Submitted by Marcos Samuel (msamjunior@gmail.com) on 2017-02-06T15:18:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Natalia_versaofinal_CD.pdf: 2740629 bytes, checksum: 2ad0d4cbbf049e9e14424691d159d518 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-06T16:10:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Natalia_versaofinal_CD.pdf: 2740629 bytes, checksum: 2ad0d4cbbf049e9e14424691d159d518 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T16:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Natalia_versaofinal_CD.pdf: 2740629 bytes, checksum: 2ad0d4cbbf049e9e14424691d159d518 (MD5) / A Unidade de Bombeio Mecânico (UBM) é um dos equipamentos mais utilizados na produção de petróleo. Ele sofre com efeitos de desbalanceamento devido às características das cargas aplicadas e aos desgastes mecânicos causados ao longo do tempo por conta do esforço repetitivo que exerce. O desbalanceamento dos equipamentos é um dos principais efeitos usualmente estudados pela academia e indústria em função do grande impacto que provocam na durabilidade dos equipamentos. Este trabalho propõe um sistema capaz de balancear dinamicamente uma UBM através de algoritmos embarcados no controlador lógico programável do inversor de frequência, utilizado no controle de UBMs automatizadas. Para a detecção do desbalanceamento, duas formas indiretas de avaliar esse efeito foram abordados: o Fator de Carga Cíclica (CLF – Ciclic Load Factor) e análise de vibrações, através da Transformada Discreta de Fourier, ambos utilizando a variável torque. O CLF foi o critério escolhido para validação experimental do sistema. Em uma abordagem convencional, o CLF é calculado a cada ciclo de bombeio, mas tal estratégia não permite a atuação para o controle instantâneo da velocidade, que deve ser baseado na minimização do CLF. Para tanto, este trabalho propõe a aplicação de conceito baseado em janela deslizante, permitindo o cálculo de CLF a cada nova amostra. Esta abordagem permitiu também superar as limitações encontradas nos sistemas de inversão de frequência necessários à implementação da solução proposta neste trabalho. A atuação no controle de velocidade do motor usado no sistema de bombeio mecânico naturalmente pode interferir a capacidade do sistema de bombeio. Uma avaliação dessa capacidade foi implementada de forma a demonstrar a aplicabilidade do método de controle de desbalanceamento. Os resultados alcançados mostram que o sistema desenvolvido é capaz de minimizar o CLF através de um controle de velocidade, essencialmente, sem perda na capacidade do sistema de bombeio. Os testes foram realizados em bancada e validados na planta disponibilizadas pelo Laboratório de Elevação Artificial da Universidade Federal da Bahia

Submitted by Kleber Silva (kleberbs@ufba.br) on 2017-02-06T17:30:55Z No. of bitstreams: 1 Cícero.pdf: 2013213 bytes, checksum: d134e81af3b53e4027c70fb34e1eb13f (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-07T12:25:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Cícero.pdf: 2013213 bytes, checksum: d134e81af3b53e4027c70fb34e1eb13f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T12:25:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cícero.pdf: 2013213 bytes, checksum: d134e81af3b53e4027c70fb34e1eb13f (MD5) / O desbalanceamento é inerente ao funcionamento de uma unidade de bombeio (UB). Para reduzir seus efeitos, o contrabalanceio é uma das ações que precisa ser adotada. Para atingir o balanceamento ideal é preciso buscar o equilíbrio entre os torques requerido pela haste polida e o torque fornecido pelo redutor durante o ciclo de bombeio. O objetivo principal deste trabalho é utilizar informações extraídas de medições realizadas da tensão no barramento DC de inversores de frequência, visando, promover o balanceamento das forças que atuam nesse equipamento. O balanceamento ótimo de uma unidade de bombeio mecânico foi alcançado, medindo esta variável, determinando o fator de carga cíclica (CLF), promovendo o ajuste na posição dos contrapesos e manipulando a velocidade de bombeamento. Para isto, faz-se necessário conhecer os principais métodos utilizados para contrabalancear a UB. Também foi preciso determinar o CLF por meio da tensão do barramento DC. Além disso, um controlador de tensão elétrica foi projetado e implantado em um controlador (CLP), sendo seu propósito reduzir a variabilidade da tensão no barramento do inversor. Como resultados, se tem uma redução significativa na potência consumida, em função do rendimento energético do motor que foi elevado. A variação do torque foi reduzida drasticamente, contribuindo pra uma operação mais suave do sistema, o que certamente irá elevar o tempo médio entre falhas (MTBF). Estes resultados levaram a melhoria do rendimento energético e da confiabilidade do sistema.

3. - PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN Uno de los tipos de fallas más comunes que sufre un pavimento es el agrietamiento por fatiga o reflexión, el cual es producido generalmente por la carga del tráfico, el endurecimiento por vejez ó los ciclos de cambio de temperatura. Esto se materializa en grietas que son visibles en la superficie, y éstas, no son más que la imagen reflejada de las fisuras o juntas de dilatación que subyacen en la carpeta de rodadura. 4. - OBJETIVOS 4.1. - OBJETIVO GENERAL Mostrar una nueva alternativa para la reparación de pavimentos en el Perú, en cuanto a la aparición de grietas reflejadas en la superficie del pavimento, cuya falla está relacionada con la fatiga del material. 4.2. - OBJETIVOS ESPECÍFICOS Mostrar los beneficios ingenieriles-estructurales de la geogrilla de fibra de vidrio, con respecto a otros sistemas que se utilizan con el mismo fin. 5. - HIPOTESIS La geogrilla de fibra de vidrio es un material compuesto por hilos de fibra de vidrio cubierto de un polímero elastomérico, que crea una estructura en forma de malla. Cada hilo tiene una resistencia a la tensión extremadamente alta y un alto módulo de elasticidad; esto es particularmente importante ya que el concreto asfáltico generalmente se agrieta a pequeñas deformaciones. Cuando el sistema GlasGrid se instala formando un “sándwich” entre las capas de nivelación y rodadura en una sobrecarpeta convencional, se convierte en la resistencia oculta de la carretera, diseñada para propagar horizontalmente los esfuerzos verticales de las grietas y disiparlos efectivamente. 6. - METODOLOGÍA Aunque en la clasificación del método científico no hay un consenso universal, pues estos se entremezclan muchas veces, es posible determinar un método a seguir dentro de la clasificación mencionada. En esta Tesis se utilizará el método de la observación científica, el más usado en las ciencias naturales, que es parte del método empírico analítico, además de métodos cuantitativos-cualitativos, que no forman parte dentro de la clasificación del método científico, pero sin embargo son utilizados como herramientas de investigación. Se utilizarán estos métodos debido a que esta Tesis tendrá su apoyo principal en experimentos de laboratorio, acompañados por ciertos análisis estadísticos, sobre todo en el caso de plantear los beneficios económicos. Los ensayos de laboratorio que se realizarán serán: ensayos de carga cíclica, que simularán el paso del tránsito y que mostrarán que las grietas en la probeta con el material propuesto aparecerán a mayor número de ciclos que en los que no se haya colocado el material, además de tener longitudes mucho menores; ensayos de tracción directa, que mostrarán que las deformaciones últimas ocurrirán para mayores cargas en las probetas con el material propuesto, en comparación con las probetas sin el material. La información requerida está basada en ensayos de la tecnología propuesta en la Tesis, los mismos que han sido elaborados en las universidades más prestigiosas del mundo, como la Universidad de Texas A&M, Universidad de Nottingham y universidad de Delft. También fue probado en la pista de pruebas de pavimento del Centro Nacional de Tecnología del asfalto, en los Estados Unidos de América. Además la naturaleza de la información se apoyará en experiencias realizadas en el vecino país de Chile. 7. – RESULTADOS • El incremento de carga para que fallaran las vigas reforzadas con respecto a las no reforzadas fue de 75%. • Los niveles de carga que causan la falla en las vigas reforzadas son del orden de 1400 Kg, en contraste con las vigas no reforzadas, que fallan con una carga promedio de 500 Kg. • De los dos sistemas que retardan la reflexión de fisuras en la superficie, la más efectiva resulto ser la geogrilla de fibra de vidrio, con una efectividad 228% superior al mortero asfáltico. • Es posible medir la efectividad con un porcentaje exacto para el caso de la geogrilla de fibra de vidrio respecto del mortero asfáltico, esto porque los dos fallan para un mismo nivel de carga: 1400 Kg. Sin embargo, medir la efectividad en porcentaje, de éstas respecto de las no reforzadas es más complicado puesto que las que no tienen ningún refuerzo fallan para diferentes niveles de carga. Para este último caso es mejor observar en las gráficas, que demuestran dilatadamente los beneficios de reforzar una carpeta. 8. – CONCLUSIONES • Tanto la viga con geogrilla de fibra de vidrio, como la viga reforzada con mortero asfáltico, retardan en gran medida la aparición de grietas en la superficie. • De entre las muchas grietas que aparecen, las grietas que llegan a la superficie lo hace partiendo de la grieta generada, o de una vecindad próxima a esa grieta, del orden de 3 cm a cada lado de la grieta generada. • Una vez iniciada la falla, los incrementos de las longitudes de grietas se dan de forma súbita. • La viga C-1, reforzada con geogrilla de fibra de vidrio, no presentó ninguna grieta reflejada. Sólo presento una grieta aislada, la cual se tomó para hacer las comparaciones necesarias. Sin embargo no puede sentenciarse que esta grieta no haya sido influenciada por los esfuerzos y deformaciones que ocurren en la grieta generada, puesto que se necesitarían investigaciones más profundas para llegar a esta conclusión. • La viga A-1 fue la única que presentó más de una grieta reflejada y lo hizo para un orden de carga de 600 Kg, en cambio la primera grieta lo hizo para una carga de 400 Kg. Es de suponerse que la segunda grieta ya estaba produciéndose en el interior de la viga, puesto que aparece después de sólo 28 ciclos de incrementada la carga.

