A união por conformação eletromagnética de perfis tubulares de alta condutividade elétrica é um processo inovador e limpo que pode substituir com sucesso os processos convencionais de união baseados na fixação mecânica por parafusos, rebites, soldagem e adesivos estruturais. Esta tecnologia funciona a temperatura ambiente, permite a união de materiais diferentes e oferece potencial para promover novas aplicações na montagem de estruturas leves. Neste trabalho busca-se compreender a união por interferência de tubos por cravamento eletromagnético em termos de seus principais parâmetros com o objetivo de identificar a influência na resistência global das uniões e estabelecer a faixa útil de condições operacionais do processo. Inicialmente são apresentados os fundamentos teóricos do processo de conformação eletromagnética e suas principais variantes operacionais, seguido de um resumo do estado atual do conhecimento da aplicação desta tecnologia na união de perfis tubulares no qual é verificado que os parâmetros mecânicos são a tensão residual no mandril, a área e forma da zona de união e o coeficiente de atrito entre os componentes. Entretanto, tais parâmetros estão relacionados de forma complexa com o processo de cravamento eletromagnético, a começar pela energia e a distribuição do pulso de pressão magnética gerados pela máquina e ferramenta que “disparam” o processo de conformação, a folga inicial entre componentes, o material dos componentes e, a geometria, forma e rugosidade do mandril. O estudo experimental foca a união por interferência de tubos de alumínio (AA6082-O) com mandris de aço (AISI 1045) e alumínio (AA6082 nos estados O e T6) investigando de forma gradual a influência de parâmetros do processo na resistência mecânica (à tração) deste tipo de uniões. Os resultados obtidos demonstram que a resistência mecânica da união e os modos de falha associados são diretamente relacionados com os parâmetros de processo e condições do mandril. Além disso, outras importantes contribuições são apresentadas em relação à instrumentação para medição de fluxo magnético e eficiência global do processo e para o desenvolvimento e aplicações industriais desta tecnologia. / Joining of tubular profiles with high electrical conductivity by electromagnetic forming (EMF) is an innovative and clean technology that can successfully replace conventional joining technologies based on mechanical fixing with fasteners, rivets, welding and structural adhesives. The technology works at room temperature, allows joining dissimilar materials and offers potential to foster new applications in the assembly of lightweight tubular frame structures. This work investigates the interference-fit joining of tubes by electromagnetic crimping in terms of its major parameters with the aim of identifying their influence on the overall strength of the joints and establishing the useful range of process operating conditions. Initially, the theoretical principles of EMF and its main operational process variants are presented, followed by a summary of the current state of the knowledge of its application in the joining of tubular profiles in which it is found that the mechanical parameters are the residual stress at the joint interface, the area and shape of the joint interface and the friction coefficient between the joining partners. However, these parameters are related in a very complex way with the electromagnetic crimping process parameters, starting with the charging energy and by the machine and tool which generates the distribution of the magnetic pressure pulse that “triggers” the forming process, the initial gap between joining partners, the mandrel properties such as material, geometry, shape and surface roughness. The experimental study focuses the interference-fit of aluminum tubes (AA6082-O) on mandrels made of different materials and metallurgical conditions (AISI 1045, AA6082-O and AA6082-T6) and, therefore, the process is analyzed by the gradual influence of other process parameters aiming to achieve high strength joints. Results show that the joint strength and the associated failure mechanisms are directly related to process parameters and mandrel conditions. In addition, other important contributions are presented regarding the instrumentation for measuring the magnetic flux and overall process efficiency and to the development and implementation of this technology in industrial processes.

