Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: Devido ao aumento da demanda no mercado de tubos de condução, houve a necessidade de um incremento na velocidade de soldagem na etapa interna, que possui uma defasagem em média de 10 pol./min em relação a etapa externa. Isto porque o processo trabalha com três arames na etapa interna pelo método de soldagem por arco submerso, enquanto o externo, com quatro arames. Como ação, a etapa interna foi aumentada para quatro arames a fim de equalizar a velocidade destas etapas. Porém, há a necessidade de se definir qual será a velocidade limite. Assim, neste estudo aplicado a tubos de condução, segundo a norma API 5L e grau X70, inicialmente, foi feita uma retirada de amostra de macrografia da solda para avaliar o alinhamento entre o cordão de solda interno e o externo e a sobreposição entre os cordões de solda. Posteriormente, foi realizada na porção da solda interna, os ensaios de dureza pelo método de Vickers e ensaio de impacto pelo método de Charpy, obtendo-se as curvas de transição. Com o auxilio do gráfico t 8/5 foram definidos os limites de velocidade de soldagem para aplicar na EPS (Especificação do Procedimento de Soldagem). Pode-se obter maior confiabilidade na decisão da variável velocidade de soldagem que irá contemplar na EPS e com menor quantidade de retirada de amostras, através dos limites e valores máximos e mínimos da dureza. Desta forma, a prática mostrou-se satisfatória e os resultados mostraram a faixa de velocidade para atender com segurança os limites de valores das propriedades mecânicas solicitados pela norma API 5L. / Abstract: Due to increased in the demand for conduction pipes in the market, there has been a necessity to increase the welding speed in the internal phase, which has an average discrepancy of 10 inches / min when compared to the external phase. It happens because the process works with three wires in the internal step method following the submerged arc welding, while the external one uses four wires. As a consequence the internal step was increased to four wires in order to equalize the speed of these steps. There are need to define what the top speed limit is. Therefore this study is applied to conduction pipes, according to API 5L grade X70 and, at first, a sample was drawn from Macrographic solder to assess the alignment between the weld and the inside and the outside overlap between the weld. This was followed by the analyses of the inside portion of weld, the hardness test method for Vickers and impact test Charpy method, obtaining the curves of transition. With the help of graphic t 8 / 5 speed limits were set to apply to welding in WPS (Welding Procedure Specification). It is possible to achieve more reliability in the decision about variable welding speed that will include the WPS and the least amount of sampling through the limits and minimum and maximum hardness. Thus the practice was satisfactory and the results showed that the speed range meets the safety limits of values of the mechanical properties required by the standard API 5L. / Mestre

Orientador: Silvio Jorge Coelho Simões / Coorientador: Isabel Cristina de Barros Trannin / Banca: Pedro Magalhães Sobrinho / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Sueli Yoshinaga Pereira / Banca: Marcelo dos Santos Targa / Resumo: Para atender a demanda energética de um país em desenvolvimento como o Brasil, considerando a sua diversidade regional, uma das alternativas é implantar várias usinas hidrelétricas de médio e grande porte para a produção de energia limpa e renovável. A implantação da usina de Itaipu foi necessária para cobrir o déficit de produção de energia no país. Porém a implantação e a operação da usina causam significativos impactos de natureza socioambiental. Na década de 70, o município de Foz do Iguaçu não estava preparado para receber a massa trabalhadora para a construção da usina. Sem infraestrutura e planejamento urbano, Foz do Iguaçu foi extremamente impactada com o elevado crescimento demográfico e alto índice de urbanização. Neste contexto, este trabalho tem como objetivos realizar levantamento histórico da implantação da usina hidrelétrica de Itaipu, avaliar a formação da cidade com base na dinâmica populacional e avaliar a expansão da malha urbana, considerando o período de 1960 a 2007. Durante o período de 1960 a 2007, o município de Foz do Iguaçu passou por grandes transformações tais como: redução da área territorial em 14,91 %, crescimento populacional na ordem de 920,12 % e crescimento da malha urbana 10.520,00 %. Por outro lado o município recebeu da Itaipu compensações financeiras na ordem de US$ 190,54 milhões Em face dos atuais problemas que o município vem enfrentando na área social, como favelização crescente, elevados índices de violência e déficit de moradia e alto índice de desemprego. Impactos socioambientais podem ser minimizados se aplicado ferramentas adequadas de gestão publica nos municípios situados na área do entorno do reservatório / Abstract: To reach the energy demands of a developing country, an alternative is to implant several large production hydroelectric plants for the production of clean and renewable energy, such as Itaipu hydroelectric plant. The construction of this plant caused significant environmental and social impacts in the Western region of Paraná State, mainly in the Foz do Iguazu County. In the 1970's, the city was not prepared to receive the large numbers of workers for the plant's construction, which arrive in Foz do Iguazu from different regions of Brazil. Without infrastructure and urban planning, the town of Foz do Iguazu was highly impacted due to the elevated population growth and the high rate of urbanization. Therefore, this thesis has as main goals to undertake a historical survey of implementation of the Itaipu hydroelectric plant, to analyze the population growth and the expansion of the urban area of the Foz do Iguazu town considering the period between 1960 and 2007. During this period, Foz do Iguazu County has suffered several changes such as: reduction of its surface area of 14,91%, population growth of 920,12% and growth of urban area of 10.520,00 %. On the other hand, the county has received financial compensation in the order of US$ 263 million. Despite receiving these funds, the county has been facing problems in the social area, such as growing slums, high levels of violence, large housing deficit and high unemployment rate. Social impacts can be minimized if applied appropriate tools for managing public administration in the counties situated around the reservoir / Doutor

Orientador: César Renato Foschini / Banca: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Carlos Alberto Fortulan / Resumo: A engenharia está presente em diversos segmentos tecnológicos, entre eles, a ciência dos biomateriais. Após a segunda guerra mundial, o desenvolvimento rápido de novos materiais e tecnologias levaram alguns cientistas e cirurgiões a visualizarem aplicações médicas para alguns materiais nobres que se apresentaram altamente eficazes em termos de resistência mecânica e principalmente pela característica inerte apresentada. Para os biomateriais, muitos parâmetros devem ser analisados para assegurar a eficiência do material a ser utilizado, tendo em vista que este estará em contato íntimo com um organismo vivo e esta interação não pode ser prejudicial, tanto para o organismo quanto para o material, o qual se encontrará, muitas vezes, em um ambiente altamente agressivo. Este trabalho teve o objetivo de avaliar experimentalmente algumas propriedades mecânicas analisando representantes das principais classes de metais utilizados em aplicações médicas. Ainda, discorre sobre parâmetros biológicos, químicos e físicos através de estudos realizados por cientistas ao redor do mundo. Os metais analisados experimentalmente foram: titânio comercialmente puro, uma liga de titânio, aços inoxidáveis martensíticos e uma liga a base de cobalto. Tais materiais foram submetidos a ensaios de tração e dureza para análise das propriedades mecânicas correlacionadas. A elevada resistência mecânica da liga a base de cobalto e da liga de titânio puderam ser observadas quando comparadas com os demais materi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Engineering is present in several technology segments, among them, the science of biomaterials. After World War II, the fast development of new materials and technologies has led some scientistics and surgeons to visualize medical applications for some noble materials which appeared highly effective in terms of mechanical strength and especially by inert characteristic presented. For biomaterials, many parameters must be analyzed to ensure the efficiency of the material to be used, given that this will be in close contact with a living organism and this interaction may not be harmful, both for the body and for the material, which will often meet in