[EN] Most recent research has revealed that the present methods, in either literature or current standards, for the evaluation of the deformation capacity of reinforced concrete elements in compression and in either monotonic or cyclical flexure, are not valid outside a certain range of some parameters. This is the case of slender supports subject to moderate or high levels of axial loading, where second order effects are not negligible. Furthermore, there is a shortage of experimental information concerning the behaviour of slender supports made with concretes with compressive strength values between 100 and 150 MPa, and the effect of steel fibers can be accounted for to replace transverse reinforcement and to improve the production of supports to be subjected to high levels of axial loading. In consequence, this doctoral thesis addresses the behaviour of supports made with fiber reinforced concrete of compressive strength between 100 and 150 MPa. An ambitious experimental programme has been carried out, comprising the testing of 26 concrete specimens that simulate column-beam unions, to reach the following objectives: to bridge the experimental gap; to identify the most influential parameters on the load-bearing and deformational capacity; and to verify the validity of the simplified methods currently in use for the prediction of the load-bearing capacity and ductility when designing and analysing reinforced concrete supports, consistently with the characteristic of the specimens tested. To this end, an experimental methodology has been calibrated and put into place to study the effect of variables such as shear slenderness, type and volume of steel fibers, spacing of transverse reinforcement, longitudinal reinforcement index, axial load level and the concrete cover. The behaviour of the specimens tested has been analysed in depth. This analysis has included: determination of the load-bearing capacity of the cross-section and of the entire element; assessment of the strains of the materials, the strains profile of the cross-section and the deformation of the whole element at the stages of reinforcement yielding and when the ultimate capacity is reached; the identification of failure modes based on the strength and strains of the materials; the assessment of strain capacity indexes, rotational ductility and displacement, as well as the hinge length. With the resulting infomation and the conclusions obtained, this doctoral thesis aims to be a starting point for future research and a useful instrument for the improvement of structural behaviour prediction models of these specimens. Specifically, it's been noted that the ductility ratio in curvatures and displacements decreases when the volume of steel fibers in the concrete decrease. Ductility ratio also decreases when the axial load level, shear slenderness and transverse reinforcement spacing increase. Moreover, effective flexural stiffness factor of a section increases when axial load level does in higher values than 0.2. It has been tested that calculation methods and simplified models included in either literature and current standards predict experimental results on load bearing capacity and elastic values on deformational capacity adequately. This does not happen for ultimate values, which means that these methods are not suitable for high performance concrete behaviour. / [ES] Investigaciones recientes han puesto de manifiesto que los métodos existentes, en la bibliografía y en las actuales normas, para evaluar la capacidad de deformación de los elementos de hormigón armado sometidos a compresión y flexión cíclica o monotónica, no son válidos para cierto rango de parámetros, como son los soportes esbeltos, con moderados y altos niveles de carga axil, en los cuales los efectos de segundo orden no pueden ser despreciados. A ello hay que añadir que se carece de información experimental sobre el comportamiento de soportes esbeltos fabricados con hormigones de resistencias a compresión en el rango de 100-150 MPa, y que las fibras de acero pueden servir para sustituir la armadura transversal y mejorar la fabricación de soportes sometidos a niveles altos de axil. En consecuencia, esta tesis doctoral estudia el comportamiento de soportes de hormigón armado con fibras de acero y resistencias a compresión entre 100 y 150 MPa, planteando para ello una amplia campaña experimental compuesta por 26 elementos que simulan uniones soporte-viga, con los siguientes propósitos: cubrir el vacío experimental existente; identificar los parámetros que más influyen en la capacidad resistente y deformacional; y verificar el alcance y validez de los métodos simplificados existentes para predecir la capacidad de deformación y ductilidad en el diseño y análisis de soportes de hormigón armado, teniendo en cuenta las características que presentan los elementos ensayados. Para ello se ha puesto a punto un modelo de ensayo experimental que ha permitido estudiar la influencia de variables como la esbeltez a cortante, el tipo y volumen de