A adoção de materiais compósitos pela indústria de petróleo e gás vem ocorrendo de forma gradual, e ainda encontra certa resistência devido à novidade de sua aplicação em projetos mecânicos do setor, e da menor confiabilidade que possuem em relação a metais. A sua implementação em maiores escalas depende também do desenvolvimento de métodos de inspeção e monitoramento de integridade estrutural. Em paralelo a isso, sistemas de varredura de tubulações baseados em ondas guiadas ultrassônicas vêm ganhando espaço devido à sua capacidade de inspecionar toda a seção de trechos extensos de uma tubulação metálica. Baseado nestas duas premissas, este trabalho tem como objetivo apresentar estudos visando o desenvolvimento de uma metodologia que seja capaz de obter as propriedades elásticas de um meio e obter as características de propagação das ondas mecânicas, cobrindo uma metodologia para obtenção das propriedades elásticas baseados em ensaios ultrassônicos, um método de otimização baseado em propriedades vibracionais e por fim, confrontando dados provenientes de modelos em elementos finitos com resultados experimentais e aproximações teóricas. Como resultados espera-se gerar informações necessárias para que possa-se compreender os mecanismo de propagação das ondas elásticas, pois é ele que permitirá a obtenção de informações a respeito dos defeitos presentes na estrutura analisada ou ainda utilizar as informações de dispersão em função da frequência e em função da direção para localização de fontes acústicas em meios ortotrópicos, sendo o conhecimento das propriedades de fase e energia das ondas em tais materiais de fundamental importância para a plena exploração do seu potencial de inspeção e monitoramento. / The adoption of new materials by the oil and gas industry has been occurring gradually and still finds some resistance due to the novelty of their application in mechanical design and their lower reliability compared to metals. The usage in large scales also depends on the development of inspection methods and structure health monitoring. In a parallel way, systems that scan pipes using mechanical guided waves have gained space because of their ability to inspect the section of large excerpts of an metallic pipe. Based on these two assumptions, this work aims to study the development of a methodology that is able to obtain the elastic properties of a medium and obtain mechanical characteristics through propagation of the stress waves in it. For this, a method to obtain elastic properties based on ultrasonic testing, a optimization method was based on vibrational properties, and comparison of to data from finite element models with experimental results and theoretical approaches were used. The results are expected to generate information needed for understand the mechanism of propagation of elastic waves, needed to obtain information about defects present in the structure or using information of angular or frequency dispersion for localizing acoustic sources in orthotropic media. As knowledge of the properties of the phase and energy waves propagation in such material are crucial for the full exploitation of inspection and monitoring.

A reutilização aumenta e valoriza o ciclo de vida dos produtos sem necessidade da desintegração do material, proporcionando um destino adequado e o aproveitamento da configuração formal, da energia e matéria-prima agregadas e das propriedades inerentes ao produto que é descartado. Este trabalho teve como objetivo identificar e propor parâmetros técnicos de resistência, absorção, recobrimentos e corte a laser, visando possibilitar a reutilização de tubos de papelão, provenientes de descarte, no desenvolvimento de produtos. Por meio do panorama sobre o descarte deste material no recorte geográfico da cidade de Porto Alegre, realizado através de visitas a empresas dos segmentos de confeccção e gráfico, selecionou-se como padrão de tubo a ser pesquisado o de diâmetro interno 76,2mm (encontrado geralmente nas espessuras 3mm, 4mm, 5mm e 6,5mm), cujo destino recorrente é o recolhimento por catadores de materiais recicláveis. Para a realização dos ensaios técnicos, efetuou-se a coleta dos tubos até ser atingida a quantidade necessária, aferiram-se suas medidas e confeccionaram-se os corpos de prova. Em seguida, após a caracterização do material através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise termogravimétrica (ATG), foram realizados ensaios técnicos de resistência à compressão axial e diametral; flambagem; absorção de água; testes de recobrimento, corte a laser e experimentações sobre métodos de união. Como resultados, a temperatura de combustão, identificada na ATG, indica que até os 210°C existe uma faixa de segurança na utilização dos tubos. Pelos resultados dos ensaios de compressão axial e diametral, concluiu-se que que a direção mais adequada e com maior relevância de utilização dos tubos de papelão é a vertical, com o sentido da carga aplicado paralelamente à