a highly agressive environment. This work aimed to experimentally evaluate some mechanical properties analyzing representatives of major classes of metals used in medical applications. Besides, it talks about biological, chemical and physical parameters through studies conducted by scientistics around the world. The metals analyzed experimentally were: commercially pure titanium, a titanium alloy, martensitic stainless steel and a cobalt-based alloy. Such materials were subjected to tensile and hardness testing for analysis of correlated mechanical properties. This high strength of cobalt-based alloy and the titanium alloy could be observed when compared to other materials, being up to 73% higher compared to stainless steel and commercially pure titanium. On the other hand, the ductility of the coballt-based alloy is 68% higher when comapred to titanium alloy, being very similar compared to stainless steel and commercially pure titanium. The cobalt-based alloy also showed superior in terms of hardness, being 60% higher than in the titanium alloy, up to 11,7% higher than stainless steel and up to 181% higher than the commercially pure titanium, resulting in an indicative of a higher wear resistance of this alloy when compared to other materials analyzed / Mestre

Orientador: Gustavo Ventorim / Coorientador: Jose Cláudio Caraschi / Banca: Vagner Roberto Botaro / Banca: Claudio Angeli Sansigolo / Resumo: A deslignificação com oxigênio reconhecidamente permite ganhos significativos aos processos produtivos de celulose branqueada nas esferas econômica e ambiental, uma vez que propicia menor demanda de produtos químicos de branqueamento nos estágios subseqüentes além da possibilidade de destinar os efluentes líquidos ao sistema de recuperação química. A pré-deslignificação com oxigênio, também denominada "pré-O2", consiste em realizar uma oxidação da lignina por meio do oxigênio degradando-a e removendo-a através de meio alcalino, buscando-se deste modo maior ganho de alvejamento da polpa. As condições de trabalho desta etapa produtiva refletem diretamente nas propriedades físicas e mecânicas da polpa, sendo assim de suma importância o conhecimento sobre possíveis conseqüências à polpa branqueada e consequentemente ao papel produzido, principalmente quando envolvem-se mudanças em variáveis de processo como temperatura e carga de álcali aplicada. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ácido residual (oriundo da planta química de dióxido de cloro) presente no licor branco oxidado (LBO) utilizado em comum com hidróxido de sódio (NaOH) como fonte de álcali para o processo de deslignificação com oxigênio e seus respectivos efeitos sobre esse processo, considerando condições de trabalho correlatas a uma indústria produtora de celulose destinada à papéis de imprimir, papéis para embalagem, tissue, entre outros. O licor branco oxidado dosado de ácido residual foi utilizado como fonte de álcali em 5 diferentes proporções: 0%, 26,3%, 42,1%, 52,3% e 100%. Analisou-se ainda o efeito da variação da temperatura aplicada na pré-O2 bem como os efeitos sofridos pela polpa por meio de testes físicos e mecânicos. Foram realizados processos a 4 diferentes níveis de temperatura... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The oxygen delignification recognizably allows significant raisings to the productive processes of bleached pulp in economical and environmental spheres, once it propitiates smaller demand of chemical bleaching products in the subsequent stages besides the possibility of destining the liquid effluents to the chemical recovery system. The oxygen pre-delignification, also denominated "pre-O2", consists of accomplishing an oxidation of the lignin through the oxygen degrading an removing these oxidized compositions by alkaline media, seeking for larger pulp bleaching raisings this way. The work conditions of this productive stage contemplate directly in the physical and mechanical pulp properties, therefore it's extremely important the knowledge about possible consequences to the bleached pulp and consequently to the produced paper, mainly when changes in process variables as temperature and applied alkali load are involved. Thus, this work has aimed to evaluate the effect of using residual acid (originated from the dioxide chlorine chemical plant) in the oxidized white liqueur (OWL) used commonly with sodium hydroxide (NaOH) as alkali source for the oxygen delignification process and its respective