Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:49:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328985.pdf: 1121852 bytes, checksum: cc1d659a6a8be040df287f6529fa0857 (MD5) Previous issue date: 2014 / O método de homogeneização é uma forma de se obter as propriedades homogeneizadas de uma microestrutura em uma análise multi escala.É aplicado esse modelo para obter as propriedades homogeneizadas de microestruturas compostas de fases viscoelásticas, submetido a um histórico de deformação de amplitudes constantes.Foi utilizado a modelagem multi escala e suas classes de condição de contorno para obter uma metodologia para determinar a relação constitutiva homogeneizada de microestruturas inicialmente elástica linear e por fim viscoelásticas.As análises foram reproduzidas utilizando o método de elementos finitos.Foi demostrado como aplicar as classes de multi escala e o algoritmo para obtenção das propriedades homogeneizadas.Foram reproduzidos os resultados das análises de alguns artigos, em um dos casos alcançando resultado muito satisfatório.Os resultados obtidos demostra que a modelagem multi escala é um método que tem a capacidade de prever o comportamento homogeneizado de uma microestrutura, porém com um alto custo computacional.<br> / Abstract : The homogenization method is a way to get the properties of a homogenised microstructure in a multi scale analysis. This model is applied to obtain the properties of homogenised composite microstructures of viscoelastic phase, subjected to a history of deformation of constant amplitude. Multi scale modelling was used and its classes of boundary condition for a methodology to determine the constitutive relationship of initially linear elastic microstructures homogenized and finally viscoelastic. The analyses were reproduced using the finite element method.It was demonstrated how to apply multi scale classes and the algorithm for obtaining the homogenized properties. Were reproduced the results of analyses of some articles, in one case reaching a result very satisfactory. The results obtained demonstrates that modeling multi scale is a method that has the ability to predict the behavior of a homogenized, but with a high computational cost.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:16:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324631.pdf: 2608500 bytes, checksum: dfa152e7623d3b2a2fbe0122fe1b5085 (MD5) Previous issue date: 2013 / O recente crescimento do segmento de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil impulsionou o desenvolvimento de dispositivos para o monitoramento das condições de operação de dutos. Atualmente são utilizados PIGs (Pipeline Inspection Gauges) inseridos na tubulação, cuja função pode variar desde limpeza até a medição de grandezas para avaliar, de forma off-line, a integridade dos dutos. Para avaliar as condições de operações de dutos, a utilização de técnicas convencionais de transmissão de dados entre transdutores instalados na parte externa e PIGs utilizando cabos é inviável devido à necessidade de perfuração da parede do duto. Tais procedimentos violam a integridade e podem provocar desastres ecológicos. Em contrapartida, a tecnologia de comunicação sem fio vem apresentando grande utilidade em diversas áreas da metrologia, devido à praticidade de instalação ou à necessidade de desacoplamento do sensor com a unidade de tratamento de sinais. Considerando que a maioria dos materiais de construção mecânica empregados na fabricação de tubos são metálicos, técnicas convencionais de transmissão de dados sem fio que utilizam radiofrequência apresentam limitações, devido à propriedade de blindagem eletromagnética dos materiais metálicos. Visando contornar os problemas provenientes da utilização de radiofrequência, no presente trabalho foram empregados transdutores piezoelétricos e transdutores acústicos eletromagnéticos, EMATs (do inglês, Electro Magnetic Acoustic Transducer), para geração de ultrassom em materiais metálicos. O objetivo foi desenvolver dispositivos para amplificação e pré-amplificação de sinais para uso em um sistema de comunicação dinâmica de dados por ultrassom através de paredes metálicas. Para a transmissão de sinais foi projetado e construído um módulo de amplificação capaz de fornecer tensão e corrente ao transdutor de emissão. A recepção contou com o desenvolvimento de quatro placas de pré-amplificação. A avaliação e a validação dos dispositivos desenvolvidos foram realizadas empregando diferentes combinações de transdutores EMATs e piezoelétricos para transmissão/recepção. Testes foram realizados, visando avaliar a eficiência das configurações, taxa de transferência (comunicação estática) e o número de pacotes recebidos (comunicação dinâmica).