seção transversal. O ensaio de flambagem permitiu verificar que as falhas apresentadas não são repentinas; a amostra permaneceu estável, já que não houve ruptura súbita. No teste de absorção de água, constatou-se que os tubos são higroscópicos, necessitando de impermeabilização; para reconhecer um material de recobrimento adequado para os tubos de papelão, refez-se o ensaio de absorção de água com os tubos revestidos por tintas e vernizes à base de água. O melhor resultado foi apresentado pelo verniz marítimo em três demãos, revestimento que foi analisado por MEV. Após ensaios técnicos, foram realizados experimentos de corte a laser e métodos de união dos tubos. Concluiu-se a viabilidade da aplicação da tecnologia de corte a laser no material, determinando-se a potência e velocidades adequadas para o corte mais eficiente em cada espessura; e os métodos de união estudados possibilitam elaborar uma variedade de combinações aplicáveis na configuração de produtos. Por fim, acredita-se que o estudo e reconhecimento de características peculiares de novos materiais é um ponto determinante para a inserção destes no Design. / The reuse increases and enhances the life cycle of the product without the disintegration of the material, providing a correct destination and use of formal configuration, energy and raw material and aggregate properties inherent to the product or material that is discarded. This study aims to identify the technical parameters of resistance, absorption, coatings and laser cutting to reuse cardboard tubes, from disposal in product development. Through the overview of the disposal of this material in the city of Porto Alegre, conducted through visits to businesses in the segments of clothing and printing industry, was selected as standard tube to be researched the inner diameter of 76,2mm (found usually in thicknesses 3mm, 4mm, 5mm and 6,5mm), whose destination is the collection by waste pickers. For conducting technical trials, performed the collection tubes until reach the required amount, have assessed up your measurements and sewed up the specimens. Then, after the characterization of the material by scanning thermal gravimetric analysis (TGA ) and electron microscopy (MEV), technical tests of resistance to axial and diametrical compression, buckling, water absorption, coating testing, laser cutting and experiments on joining methods were performed. As a result, the combustion temperature the ATG identified, indicates that even at 210°C there is a range of safety of the tubes. The results of the tests diametral and axial compression, it was concluded that the most appropriate and most important use of paper tubes is the vertical direction, with the direction of the load applied parallel to the cross-section. The buckling test has shown that the problems presented are not sudden, the sample remained stable, since there was no sudden break. In the water absorption test, it was found that the pipes are hygroscopic, requiring waterproofing; to recognize a material suitable for coating cardboard tubes, the water absorption test is remade and tubes were coated with paints and varnishes water-based. The best result was presented by three coats of marine varnish, coating was analyzed by MEV. After technical tests, experiments of laser cutting and joining methods were performed. The conclusion of the feasibility of applying laser cutting technology in the material, determining the appropriate speed and power for efficient cutting each thickness, and the possible joining methods studied prepare a variety of combinations applyable on a product’s configuration. Finally, it’s believed that the recognition and study of specific characteristics of new materials is a key factor on its insertion in product design.

Embora a órtese de Palmaz tenha sido utilizada para tratamento de graves obstruções da via aérea, em pacientes com traqueomalacia ou estenose após traqueoplastia, não existe nenhum estudo experimental sobre o uso desta órtese. Este trabalho foi então realizado com o objetivo de determinar o efeito do uso experimental da órtese de Palmaz emtraquéias normais e previamente submetidas a cirurgia. A órtese de Palmaz foi colocada, através de broncoscopia e sob controle fluoroscópico, na traquéia intratorácica de quatro grupos de gatos anestesiados. Nos animais dos grupos I (adultos, n=10) e fi (filhotes, n=10), a órtese foi colocada na traquéia normal. Animais do grupo m (adultos, n=15) submeteram-se a toracotomia, incisão e sutura traqueal, e aqueles do grupo IV (adultos, n=15) à toracotomia e traqueoplastia com pericárdio. Nos grupos m e IV, a órtese foi inserida em dez animais, tendo cinco sido utilizados como controle. Balonete de 15 mm de diâmetro foi usado para expandir a órtese nos animais do grupo I; balonete de 8mmfoi usado nos demais grupos. Os animais foram avaliados diariamente. Broncoscopia e radiografia de tórax foram feitas em 2, 5, 8 e 10 semanas. Metade dos animais com órtese foram