysis in a system reservoir-tube-valve, comparing our results with anothers already published in the literature.

Orientador: João Carlos Cury Saad / Banca: Enzo Dal Pai / Banca: Júlio Cesar Thoaldo Romeiro / Resumo: Para que as áreas irrigadas com sistemas de irrigação por aspersão convencional se tornem eficientes e lucrativas é necessário que projetistas e usuários sejam orientados sobre as diferentes variáveis e critérios que interferem no dimensionamento destes sistemas, principalmente por estes possibilitarem a disposição da instalação em diferentes configurações de tubulação. Objetivou-se com esse trabalho verificar o efeito de diferentes vazões, configurações hidráulicas e declividades do terreno no dimensionamento da rede hidráulica e no custo total de sistema de irrigação por aspersão convencional. Para a realização dos cálculos foram construídas planilhas eletrônicas e as equações de dimensionamento foram aplicadas utilizando dados reais de uma área do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, campus de Botucatu. As características estudadas foram: configuração hidráulica do sistema (A ou B); vazão do projeto (econômica ou prática); declividade do terreno (0, 2 ou 4%); modificação do critério de variação de vazão (10 ou 15%) e; o custo total do sistema (implantação e energia elétrica). A vazão econômica resultou em menor custo total que a vazão prática em todas as declividades avaliadas, nos dois critérios de dimensionamento baseados na variação máxima de vazão na linha lateral e nas duas configurações hidráulicas analisadas. A configuração A, com uma única linha principal e duas linhas laterais de maior comprimento com aspe... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: For irrigated areas with conventional sprinkler irrigation systems to become efficient and profitable, it is necessary for designers and users to be guided by the different variables and criteria that interfere in the design of these systems, mainly because they allow the layout of the installation in various configurations of the pipeline. The objective of this work was to verify the effect of different flow rates, hydraulic configurations and terrain slopes in the hydraulic network design and the total cost of a conventional sprinkler irrigation system. Spreadsheets were constructed to perform the calculations, and the design equations were applied using real data from an area of the Department of Rural Engineering of the Faculty of Agronomic Sciences of UNESP, Botucatu campus. The characteristics studied were: hydraulic system configuration (A or B); project flow (economic or practical); slope (0,2 or 4%); modification of the criterion of allowed flow variation (10 or 15%) and; the total cost of the system (fixed and variable costs). The economic flow resulted in a lower total cost than the practical in all slopes evaluated, in the two design criteria based on the maximum variation of lateral line flow and in the two hydraulic configurations analyzed. The A configuration with a single main line and two longer lateral lines with lower flow sprinklers, showed lower cost than the configuration B with the main line, two secondary lines and 4 lateral lines shorter with higher f... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:39:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 250017.pdf: 14357844 bytes, checksum: 91d411079c8b317257317b7133e94d83 (MD5) / A soldagem em operação é uma técnica freqüentemente empregada no reparo ou modificação de tubulações, com significativas vantagens econômicas, visto que evita as perdas oriundas da interrupção do serviço e garante a continuidade no fornecimento do fluido. Na aplicação da técnica, dois riscos precisam ser considerados. O primeiro é a ocorrência de trincas à frio, cuja possibilidade aumenta pelas maiores taxas de resfriamento impostas pelo escoamento do fluido e, em especial, o risco de perfuração da parede pelo arco voltaico, eventualmente com sérios danos ao operador e ao meio ambiente. A tecnologia existente e a experiência estão relacionados principalmente com o reparo de tubos de parede espessa (de 6 mm ou mais), e de aços de baixa resistência. Este trabalho reúne resultados promissores sobre o desenvolvimento de uma via alternativa de reparo em dutos e tubulações com pequena espessura remanescente, envolvendo uma recuperação prévia da parede do tubo por processos de aspersão térmica. O incremento de espessura diminui o risco de perfuração durante a subseqüente deposição de solda por eletrodo revestido, e ao mesmo tempo permite o uso de uma energia de soldagem