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:51:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327600.pdf: 15194211 bytes, checksum: 730dffdafcd56a3340ef8fc63cb7889a (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho tem por objetivo analisar a geração de energia elétrica de Centrais Geradoras Eólicas - EOLs no Brasil. Por meio de um estudo de caso de duas usinas em operação: Usina Eólica de Beberibe - UEBB e Usina Eólica Pedra do Sal ? UEPS (ambos localizados na região nordeste do país), a pesquisa realizou uma análise da geração elétrica comparando a Energia Efetivamente Gerada ? EEG com a Garantia Física - GF do projeto. Nesta comparação realizou-se, sob os dados fornecidos (início de operação de cada parque até maio de 2011), uma extrapolação da EEG para o longo prazo por meio do método Measure-Correlate-Predict - MCP. O período extrapolado foi para um horizonte de 20 anos, período de operação de uma EOL no Brasil. Na escolha de possíveis dados externos de longo prazo para correlação, buscou-se dentre diversas opções dados reais do INMET e METAR, e dados de reanálise NNRP, CFSR e MERRA. Em geral, os dados MERRA se mostraram mais aderentes aos dados das usinas do estudo, apresentando elevado coeficiente de correlação. Aplicando um do possíveis procedimentos de MCP, o Índice Eólico, foi estimada a geração de longo prazo para ambas as usinas. Para a UEBB, a energia estimada para o longo prazo apresentou-se acima de sua GF. Já no caso da UEPS, no entanto, a energia estimada para o longo prazo apresentou-se abaixo de sua GF. Na avaliação de longo prazo, foi mostrada que a aplicação do método MCP para as EOLs em operação pode reduzir as incertezas de geração para seus primeiros anos. Diante disso, propõe-se a instituição de um índice eólico no Brasil, pois mitigará os riscos de operação e planejamento da energia elétrica no país. Tal índice vem sendo utilizado em diversos países como instrumento na estimativa de geração elétrica a longo prazo para fontes eólicas.<br> / Abstract : This work aims to analyze electric power generation from wind farms in Brazil. Through a case study of two wind farms in operation: Beberibe Wind Farm - UEBB and Pedra do Sal Wind Farm - UEPS (both located in the northeast of the country), a study was conducted comparing the power generation (EEG) to estimated average power declared to the government (GF). Through the data provided (beginning of operation of each wind farm until May 2011), this comparison performed a long-term extrapolation of the EEG by the method Measure-Correlate-Predict - MCP. The extrapolated time was for a horizon of 20 years, which represents the operational period of a wind farm in Brazil. In choosing long-term external data to the method, the research sought among several options real data from INMET and METAR and reanalysis data from NNRP, CFSv2 and MERRA. In general, the MERRA data improved the relationship with data wind farms, with the highest correlation coefficient values. To estimate the long term electric power generation for both plants, it was applied one of the possible MCP procedures, the Wind Index. For UEBB, the estimated energy for the long-term was above its GF. In the case of UEPS, however, the estimated energy for long-term was below its GF. The long-term assessment shown that the application of the MCP method to operation wind farms reduces the electricity generation uncertainties to its early years. Therefore, it is proposed to establish a wind index in Brazil as mitigate the risks of the operation and planning of electric power generation system in the country. This index has been used in many countries as a tool in estimating the long-term electricity generation for wind sources.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332922.pdf: 3410507 bytes, checksum: d7467bb6147cb8c861cdab971f3cc6a9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Para melhor compreender a formação de falhas de solidificação e de porosidade na soldagem híbrida laser - GMAW de chapas de aço com grande espessura, foram feitos ensaios com variação de diâmetro do feixe laser, de potência do feixe laser, de metal de adição, de velocidade de soldagem e com oscilação transversal do feixe laser. Esses ensaios foram realizados utilizando-se uma fonte de laser de disco com 16 kW de potência máxima e duas tochas GMAW em chapas de aço alta resistência e baixa liga que atende ao grau de qualidade X70 da API 5L e depois foram avaliados através de imagens metalográficas e de raios-X. Acredita-se que a geometria do cordão de solda tem grande influência