sacrificados em 5 semanas; todos os demais em 10 semanas. Após sacrificio foram realizados histologia e medida dos diâmetros traqueais. Testes t de student e exato de Fisher foram utilizados, considerando-se 0,05 como o nível mínimo de significância. Um animal do grupo I foi sacrificado após perfuração traqueal provocada pela órtese. A não ser episódios intermitentes de tosse observados em 19 gatos, e recusa alimentar com perda de peso em três do grupo IV, nenhum outro problema clínico foi notado. Em todos os grupos, a média de peso na inserção da órtese foi igualou menor do que aquela observada no momento do sacrificio dos animais. Traqueoscopia revelou tecido de granulação não obstrutivo, caracteristicamente localizado nas extremidades da órtese, em 15 animais dos grupos I e fi, e em 17 dos grupos fi e IV. Tecido de granulação também foi observado na região da cirurgia traqueal prévia, nos animais com órtese dos grupos m, e em todos do grupo IV. Esofagoscopia realizada nos animais com recusa alimentar e perda de peso excluiu esofagite ou obstrução esofágica. No grupo I, a área seccional da traquéia com órtese foi significativamente maior do que aquela da traquéia normal (p<O,02); no grupo IV, a área seccional de traquéia operada sem órtese (controle) foi significativamente menor do que aquela da traquéia normal (p<O,02). Histologia mostrou discretas modificação epitelial e reação inflamatória com formação de tecido de granulação na traquéia de todos os animais com a órtese. Entretanto, estas alterações histológicas foram mais graves naqueles gatos do grupo I (órtese demasiadamente distendida), nos quais também foram observados fibrose e ulceração epitelial. No grupo fi, os animais com órtese apresentaram maior reação inflamatória, formação de tecido de granulação e modificação epitelial do que aqueles animais sem órtese (controle). Com este estudo, podemos concluir que, no gato, (1) a órtese de Palmaz, quando adequadamente expandida, provoca uma reação inflamatória leve na traquéia normal e previamente operada; (2) em caso de expansão demasiada da órtese (grupo I), as alterações histológicas são mais graves e é comum a observação de perfuração traqueal; (3) a órtese, inserida após sutura traqueal, provoca formação de tecido de granulação e maiores danos histológicos; (4) naqueles animais submetidos a traqueoplastia, a órtese de Palmaz mantém a área traqueal na região operada. / Palmaz stents have been used to relieve severe airway obstructions in patients with tracheobronchomalacia and post tracheoplasty stenosis. Experimental data to support their use are lack:ing. This study was undertaken to determine their effect on the normal and fresh1y operated trachea. Palmaz stents were placed bronchoscopically with f1uoroscopic control in thoracic tracheas of 4 groups of anesthetized cats. Gp I (adults, n=10) and Gp fi (kittens; n=lO): normal tracheas; Gp m(adults, n=15): thoracotomy, traeheal incision and closure; Gp IV (adults, n=15): thoracotomy, traeheoplasty with pericardial pateh. In Gp mand IV, stents were inserted in 10 and 5 served as controls. The balloon stents were inflated to 15 mmin Gp I and to 8 mmin the others. Cats were assessed daily, and by bronchoscopy and x-ray at 2, 5, 8 and 10 weeks. Halfthe stented animaIs were sacrificed at 5 weeks; all others at 10. At autopsy, tracheas were evaluated by size, contoU! and histology. Fiseher's and Student's "t" tests were utilized, and 0.05 was the significance leveI. One Gp I animaIs was sacrificed because of tracheal perforation. Except for mild cough in 19 eats, and difficulty of eating with loss ofweight in three, no clinicaI problems were noted. A non obstructing rim of granulation tissue at the upper or lower end of the stent in 15/20 Gp I and fi cats, and in 17/20 Gp m and IV animaIs, and also at the tracheal repair site in stented Gp m and all Gp IV. Endoscopy excluded esophagus inflammation and obstruction in animaIs with difficulty of eating and loss of weight. The difference in cross-sectional area ofthe stented versus the normal trachea in Gp I cats was significant (p<0.02); in Gp IV, the control (unstented) tracheoplasty site was narrower than the normal trachea (p<0.02). Mild epithelial damaged and inflammatory reaction with granulation tissue was observed in all stented animaIs, but Gp I (over distention) the reaction was more severe with epithelial ulceration and fibrosis. Stented tracheas in Gp m had significantly more inflammatory reaction, granulation tissue and epithelial damaged than eontrols. We ean conelude this study that: 1) Adequate expanded Palmaz stents provoke an inflammatory reaetion in the normal and fresh1y operated upon cat trachea; 2) Overexpanded (Gp I) Palmaz stents provoke traeheal perforation and severe histologic damage; 3) Palmaz stents insertion afier tracheal suture in cats provoke more granulation tissue and histologic damage; 4) Palmaz stents maintain the normal lumen size afier pericardial tracheoplasty in eats.

