Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:33:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277913.pdf: 1087782 bytes, checksum: 139bae8c963ae7f28993fae069622ddf (MD5) / O consumo de derivados de petróleo no Brasil, especificamente no Centro-Oeste, é feito através do envio de produtos da refinaria do planalto, por meio de um poliduto, que movimenta gasolina A e óleo Diesel para os terminais de distribuição de Ribeirão Preto, Uberaba, Uberlândia, Goiânia e Brasília. Os estoques são controlados por critérios práticos cujo objetivo é atender plenamente o mercado, sem uma análise econômica. Empregando o modelo proposto por CHOPPRA e MEINDL para um conjunto de dados de demanda, tempo de ciclo de ressuprimento e custos de armazenamento, foi possível determinar os estoques de segurança para um nível de serviço de 96% no atendimento dos pedidos, os lotes de ressuprimento que tornam mais rentável a operação. Os resultados obtidos foram bastante consistentes com a realidade, mostrando ser possível reduzir os estoques médios em cerca de 7%, gerando uma economia anual de 3,7 milhões de reais, mantendo, mesmo assim, níveis de serviço bastante elevados. / Petroleum products consumed in Brazil, specifically at Middle West, are supplied from refinaria do planalto, by means of a pipeline that move gasoline and Diesel oil to the terminal distribution of Ribeirão Preto, Uberaba, Uberlândia, Goiânia and Brasilia. Inventories are controlled by practical criteria which aim to fully meet the market without an economic analysis. Using the model proposed by CHOPRA & MEINDL for a set of demand data, cycle time, replenishment and storage costs, it was possible to determine the safety stocks to a service level of 96% for fulfillment of requests and economical lots of replenishment that make the operation more profitable. The results were fairly consistent with reality, proving to be possible to reduce the average inventory in 7%, reducing costs about 2 million US$ per year, still keeping high service levels.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:38:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299927.pdf: 1563289 bytes, checksum: effc9ee6d644477aa25428faf925ab76 (MD5) / O projeto e escalonamento em tempo real de compressores para operar poços de petróleo com o método de elevação por injeção contínua de gás, consiste em resolver um problema não-linear inteiro misto que pode ser visto como um problema de alocação de instalações. Esta dissertação apresenta uma formulação revisada que representa as restrições de pressão de descarga do compressor como uma familía de desigualdades lineares, mostrando-se mais efetiva que a formulação antecedente (CAMPONOGARA; CASTRO; PLUCENIO, 2007). Para a resolução do problema, aproximações lineares inteiras mistas da formulação revisada serão obtidas. Isto ocorrerá através da linearização por partes das funções não lineares presentes na formulação, usando variaveis binárias e um conjunto especialmente ordenado de variáveis de tipo II, SOS2. Serão propostas durante o decorrer do trabalho desigualdades válidas para a capacidade do compressor, buscando ganhos computacionais durante a resolução do problema. Este trabalho apresenta também experimentos computacionais comparando as formulações antiga e revisada, avaliações dos impactos ocasionados pela geração de planos de cortes no tempo de resolução e algortimos de linearização por partes de funções não lineares, baseados em programação dinâmica. / The design and real-time scheduling of lift-gas compressors in oil fields entails solving a mixed-integer nonlinear problem that generalizes the facility location problem. This work presents a revised formulation that represents the constraints on compressor discharge pressure as a family of linear inequalities, which is shown to be tighter than a previous formulation (CAMPONOGARA; CASTRO; PLUCENIO, 2007). The problem is approximates solved by piecewise-linearizing the nonlinear functions, using binary variables and specially ordered set of variables. Valid inequalities will be proposed during the course of the work for the compressor capacity, seeking computational gains on resolution of the problem. The work also presents computational experiments comparing the formulations, evaluating the impact of cutting-plane generation on solution speed and piecewise-linearization algorithms for nonlinear functions based on dynamic programming.