na formação de falhas de solidificação e esse trabalho investigou a relação que há entre uma protuberância no cordão de solda e a falha de solidificação, sugerindo ainda uma forma de medir a severidade dessa protuberância: o ângulo de alargamento da protuberância. Foi verificado também como os parâmetros supracitados influenciam o ângulo de alargamento da protuberância e a formação das falhas de solidificação. Duas novas explicações para a discrepância de resultados encontrados na literatura quanto à formação da falha de solidificação foram propostas. Por fim, analisou-se a porosidade encontrada nos cordões de solda através das imagens metalográficas e de raios-X para determinar as suas principais causas na soldagem híbrida laser - GMA de chapas grossas de aço API 5L X70.<br> / Abstract : To achieve a better understanding of the solidification flaw and porosity formation in hybrid laser - GMA welding of thick steel plates, tests were carried with varying laser beam width, laser beam power, filler metal, welding speed and with transverse beam oscillation. Those tests were carried using a 16 kW maximal power disk laser source and two GMAW torches on high strength low alloy steel plates that complies with the grade X70 from API 5L that were later analyzed through metallographic and X-ray imaging. It is believed that the weld seam geometry has a high influence on the solidification flaw formation and it was investigated in this work the relation between a bulge in the weld seam and the solidification flaw, introducing a new way to measure the severity of the bulge: the bulge widening angle. It was also verified how the aforementioned parameters influence the bulge widening angle and the solidification flaw formation. Two new explanations for the discrepancy found in the literature regarding the formation of the solidification flaws were proposed. Lastly, the porosity found in the weld seams was analyzed through the metallographic and X-ray images to determine its main causes in the hybrid laser - GMA welding of thick API 5L X70 steel plates.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:02:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333045.pdf: 25221362 bytes, checksum: 8c90e1200601f0bc4cb7a64ed6781fb3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Diante de cenários de faixas de dutos sujeitas à movimentação do solo, o conhecimento do estado de tensões presentes no duto caracteriza-se como importante requisito, não só para a avaliação de integridade, como também para um consequente planejamento de ações preventivas ou corretivas a serem adotadas no âmbito da geotecnia. Esse estado de tensões presente na seção transversal em análise pode ser descrito como consequência, principalmente, da combinação dos carregamentos gerados por: (a) pressão interna, de fácil determinação; (b) cargas axiais e de momentos fletores, originados pela interação com o solo e objetos de interesse da análise; e (c) tensões residuais de construção e montagem. Essas últimas, por serem desconhecidas a priori e de difícil determinação, acabam por mascarar as componentes de interesse, principalmente os carregamentos axiais. Nesse contexto, diferentes procedimentos para a medição do momento fletor atuante na seção transversal de um duto são propostos e avaliados nesta dissertação, todos utilizando por base a medição de tensões mecânicas através do método do furo cego, regida pela norma ASTM E837-13a. Para a avalição desses procedimentos, um dispositivo que simula carregamentos de flexão em dutos foi desenvolvido e utilizado como padrão de tensões, e um interferômetro laser de sensibilidade radial foi utilizado como alternativa aos extensômetros convencionais na medição do campo de deformações ao redor do furo. A principal vantagem dessa alternativa foi a redução significativa do tempo dos ensaios viabilizando uma densa coleta de dados. Além do procedimento para a determinação do momento fletor, uma forma de avaliar em campo a incerteza dessa medição também é apresentada.