maior, contribuindo para a não incidência de trincas à frio. São comparados os processos de aspersão térmica a arco elétrico e chama convencional, e a influência que as características do revestimento aspergido, principalmente a oxidação pelo gás de arraste (ar comprimido ou argônio) exercem sobre a penetração do arco voltaico. Os experimentos inicialmente foram realizados sobre chapas de aço SAE 1020, revestidas com material similar em espessuras entre 0,2 e 2,0 mm, com posterior deposição de solda através de eletrodos de baixo hidrogênio AWS E7018. Os resultados foram comprovados na aplicação da técnica em tubos de aço ferrítico API 5LX70, em condições variadas de pressão e fluido. A avaliação dos resultados permitiu estabelecer critérios de soldagem com menor risco de perfuração se comparados a chapas/tubos não previamente revestidos. In-service welding is a technique frequently employed in the repair or modification of pipelines, with significant economic advantages since it avoids the costs of disrupting operation and secures continuity of supply to the customer. While applying this welding technique two risks must be considered: firstly the increased risk of cold cracking due to faster cooling rates of the pipe wall, associated with the heat removal by the flowing fluid and in special the risk of burnthrough, when the welding arc causes the penetration of the pipe wall, allowing its contents to escape, eventually with serious damage both to welder and environment. The actual technology and experience are more related with the repair of pipes fabricated in low strength steels with wall thickness higher than 6 mm. This work brings promising results about an alternative way of in-service repair of pipes with low remanescent thickness, which envolves a previous buttering coating of the pipe wall by thermal spraying. It was verified that this previous thickness recovering reduces the risk of burnthrough during the subsequent weld material deposition by SMAW, while at the same time turns it possible to apply a higher heat input, what contributes to avoid the incidence of cold cracking. The characteristics of buttering layers deposited by two thermal spraying processes (arc and conventional flame) were compared, in special the influence of their degree of oxidation in dependence of the carrying gas (pressurized air or argonium) on the arc stability and penetration of weld beads. Initially exhaustive controlled test welds with AWS E7018 electrodes were conducted on SAE 1020 steel plates, previously buttered with similar material in thickness from 0,2 to 2,0 mm. The proposed in-service welding procedures were applied on a ferritic steel pipe API 5LX-70, in various conditions of pressure and fluid. The obtained results allowed to establish criteria for welding conditions with less risk of burnthrough compared to non-buttered plates/pipes.

Orientador: Angelo Caporalli Filho / Coorientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Valdir Alves Guimarães / Banca: Gilbert Silva / Resumo: Os processos tradicionais de produção de tubos API 5CT N80Q envolvem processos de bobinamento e desbobinamento, conformação por dobramento, soldagem, etapas de usinagem e expansão dos diâmetros interno e externo, tratamentos térmicos de têmpera e revenimento e endireitamento. Essas etapas são responsáveis por introduzir tensões residuais no material constituinte do tubo. Estas tensões residuais podem alcançar valores próximos aos do limite de escoamento do material base do tubo, podendo produzir distorções geométricas, falhas prematuras, baixa resistência à corrosão, e diminuição na sua capacidade de absorção de cargas em trabalho. O método mais utilizado para alívio de tensões é o tratamento térmico. Porém, a aplicação de vibrações mecânicas, (Vibratory Stress Rielif) para reduzir e redistribuir as tensões residuais em estruturas conformadas a frio e em estruturas soldadas, tem sido utilizada com sucesso em várias partes do mundo, principalmente nos Estados Unidos, China e Canada. Para verificar a viabilidade deste processo, como um método alternativo para o alivio de tensões, selecionamos um tubo API 5CT 80NQ, com diâmetro de 178 mm com 8,05 mm de espessura e 3000 mm de comprimento. Os ensaios de vibração foram executados na frequência de ressonância do tubo, através de um indutor de vibração montado no seu comprimento médio, dentro de um intervalo de tempo correspondente ao seu peso. Comparando os valores de tensões residuais existentes no tubo antes e após o trat... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The traditional production processes API 5CT N80Q pipes involve coiling and uncoiling processes the plate, conformation by bending, welding, machining steps and expansion of its internal and external diameters, heat treatment of quenching and tempering and straightening. These steps are responsible for introducing residual stresses in the material of the tube. These residual stresses can reach values close to the yield strength of the pipe's base material and may produce geometric distortions, premature failure, low corrosion resistance and reduction its capacity of absorption loads in the work. The most widely used method for relieving stress is the heat treatment. The application of mechanical vibrations, Vibratory stress relief ( VSR), to reduce and redistribute the residual stresses in cold shaped structures and welded structures, has been used with success in various parts of the world, especially the United States, China and Canada. Thus, the mechanical vibration, Vibratory stress relief (VSR), can prove to be an interesting process to relieve stress in the tubes. To verify the feasibility of this process, as an alternative method for the relief of stresses, we selected an API 5CT 80NQ tube with a diameter of 178 mm, with 8.05 mm thickness and 3000 mm in length. Vibration tests were performed in pipe resonance frequency, via a vibration-inducing mounted at its mid-length, within a time corresponding to their weight. Comparing the values of residual stress existing in the tube before and after the vibration treatment achieved a mean reduction of 16 % in the amount thereof. For the mechanical characterization of the pipe, before and after the vibration process, the following tests were conducted according to API standard 5CT 2001: Charpy 'V',... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dissertação (mestrado)- Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os refinadores de petróleo têm problemas de confiabilidade em equipamentos de sistema de topo de unidade de destilação atmosférica e a vácuo (UDAV), devido à corrosão e que com a crescente produção de petróleos mais pesados, o problema tende a se agravar pelo alto nível de contaminantes corrosivos e a dificuldade de dessalgação. Os objetivos desse trabalho são aumentar a confiabilidade em UDAV e reduzir as perdas de catalisador em unidade de craqueamento, insumo de maior custo na refinaria. A partir da revisão bibliográfica e de levantamentos de dados em 11 UDAV`s no Brasil foi elaborado um fluxograma de falhas" possíveis de ocorrer em qualquer refinaria, e o "método de análise do modo de falhas e efeitos" e testes foram utilizados para identificar as causas e ações de correção especificamente em uma refinaria da PETROBRAS. Para monitorar o controle das variáveis de processo durante os testes foram utilizados análises químicas e sondas corrosimétricas para medirem as tendências de corrosão. Aliadas a esse controle foram implantadas ações corretivas e introduzidas melhorias nos equipamentos e nos produtos químicos que controlam a corrosão Os mecanismos de danos encontrados foram corrosão por ácido clorídrico e corrosão sob depósitos de sais de amônio, e as principais causas diagnosticadas foram qualidade ruim dos petróleos, preparação incorreta dos tanques de carga, eficiências baixas das dessalgadoras, e controle do pH não adequado..O resultado visível foi à redução da corrosão, aumentando a confiabilidade nos equipamentos, de 1 falha a cada 2 anos passará a ter 1 falha a cada 6 anos, a rentabilidade aumentou e decresceram os riscos de segurança e danos ao meio ambiente.A projeção de ganhos por menores custos de manutenção, por aumento no processamento de carga e por menor consumo de catalisador é de U$ 1.470.000,00/ano, além de não ocorrer perdas de lucros cessantes de U$ 800.000,00/dia.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2009 / Bibliografia: p.76-81 / O objetivo do presente trabalho é desenvolver um procedimento com base na teoria da confiabilidade estrutural aplicando os métodos FORM ("First Order Reliability Method") e SORM ("Second Order Reliability Method") para estimar a probabilidade de falha (co / This work intends to develop a procedure based in the structural reliability theory applying methods FORM ("First Order Reliability Method") and SORM ("Second Order Reliability Method") to estimate the failure probability (reliability) of corroded pipeli