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-23T13:04:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 243416.pdf: 2720479 bytes, checksum: fabf9c6bac504ee75d3a3f1fe640cac0 (MD5) / No Brasil ainda não existe uma legislação federal específica estabelecendo os critérios de impermeabilização em áreas de armazenamento de líquidos inflamáveis. A Bahia é o único estado que possui uma legislação distinta sobre eficiência de retenção de bacias de contenção, a qual estabelece que tais áreas devem ser providas de diques de contenção devidamente impermeabilizados. Apesar disso, alguns estados têm apresentado recomendações sobre impermeabilização tomando como base a norma brasileira ABNT NBR 17505-2/2006. A NBR 17505-2 especifica que bacias de contenção devem ter coeficiente de permeabilidade máximo de 10-6 cm/s, referenciado à água a 20ºC, ou 10-4 cm/s, referenciado à água a 20ºC, caso possuam canaletas de drenagem. O solo argiloso compactado é o material predominantemente empregado na impermeabilização de bacias de contenção devido à eficiência comprovada na retenção da água e ao baixo custo de implementação. No entanto, estudos têm demonstrado que solos argilosos submetidos à infiltração de compostos orgânicos apresentaram coeficientes de permeabilidade superiores aos obtidos em ensaios com água. Em vista disso, o objetivo geral deste estudo foi avaliar se os critérios estabelecidos pela NBR 17505-2 são suficientes para a tomada de decisão sobre a impermeabilização de bacias de contenção de tanques verticais de armazenamento de produtos, considerando o estudo de caso de cinco terminais. Para isso, foram coletadas 118 amostras de solos dentre 51 bacias de contenção dos cinco terminais. As amostras de solo foram submetidas a ensaios de granulometria e raios-X, e determinação do coeficiente de permeabilidade referenciado à água e aos produtos armazenados nas bacias de contenção. Os ensaios de granulometria demonstraram composição distinta entre os solos dos terminais. A composição mineralógica do solo revelou a predominância dos argilominerais ilita e caulinita, caracterizados como não expansivos. Através dos ensaios de permeabilidade, foi possível constatar a influência da mobilidade do líquido percolado no valor do coeficiente de permeabilidade. A exemplo disso, verificou-se que as amostras permeadas por óleo combustível ou gasóleo, produtos de altíssima viscosidade, apresentaram coeficientes de permeabilidade na ordem de 10-8 cm/s, independente das mesmas apresentarem valores de permeabilidade à água entre as ordens de grandeza 10-7 a 10-3 cm/s. No geral, os resultados revelaram que 52% das bacias de contenção apresentaram o coeficiente de permeabilidade referenciado ao produto maior que o coeficiente de permeabilidade referenciado à água. Logo, este estudo demonstrou que os critérios estabelecidos pela NBR 17505-2 relacionados à impermeabilização de bacias de contenção não oferecem proteção efetiva aos solos e às águas subterrâneas. Com isso, foram propostos novos procedimentos para a avaliação da eficiência de impermeabilização de bacias de contenção, os quais se baseiam na previsão da profundidade de solo contaminado em função do tempo de migração do contaminante, em caso de derramamento. Esse estudo de previsão do cenário concebe uma excelente ferramenta para tomada de decisão no gerenciamento dessas áreas com grande potencial de contaminação, e permite avaliar a eficiência de impermeabilização das bacias de contenção considerando-se as especificidades de cada local. In Brazil there is no specific federal legislation establishing impermeability criteria in flammable liquid storage areas. Bahia is the only state having specific legislation about the retention capacity of secondary containments. The state#s legislation establishes that these areas must have dikes sufficiently impermeable. In spite of that, some states have recommended impermeability criteria based on the Brazilian standard ABNT NBR 17505-2/2006. According to that standard, secondary containments must have a maximum permeability coefficient of 10-6 cm/s, measured with water at 20ºC, or 10-4 cm/s, measured wit proved to be efficient in water retention and low implementation cost, being predominantly used in secondary containments. However, researchers have found that clay soils permeated by organic compounds presented permeability coefficients higher than those permeated by water. This work aimed to evaluate if the impermeability criteria of NBR 17505-2 are enough for assuming that the secondary containments of aboveground storage tanks are impermeable, considering the five-terminal case studies. A total of 118 soil samples were collected from 51 secondary containments in the five terminals. The soil samples were submitted to grain size tests and X-ray tests, and had their permeability coefficient measured with water and with the product stored in the secondary containment tanks. The grain size test showed a different soil composition in all five terminals. The soil mineralogical composition showed predominance of the nonexpansive clay minerals illita and kaolinita. By means of the permeability tests, the permeated liquid mobility was found to have an influence on the permeability coefficient value. For example, the samples permeated by combustible oil or diesel oil - high viscosity products - had permeability coefficient at the order 10-8 cm/s, while