effects on this process, considering work conditions correlated to a pulp producer industry destined to printing papers, packing papers, tissue, among others. The oxidized white liquor dosed with residual acid was used as alkali source in 5 different proportions: 0%, 26.3%, 42.1%, 52.3% e 100%. It was still analyzed the effect of the applied temperature variation on the pre-O2 as well as the suffered effects by the pulp through physical and mechanical tests. It were performed processes at 4 different temperature levels (95, 100, 105 and 112°C) and in 5 residual acid amounts... (Complete Abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-26Bitstream added on 2014-06-13T18:59:49Z : No. of bitstreams: 1 faria_mcm_me_guara.pdf: 1588754 bytes, checksum: 9b1c6339bf770de5c7936e9e915a4c01 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O contínuo crescimento na utilização de compósitos termoplásticos em componentes estruturais na indústria aeroespacial deve-se, primordialmente, à flexibilidade de projeto, excelência de suas propriedades mecânicas e baixa massa específica, aliadas aos elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa incidência de corrosão, atendendo aos severos requisitos de desempenho dessas estruturas quando em serviço. No entanto, componentes que requerem exigências estruturais, quando expostos a ambientes agressivos como elevada temperatura e umidade, podem ter suas propriedades mecânicas sensibilizadas por esses fatores ambientais, e devem ser cuidadosamente avaliados antes de serem colocados em serviço. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência do condicionamento higrotérmico (câmara climática e imersão em banho termostatizado) nas propriedades mecânicas (resistências à tração, fadiga e cisalhamento) e viscoelásticas de laminados PPS/Carbono e PPS/Vidro. Os laminados utilizados neste trabalho foram fornecidos pela empresa holandesa TenCate. Os resultados mostram que os laminados condicionados em câmara climática apresentaram absorção de umidade segundo as leis de Fick, entretanto, os laminados de PPS/Vidro submetidos ao condicionamento por imersão em banho termostatizado apresentaram um comportamento anômalo. Associado a estes resultados foi também observado que os laminados condicionados tiveram um decréscimo no valor de suas resistências ao cisalhamento, entretanto, apresentaram um aumento nos valores de temperatura de transição vítrea e resistência à tração. Os resultados obtidos a partir dos ensaios de fadiga praticamente não sofreram alteração com o condicionamento ambiental. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, pode ser concluído que a utilização de laminados de PPS/Carbono e PPS/Vidro em aplicações... / The continuous use of thermoplastic composites in structural components of aerospace industry is due to essentially to the project flexibility, good mechanical properties and low specific mass, allied with elevated values of mechanical strength and rigidity and low corrosion incidence, attempted to severe requirements of these structures in service. However, components that require structural demand, when exposed in aggressive atmosphere such as high temperature and moisture, can have mechanical properties sensibility for these factors, and should be carefully studied before to be available in service. This way, the purpose of this work is to evaluate the hygrothermal conditioning influence (by using hygrothermal chamber and thermostatic bath immersion) on the mechanical properties (tensile strength fatigue and interlaminar shear) and on the viscoelastic behavior of PPS/carbon and PPS/glass laminates. The laminates used in this work were supplied by TenCate Dutch Company. The results obtained shows that conditioning laminates in hygrothermal chamber presented moisture absorption according to the Fick‟s law, however, the PPS/glass laminates submitted to thermostatic bath immersion presented a anomalous behavior. Associated to these results, it was also observed that the conditioned laminates had a decrease of shear strength values, however, presented an increase of glass transition temperature and tensile strength values. Results obtained according to fatigue tests practically do not change with the atmosphere conditioning. According to the results obtained in this work can be concluded that the use of thermoplastic laminates in aerospace applications is viable, because these laminates are less susceptible to atmosphere effect problems.