<br> / Abstract : When facing pipeline rights of way subjected to ground movements, knowledge of the stress fields present in pipelines is an important issue for integrity assessment as well as for the planning of preventive or corrective actions that need to be taken in scope of geotechnical engineering. The stress field on a pipeline cross-section can be described as a combination of loadings: (a) internal pressure, which is well known; (b) axial load and bending moment due to soil-pipe interaction, both of which are objects of interest with regard to the analysis; and (c) pipeline manufacturing residual stresses. The latter, being a priori unknown and difficult to determine, masks the components of interest, mainly the axial loads. Within this context, different procedures for measuring the bending moment acting on a pipeline cross-section are proposed and evaluated in this work. All of these procedures are based on stress measurements using the blind-hole drilling method standardized by ASTM E837-13a. In order to evaluate these procedures, a device that simulates bending loads in pipelines was developed and used as a stress standard, and a laser interferometer characterized by radial in-plane sensitivity was used as an alternative for conventional strain gauges to measure the strain field around the hole. The main advantage of this optical alternative is to be able to significantly reduce the measurement time and thus enabling a dense collection of data. In addition, a procedure that allows to determine the bending moment uncertainty in situ is also put forward in this work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-06-02T04:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014 / Para melhor compreender a formação de falhas de solidificação e de porosidade na soldagem híbrida laser - GMAW de chapas de aço com grande espessura, foram feitos ensaios com variação de diâmetro do feixe laser, de potência do feixe laser, de metal de adição, de velocidade de soldagem e com oscilação transversal do feixe laser. Esses ensaios foram realizados utilizando-se uma fonte de laser de disco com 16 kW de potência máxima e duas tochas GMAW em chapas de aço alta resistência e baixa liga que atende ao grau de qualidade X70 da API 5L e depois foram avaliados através de imagens metalográficas e de raios-X. Acredita-se que a geometria do cordão de solda tem grande influência na formação de falhas de solidificação e esse trabalho investigou a relação que há entre uma protuberância no cordão de solda e a falha de solidificação, sugerindo ainda uma forma de medir a severidade dessa protuberância: o ângulo de alargamento da protuberância. Foi verificado também como os parâmetros supracitados influenciam o ângulo de alargamento da protuberância e a formação das falhas de solidificação. Duas novas explicações para a discrepância de resultados encontrados na literatura quanto à formação da falha de solidificação foram propostas. Por fim, analisou-se a porosidade encontrada nos cordões de solda através das imagens metalográficas e de raios-X para determinar as suas principais causas na soldagem híbrida laser - GMA de chapas grossas de aço API 5L X70.<br> / Abstract : To achieve a better understanding of the solidification flaw and porosity formation in hybrid laser - GMA welding of thick steel plates, tests were carried with varying laser beam width, laser beam power, filler metal, welding speed and with transverse beam oscillation. Those tests were carried using a 16 kW maximal power disk laser source and two GMAW torches on high strength low alloy steel plates that complies with the grade X70 from API 5L that were later analyzed through metallographic and X-ray imaging. It is believed that the weld seam geometry has a high influence on the solidification flaw formation and it was investigated in this work the relation between a bulge in the weld seam and the solidification flaw, introducing a new way to measure the severity of the bulge: the bulge widening angle. It was also verified how the aforementioned parameters influence the bulge widening angle and the solidification flaw formation. Two new explanations for the discrepancy found in the literature regarding the formation of the solidification flaws were proposed. Lastly, the porosity found in the weld seams was analyzed through the metallographic and X-ray images to determine its main causes in the hybrid laser - GMA welding of thick API 5L X70 steel plates.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-15T04:07:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334388.pdf: 3391769 bytes, checksum: 7070d066c8628935f0fb3f91ddee8f11 (MD5) Previous issue date: 2015 / O conhecimento do estado de tensões presentes nos dutos, considerando um cenário de possíveis movimentações do solo, é um importante requisito na avaliação da integridade desses, bem como para o planejamento de ações a serem tomadas para prevenir ou corrigir possíveis problemas de segurança. O estado de tensões do duto depende de diversos fatores. Os analisados nesse trabalho são os esforços de flexão, originadas através da interação solo-duto, e as tensões residuais, originadas dos processos de fabricação dos tubos. Nesse trabalho será apresentado e avaliado um procedimento de medição de esforços de flexão em dutos utilizando o método de indentação instrumentada, considerado rápido e pouco invasivo. Para a validação experimental do procedimento proposto foi utilizada uma bancada que gera carregamentos de flexão bem conhecidos em tubos. O sistema de medição utiliza um interferômetro laser com sensibilidade radial para a medição do campo de deformações em torno de uma marca de indentação controlada, que são correlacionadas com o nível de tensões combinadas presentes. Além do procedimento de medição desenvolvido, também foi avaliado um método de cálculo de incerteza de medição.