the same samples showed permeability values for water ranging from 10-7 to 10-3 cm/s. In 52% of the secondary containments, the permeability coefficient measured using product was higher than the permeability coefficient measured using water. This research showed that the criteria established by NBR 17505-2 for secondary containment impermeability do not offer complete protection to soils and groundwaters. On the basis of the results, new procedures were proposed for evaluating the secondary containment impermeability capacity. Those procedures were based on the forecast of contaminated soil depth as a function of the compound migration time, in case of spills. This scenario forecast study serves as an excellent tool for managing areas with a large contamination potential, and allows the evaluation of the secondary containment impermeability capacity, considering the idiosyncrasies of each site.

[pt] A presença de boro nas águas em geral tem se incrementado de forma contínua e paralela ao desenvolvimento industrial. Da mesma forma, os efeitos prejudiciais aos organismos vivos tem aumentado, especialmente sobre as plantas onde a faixa entre a deficiência e a toxicidade é muito curta. No presente trabalho foi investigado o efeito das diferentes variáveis de operação, na cinética e na termodinâmica de um processo de adsorção de boro com MgO a partir de águas e efluentes gerados na produção de petróleo. Os resultados obtidos mostram que o processo de adsorção é viável, e alcança eficiências em torno de 80% (em pH = 10; concentração de MgO-500 = 40 g.L(-1) (área superficial = 1259 m2), temperatura = 25oC, agitação =150 rpm e tempo = 60 min.). O processo é fortemente influenciado pelo pH, e também pela área superficial (tamanho de partícula) do adsorvente, concentração inicial do boro, salinidade da solução, e pela a presença de outros íons na solução. A temperatura também tem um efeito positivo no processo. A remoção de boro com MgO foi quantitativamente avaliada usando isotermas de adsorção.. Verificou-se que o processo se ajusta melhor à isoterma de Freundlich. A constante da isoterma de Freundlich, Kad (mg.g(-1)) = 0,57 foi maior em comparação a outras Kad obtidas na adsorção de boro com outros adsorventes. Finalmente, os parâmetros cinéticos e termodinâmicos do processo calculados indicam que o processo acontece de forma espontânea e é cineticamente bem representado por um modelo de pseudo segunda ordem. / [en] The presence of boron in waters has increased continually and in parallel to the industrial development. And also, the harmful effects to the organisms and living creatures has increased as well, especially on plants, where the gap between the deficiency and the toxicity is very short. In the present work it was investigated the effects of different operating variables in, the kinetics and in the thermodynamics of a process of boron adsorption with MgO from wastewaters generated in the production of oil. The results show that the adsorption process is feasible, and reaches efficiencies around 80%, in the following conditions: pH = 10; MgO-500 concentration = 40 g.L(-1) (surface area: 1259 m2); temperature: = 25oC; stirring = 150 rpm and time = 60 min. The process is strongly influenced by pH, and also by the superficial adsorbent area (particle size), initial concentration of boron, salinity of the solution, and the presence of others ions in the solution. The temperature also has a positive effect in the process. The removal of boron with MgO was evaluated quantitatively using adsorption isotherms. It was shown that the process is better adjusted by the Freundlich isotherm. The constant of the Freundlich isotherm, Kad (mg.g(-1)) = 0,57 was bigger in comparison to other Kad gotten in the adsorption of boron with other adsorbents. Finally, the kinetic and thermodynamic parameters of the process indicate that the process is spontaneous, and is kinetically well represented by a pseudo second-order model.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:55:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225278.pdf: 7186135 bytes, checksum: 1262e428d72c82c1f1c7a2d8e859843b (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327452.pdf: 31353074 bytes, checksum: 99dc046a16b92e2d5a1d51da9f292f83 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho propõe aplicar o método dos volumes finitos na solução de problemas acoplados escoamento/geomecânica envolvidos em processos de recuperação de petróleo. A solução de tal acoplamento equivale a resolver um problema que descreve o estado de tensões atuante na matriz sólida do reservatório e outro descrevendo o escoamento do fluido através do meio poroso. Normalmente este acoplamento é resolvido aplicando diferentes métodos numéricos em cada problema, volumes finitos ou diferenças finitas para o escoamento no meio poroso e elementos finitos para o estado de tensões na matriz sólida. Neste