[pt] Dutos são sistemas eficientes e seguros para o transporte de óleo e gás. O estudo da capacidade de carga de dutos em condições de serviço envolvendo o transporte de produtos agressivos e sujeitos a altas temperaturas e pressões ganha atualmente maior interesse dada a severidade das condições de operação e a crescente necessidade de manutenção e adaptação dos dutos existentes às condições atuais de serviço. No entanto,a presença de defeitos e imperfeições em segmentos de dutos pode ocasionar a redução na resistência do mesmo e eventualmente sua falha. Este trabalho tem como objetivo a previsão do comportamento de dutos sujeitos a cargas combinadas, tendo em vista os carregamentos que podem ocorrer em campo. São contemplados nestes carregamentos efeitos térmicos, movimentos geotécnicos,pressão de operação. No caso de assentamento de solo, o duto pode estar submetido a efeitos de flexão que resultam em curvaturas excessivas. Como consequência ocorre a flambagem local do duto e desenvolvem-se rugas. Nestas condições podem surgir deformações acima dos valores limites estabelecidos em normas.Tendo em vista a natureza tri-dimensional do problema e a investigação do fenômeno de flambagem local, faz-se necessário o entendimento do comportamento tridimensional de cascas em condições de grandes deslocamentos e grandes deformações em regime elasto- plástico.Neste trabalho desenvolvem-se alguns modelos para a previsão do comportamento de dutos submetidos a cargas combinadas. Procura-se reproduzir as condições de ensaio de laboratório de modo a se desenvolver um modelo de previsão confiável. Para tal foram tomados como referência alguns resultados de ensaios disponíveis na literatura. Aspetos de modelagem de condições de contorno e carregamento são enfocados. Dado o desenvolvimento de rugas e de grandes deformações estão presentes também outros aspectos importantes da modelagem como o aparecimento de regiões de auto-contato nas rugas.Alguns exemplos numéricos analisados com o programa comercial de elementos finitos ABAQUS são apresentados. / [en] Pipelines are efficient and safe systems for the transport of oil and gas. The study of the load capacity of these systems under functional conditions which include the transport of aggressive products under high temperatures and pressures has gained larger interest due to the severe operation conditions and growing needs for maintenance and adaptation of the existing pipelines to these conditions. However, the presence of defects and imperfections in pipe segments may lead to reduction of resistance and eventually to failure. The scope of this dissertation is the prediction of the behavior of pipelines subjected to combined load conditions and sequences till collapse, reproducing those which occur on field and in laboratory tests. Axial forces, internal pressure and bending are applied to the model in order to reproduce thermal effects, operating pressure and ground movements. In the case of soil settlement the pipeline may be subject to bending effects which result in excessive curvatures. As a consequence local buckling occurs with the development of wrinkles. Under these conditions strains above those recommended in the codes can take place.Due to the three dimensional nature of the problem the investigation of the local buckling phenomena, requires the understanding of the behavior shells under large displacement and large strain conditions in elasto- plastic regime.In the present work some models are developed for the prediction of the behavior of pipelines subjected to combined loading. Validation of these models allows us to accompany and establish experimental programs. Some reference laboratory results available in the literature are included. Aspects of the modeling such as boundary and loading conditions, material modeling and solution procedure are addressed. The development of wrinkles and large deformations brings into the model additional aspects such as the presence of self-contact areas. Numerical examples are analyzed using the commercial finite element program ABAQUS.