<br> / Abstract : The knowledge of the stress field present in pipelines is an important requirement in assessing the integrity, when facing rights of way subjected to ground movements, as well as the planning of actions to be taken to prevent or correct potential safety issues. The stress field in pipelines depends on several factors. In this work two were analyzed: bending stress due to ground-pipe interaction, and residual stresses due to the pipe manufacturing processes. This work presents and evaluates a bending stresses measurement procedure in pipes using instrumented indentation, a fast and minimally invasive method. A bending bench was used in the development and evaluation of the proposed procedure. It is able to produce very well-known bending loading. The measurement system uses a laser interferometer characterized by radial in-plane sensitivity to measure the developed displacement field in response to a controlled indented print, which is correlated to the stress state of the material. In addition, an uncertainty assessment method was also evaluated.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014Bitstream added on 2015-10-06T04:03:55Z : No. of bitstreams: 1 334703.pdf: 2874133 bytes, checksum: 0b08502c0a72865238e89e6bbfde41d7 (MD5) / A eficiência energética de compressores de refrigeração é uma das variáveis mais importantes medidas durante as fases de desenvolvimento de novos produtos e de acompanhamento da qualidade dos compressores produzidos. Essa medição é realizada segundo requisitos de normas internacionais e a análise baseia-se em duas variáveis: capacidade de refrigeração e consumo de energia elétrica. Os ensaios para determinar essas grandezas são realizados em bancadas que custam centenas de milhares de reais e que apresentam grande ocupação na indústria. De modo a garantir a confiabilidade das medições, são necessários padrões metrológicos para verificação de todas as grandezas medidas durante o ensaio. Para consumo de energia há disponíveis no mercado inúmeros padrões e equipamentos para esse propósito. Entretanto, não há um padrão para capacidade de refrigeração que permita criar rastreabilidade no processo de medição. A melhor solução encontrada até o momento na indústria é utilizar um compressor como referência para análise comparativa entre os painéis. Na literatura foi encontrada uma proposta alternativa, porém não completamente adequada para aplicação no cenário industrial. O objetivo do trabalho é desenvolver, com base na solução anterior e na apresentada na literatura, e aplicar na indústria um novo método de intercomparação de capacidade de refrigeração e das demais grandezas medidas durante o ensaio que mais influenciam no resultado de capacidade de refrigeração. Esse novo sistema busca eliminar importantes limitações do método tradicional, como perda da referência com a quebra do compressor padrão e alteração do valor medido com o desgaste do compressor padrão. Além disso, visa contornar algumas dificuldades da proposta da literatura, como dificuldade de integração com uma grande gama de bancadas de ensaio com diferentes topologias. Ao longo do trabalho são mostrados resultados experimentais da nova proposta aplicada na indústria que ilustram os ganhos obtidos com o novo método.<br> / Abstract : Energy efficiency ratio (EER) of refrigeration compressors is one of the most important variables measured in the development phase of new products and also in the production phase, in order to guarantee the quality. EER calculation, performed according to ISO917, is done by the measurement of cooling capacity and electrical power consumption. In order to assure metrological reliability, all the measuring devices used for EER calculation must be calibrated against standards. For power consumption there are several standards available on the market, but there is not a standard for cooling capacity in order to guarantee the measurement process traceability. The best practice to minimize the inexistence of a standard is to use a reference compressor to compare the measurements between different test