contexto está inserido o principal desafio do presente trabalho, resolver ambos os problemas com o mesmo método numérico empregando uma mesma malha computacional. As grandes vantagens desta abordagem unificada aplicando o método dos volumes finitos são a dispensa de interpolação na malha dos parâmetros de acoplamento durante a troca de informações de um problema para outro na solução iterativa e, ainda mais relevante, a garantia que as equações aproximadas de ambos os problemas são conservativas. Quanto à formulação matemática, o comportamento mecânico do meio poroso é modelado pela teoria da poroelasticidade de Biot e pelo princípio das tensões efetivas, enquanto o escoamento é regido pela lei de Darcy. É considerado um meio poroso formado por grãos sólidos deformáveis que está preenchido por um fluido pouco compressível. As soluções numéricas são obtidas para um domínio bidimensional, o qual o equilíbrio de tensões é definido para um estado plano de deformações. A validação numérica da metodologia proposta é largamente executada através da comparação de soluções numéricas com analíticas de três problemas testes, onde é constatada a eficiência e as vantagens desta metodologia. As soluções dos problemas propostos mostram que a ferramenta aqui desenvolvida é capaz de prever o comportamento das principais variáveis envolvidas em uma análise geomecânica de um reservatório. O desenvolvimento aqui apresentado oferece uma interessante alternativa para resolver problemas acoplados em uma abordagem unificada.<br> / Abstract : The purpose of this work is to apply the finite volume method to solve coupled flow/geomechanics problems involved in oil recovery processes. The solution of such coupling is equivalent to solve a problem which describes the stress field on the reservoir solid matrix and another describing the fluid flow through porous media. This coupled problem is normally solved using two different numerical methods on each problem, finite volume or finite difference for the flow in porous media and finite element for stress field in the solid matrix. In this context, the main challenge of this work is to solve both problems with the same numerical method employing the same computational mesh. The great advantages of this unified approach applying the finite volume method are the no requirement grid interpolation of the coupling parameters for the exchange of information from one problem to another in the iterative solution and, even more significantly, the guarantee that the approximate equations of both problems are conservative. As for the mathematical formulation, the mechanical behavior of the rock is modeled using the Biot?s poroelasticity theory and the principle of effective stress, while the flow is modeled by Darcy's law. It is considered a porous media formed by deformable solid grains filled by slightly compressible fluid. The numerical solutions are obtained for two-dimensional domains for a plane strain condition. The numerical validation of the proposed methodology is largely performed by comparing numerical solutions with analytical of three test problems, where the efficiency and advantages of this methodology are proven. The solutions of the proposed problems show that the developed tool is able to predict the behavior of the main variables involved in geomechanics analysis of reservoir. The unified numerical approach presented herein is an encouraging alternative for solving coupled problems of engineering interest.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331656.pdf: 3739147 bytes, checksum: 4434e631824c3243a2eb1e0e7148fe81 (MD5) Previous issue date: 2014 / O correto funcionamento de tubulações subterrâneas para o transporte de gás e petróleo depende de um monitoramento frequente e correto dos estados de tensões. Avanços recentes na medição de tensões residuais têm aplicado métodos ópticos em conjunto com o alívio de tensões de maneira a avaliar o campo de tensões no componente. Estes métodos requerem uma etapa de remoção do salto de fase para interpretar corretamente os dados adquiridos. Esta remoção do salto de fase tem sido um desafio para diversas aplicações metrológicas. Este trabalho tem por objetivo propor uma abordagem original para a solução deste problema. Neste trabalho é apresentado o algoritmo proposto assim como diversos resultados com diferentes imagens comparados com métodos consagrados.A luz, comportando-se como onda, obedece ao princípio de superposição que por sua vez dá lugar ao fenômeno de interferência. Este fenômeno pode ser utilizado de diversas maneiras para a medição de superfícies e formas geométricas. No entanto, várias dessas aplicações, como interferometria speckle e shearografia, fornecem os valores de interesse restringidos a um intervalo de ?p a p. Assim, faz-se necessária uma operação para retomar os valores reais que produziram o resultado obtido. Esta operação é chamada