[pt] Com o crescimento e avanço da indústria do petróleo há necessidade de se ter melhores condições de transporte para líquidos e gases. Há preocupações com a economia de materiais nas estruturas que os transportam e com as questões ambientais como vazamentos.Meios de transporte de líquidos e gases muito usados são dutos cilíndricos, tubulações apoiadas ou enterrados no solo. É muito importante conhecer melhor as propriedades estruturais dos cilindros, como boa estabilidade sob cargas de compressão e momentos.O avanço da análise computacional nos permite desenvolver modelos matemáticos sofisticados para a análise por Elementos Finitos.O estudo objetivou elaborar um arcabouço teórico para análise estrutural de dutos ou tubulações, com base em modelos de elementos finitos de viga (com efeitos de deformações axiais e de flexão), enriquecidos com modos de deformação de cascas cilíndricas. Esses modos deverão conter o modo assimétrico e alguns poucos modos de mudança de forma da seção transversal. O elemento finito desenvolvido terá formulação hierárquica com combinação de modos polinomiais e trigonométricos. Também será incluído o efeito de contenção do tubo em meio elástico do tipo Winkler. Foram estudados problemas básicos de análise estática e flambagem de tubos em meio elástico, utilizando-se um programa de computação numérica e simbólica (Mathcad), variandose a geometria dos tubos e as constantes do meio elástico. Os resultados obtidos foram as cargas críticas e respectivos modos de flambagem, que foram comparados com os resultados teóricos existentes. / [en] With the growth and advance of the petroleum industry there is a need for better transportation facilities for liquid and gaseous materials. Concerns are raised with respect to savings in materials in structures and environmental problemas connected with failures and spills. Usual transportation media are cilindrical tubes, functioning as pipelines embedded in the soil or supported by it. It is quite important to know better the structural properties of cilinders, such as its stability when subjected to compressive forces and moments. The advances in computational analysis allow us to develop new sophisticated mathematical models for finite element analysis.The objective of this work is to provide an analytical model for structural analysis of pipelines, based on beam finite elements (including axial and bending deformation), enhanced with cylindrical shell deformation modes. The resulting finite element has a hierarchical formulation with combination of convencional polinomial modes and trigonometric functions. The effect of a Winkler- type elastic foundation is also included.Basic examples of static and buckling analysis of tubes in elastic media are studied, using a program for numerical and symbolic computation (Mathcad), varying the tube geometry and the foundation constants. The results obtained are critical loads and respective buckling modes, which are compared to the available theoretical results.

[pt] Dutos são sistemas amplamente utilizados para o transporte de óleo e gás. Desta forma, é importante que o mesmo opere com eficiência e segurança. Com o passar do tempo os dutos podem sofrer danos que podem causar prejuízos à sua integridade estrutural e, consequentemente, prejuízo financeiro às indústrias que os operam. Uma das formas mais comuns de danos presentes nos dutos é a corrosão. Esta pode comprometer a sua capacidade de carga. Com isto, a determinação da resistência remanescente de dutos corroídos tornou-se objeto de estudo de vários pesquisadores em todo o mundo. Métodos empíricos utilizados para esta determinação foram desenvolvidos e estão disponíveis na literatura, e muitos deles são aplicáveis apenas em dutos submetidos à pressão interna. Entretanto estes métodos se mostram, em geral, bastante conservadores nesta determinação. Assim, métodos alternativos têm sido desenvolvidos baseados no método dos elementos finitos. Este trabalho tem como objetivo avaliar a capacidade de carga de dutos corroídos submetidos a carregamentos combinados que tentam simular os que ocorrem no campo. Estes carregamentos são: pressão interna, momento fletor e cargas axiais. Carregamentos axiais são provenientes da variação de temperatura e do efeito Poisson existente nas extremidades dos dutos devido à pressão interna. Neste trabalho realizou-se a modelagem de dutos submetidos à carregamentos combinados, onde se tentou reproduzir ao máximo as condições de ensaio. Tomou-se como base ensaios experimentais e numéricos encontrados na literatura. Aspectos globais sobre a modelagem são detalhados. A modelagem dos exemplos aqui apresentados foi desenvolvida no programa comercial ABAQUS Versão 6.1. / [en] Pipelines are widely employed systems by the transport of oil and gas. Due to its great extensions and to economic and environmental reasons it is important to assure safe and efficient operation of the pipelines. After some time of operation the pipes can present damage that can affect its structural integrity, and require for repair and even operation interruption with consequently financial losses for the pipeline operating industries.One of the most commonly registered defects by pipes is corrosion. The determination of the residual load capacity of corroded pipes is object of study of many researchers all over the world. With this effort empirical methods were developed and are widely employed. Most of these methods are however applicable to pressure loaded pipes, and do not take into account more complex combined loading. Additionally highly conservative results are obtained by these methods. Alternative methods have been developed based on the finite element method.The objective of this work is to evaluate the load capacity of corroded pipes subjected to combined loading, which simulates the loads in field. These include internal pressure, bending due to soil settlement and axial load representing thermal effects. In this work the pipe model was developed in order to reproduce the experimental end field conditions. Global aspects of pipe modeling are discussed. Experimental test results and numerical analysis present in the literature are taken for comparison.The examples were analyzed with the commercial finite element code ABAQUS version 6.1.