rigs. A proposal to an intercomparison method can be found in the literature, but it is not completely suitable for industrial application. This study aims to develop, based on the current solution and the solution proposed in the literature, and apply in industry a novel method for cooling capacity intercomparison between test rigs, with evaluation of cooling capacity and other variables measured during the test that impact on cooling capacity measurement. The new standard eliminates issues from the traditional method, as lose of reference due to damage of the compressor or measurement results variation due to wear of mechanical components of the compressor. Additionally, the new proposal eliminates the difficult to apply the standard on test rigs with different topologies. Experimental results from the proposed standard applied to industrial test rigs are presented and they prove the benefits of the new method.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:06:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334517.pdf: 4336742 bytes, checksum: d9e61d0877fab7c594d59707a0296a12 (MD5) Previous issue date: 2015 / Dutos são o meio mais eficaz de transporte de derivados de petróleo e gás natural. Para evitar acidentes neste sistema de transporte ? que causa danos econômicos e ambientais ? estão sujeitos a normas internacionais de inspeção e manutenção, garantindo a integridade e a eficiência do duto. O transporte de líquidos e gases, muitas vezes realizado em elevadas pressão e temperatura, pode causar danos nos dutos. A corrosão e a abrasão são os efeitos que mais têm impacto, expondo a riscos a integridade de dutos em operação. A principal consequência é a diminuição da espessura da parede do duto, tornando-o mais suscetível a trincas e rompimentos. Desta forma, a avaliação da geometria interna do duto tem um caráter essencial nas ações de prevenção. Para este fim, no mercado há várias ferramentas capazes de medir a geometria interna, baseados em diferentes princípios de medição. Porém, além da informação geométrica, a caracterização da textura do duto também é importante, auxiliando na identificação e classificação dos defeitos. A fusão destes dados permite aos inspetores reunir mais informações sobre o estado da parede interna do duto, auxiliando nas tomadas de decisão. Neste sentido, a motivação deste trabalho é a demanda por um sistema de visão computacional que se desloca no interior do duto. O objetivo é projetar, construir e avaliar um sistema óptico de medição composto por múltiplas câmeras para a aquisição de geometria e textura da superfície interna de dutos baseado na projeção inversa usando correlação. O protótipo multicâmera para dutos de 200 mm (8") de diâmetro foi construído para este fim e testado. Os resultados obtidos em laboratório apresentaram erro sistemático de 0,3 mm no valor do raio medido. O sistema é capaz de medir um anel axial de 50 mm por posicionamento. Notou-se também a característica multidiâmetro do sistema, que mede tubos de 150 a 250 mm de diâmetro. As medições possuem resolução angular de 1° e axial de 1 mm, valores que podem ser ajustados dependendo da necessidade na inspeção. O resultado do método é uma nuvem de pontos intrinsecamente organizada numa malha regular usando coordenadas cilíndricas.<br> / Abstract : Pipelines are the most efficient way to transport gas and oil products. To ensure integrity, efficiency and avoid accidents in pipelines- that cause economic and environmental damages - they are subjected to international inspection and maintenance standards. The transport of liquids and gases, often at high pressure and temperature, can damage pipelines. Corrosion and abrasion are the damaging agents which have most impact, exposing to risk the integrity of pipelines in operation. The main consequence is the reduction of the pipe wall, making it more sensitive to cracks and leaks. Thus, the evaluation of pipe's internal geometry is an essential prevention issue. There are several inspection tools able to evaluate the internal geometry integrity based on different measuring principles. However, in addition to the geometric data, the characterization of the inner pipe texture is also important. Combination of geometry and surface texture data help the decision making process about the integrity of the internal wall of pipes. The motivation of this work is the demand for a machine vision system that moves inside the pipeline, and helps the identification and localization of internal defects in pipes. The goal is to design, build and evaluate an optical measurement system composed of multiple cameras for the acquisition of geometry and