de remoção do salto de fase.Por décadas tem-se estudado diversas técnicas para realizar a remoção do salto de fase. Elas podem ser divididas em duas categorias principais: métodos que seguem caminhos e métodos independente de caminhos. Métodos que seguem caminhos aplicam uma simples equação de comparação e adição de múltiplos de 2p por toda a imagem. Elas diferem nos caminhos de pixels escolhidos. Para que o resultado seja confiável, é necessário que esse caminho evite pixels de baixa qualidade ou corrompidos. As técnicas de branch-cut identificam esses pixels através da teoria de resíduos e conectando resíduos de sinais opostos, ela é capaz de traçar caminhos confiáveis para a remoção do salto de fase. Técnicas baseadas em qualidade atribuem notas relativas a diferentes critérios de qualidade para cada pixel, excluindo da análise aqueles que se encontram abaixo de um limiar arbitrário.Técnicas independentes de caminhos, como os métodos de norma mínima, assemelham-se a métodos de otimização. Estes são iterativos e procuram por um mínimo na diferença entre as derivadas da solução proposta e as derivadas da imagem original. Estes métodos são considerados bastante robustos e confiáveis. No entanto, estes tambémdemandam maior tempo de processamento para encontrar a resposta correta.Em paralelo aos desenvolvimentos na área de remoção do salto de fase, cientistas têm desenvolvido técnicas computacionais baseadas no comportamento de animais sociais. O campo de Inteligência de Enxame é inspirado por insetos como formigas, abelhas e cupins e outros animais como peixes e pássaros. Estes animais têm em comum o fato de criarem sistemas organizados embora compostos de elementos simples e a ausência de uma liderança clara. O comportamento de formigas e abelhas na busca por comida e os movimentos em grupo de peixes e pássaros são os exemplos mais claros do conceito de comportamento emergente: um comportamento que, embora não explícito na descrição de seus elementos individuais, surge com a interação entre diversos desses elementos. Este comportamento emergente pode ser explicado em termos de agentes simples e independentes, regras simples e um comportamento descentralizado.Este fenômeno tem inspirado as ciências da computação por décadas. Diversas soluções computacionais para problemas matemáticos ou operacionais têm sido propostas a partir das soluções elegantes encontradas na natureza. Exemplos dessas soluções são os algoritmos de otimização baseados no comportamento de formigas e abelhas. No entanto, pouco deste conceito tem sido aplicado na área de processamento de imagem. Quanto ao problema de remoção do salto de fase, mais especificamente, não foi encontrado nenhum trabalho que propusesse uma solução baseada em Inteligência de Enxame.Assim, o presente trabalho propõe uma solução baseada nestes conceitos. Por causa da natureza imprevisível do comportamento emergente, o desenvolvimento do algoritmo proposto foi pouco convencional. Em primeiro lugar, foi necessário o desenvolvimento de um ambiente de testes onde o enxame pudesse ser observado em tempo real durante a sua operação. Em segundo lugar, a criação do algoritmo se deu de maneira iterativa até que fosse encontrado um conjunto de regras satisfatório.Uma primeira solução foi encontrada modelando os agentes como máquinas de estados finitos. Este modelo de agente foi implementado com dinâmicas de comunicação indireta através de estigmergia e comunicação direta em casos de necessidade. Este método, apesar de ter apresentado bons resultados em termos de qualidade da remoção do salto de fase, necessitava ainda de um critério de parada independente do usuário. Na criação deste critério de parada, novas regras deram espaço para a criação de um algoritmo completamente diferente.Esta segunda solução modela o agente a partir de cinco regras simples que permitem, entre outras coisas, a criação e desativação de novos agentes. Uma vez que todos os agentes são desativados, o programa chega ao fim e retorna a imagem com o salto de fase removido. A primeira destas regras afirma que se há um ou mais pixels que podem ter seu salto removido na vizinhança do agente, um deles será escolhido aleatoriamente para a operação. O agente então se move para o pixel escolhido e ganha um ponto de energia. Se não há pixels aptos a serem trabalhados, um pixel já trabalhado na vizinhança é escolhido aleatoriamente, de acordo com a segunda regra. O agente se move para o pixel escolhido e perde um ponto de energia. A terceira regra faz com que agentes que encontram dois pixels vizinhos já trabalhados mas inconsistentes entre si, marcarem estes pixels como defeituosos e desativarem-se. As duas últimas regras fazem com que agentes com energia excedente repliquem-se e aqueles sem energia desativem-se.O comportamento esperado é que os agentes de distribuam pela imagem de maneira eficiente, aproveitando ao máximo os ciclos de processamento. Além