[pt] Segundo Muhlbauer [1], 25 % dos acidentes com dutos são causados por corrosão. Com o envelhecimento da malha dutoviária, os acidentes tendem a ser mais freqüentes ou seus custos de manutenção majorados. Isto porque as metodologias atuais são, em sua maioria, demasiadamente conservativas. Com o surgimento de novas técnicas de inspeção e o avanço da microinformática, justifica-se o investimento em pesquisa e no desenvolvimento de metodologias numéricas mais fiéis ao comportamento mecânico do defeito, mantendo a segurança dos dutos e assegurando a competitividade econômica de suas operadoras. Neste trabalho utilizou-se nove espécimes tubulares de aço API 5L X60, com comprimento nominal de 2 m, diâmetro de 323 mm e espessura de 9.53 mm. Nestes espécimes foram usinados defeitos por eletroerosão com o objetivo de simular corrosão. Esses defeitos tinham espessura residual de 3 mm (30% da espessura nominal), 95.3 mm de largura (10 vezes a espessura nominal) e comprimentos entre 250 e 525 mm. Estes espécimes foram instrumentados com extensômetros de resistência elétrica especiais para grandes deformações plásticas e foram pressurizados até sua ruptura. Baseado nas geometrias dos corpos de prova existentes construiu-se modelos para a análise numérica. Esta análise utilizou o elemento sólido de oito nós por exigir um tempo computacional menor que o de 20 nós. Com relação ao elemento de casca, o elemento sólido de 8 nós modela melhor a geometria do defeito e o perfil de deformações elastoplásticas ao longo da espessura. Inicialmente foram feitas análises lineares. Estas foram seguidas de análises não-lineares, onde utilizou-se as propriedades reais do material de cada tubo. Os valores obtidos nestas análises foram confrontados com os valores experimentais de deformações elastoplásticas medidas, com o objetivo de validar o modelo numérico, obtendose boa correlação. Durante a validação do modelo analisou-se o critério de ruptura numérico a ser adotado, a influência de pequenas variações da espessura, a influência do raio de adoçamento entre a superfície externa do defeito e as paredes íntegras do tubo, os incremento ótimos de pressão interna, e a importância do uso das propriedades mecânicas do material específico de cada tubo. Este trabalho faz uma análise completa dos espécimes tubulares, conseguindo desenvolver uma metodologia capaz de reproduzir o experimento. Ponderam- se todos os fatores que influenciam uma análise não-linear e concluiu-se que a ruptura experimental acontece dentro de uma faixa de valores cujos limites dependem do critério de ruptura adotado. Verificou-se que esta faixa está compreendida entre a pressão que causa tensão equivalente de Mises igual à tensão de ruptura do material no primeiro elemento e a instabilidade numérica, que ocorre quando todos os elementos ao longo da espessura, em qualquer região do defeito, atingem a tensão equivalente de Mises igual à tensão de ruptura verdadeira do material. Nos casos estudados, esta faixa teve limites distantes entre si da ordem de 0.4 MPa, abaixo de 2% da pressão de ruptura. / [en] According to Muhlbauer [1], 25% of the accidents with pipelines are caused by corrosion. The aging of the pipelines lead to an increase in the frequency accidents associated with an increase in maintenance costs. To keep accident frequency low, maintenance costs increase mainly because the current methodologies to predict failure and analyse pipe integrity are generally, overly conservatives. The new inspection techniques coming forth and the computers progress, it have justified the investment in research and in the development of numeric methodologies to preserve pipeline integrity and assure the economical competitiveness of their operators. Nine tubular specimens of steel API 5L X60, with 2 ms nominal length, 323 mms and 9.53 mms thickness were used. Defects were fabricated using spark erosion to simulate corrosion. The defects had residual thickness of 3 mm (30% of the nominal thickness), 95.3 mms width (10 times the nominal thickness) and lengths between 250 and 525 mm. The pipe specimens were instrumented with high elongation strain gage rosettes for great plastic deformations and they were pressurized until bursting. For the Finite element models were built based on the geometries of the specimens. In this analysis it was used the solid element of eight nodes