Os sistemas solares de aquecimento de água são uma forma de produção de energia não poluente, que já faz parte da matriz energética brasileira. O uso deste tipo de sistemas traz benefícios econômicos ao país e principalmente a quem os utiliza, devido à poupança no uso de outras fontes de energia para o aquecimento da água. No Brasil o aquecimento solar de água é realizado, principalmente, por coletores solares planos, tecnologia bem conhecida e fabricada no país a preços baixos. Mas atualmente há uma outra tecnologia que está sendo difundida no âmbito nacional, os coletores solares de tubos a vácuo, os quais estão sendo produzidos internacionalmente em uma escala maior, importados e comercializados a preços mais competitivos no mercado nacional. Por isto é necessário entender estes sistemas e o seu funcionamento para evitar erros na sua instalação e otimizar sua operação. Nesta dissertação é realizada uma análise comparativa de um sistema de aquecimento de água composto por um coletor solar de tubos de vidro a vácuo de extração de calor por transferência direta operando em circulação forçada com o mesmo sistema operando em circulação por termossifão. Esta comparação foi realizada determinando a energia anual que o sistema pode produzir para cada tipo de circulação, a qual foi calculada usando como referência a norma ISO 9459-2 e os dados climáticos da cidade de Porto Alegre do Estado do Rio Grande do Sul. Também foram realizadas medições da vazão em termossifão, entre o reservatório e o coletor solar, e foi determinado o coeficiente de perdas térmicas do tanque reservatório segundo os procedimentos da mesma norma. Para isto foi realizada a montagem de uma bancada experimental, com sensores e instrumentos de medida que foram calibrados. Para o sistema de aquecimento testado, os resultados mostram que o sistema trabalhando em circulação por termossifão produz maior quantidade de energia no ano do que o sistema em circulação forçada, onde se observou que a estratificação no tanque reservatório era menor. Também foi observado que a máxima vazão em termossifão para este sistema de aquecimento de água foi de 0,5 L/min. / Solar water heating systems are a method of clean energy production, which is already part of the Brazilian energy matrix. The use of these systems brings economic benefits to the country and especially who use them due to savings in the use of other sources of energy for heating water. In Brazil, the solar water heating is carried out mainly by flat solar collectors, which is a widely known technology because it is produced in the country at low prices. But recently, there is another technology that is being used named: evacuated solar collectors. These collectors are being worldwide produced on a large scale and they are imported and inserted at competitive prices in the domestic market. Therefore it is necessary to understand these systems and their operation to avoid errors in its installation and optimize their operation. In this work, it is accomplishing a comparative analysis of a solar water heating system composed by a water-in-glass evacuated tube solar collector working in forced circulation with the same system working in thermosyphon circulation. This comparison was performed by determining the annual energy that the system can produce for each type of circulation, which was calculated based on the ISO 9459-2 standard and the climatic data of the Porto Alegre city, state of the Rio Grande Do Sul. Also, it was performed thermosyphon measurements between the thermal reservoir and the solar collector, and it was calculated the heat loss coefficient from the reservoir tank according to the procedures of ISO 9459-2 standard. To do so, a testing bench was made, with sensors and measuring instruments which were calibrated before use. For the heating system tested, the results show that the system with thermosyphon circulation produces more annual energy than the forced circulation system where the water temperature stratification in the thermal reservoir was lower. Also, it was observed that the maximum thermosyphon flow for this solar water heating system was 0,5 L/min.

Este trabalho apresenta os resultados de um estudo experimental sobre a ocorrência do atraso de vaporização no escoamento de misturas de fluidos refrigerantes em tubos capilares adiabáticos, com o intuito de aprimorar modelos de simulação do desempenho desse componente do ciclo de refrigeração previamente desenvolvidos. Foi realizada uma série de levantamentos experimentais para o R410A, uma mistura quase azeotrópica composta de 50% de HFC 32 e 50% de HFC 125 em base mássica, utilizando a unidade laboratorial para estudo de tubos capilares do Laboratório de Máquinas Térmicas do PMEEPUSP. Os sensores de temperatura foram posicionados adequadamente ao longo do tubo capilar, com maior concentração na região onde o atraso de vaporização tende a ocorrer, de forma a permitir uma determinação acurada do ponto onde se inicia a mudança de fase para diversas condições operacionais e geométricas. Primeiramente foram realizados estudos para caracterização de alguns parâmetros geométricos, como a medição dos diâmetros dos tubos capilares e a determinação das curvas de fator de atrito em função do n° de Reynolds para cada tubo capilar. A seguir foram realizados 27 ensaios, nos quais se obteve um total de 44 pontos experimentais, caracterizando o efeito de vários parâmetros geométricos e operacionais na diferença de pressão de saturação e no comprimento do trecho metaestável. Os dados obtidos foram correlacionados com os parâmetros experimentais no intuito de obter uma correlação para previsão da diferença de pressão de saturação no escoamento do R 410A em tubos capilares adiabáticos. A correlação obtida prevê 67% dos valores experimentais dentro da faixa de ± 26,4%, com um erro médio de 3,2%, resultado semelhante a outros trabalhos existentes na literatura. / This work presents the results of an experimental study on the occurrence of the delay of vaporization in the flow of refrigerant blends in adiabatic capillary tubes in order to improve previously developed models that simulate this component of refrigeration cycle. Experiments were carried out for R410A, a near azeotropic mixture composed of 50% of HFC 32 and 50% of HFC 125 on mass basis, using the capillary tubes laboratorial unit of the Mechanical Engineering Department of University of São Paulo. The temperature sensors was properly positioned along the capillary tubes, concentrated in the region where the delay of vaporization is expected to happen, to allow an accurate determination of the flashing point inception for a several operational conditions and geometries. Preliminary studies for characterization of some geometric parameters like capillary tubes diameters and determination of friction factor curves as function of the Reynolds number were performed. A total of 44 experimental points, collected from 27 runs, allowed the characterization of the effect of geometric and operational parameters on the underpressure of vaporization and metastable length. A correlation was developed for predicting the underpressure of vaporization as function of operational parameters and capillary tube geometry. The obtained correlation predicts 67% of experimental data within a ± 26,4% range, with an average error of 3,2%. This result is similar to other works in the literature.