disso, a regra de marcação de remoções duvidosas faz com que problemas de ambiguidade na remoção do salto de fase não sejam propagados por grandes regiões da imagem. Este algoritmo foi testado em diversas condições e comparado com outros métodos estabelecidos.Os primeiros resultados foram gerados aplicando-se o enxame em imagens sintéticas sem quaisquer erros. Assim, foi possível avaliar a influência de diferentes parâmetros escolhidos pelo usuário no comportamento do enxame e qualidade dos resultados. Foi possível observar o impacto dos parâmetros de energia na densidade do enxame que, por sua vez, é importante para a correção de ambiguidades propagadas.Em seguida, foram testadas imagens sintéticas com erros artificiais. Os resultados foram comparados com um algoritmo baseado em qualidade e um algoritmo de norma mínima. Foi observado que o algoritmo proposto foi extremamente capaz de contornar as dificuldades das imagens de maneira, produzindo resultados confiáveis. Para certas condições, os resultados foram ainda melhores que os obtidos pelo outro algoritmo baseado em qualidade.Foram testadas ainda imagens provenientes de aplicações metrológicas reais: projeção de franjas, interferometria speckle e shearografia. Os resultados obtidos pelo algoritmo baseado em Inteligência de Enxame foram bastante satisfatórios, comparáveis aos métodos mais robustos. Ainda, o algoritmo proposto apresentou melhoresresultados para imagens muito ruidosas quando comparado com o outro algoritmo baseado em qualidade testado. Estes resultados atestam do potencial do método proposto em obter resultados rápidos e confiáveis.Por fim, este trabalho foi concluído com um breve resumo destes resultados e a validação dos objetivos originais, afirmando assim o sucesso do método proposto. Foram listadas ainda algumas sugestões para avanços futuros como os testes com imagens e parâmetros de qualidade novos, a implementação de processamento paralelo e a criação de novas abordagens baseadas em Inteligência de Enxame para a solução deste problema e outros semelhantes.<br> / Abstract : The proper functioning of underground oil and gas pipelines depend on the frequent and correct monitoring of stress states. Recent developments on residual stress measurement techniques have employed optical methods allied with stress relief in order to assess the underlying stress field. These optical methods require a phase unwrapping step to interpret the acquired data correctly. Phase unwrapping has posed a challenge for many optical metrology applications for decades and saw the development of many different solutions. For the past decades, the field of Swarm Intelligence, based on the behavior observed among ants, bees and other social insects, has been studied and many algorithms have been designed to perform a variety of computational tasks. Swarm Intelligence is commonly regarded as robust and fast, which are desirable features in a phase unwrapping algorithm. This work proposes a novel approach to phase unwrapping based on Swarm Intelligence, assessing its applicability, comparing it to existing methods and evaluating its potential to future developments. The proposed algorithm is thoroughly explained and the results for several different images are presented. These results show a great potential of the proposed method, performing better than some established techniques in specific situations. This potential is assessed and suggestion for future advancements are given.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciências e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330833.pdf: 4498359 bytes, checksum: 8602c7de15a23c39d99b03279590668b (MD5) Previous issue date: 2014 / A pesquisa na área de produção de petróleo tem como principal objetivo otimizar a exploração e elevar a recuperação nos campos petrolíferos. Assim, a caracterização e a determinação de propriedades petrofísicas de rochas reservatórios são alguns dos intentos da engenharia de petróleo. Embora existam diferentes tipos de rochas reservatórios, a maioria das reservas é encontrada em rochas areníticas e rochas carbonáticas, pois apresentam porosidade e permeabilidade adequadas à acumulação de petróleo. Enquanto arenitos são relativamente homogêneos, rochas carbonáticas podem apresentar significativas variações em relação ao tamanho e à distribuição de poros, dificultando a simulação de processos de transporte de fluidos ocorridos no meio poroso. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um modelo de rede que represente o meio poroso de rochas reservatório e possibilite a predição das propriedades. Este modelo, intitulado de esferas máximas, utiliza imagens tridimensionais de amostras de reservatórios para extração de uma rede de poros-gargantas, preservando, de maneira geral, a geometria e topologia do meio poroso real. Como complementação, foi também aplicada uma metodologia baseada no algoritmo do eixo médio para representação do espaço poroso. Denominado de Pore Analysis Tools, este algoritmo é aplicado para verificar a consistência dos resultados obtidos pelo modelo proposto. Ambas as metodologias foram utilizadas para caracterizar o espaço poroso de amostras de rochas areníticas e carbonáticas. Para tanto, foram determinadas propriedades como porosidade, permeabilidade e curvas de pressão capilar, sendo algumas comparadas a resultados obtidos a partir de ensaios laboratoriais. Para as amostras analisadas, foram encontradas discrepâncias nos resultados oriundos dos modelos de redes, porém, são justificáveis devido à diferença na identificação de poros e gargantas nas redes extraídas. Ainda assim, os modelos de redes fornecem um maior conhecimento das características das rochas reservatórios, bem como possibilitam a rápida, prática e menos onerosa predição de propriedades petrofísicas para a qualificação dos reservatórios.<br> / Abstract: Research in oil production area aims to optimize the operation and increase the recovery in oil fields. Thus, the characterization and determination of petrophysical properties of the reservoir rocks are some attempts of petroleum engineering. Although there are different types of reservoir rocks, most reservoirs are found in carbonate and sandstone rocks, since they have appropriate porosity and permeability to oil accumulation. While sandstones are relatively homogeneous, carbonate rocks can get significant variations in relation to the size and distribution of pores, making the simulation of fluid transport processes occurring in the porous media difficult. In this sense, this study proposes the development of a network model that represents the reservoir rock porous media and enables the prediction of the properties. This model, called maximal spheres, uses three-dimensional images of samples from reservoirs to extract a pore-throats network, preserving, in general, the geometry and topology of real porous media. As complementation it was also applied a methodology based on the medial axis algorithm to represent the pore space. Called Pore Analysis Tools, this algorithm is applied to verify the consistency of results obtained by the proposed model. Both methods were used to characterize the pore space of sandstone and carbonate rocks samples. For that, it was determined properties such as porosity, permeability and capillary pressure curves, some compared to the results obtained from laboratory tests. For the samples analyzed, discrepancies were found in the results derived from network models, however, it is justifiable due to the difference in the pore and throat identification in the extracted networks. Still, the network models provide a better understanding of the characteristics of reservoir rocks, as well as provide quick, practical and less costly prediction of petrophysical properties for reservoir qualification.

A análise do parâmetro TPH (Total de hidrocarboneto de petróleo) tem como objetivo verificar as concentrações de hidrocarbonetos de petróleo e afins em matrizes ambientais. Os hidrocarbonetos que resultam no TPH podem ser de origem biogênica ou antropogênica, portanto utilizam-se alguns indicadores para a verificação de indícios da origem da contaminação. Neste trabalho foi realizado um monitoramento no canal e na baia que faz margem ao bairro de Tapera, localizado no sul de Florianópolis, através das análises de TPH e seus indicadores em sedimento durante 7 meses em 11 pontos. As amostras foram extraídas por banho ultrassônico e analisadas por cromatografia gasosa com detector de ionização por chama (GC/FID) conforme as normas EPA 8015B e EPA 3550B, 1996. A variação das concentrações de TPH durante o monitoramento foi de 0,11a 1600 mg.kg-1, sendo que 21% das amostras apresentaram algum indício de contaminação antropogênica. Os dados do monitoramento foram tratados estatisticamente por Análise de Componentes Principais (PCA), Projeção às estruturas Latentes (PLS) e Projeção ortogonal às estruturas latentes (OPLS). O Ponto 2 do monitoramento apresentou altas concentrações de TPH e os maiores indícios de contaminação antropogênica comparado com os demais pontos. Portanto, nesse ponto foi realizada outra amostragem após o término do monitoramento, sendo analisado por GC/FID e cromatografia gasosa bidimensional com detector de espectrometria de massas com analisador de íons por tempo de voo (GC × GC-TOFMS). Nessa última técnica, foi possível identificar tentativamente 87 compostos de classes diferentes pela biblioteca do software Chroma TOF e pelo índice de retenção de Van Den Dool Kratz. / The analysis of the parameter TPH (Total petroleum hydrocarbon) aims to verify the concentrations of petroleum hydrocarbons and related in environmental matrices. The hydrocarbons that could be result in TPH may be of biogenic or anthropogenic origin, therefore some indicators are used to verify