because they demanded a smaller processing time than the one of 20 nodes. Regarding the shell element, the solid element of 8 nodes represent better the defect`s geometry and gives the values of elastoplastic strain along the thickness. Initially a linear analysis was carried out. These analysis were following by non-linear analysis, where it had been used the real properties of the material in pipe. The values obtained in these analysis were confronted with the experimental values of the elastoplastic strain measured, with the objective of validating the numeric model, had being obtained good correlation. During the validation of the model the numeric rupture criterion was analyzed to be adopted. This analyses included an investigation on the influence of small thickness variations , the influence of the radius between walls of the defects, the optimum increment of pressure and the importance of the mechanical properties. This research does a complete analysis of the tubular specimens, getting to develop a methodology able to reproduce the experiment. All the factors that influence a non-linear analysis were considered and the conclusion was that the experimental rupture happens inside of a range of values whose limits depend on the rupture criterion adopted. It was verified that this range includes the pressure that causes equivalent Misess stress equal to the stress of materials in the first element and the numeric instability. This instability happens when all of the elements along the thickness, in any point of the defect, reaches the equivalent Misess stress equal to the true failure stress of the material. In the studied cases, this range had distant limits amongst themselves of the order of 0.4 MPa, below 2% of the rupture pressure.

[pt] Um dos principais problemas encontrados na produção de petróleo em águas profundas é a deposição de parafina em linhas de produção e transporte. À medida que o óleo escoa pelos dutos, perde calor para o ambiente marinho mais frio, reduzindo a solubilidade dos hidrocarbonetos mais pesados, podendo levar à deposição destes componentes nas paredes do duto. A deposição de parafina pode causar redução da capacidade de produção e até bloqueio total da linha. A capacidade de previsão da variação temporal destes depósitos, assim como a sua distribuição espacial ao longo do duto, são informações relevantes para o projeto e a operação das linhas. Uma revisão atualizada da literatura revela que os mecanismos responsáveis pela deposição de parafina ainda não são bem compreendidos. O presente trabalho faz parte de um programa de pesquisa em andamento voltado para o estudo dos mecanismos de deposição de parafina em dutos. Foram conduzidos experimentos de laboratório onde soluções de parafina e querosene com propriedades conhecidas escoavam por seção de testes especialmente projetada para permitir a medição da variação espacial e temporal da espessura dos depósitos. As medições foram realizadas para regime de escoamento turbulento utilizando um microscópio óptico. Os resultados obtidos mostraram que a espessura de depósito decresce com o aumento do número de Reynolds, sendo inferior aos valores obtidos para a condição de regime laminar. A boa qualidade das visualizações obtidas permitiu observar a remoção de depósito por cisalhamento. Os resultados obtidos estão disponíveis para validar soluções numéricas e auxiliar no entendimento dos mecanismos básicos responsáveis pela deposição de parafina. / [en] One of the main problems encountered in oil production in deepwaters is the wax deposition in production and transportation lines. As the oil flows in the pipelines, it loses heat to the colder outside environment, reducing its solubility to heavy hydrocarbons, and potentially leading to deposition at the pipe walls. Wax deposition may cause loss of production and even the complete blockage of the line. The ability to predict the spatial and temporal variation of the deposits is relevant to the design and operation of subsea lines. An updated literature review revealed that the mechanisms responsible for wax deposition are still not fully understood. The present work is part of an ongoing research project aimed at studying the mechanisms responsible for wax deposition in pipelines. Laboratory experiments were conducted for turbulent flow of wax and querosene solutions through a specially designed test section that allowed for optical acces. An optical microscope was employed for measuring the wax deposit thicknesses which were shown to decrease with increasing Reynolds number. The deposits measured in the turbulent regime were smaller than those for the laminar regime. The good quality of the visualizations obtained allowed the observation of wax deposit removal by shear effects. The experimental results obtained are available for comparison with numerical solutions, what can contribute to the study of the basic mechanisms responsible for wax deposition.