Este trabalho objetivou o conhecimento do comportamento estrutural de um sistema solo-tubo plástico flexível de paredes estruturadas frente a cargas permanentes sobre a tubulação e carregamentos móveis, como os provenientes de tráfego de veículos. Para o estudo, foram construídas valas em verdadeira grandeza na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos DAER-RS/UFRGS em Porto Alegre, RS, onde se dispõe de um equipamento simulador de tráfego, utilizado para aplicação de cargas estáticas e cíclicas na superfície dos sistemas solo-tubo. As variáveis independentes controladas são o grau de compactação do material que envolve o tubo e altura do mesmo material sobre o tubo. As variáveis medidas são a deflexão do tubo sob carregamento do simulador e o deslocamento permanente causado pela carga de solo sobre o tubo. O controle de compactação do material de envolvimento do tubo foi realizado com três equipamentos diferentes e os resultados foram comparados. Os resultados de deflexão e deslocamento pemanente foram utilizados para cálculo dos valores de módulo de reação E' do maerial de envolvimento do tubo e foram comparados com os encontrados na literatura. Constatou-se o comportamento elástico dos tubos sob carregamento repetido, e no caso em que o tubo é instalado muito próximo da superfície, as deflexões no sistema são de tal magnitude que chegam a ser prejudiciais ao pavimento construído sobre a vala. Ficou comprovada a importância da cuidadosa compactação do material de envolvimento do tubo para o bom desempenho estrutural do sistema solo-tubo flexível. / This work aimed at the knowledge of the structural behavior of a ribbed flexible plastic buried pipe system undergoing permanent loads on the piping and mobile loads, as the ones deriving from the traffic of vehicles. For this study, full scale ditches were built at the DAER-RS/UFRGS Pavement Research and Test Area in Porto Alegre, RS, where there is a equipment for simulating traffic, used for applying both static and cyclic loads on the ditch surface. The controled independent variables are the involving material density and the height of this material on the pipe. The variables measured are the pipe deflection under simulator load and the permanent displacement caused by the soil load on the pipe. The compaction control of involving material was carried out with three different types of equipment and results were compared. The results for pemanent deflection and displacement were used to calculate the Modulus of Soil Reaction (E') values of the involving material and these were compared to the ones found in the literature. The pipe elastic behavior under repeated load was observed, and where the pipe is installed too close to the surface, the system deflections are of such magnitude that they affect the pavement built over the ditch. The careful compaction of the involving material proved to be of paramount importance to a good structural performance of the flexible buried pipe system.