evidence of the origin of the contamination. In this work a monitoring was carried out in the canal and in the bay that borders the neighborhood of Tapera, located in the south of Florianopolis, through the analyzes of TPH and its indicators in sediment during 7 months in 11 points. The samples were extracted by ultrasonic bath and analyzed by gas chromatography with flame ionization detector (GC/FID) according to standards EPA 8015B and EPA 3550B, 1996. The variation of TPH concentrations during the monitoring was from 0.11 to 1600 mg.kg-1, and 21% of the samples showed some evidence of anthropogenic contamination. The monitoring data were statistically treated by Principal Component Analysis (PCA), Latent Structures Projection (PLS) and Latent Structures Orthogonal Projection (OPLS). Point 2 of the monitoring showed high concentrations of TPH and the highest evidence of anthropogenic contamination compared to the other points. Therefore, at this point another sampling was performed after the end of the monitoring, being analyzed by GC/FID and two-dimensional gas chromatography with mass spectrometry detector with time-of-flight ion analyzer (GC × GCTOFMS). In the latter technique, it was possible to tentatively identify 87 compounds of different classes by the Chroma TOF software library and the Van Den Dool Kratz retention index.

O petróleo é uma mistura complexa consistindo em um número muito grande de hidrocarbonetos. A descrição completa de todos os hidrocarbonetos existentes nessas misturas é inviável experimentalmente ou consome tempo excessivo em simulações computacionais. Por esta razão, uma abordagem molecular completa para cálculos de propriedades dessas misturas é substituído por uma abordagem pseudo-componente ou por correlações entre propriedades macroscópicas. Algumas dessas propriedades são utilizadas de acordo com a regulamentação de venda de combustíveis, e.g., para gasolina. Dependendo do esquema de refino e do óleo cru utilizado para produção desse combustível, uma larga variedade de valores é encontrada para as propriedades de correntes de processo que compõe o combustível final. A fim de planejar com precisão adequada a mistura dessas correntes, modelos devem estar disponíveis para o cálculo preciso das propriedades necessárias. Neste trabalho, oito séries de combustíveis brasileiros e duas séries de combustíveis estrangeiros foram analisadas: frações de gasolina, querosene, gasóleo e diesel. As propriedades analisadas para as frações são: número de octano, teor de aromáticos, teor de enxofre, índice de refração, densidade, ponto de fulgor, ponto de fluidez, ponto de congelamento, ponto de névoa, ponto de anilina, pressão de vapor Reid e número de cetano. Diversas correlações foram avaliadas e os melhores desempenhos foram destacados, permitindo uma estimação precisa das propriedades do combustível avaliado. Um processo de re-estimação de parâmetros foi aplicado e novos modelos foram ajustados em comparação com os dados experimentais. Esta estratégia permitiu uma estimativa mais exata das propriedades analisadas, sendo verificada por um aumento considerável no desempenho estatístico dos modelos. Além disso, foi apresentado o melhor modelo para cada propriedade e cada série / Fuel fractions are complex mixtures consisting of a huge number of compounds. A complete description of all non-trace substances of these mixtures is experimentally unfeasible or computationally time consuming. For this reason, a complete molecular approach for calculation of properties of these mixtures is replaced by a pseudo-component approach or by correlations between bulk properties. Some of these properties are used in the regulation of fuel sells, e.g., for gasoline. Depending on the refining scheme and on the crude oils used to produce these fuels, a large variety of values are found for the properties of process streams that compose the final fuel. In order to accurately plan the blending of these streams, models have to be readily available for accurate calculation of the needed properties. In this work, eight sets of fuel Brazilians and two sets of fuel strange were analyzed: gasoline, kerosene, gas oil and diesel fractions. The properties analyzed for fractions were octane number, aromatics content, sulfur content, refractive index, density, pour point, flash point, freezing point, cloud point, aniline point, Reid vapor pressure and cetane number. Several correlations were evaluated, and the best performances were pointed out, allowing an accurate estimate of properties of the studied fuels. A parameter re-estimation procedure was applied, and new models were tuned against the experimental information. This technique allowed an accurate estimate of properties of the samples, verified by a considerable enhancement in the statistical performance of the models. Furthermore, the best model for each property and each series was presented