[pt] O presente trabalho investigou numericamente e experimentalmente as características de transferência de calor e queda de pressão de um escoamento espiralado, turbulento, de caindo através de um duto retangular de elevada razão de aspecto. A condição de escoamento espiralado na estrada do duto foi obtida por meio de tubos paralelos contendo fitas torcidas de modo a produzir vórtices girando em sentidos opostos, dois a dois. Coeficientes de transferência de calor locais e médios foram determinados através da utilização da técnica de sublimação de naftaleno em conjunto com a anologia entre processos de transferência de calor e massa. Os valores locais foram medidos sobre toda a superfície ativa do duto, com o auxílio de uma mesa de coordenadas controlada por microcomputador. Resultados para os coeficientes transferência de calor e da queda de pressão foram obtidas para três valores do número de Reynolds do duto e para três valores da intensidade do escoamento espiralado, dados pela utilização de fitas torcidas com diferentes relações de passo/diâmetro. Para posições axiais próximas da entrada do duto, os resultados revelaram altas taxas de aumento na transferência de calor, relativamente ao caso base, representado por escoamento turbulento sem a imposição do escoamento espiralado. Os resultados para a queda de pressão demonstraram que a presença da componente tangencial da velocidade do escoamento espiralado imposto reduziu os efeitos de recuperação de pressão existentes na região de entrada de dutos com entrada abrupta. Foi também verificado que o comprimento de desenvolvimento hidrodinâmico do escoamento aumenta com a intensidade do escoamento espiralado. As equações de conservação de massa , movimento linear e energia, incorporadndo o modelo de turbulência K – E foram resolvidas numericamente para a configuração em estudo. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com os experimentos, permitindo a / [en] The presente work investigated experimentally and numerically the heat transfer and pressure drop characteristics of turbulent decaying swirl flows through a rectangular duct of high aspect ratio. The swirl flow inlet condition was obtained by a set of parallel tubes with twisted-tape inserts wich produced pairs of counterrotating vortices. Local and average heat transfer coefficients were determined by the utilization of the naphthalene sublimation technique in conjunction with the analogy between heat and mass transfer. Local result were obtained along the whole active surface of the duct, utilizing a computer-assisted coordinate table and depth gage. The study encompassed the investigation of the local and average heat transfer coefficient distribution and pressure drop, for three values of the duct Reynolds number, and for three values of the swirl intensity given by different tape pitch-to-diameter rations. The results showed regions of high heat transfer augmentation situated close to the entrance of the duct, when compared to the base case results characterized by turbulent flow through a duct without the swirl flow inlet condition. The pressure drop results demonstrated that the presence of the tangencial velocity component of the imposed swirl flow was seen to reduce the pressure recover effect present in sharp-edged entrance ducts. It was also verifyied that the hydroninamic developing length increases with the intensity of the swirl flow. The equations governing conservation of mass, linear momentum and energy were solved numerically for the configuration investigated. The K-E turbulence model was employed. The numerical results displayed good agreement with the experiments and provided additional information related to velocity and temperature fields which complemented the experimental program.