O processo estudado utilizou tubos cerâmicos porosos fabricados predominantemente com alumina e produzidos pela técnica da colagem de barbotina e sinterizados a temperaturas próximas a 1450 graus Celsius, para seleção de uma temperatura. O meio micro poroso foi caracterizado pela técnica de porosimetria por intrusão de mercúrio, apresentando tamanho médio de poro de 0,5 'mü'm. Os tubos foram submetidos à impregnação com solução de citrato de zircônio (precursor) por capilaridade. Posteriormente, os tubos foram calcinados e tratados termicamente até 600 e 900 graus Celsius, com o objetivo de eliminar componentes orgânicos voláteis e transformar o precursor no óxido metálico. A impregnação foi realizada em diferentes proporções e os tubos microporosos foram testados na bancada de micro-filtração, onde foram variados parâmetros fluidodinâmicos do processo (Reynolds e pressão transmembrana) e analisada as propriedades físico-químicas do volume de permeado, através de medidas da concentração de carbono orgânico total (TOC), condutividade elétrica, pH e a caracterização da mistura (concentrado) através de microscopia óptica. O meio micro poroso impregnado foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), para analisar a morfologia do material impregnado e sua composição qualitativa. Os resultados do fluxo de permeado foram analisados e observou-se que os melhores resultados quanto ao fluxo transmembrana foram obtidos para o tubo impregnado a 900 graus Celsius. O tubo impregnado a 600 graus Celsius apresentou melhor desempenho relativo à desemulsificação, por apresentar menores valores de TOC. Em relação ao processo de transferência de massa, o tubo impregnado 900 graus Celsius obteve maiores valores de Sherwood, portanto a temperatura após impregnação influenciou no transporte de massa durante o processo de separação. A retenção da fase óleo analisada através de medidas de TOC foi de até 99%. / The studied process used porous ceramic tubes manufactured predominantly with alumina and produced by the technique of the collage with barbotina and sintered to close temperatures for 1450 Celsius degrees, for selection of a temperature. The microporous enviroment was characterized by mercury porosimetry, presenting medium size of pore of 0,5 'mü'm. The tubes were submitted to the impregnation with solution of citrate of zirconium (precursory) by capillarity. Later on, the tubes were burned and thermally treated up to 600 and 900 Celsius degrees, with the objective of to eliminate volatile organic components and to transform the precursory in the metallic oxide. The impregnation was accomplished in different proportions and the microporous tubes were tested in apparatus of microfiltration process, where were varied fluid dynamics parameters of the process (Reynolds and transmembrane pressure) and analyzed the physical-chemical properties of the volume of permeated, through measures of the concentration of total organic carbon (TOC), electric conductivity, pH and the characterization of the mixture (concentrated) through optical microscopy. The enviroment impregnated microporous was characterized by scanning eletronic microscopy (SEM), to analyze the morphology of the impregnated material and its qualitative composition. The results of the flow of having permeated were analyzed and it was observed that the best results with relationship to the transmembrane flux were obtained for the tube impregnated for 900 Celsius degrees. The tube impregnated for 600 Celsius degrees presented better relative acting to the demulsifying, for presenting smaller values of TOC. In relation to the process of mass transfer, the impregnated tube 900 Celsius degrees obtained larger values of Sherwood, therefore the temperature after impregnation influenced in the mass transport during the separation process. The retention of the phase oil analyzed through measures of TOC was of up to 99%.

A auto-suficiência adquirida pelo Brasil em termos de produção de petróleo representou uma conquista inédita e de extrema importância para o país. As pesquisas e desenvolvimento técnico-científico associados a esse fato impulsionaram a produção oceânica de petróleo e gás para lâminas dágua cada vez maiores, fazendo com que os sistemas oceânicos fossem obrigados a evoluir concomitantemente. Intrinsecamente, os problemas associados aos sistemas de prospecção se tornaram mais desafiadores. Os cabos e tubos submersos normalmente lançados sob configuração de catenária direta e utilizados para essa tarefa possuem importância fundamental para a Engenharia Oceânica e seu estudo é parte da motivação para esta dissertação. Adicionalmente, os avanços computacionais das últimas décadas permitiram que outras áreas do conhecimento experimentassem um desenvolvimento sem precedentes na história da ciência. Dentre elas, destaca-se o Processamento Digital de Imagens. O presente trabalho busca estudar a estática e a dinâmica de linhas sob configuração de catenária, através da identificação geométrica, processamento e análise de imagens digitais, promovendo um ponto de convergência entre a Engenharia Oceânica e o Processamento Digital de Imagens. A fim de caminha nesse sentido, diversos experimentos e simulações foram concebidos e realizados e estão descritos ao longo do presente texto. A metodologia utilizada consiste em extrair informações de um sistema físico, a partir da análise de imagens e vídeos. O principal intuito é a investigação da estática e dinâmica locais de uma linha flexível, na região próxima ao solo, conhecida como TDZ. Em particular, foi possível observar, em um dos experimentos, a