Orientador: Ivaldo De Domenico Valarelli / Coorientadora: Elen Aparecida Martins Morales / Banca: João Carlos Biazzon / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Resumo: Dentre as aplicações da madeira, está o setor de painéis, este explora melhorar as propriedades físicas e mecânicas com relação a madeira maciça, diminuindo a variabilidade dessas propriedades, tornando-se um material mais homogêneo. Para o estudo da qualidade destes painéis, são feitos as caracterizações físicas e mecânicas. Com o avanço tecnológico, surgiram novos métodos para caracterização mecânica dos materiais, estes visando técnicas não destrutivas, onde determinam-se as propriedades mecânicas sem a ruptura do material. A Técnica de Excitação por Impulso (TEI), que constitui-se de uma impacto mecânico na extremidade de um corpo de prova, seguido da captação acústica por um sensor localizado em sua outra extremidade, propicia a determinação da frequência natural do material e consequente cálculo do módulo de elasticidade longitudinal dinâmico. O objetivo deste estudo é a caracterização físico-mecânica por meio de técnicas destrutivas e não destrutivas painéis aglomerados produzidos por meio de resíduos de industrias madeireiras, com adição de casca de Eucalyptus ssp. Com os dados obtidos para módulo de elasticidade por meio da TEI, nos quatro traços estudados, concluiu-se que a variação de porcentagem de casca de 0 à 15%, não afetaram na rigidez dos painéis. Os dados obtidos para resistência à tração superficial e força máxima resistente ao arranchamento de parafuso de topo e face, para os quatro traços estudados, não apresentaram diferenças estatísticas com a variação ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Among the applications of wood is the panel sector, this one explores improving the physical and mechanical properties with respect to solid wood, reducing the variability of these properties, becoming a more homogeneous material. For the study of the quality of these panels, the physical and mechanical characterizations are made. With the technological advance, new methods for the mechanical characterization of the materials appeared, aiming at non-destructive techniques, where the mechanical properties were determined without material rupture. The Impulse Excitation Technique (TEI), which consists of a mechanical impact at the end of a test piece, followed by acoustic pickup by a sensor located at its other end, allows the determination of the natural frequency of the material and consequent calculation of the dynamic longitudinal modulus of elasticity. The objective of this study is the physical-mechanical characterization by means of destructive and non destructive techniques agglomerated panels produced by means of residues from logging industries, with the addition of Eucalyptus ssp. With the data obtained for modulus of elasticity through the TEI, in the four traits studied, it was concluded that the percentage variation of bark from 0 to 15%, did not affect the rigidity of the panels. The data obtained for surface tensile strength and maximum strength resistant to the top and face screw plucking, for the four traits studied, did not present statistical differences wit... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Os arames eletrodos de aÃos inoxidÃveis martensÃticos tÃm seu emprego voltado nas soldagens de ligas ferrÃtica/martensÃticas por fornecer apropriada resistÃncia mecÃnica e à corrosÃo. Este trabalho apresenta um estudo do efeito da estrutura martensÃtica formada a baixa temperatura no metal de solda de juntas soldadas multipasse, sobre o nÃvel de tensÃes residuais, propriedades mecÃnicas e tenacidade, comparando com os resultados obtidos por soldagens convencionais. O arame eletrodo utilizado foi Fe-12%Cr-5%Ni, com temperatura de transformaÃÃo martensÃtica inferior a 200 ÂC, soldando secÃÃes de tubulaÃÃes de aÃo API 5L classe B utilizado em extraÃÃo e transporte de petrÃleo. As soldagens dos corpos de prova foram realizadas de modo automÃtico. Amostras de cada cordÃo do enchimento foram retiradas para a realizaÃÃo das anÃlises de composiÃÃo quÃmica, microdureza, caracterizaÃÃo microestrutural por microscopia Ãtica (MO) e microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), difraÃÃo de raios-X e ensaio termo-magnÃtico. Realizando o mapeamento da textura cristalogrÃfica e determinando as variantes cristalogrÃficas da formaÃÃo da martensÃta por Electron Backscattering Diffraction (EBSD). Os resultados de tensÃes residuais mostraram que as juntas soldadas com eletrodo de baixa temperatura de transformaÃÃo martensÃtica apresentaram maiores intensidades de tensÃes residuais compressivas comparados com o eletrodo comum, e