[pt] As decisões de cunho operacional tomadas no dia-a-dia das atividades de programação de movimentação de petróleo têm um forte impacto sobre o custo total desta cadeia de suprimentos. O desafio das áreas que tomam estas decisões diárias é elaborar uma programação de movimentação com o menor custo, com um alto nível de confiança e que seja factível para um determinado horizonte de tempo. Neste contexto, a utilização de programação matemática na programação de refinarias, dutos e terminais da cadeia de petróleo e derivados vem atraindo atenção crescente da indústria de petróleo. Este trabalho apresenta uma formulação matemática baseada em Programação Linear Inteira Mista (MILP) para o problema da movimentação de petróleo de um terminal até uma refinaria. No caso estudado, a movimentação acontece através de navios que descarregam seu produto no terminal de São Francisco do Sul, localizado no Estado de Santa Catarina, passando pelo duto OSPAR até chegar a seu destino final – a Refinaria de Araucária (REPAR), localizada no Estado do Paraná. Os principais resultados do modelo são a programação do sequenciamento de qual navio irá atracar no terminal, qual petróleo será descarregado e qual o volume e tipo de petróleo que será bombeado no duto para chegar a refinaria. O objetivo do modelo é minimizar os custos operacionais tomando-se em consideração o atendimento à demanda da refinaria, restrições de capacidade, disponibilidade de petróleo, manutenção dos estoques da refinaria e o bombeio ou não durante o período conhecido como horosazonal. Cenários testados com dados fornecidos pela Petrobras demonstram que através dos resultados do modelo é possível definir se há necessidade de utilizar o duto durante o horário de ponta ou não, garantindo a contratação de energia previamente junto às concessionárias, evitando desta forma o pagamento de multas, reduzindo um custo evitável. A partir dos resultados numéricos, ficou comprovado que o modelo pode gerar uma programação de movimentação de petróleo otimizada, em cenários de uma semana e um mês, ou indicar que não existe programação viável para tal cenário. / [en] The operational decisions of crude oil scheduling activities taken on a daily basis have a strong influence upon the overall supply chain cost. The challenge is to create a crude oil schedule that minimizes the total cost, and at the same time is feasible considering a limited scheduling horizon. The use of mathematical programming for the oil industry has increasingly drawn attention. This study presents a mathematical programming model based on mixed integer linear programming (MILP) for the crude oil scheduling of a system connecting a terminal to a refinery. On the case studied, the transfer occurs through tankers that unload their crude oil on the São Francisco do Sul terminal, located at Santa Catarina state, going through the OSPAR pipeline until it reaches its final destiny – Araucaria refinery (REPAR), located at Paraná state. The main results of the model are the scheduling of ships at the terminal, the scheduling of the pipeline and stocks levels at the terminal and at the refinery. The main goal of this model is to minimize the cost involved in operation, meeting the refinery demand, oil supply, capacity constraints, and the maintenance of refinery crude oil stock levels. This formulation was applied to real scenarios, with time-horizon from a week to a month, and was effectively solved with the proposed solution approach.