texture of the inner surface of pipelines using object space oriented point selection for correlation. A three camera prototype for pipes of 200 mm (6 ") diameter was built and tested. The results of laboratory experiments presented an systematic error of 0.3 mm in radius values. The system is able to measure a ring with axial length of 50 mm. It is also noteworthy that the prototype is capable of measuring a wide range of diameters (150 mm to 250 mm). Measurements have angular and axial resolution of 1 ° and 1 mm respectively, values that can be adjusted depending on inspection needs. The results produce a point cloud intrinsically organized in a regular mesh using a cylindrical coordinate system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334709.pdf: 17590990 bytes, checksum: 02336f279ee95fa2eefa3f0bdc6c3634 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este estudo considera análises e otimizações termodinâmicas multivariáveis da performance de ciclos Rankine transcríticos e um Brayton supercrítico que utilizam CO2 (dióxido de carbono) como fluido de trabalho. Três variáveis dependentes foram usadas como figuras de mérito: a potência líquida produzida pelos ciclos e suas eficiências de primeira e segunda leis, todas calculadas em valores absolutos, bem como normalizadas por unidade de condutância global total, a qual é definida como a soma das condutâncias globais de todos os trocadores de calor usados no ciclo. As análises dos ciclos Rankine foram conduzidas em relação a duas variáveis independentes, a pressão máxima do CO2 no ciclo e a temperatura da fonte de calor, junto às seguintes configurações de ciclo: (i) um ciclo de potência básico, (ii) um ciclo com um recuperador, (iii) um ciclo com reaquecimento e (iv) um ciclo com um recuperador e reaquecimento, denominado ciclo combinado. O processo de otimização se baseou em rotinas de otimização e considerou fontes de calor latente e sensível. As análises do ciclo Brayton foram conduzidas com respeito a seis parâmetros independentes, a temperatura máxima e as pressões máxima e mínima do CO2, a temperatura e a vazão mássica da fonte de calor e a fração mássica no aquecedor, junto à configuração de ciclo combinado. Foi dada especial importância à otimização da eficiência de segunda lei normalizada e apenas fontes de calor sensíveis foram consideradas. Os resultados obtidos foram capazes de mostrar que enquanto as figuras de mérito em termos absolutos apresentaram tendências praticamente estabelecidas, as figuras de mérito normalizadas são altamente dependentes dos parâmetros considerados e claramente apresentam a existência de valores ótimos  os quais dependem da configuração do ciclo, das figuras de mérito consideradas, dos parâmetros de operação  os quais podem ser associados ao dimensionamento ótimo de plantas de potência.<br> / Abstract : This study considers multivariable thermodynamic performance analyzes and optimizations of four CO2 (carbon dioxide) transcritical Rankine cycles and one CO2 supercritical Brayton cycle. Three dependent variables were used as figures of merit: the net power produced by the cycles and their 1st and 2nd Law efficiencies, all calculated in absolute terms, as well as normalized per unit of total global conductance, which is defined as the sum of the global conductances of all heat exchangers used in the cycle. The analyzes of the Rankine cycles were performed with respect to two independent variables, the high pressure of CO2 within the cycle and the temperature of the heat source, along with the following cycle configurations: (i) a basic power cycle, (ii) a cycle with a recuperator, (iii) a cycle with re-heating and (iv) a cycle with a recuperator and re-heating, namely, combined cycle. The optimization process relied on optimization routines and considered latent and sensible heat sources. The analyzes of the Brayton cycle were carried out with respect to six independent variables, the maximal temperature and the high and low pressures of CO2, the temperature and mass flow rate of the heat source and the heater mass fraction, along with only the combined cycle configuration. The optimization was focused on the normalized 2nd Law efficiency and only sensible heat sources were considered. The results obtained were able to show that while the individually defined figures of merit mostly presented established trends, the normalized ones are highly dependent on the parameters considered and clearly show the existence of optimum values { which are a function of the configuration of the cycle, figures of merit considered, operation parameters { that may be associated to optimally sizing power plants.