nÃo influenciaram no surgimento de textura cristalogrÃfica nos cordÃes de topo. A maior energia de soldagem influenciou significativamente no aumento da tenacidade do cordÃo e contribuiu para o surgimento de austenita revertida. / Os arames eletrodos de aÃos inoxidÃveis martensÃticos tÃm seu emprego voltado nas soldagens de ligas ferrÃtica/martensÃticas por fornecer apropriada resistÃncia mecÃnica e à corrosÃo. Este trabalho apresenta um estudo do efeito da estrutura martensÃtica formada a baixa temperatura no metal de solda de juntas soldadas multipasse, sobre o nÃvel de tensÃes residuais, propriedades mecÃnicas e tenacidade, comparando com os resultados obtidos por soldagens convencionais. O arame eletrodo utilizado foi Fe-12%Cr-5%Ni, com temperatura de transformaÃÃo martensÃtica inferior a 200 ÂC, soldando secÃÃes de tubulaÃÃes de aÃo API 5L classe B utilizado em extraÃÃo e transporte de petrÃleo. As soldagens dos corpos de prova foram realizadas de modo automÃtico. Amostras de cada cordÃo do enchimento foram retiradas para a realizaÃÃo das anÃlises de composiÃÃo quÃmica, microdureza, caracterizaÃÃo microestrutural por microscopia Ãtica (MO) e microscopia eletrÃnica de varredura (MEV), difraÃÃo de raios-X e ensaio termo-magnÃtico. Realizando o mapeamento da textura cristalogrÃfica e determinando as variantes cristalogrÃficas da formaÃÃo da martensÃta por Electron Backscattering Diffraction (EBSD). Os resultados de tensÃes residuais mostraram que as juntas soldadas com eletrodo de baixa temperatura de transformaÃÃo martensÃtica apresentaram maiores intensidades de tensÃes residuais compressivas comparados com o eletrodo comum, e nÃo influenciaram no surgimento de textura cristalogrÃfica nos cordÃes de topo. A maior energia de soldagem influenciou significativamente no aumento da tenacidade do cordÃo e contribuiu para o surgimento de austenita revertida. / The filler metal of martensitic stainless steels has its used welding of alloy ferritic / martensitic to provide suitable mechanical strength and corrosion. This research accomplishes a study of the mechanical and metallurgical properties correlate with the crystallography texture and variants selection during the martensitic transformation in the weld metal. The filler metal used was Fe-12% Cr-5% Ni, with martensitic transformation temperature less than 200ÂC, welding sections of steel pipeline API 5L grade B used in oil extraction and structure offshore. The welding of the specimens was performed automatically. Samples of each layer of filling were removed for analysis during chemical composition, microhardness, microstructural characterization by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction and thermo-magnetic test. Itâs intend to accomplish a mapping of texture and variants selection of the formation of martensitic morphology by Electron Backscattering Diffraction (EBSD). The results have shown that residual stresses in welded joints filler metal of low-temperature martensitic transformation had higher compressive residual stress intensities compared to the common electrode, and did not influence the appearance of crystallographic texture on top of beads. The high heat input significantly influenced the increase toughness beads and contributed to the appearance of reverted austenite. / The filler metal of martensitic stainless steels has its used welding of alloy ferritic / martensitic to provide suitable mechanical strength and corrosion. This research accomplishes a study of the mechanical and metallurgical properties correlate with the crystallography texture and variants selection during the martensitic transformation in the weld metal. The filler metal used was Fe-12% Cr-5% Ni, with martensitic transformation temperature less than 200ÂC, welding sections of steel pipeline API 5L grade B used in oil extraction and structure offshore. The welding of the specimens was performed automatically. Samples of each layer of filling were removed for analysis during chemical composition, microhardness, microstructural characterization by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction and thermo-magnetic test. Itâs intend to accomplish a mapping of texture and variants selection of the formation of martensitic morphology by Electron Backscattering Diffraction (EBSD). The results have shown that residual stresses in welded joints filler metal of low-temperature martensitic transformation had higher compressive residual stress intensities compared to the common electrode, and did not influence the appearance of crystallographic texture on top of beads. The high heat input significantly influenced the increase toughness beads and contributed to the appearance of reverted austenite.