[pt] A utilização de PIG em oleodutos e gasodutos tem uma grande importância para a manutenção da integridade estrutural de tubulações, e pode ser utilizado para inspeção, limpeza e separação de interface. Neste contexto é importante que a passagem de PIG ocorra de modo controlado causando o menor impacto possível à operação, respeitando os limites operacionais da tubulação e dentro dos limites de velocidade de deslocamento do PIG. Caso o PIG possua uma velocidade baixa, ele pode ficar preso à tubulação, podendo ser difícil soltá-lo. Por outro lado, caso a velocidade seja elevada o PIG pode danificar a tubulação em função dos impactos gerados. Com o objetivo de atender os requisitos referente a velocidade recomendável de deslocamento do PIG referente aos limites operacionais existentes e não danificá-lo, foi desenvolvido um simulador termo hidráulico de deslocamento de PIGs. O simulador prevê escoamentos transientes isotérmico ou térmico acoplado ao deslocamento do PIG. Para controlar a velocidade do PIG, uma válvula de controle foi instalada no corpo do próprio PIG. Sua velocidade de deslocamento é função da abertura do furo de bypass, ou seja, quanto maior a velocidade de escoamento na tubulação, maior a abertura e maior o fluxo através do PIG para manter a velocidade controlada. As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia, acopladas com um balanço de forças no PIG, foram discretizadas pelo método das diferenças finitas e resolvidas de forma acoplada. Para o controle da velocidade optou-se pelo método de controle PID. Investiga-se o deslocamento do PIG tanto para escoamento de líquido quanto de gás, considerando ou não a perda de calor para o ambiente. Diversos casos são apresentados demonstrando a eficácia do método de controle modelado. / [en] The use of PIG in oil and gas pipelines has great important to maintain the structural integrity of pipelines, and it can be used for inspection, cleaning and interface separation. In this context, it is important that the PIG displacement happen in a controlled way causing the lowest possible impact to the operation, respecting the operating limits of the pipe and within the limits of the PIG s speed of displacement. If the PIG has a low speed, it can be trapped in the tubing and it can be difficult to release it. On the other hand, if the speed is high the PIG can damage the tubing in function of the generated impacts. In order to respect the requirements for the recommended PIG velocity displacement, and operational pipelines limits requirements, a thermo hydraulic PIG simulator was developed. The simulator predicts isothermal or thermal transient flow coupled with the PIG displacement. To control the PIG velocity, a control valve is installed in the body of the PIG. The PIG speed is as a function of the bypass aperture inside the PIG s body, ie, the greater the flow velocity in the pipe, the greater is the opening and the greater the flow through the PIG. The conservation equations of mass, momentum and energy coupled with force balance at the PIG were discretized by the finite difference method, and solved in coupled manner. A PID control method was employed to control the PIG velocity. It is investigated the displacement of PIG in both liquid and gas flow, considering or not the loss of heat for the environment. Several cases are presented demonstrating the effectiveness of the control method modeled.

[pt] O interesse no monitoramento da integridade estrutural de risers flexíveis tem crescido significativamente nos últimos anos. Para dutos que já estão atingindo sua vida de projeto, sistemas de monitoramento podem fornecer alertas antecipados de possíveis falhas e também auxiliar o operador na programação de paradas para manutenção. Diferentes técnicas estão sendo testadas pelos operadores de dutos flexíveis tais como inspeção visual automatizada, monitoramento de vibrações e emissão acústica, além de técnicas baseadas em métodos eletromagnéticos. Algumas destas técnicas já estão sendo implementadas em unidades de exploração e produção marítimas no Brasil e em outros países. A presente contribuição aborda o monitoramento contínuo e em tempo real utilizando sensores a fibra óptica (Redes de Bragg) para detectar a ruptura dos arames nas armaduras de tração de risers flexíveis. Duas linhas são seguidas, monitoramento direto e monitoramento indireto. O monitoramento indireto consiste na instrumentação da capa polimérica do riser, de forma não intrusiva, e avalia possíveis alterações na mesma, causadas pelo rompimento dos arames. Para isso foi desenvolvido um transdutor, denominado Colar 3D, capaz de detectar variações no diâmetro externo, elongação e torção no duto. A técnica de monitoramento direto é denominada MODA (Monitoramento Óptico Direto nos Arames). Nesta técnica