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnlógico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:41:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente projeto pretendeu-se estabelecer diretrizes para a elaboração e qualificação de procedimentos de reparo por deposição de solda (RDS) em tubulações em operação que apresentem pequena espessura remanescente. As principais preocupações são as de evitar as perfurações pelo arco de soldagem e as trincas a frio, passíveis de ocorrer nos materiais temperáveis resfriados rapidamente pelo fluido circulando dentro do tubo. Os processos de soldagem estudados são o Eletrodo Revestido e o TIG com alimentação automática de arame com corrente contínua constante e pulsada. O processo TIG resulta em baixos níveis de hidrogênio na solda, permitindo trabalhar com valores de corrente suficientemente baixos para evitar a perfuração de tubos de parede fina. Os critérios desenvolvidos foram baseados em aspectos metalúrgicos e de processo, além dos métodos analíticos para a condução de calor em soldagem usando fonte de calor distribuída. Foram levados em conta os parâmetros de soldagem (processo, corrente, tensão e velocidade de soldagem), as características do tubo (material, espessura) e as características do fluido (propriedades termofísicas, pressão, vazão). As diretrizes resultantes foram validadas em ensaios de laboratório, simulando as condições de transferência de calor que existem na soldagem de um tubo por onde circula um fluido, seja líquido ou gás, para o qual foi construída uma bancada de ensaio com controle da vazão e pressão do fluido em circulação.

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-19Bitstream added on 2015-01-26T13:30:46Z : No. of bitstreams: 1 000801080.pdf: 1482569 bytes, checksum: 38a31bbd5f5d32c0a9910defc00cc91a (MD5) / Neste trabalho propõe-se o monitoramento da integridade estrutural (SHM) em sistemas de tubulações usando-se a técnica da impedância Eletromecânica (EMI), que é uma forma de avaliação não destrutiva (NDE). A técnica EMI tem como base a Função de Resposta em Frequência (FRF) e se destaca por utilizar transdutores piezelétricos de baixo custo. Através da implementação de um sistema de SHM nas tubulações, é possível monitorar a integridade estrutural de forma contínua e reduzir, assim, os riscos de acidentes que podem prejudicar a população e o meio ambiente. A técnica proposta é baseada em transdutores do tipo PZT, que são colados na superfície curva do corpo principal do tubo da estrutura por meio de um adesivo de alta rigidez, e tem como vantagem básica a simplicidade. Os sensores, devidamente posicionados, são excitados em uma determinada faixa de frequência, gerando uma resposta que é medida através da impedância elétrica. O processo de monitoramento da integridade estrutural da tubulação é feito através de medições periódicas da impedância da estrutura e a detecção do dano é baseada nas alterações das respostas. Para detectar o dano, as diferentes medições são analisadas usandose índices de falha métrica tradicionais na área de SHM, como o RMSD RMSD (Root Mean Square Deviation) e o CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). A técnica utilizada demonstrou capacidade para identificar corretamente a presença de danos no corpo principal dos segmentos de tubos das estruturas utilizadas, mostrando-se viável para detecção de danos em tubulações / In this work proposes the Structural Health Monitoring (SHM) in piping systems using the technique of Electromechanical Impedance (EMI), which is a form of non destructive Evaluation (NDE). The EMI technique is based on the Frequency Response Function (FRF) known for its simplicity and for the use of low cost piezoelectric transducers. Through the implementation of a SHM system on the pipes, if possible to monitor the structural integrity continuously, reducing the risk of accidents to the people and the environment. The proposed technique is based on the PZT transducers type, which are pasted on the curved surface of the main body of the pipe with a high stiffness adhesive. The sensors, properly positioned, are excited in a certain range frequency, generating a response that is measured by the electrical impedance. The process of monitoring the structural integrity of the pipes is done through periodic measurements of the impedance and the detection of damage is based on the responses changes. To detect the damage, the different measurements are analyzed using the traditional metric damage indexes in the area of ? SHM, the RMSD (Root Mean Square Deviation) and the CCDM (Correlation Coefficient Deviation Metric). The technique has demonstrated its ability to correctly identify the presence of damage on the main body of the pipes segments of the structures