Orientador: Luis Rogerio de Oliveira Hein / Resumo: Neste trabalho é apresentado o projeto e construção de uma Máquina Universal de Ensaios Mecânicos portátil, didática, de baixo custo, fácil construção seguindo a filosofia open-source com o intuito de dar suporte ao ensino de Mecânica e Resistência do Materiais. O equipamento foi projetado para ser construído com perfis modulares de alumínio e executado em uma oficina de ensino técnico em mecânica. A máquina é capaz aplicar de forma segura um carregamento máximo de 10 kN tanto em tração quanto em compressão, se mover em velocidades que variam de 0,5 a 70 mm/min com uma resolução no deslocamento de 0,57 μm a um custo total de US$ 1,000.00 incluindo material e fabricação. A máquina é controlada por uma placa Arduino® UNO, opera com acionamento eletromecânico, a aplicação de carga é feita por meio de fusos trapezoidais, a aquisição do deslocamento e velocidade da trave é feita por codificadores de quadratura e o controle de velocidade é feito por controle (Proporcional, Integral e Derivativo) PID e é capaz de realizar ensaios de tração, mas pode ser adaptada para outros ensaios como compressão, flexão e dobramento, entre outros. / Abstract: In this work is presented the design and construction of an easy to build low-cost portable Universal Testing Machine for educational purposes using the open-source philosophy. The intention of this project is to support the teaching in the subjects of Mechanics and Mechanics of Materials. The hardware was designed to be constructed with modular aluminum profiles and built in a conventional Mechanics Technical and Vocational Education and Training Laboratory. The machine can apply safely a maximum load of 10kN in both, traction and compression, move precisely in a range of speed from 0.5 to 70 mm/min with a resolution of 0,57 μm in a total cost of US$ 1,000.00 including necessary material and fabrication. The machine is controlled by an Arduino® UNO board, operated with an electromechanical activation. The loading is applied by trapezoidal lead screws, the displacement and speed acquisition are done by quadrature encoder and the speed is controlled by Proportional, Integral and Derivative (PID) control, it is capable do perform tensile tests, but may be adapted to other tests like compression, flexure and bending, and others. / Mestre

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-11-25T12:28:11Z No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-11-25T12:28:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-25T12:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we propose the development of new computational models to describe the hydro-mechanical couplings in petroleum withdrawal due to the water injection in the geological formations of the Brazilian pre-salt reservoirs. The modeling of the coupling between hydrodynamics, nonlinear transport and geomechanics of rocks salts is constructed within the framework of the iterative coupled formulation where the fully-coupled problem is decomposed into several subsystems associated with each particular physical phenomenon. The subsystems governing the movement of the fluids are discretized by locally conservative numerical methods whereas the nonlinear geomechanics by mixed finite element methods in conjunction with prediction-corrector schemes. Operator splitting algorithms are proposed to capture the effects of geomechanics upon water transport. Uncertainties from the lack of detailed knowledge of the input parameters of the model are computationally quantified by making use of the Monte Carlo method. Numerical simulations in geometries provided by sismic images of the pre-salt are obtained illustrating precisely the influence of geomechanical effects upon the oil production curves. / Neste trabalho propomos o desenvolvimento de novos modelos computacionais para descrever o acoplamento hidro-geomecânico durante o processo de recuperação de petróleo por injeção de água nas formações geológicas que compõem o pré-sal brasileiro. A descrição do acoplamento entre hidrodinâmica, transporte bifásico não linear e geomecânica de rochas salinas viscoelásticas é construída no contexto de formulações iterativamente acopladas, onde o problema é decomposto em vários subsistemas associados a cada fenômeno físico. Os subsistemas governantes do movimento dos fluidos são discretizados por métodos numéricos localmente conservativos e o subsistema da geomecânica não linear pelo método dos elementos finitos mistos em conjunção com algoritmos de predição-correção. Algoritmos de decomposição de operadores são propostos para capturar o efeito geomecânico sobre o transporte da fase aquosa. As incertezas oriundas da falta de conhecimento detalhado dos parâmetros de entrada do modelo são quantificadas computacionalmente fazendo uso do método de Monte Carlo. Simulações numéricas em geometrias fornecidas pela sísmica do pré-sal são realizadas ilustrando precisamente a influência dos efeitos geomecânicos sobre as curvas de produção.