os arames são instrumentados individualmente com os sensores ópticos, que monitoram as tensões/deformações dos mesmos, assim, rompimentos de arames e comportamentos inesperados podem ser facilmente detectados. Resultados de ensaios em escala real mostraram que a probabilidade de detecção do monitoramento indireto aumenta significativamente quando o sistema é empregado em conjunto com outros tipos de monitoramento indireto. Os resultados de laboratório para o monitoramento direto apontaram alta sensibilidade e confiabilidade do sistema, que já foi instalado em três plataformas operadas pela Petrobra na Bacia de Campos. / [en] The interest in structural health monitoring of flexible risers has grown significantly in recent years. For ducts that are already reaching their design life, monitoring systems can provide early warnings of potential failures and also assist the operator in scheduling downtime. Different techniques are being tested by operators of flexible pipes such as automated visual inspection, vibration monitoring and acoustic emission, in addition to techniques based on electromagnetic methods. Some of these techniques are already being implemented in units of maritime exploration and production in Brazil and other countries. This contribution discusses the continuous monitoring and real-time using optical fiber sensors (FBGs) to detect the breaking of wires in the tensile armor of flexible risers. Two lines are followed, direct monitoring and indirect monitoring. The proposed indirect monitoring technique consists in the nonintrusive instrumentation of the riser’s polymeric outer sheath, which will provide strain signals that change due to the breaking of wires in the armor layer. For that, a transducer capable of detecting variations in the outer diameter, as well as stretching and twisting in the duct was developed. In the direct monitoring technique, all the wires in the external armor layer are individually instrumented with optical sensors that continuously monitor their strains, so that any disruptions of wires and unexpected behavior can be easily detected. Results of full scale laboratory tests showed that the probability of detection of indirect monitoring increases significantly when the system is used in conjunction with other types of indirect monitoring. The laboratory results for the direct monitoring showed high sensitivity and reliability of the system, which has already been installed in three oil rigs operated by Petrobras in the Campos Basin.

[pt] Trata-se de um estudo sobre métodos de previsão de vida à fadiga de dutos com mossas submetidos a carregamento de pressão interna. Um método é proposto e com ele realiza-se previsões utilizando o método SN, sendo a influência das tensões médias calculadas segundo a parábola de Gerber. Adicionalmente são analisados outros métodos disponíveis na literatura, sendo abordados seus embasamentos teóricos, coeficientes de segurança e validações experimentais. A análise de tensões dos diferentes métodos foi realizada utilizando o Método de Elementos Finitos com o pacote computacional Abaqus 6.10, salvo nos casos em que foram fornecidas equações vindas de regressões de resultados numéricos. Todos os resultados avaliados foram comparados com resultados experimentais disponíveis na literatura, sendo um total de oito curvas avaliadas em seis casos em que se alteraram a espessura do tubo, o diâmetro do punção que gerou a mossa, a pressão inicial e o material do tubo. Os resultados indicam que as diferenças conceituais entre os diferentes métodos se refletem nas previsões geradas e que o método proposto faz previsões próximas aos resultados experimentais, sem o uso de fatores de segurança ou de confiabilidade. / [en] This study aims to analyze different methods to predict the fatigue life in pipelines with dents loaded with internal pressure. A new method is proposed which makes previsions based on the SN method; the mean pressure is taken into account according to the parabola of Gerber. Some other methods available in the literature are analyzed in terms of their safety factors and experimental validation. The stress analysis has been performed for the different methods using Abaqus 6.10, a Finite Element analysis software, except in those cases where a regression curve, based on numerical results, are provided. All the results found have been compared against experimental results available in the literature. A total of eight methods have been evaluated in six cases with different linepipe wall thicknesses, indentor diameters, materials and initial pressures. The results indicate that that different methods produce different life predictions, and the new method presented predict lives with a good match to the experimental data without using safety or reliability factors.