fibras de acero, la separación de la armadura transversal, la cuantía de la armadura longitudinal, el nivel de la carga axil, y el recubrimiento relativo del hormigón. El comportamiento de los distintos elementos ensayados se ha analizado de un modo exhaustivo incluyendo: determinación de la capacidad resistente a nivel sección y a nivel elemento; obtención de la deformación de los materiales, de la sección y del elemento en las situaciones de inicio de la plastificación y rotura; identificación de los tipos de fallo, basados en la resistencia y deformación de los materiales; evaluación de los índices de capacidad de deformación, la ductilidad en curvatura y desplazamiento, y la longitud de la rótula plástica. Con la información recopilada y las conclusiones obtenidas, esta tesis doctoral pretende ser un punto de partida para futuras investigaciones y ser de utilidad para la mejora de los modelos de predicción del comportamiento estructural de estos elementos. En particular, se ha constatado que el índice de la ductilidad tanto en curvaturas como en desplazamientos disminuye con el volumen de fibras de acero en el hormigón y cuando aumenta el axil reducido, la esbeltez del soporte y la separación de la armadura transversal; que el factor de rigidez elástica efectiva de la sección aumenta cuando aumenta el axil reducido, y que el factor de rigidez elástica efectiva del elemento aumenta cuando aumenta cuando el axil reducido una vez se supera el umbral de 0.2. Se ha corroborado que los métodos de cálculo y modelos simplificados recogidos en las normativas y en la bibliografía predicen de forma aceptable los resultados experimentales a nivel resistente y los valores elásticos a nivel deformacional, en tanto que no los valores últimos, lo que es indicativo de la no adecuación de estos métodos al comportamiento de hormigones de altas prestaciones. / [CAT] Les investigacions més recents han posat de manifest que els mètodes existents, a la bibliografia i a les normes actuals, per avaluar la capacitat de deformació dels elements de formigó armat sotmesos a compressió i flexió cíclica o monotònica, no són vàlids per a un determinat marge de paràmetres, com són els suports esvelts, amb nivells moderats i alts de càrrega axial, en què els efectes de segon ordre no són negligibles. A això cal afegir la manca d'informació experimental sobre el comportament de suports esvelts fabricats amb formigons amb resistència a compressió entre 100 i 150 MPa, i que les fibres d'acer poden servir per substituir l'armat transversal i millorar la fabricació de suports sotmesos a nivells alts de càrrega axial. En conseqüència, aquesta tesi doctoral estudia el comportament de suports de formigó armat amb fibres d'acer i resistències de compressió entre 100 i 150 MPa, plantejant amb aquest objectiu una àmplia campanya experimental consistent en 26 elements que simulen unions suport-biga amb els següents propòsits: cobrir l'actual buit experimental; identificar els paràmetres més influents sobre la capacitat resistent i deformacional; i verificar l'abast i la validesa dels mètodes simplificats existents per a la predicció de la capacitat de deformació i la ductilitat en el disseny i anàlisi de suports de formigó armat, tenint en compte les característiques dels elements assajats. Per tal d'aconseguir-ho, s'ha posat a punt un model d'assaig que ha permés estudiar la influència de variables com l'esveltesa a tallant, el tipus i volum de fibres d'acer, l'espaiament de l'armat transversal, la dotació d'armat longitudinal, el nivell de càrrega axial i el recobriment relatiu del formigó. El comportament dels diferents elements assajats s'ha analitzat de manera exhaustiva, incloent: determinació de la capacitat resistent a nivell secció i a nivell element; obtenció de la deformació dels materials, de la secció i de l'element en les situacions d'inici de la plastificació i trencament; identificació dels modes d'esgotament, basats en la resistència i la deformació dels materials; avaluació dels índexos de capacitat de deformació, la ductilitat en corbatura i desplaçament, i la longitud de la ròtula plàstica. Amb la informació recopilada i les conclusions obtingudes, aquesta tesi doctoral pretén ser un punt de partida per a futures investigacions i ser d'utilitat per a la millora dels models de predicció del comportament estructural d'aquests elements. En particular, s'ha constatat que l'índex de la ductilitat tant en curvatures com en desplaçaments disminueix amb el volum de fibres d'acer en el formigó i quan augmenta l'esforç axial reduït, l'esveltesa del suport i l'espaiament de l'armat transversal; que el factor de rigidesa elàstica efectiva de la secció augmenta quan s'incrementa el nivell de càrrega axial, i que el factor de rigidesa elàstica efectiva de l'element augmenta quan amplifica el nivell el nivell de càrrega axial una vegada se supera el llindar de 0.2. Així mateix s'ha corroborat que els mètodes de càlcul i models simplificats recollits en les normatives i en la bibliografia prediuen de forma acceptable els resultats experimentals a nivell resistent i els valors elàstics a nivell deformacional, la qual cosa no succeeix amb els valors últims i és indicatiu de la no adequació d'aquests mètodes al comportament de formigons d'altes prestacions. / Castro Bugallo, MC. (2016). ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE SOPORTES DE HORMIGÓN DE ALTAS PRESTACIONES SOMETIDOS A COMPRESIÓN Y CARGA LATERAL CÍCLICA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63225 / TESIS