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2018-06-21T13:58:47Z No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Josue_Barroso.pdf: 6208786 bytes, checksum: 5f690a08f9b6d5e04456b2fd2aa582de (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2018-06-21T13:59:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Josue_Barroso.pdf: 6208786 bytes, checksum: 5f690a08f9b6d5e04456b2fd2aa582de (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-21T13:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Josue_Barroso.pdf: 6208786 bytes, checksum: 5f690a08f9b6d5e04456b2fd2aa582de (MD5) Previous issue date: 2018-03-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico - CNPq / In this work we develop a new computational model to describe hydromechanical coupling in fractured carbonate rocks, composed of a linear poroelastic Biot medium and a nonlinear elastic model for the fractures, which captures the increase in stiffness due to the fracture closure during hydrocarbon production. The nonlinear hydromechanical formulation is constructed within the framework of the Discrete Fracture Model along with the iterative coupled formulation. In order the capture the internal contact constraint arising from the non-overlapping between opposite edges of the fractures we explore the augmented Lagrangian method where the non-linear constraint is treated in a weak sense through successive approximations of the Lagrange multiplier, interpreted as the contact stress, together with the introduction of a penalty parameter. The spatial discretization of the hydromechanical model is constructed within the framework of the finite element method in conjunction with a sequential formulation between the two subsystems. By exploring upscaling methods, macroscopic equivalent properties, such as permeability and porosity, strongly dependent on the local stress state are computed. Such a dependency is quantified in terms of pseudo-coupling tables which can be explored as a preprocessor in reservoir simulators. Numerical simulations are obtained applying the formulation to a simulation cell with a given fracture arrangement stemming from a pre-salt reservoir. / Neste trabalho, desenvolvemos um novo modelo computacional para descrever o acoplamento hidromecânico em rochas carbonáticas fraturadas constituídas por uma matriz intacta interceptada por uma rede de fraturas. Do ponto de vista microscópico, o qual abrange, no presente trabalho, a escala de centímetros e metros, a teoria é desenvolvida a partir da combinação entre a formulação poroelástica proposta por Biot para a matriz porosa e o modelo elástico não linear de Barton-Bandis para a rede de fraturas, o qual objetiva capturar o aumento progressivo da rigidez com o fechamento dessas estruturas durante a prospecção de hidrocarbonetos. A formulação não linear hidromecânica é construída no âmbito do “Discrete Fracture Modeling” (DFM) aliada aos métodos sequenciais iterativamente acoplados. Com o intuito de impor a restrição de contato interna, advinda da impenetrabilidade entre as margens opostas da fratura, exploramos o método do Lagrangiano aumentado, onde a restrição não linear é enfraquecida e tratada através de aproximações sucessivas do multiplicador de Lagrange, que representa a tensão de contato, mediante introdução de uma penalidade. A discretização espacial do modelo hidromecânico posto na pequena escala é realizada através do método de elementos finitos construído no contexto de algoritmos sequenciais entre os dois subsistemas: hidrodinâmico e geomecânico. Fazendo uso de técnicas de upscaling, propriedades equivalentes macroscópicas, tais como permeabilidade e porosidade, associadas a uma célula de simulação com magnitudes fortemente dependentes do estado de tensão local são quantificadas através de tabelas de pseudoacoplamento, as quais podem ser exploradas como pré-processamento em simuladores comerciais de reservatórios. Simulações numéricas são obtidas aplicando a formulação resultante a uma seção bidimensional de uma célula representativa de um reservatório fraturado do Pré-Sal brasileiro.