O objetivo principal do trabalho é analisar o comportamento experimental e teórico de vigas de concreto armado de modo a quantificar a perda de rigidez global através do cálculo de flechas sucessivas ocorridas durante a aplicação de carregamento cíclico, em regime de serviço. A ênfase da pesquisa é dada à análise numérica; a aderência na interface aço-concreto é tratada com uma estratégia onde cada parte é modelada isoladamente de modo a se considerar o contato entre a barra de aço (com o desenho de suas nervuras) e o concreto envolvente. A análise numérica foi feita com o auxílio do aplicativo ABAQUS, baseado no método dos elementos finitos. O modelo constitutivo usado para o concreto é fundamentado na mecânica do dano contínuo. Foram realizados ensaios experimentais com espécimes de concreto contendo uma barra de aço colocada em seu eixo e, também, com vigas de concreto armado sub-armadas e com armadura dupla, com seção transversal retangular e tipo T. Comparações dos resultados obtidos nos ensaios experimentais com as respostas da análise numérica são apresentadas e discutidas. Ao final, propõem-se expressões que quantificam a perda de rigidez em função do número de ciclos aplicado. / The main purpose of this research is to analyze the experimental and theoretical behavior of reinforced concrete beams, in order to quantify the stiffness loss, by calculating successive deflections during the cyclic loads application, under service loads. The emphasis of this research is the numerical analysis. The modeling of steel-concrete interface is done taking into account the contact between the steel bars (with their ribs) and the concrete surrounding the bars. The numerical analysis was made by using the software ABAQUS, based on the finite element method. The concrete’s constitutive model is based on the continuous damage mechanics. The experimental tests were made with cylinder concrete specimens with an axial bar and rectangular and T cross section reinforced concrete beams, where some had only tension reinforcement and others had tension and compression reinforcement. Comparisons between experimental and numerical results are presented and discussed. At the end expressions to quantify the stiffness loss due to number of cycles are proposed.

O objetivo principal do trabalho é analisar o comportamento experimental e teórico de vigas de concreto armado de modo a quantificar a perda de rigidez global através do cálculo de flechas sucessivas ocorridas durante a aplicação de carregamento cíclico, em regime de serviço. A ênfase da pesquisa é dada à análise numérica; a aderência na interface aço-concreto é tratada com uma estratégia onde cada parte é modelada isoladamente de modo a se considerar o contato entre a barra de aço (com o desenho de suas nervuras) e o concreto envolvente. A análise numérica foi feita com o auxílio do aplicativo ABAQUS, baseado no método dos elementos finitos. O modelo constitutivo usado para o concreto é fundamentado na mecânica do dano contínuo. Foram realizados ensaios experimentais com espécimes de concreto contendo uma barra de aço colocada em seu eixo e, também, com vigas de concreto armado sub-armadas e com armadura dupla, com seção transversal retangular e tipo T. Comparações dos resultados obtidos nos ensaios experimentais com as respostas da análise numérica são apresentadas e discutidas. Ao final, propõem-se expressões que quantificam a perda de rigidez em função do número de ciclos aplicado. / The main purpose of this research is to analyze the experimental and theoretical behavior of reinforced concrete beams, in order to quantify the stiffness loss, by calculating successive deflections during the cyclic loads application, under service loads. The emphasis of this research is the numerical analysis. The modeling of steel-concrete interface is done taking into account the contact between the steel bars (with their ribs) and the concrete surrounding the bars. The numerical analysis was made by using the software ABAQUS, based on the finite element method. The concrete’s constitutive model is based on the continuous damage mechanics. The experimental tests were made with cylinder concrete specimens with an axial bar and rectangular and T cross section reinforced concrete beams, where some had only tension reinforcement and others had tension and compression reinforcement. Comparisons between experimental and numerical results are presented and discussed. At the end expressions to quantify the stiffness loss due to number of cycles are proposed.