ocorrência do fenômeno de compressão dinâmica que foi, então, brevemente discutido. Os resultados obtidos experimentalmente foram confrontados com um sistema comercial de captura de movimentos e com resultados advindos da revisão bibliográfica ou de simulações numéricas, mostrando adequação frente às confrontações realizadas e apresentando o mesmo nível de precisão que o sistema comercial utilizado. Como conseqüência, a metodologia proposta e empregada para as investigações físicas ao longo desta dissertação parece sugerir a extrapolação de seus resultados na concepção de formas pouco invasivas de ensaios físicos e para a análise e desenvolvimento de sistemas oceânicos. / The self-sufficiency acquired by Brazil in terms of oil production represents an unprecedented achievement and it was extremely important for the country. The scientific researches and technical development associated with that fact push the oceanic production of oil and gas to increasing depths, obligating ocean systems to evolve concurrently. As a result, the problems associated with exploration systems have become more challenging. The submerged cables and pipes commonly launched in catenary configuration are crucial for the Offshore Engineering and its study is part of the motivation for this dissertation. In addition, computational advances in the last decades have allowed other areas of knowledge experienced an unprecedented development in the history of science. Among them, one can highlight the Digital Image Processing. This work was concerned with studies about static and dynamic lines in catenary configuration, in a convergence between Offshore Engineering and Digital Image Processing. In order to move towards this direction, several experiments and simulations have been designed and performed and are described throughout this text. The proposed methodology consisted in extract information from a physical system, through processing and analysis of images and/or videos. The main focus was the investigation of local static and dynamic behavior of a flexible line, in the touchdown zone. In particular, it was observed, in one of the experiments, the occurrence of dynamic compression in the line, and this subject was then briefly discussed. The experimental results were compared with a commercial motion capture system and results stemming from the literature or numerical simulations, indicating a fairly good agreement and providing the same level of accuracy with the employed commercial system. As a result, the proposed and used methodology for physical investigations along this work seems to suggest the extrapolation of their results to develop less invasive forms of physical tests and promoting the development of marine systems.

O Brasil necessita de uma ampla implantação de sistemas de saneamento básico, como os de águas pluviais e, principalmente, coleta e tratamento de esgoto. Para resolver este problema pode ser interessante o emprego de tubos de concreto. Apesar de recente, o estudo de tubos de concreto reforçados com fibras já possibilitou a revisão da norma brasileira NBR 8890:2007 que prevê a utilização das fibras como único reforço do componente. No entanto, apenas fibras de aço são permitidas. Apesar de terem um potencial de durabilidade maior do que os tubos convencionalmente armados, ainda há a possibilidade de ampliar sua vida útil se forem utilizadas macrofibras poliméricas, que são resistentes à corrosão eletrolítica e hoje se encontram disponibilizadas no mercado Nacional. A dúvida que permanece é se essas fibras conseguem apresentar o mesmo desempenho mecânico das fibras de aço. Assim, esta dissertação de mestrado tem por objetivo principal realizar uma avaliação comparativa de desempenho mecânico das macrofibras poliméricas e das fibras de aço destinadas ao reforço de tubos de concreto para obras de saneamento básico. De forma a possibilitar estas avaliações foi feita uma verificação de desempenho por meio do ensaio de compressão diametral, com controle de deslocamentos, em tubos de concreto reforçados com fibras. Complementarmente, foram feitos o ensaio de absorção de água, a determinação do teor de fibra incorporado ao concreto por meio de testemunhos extraídos dos tubos e o ensaio de compressão axial em corpos-de-prova moldados. Os resultados demonstraram que as macrofibras poliméricas não obtiveram desempenho mecânico satisfatório, principalmente no que se refere à resistência residual pós-fissuração do tubo. Tal desempenho só foi obtido com a utilização de fibras de aço, o qual apresentou o dobro da capacidade resistente residual das macrofibras poliméricas para o mesmo teor em volume. Dessa forma, os tubos de concreto de 1 m de diâmetro reforçado com fibras, analisados neste estudo, apresentaram dificuldade de obtenção do desempenho pós-fissuração, o que dificultou a aprovação nos critérios da NBR 8890:2007. Assim, para que estes tubos pudessem atingir as cargas especificadas nesta norma seria preciso aumentar o teor ou o comprimento das fibras, o que iria dificultar a moldagem dos tubos. / Brazil requires a wide deployment of systems for drainage and, especially, sewage collection and treatment. To resolve this issue may be interesting the use of concrete pipes. Although recent, the study of fiber reinforced concrete pipes has already enabled the revision of the Brazilian standard NBR 8890:2007. This standard allows the use of fibers as the sole reinforcement for the components. However, only steel fibers are allowed. Despite the possibility that fibers can provide a potential higher durability compared to the conventionally reinforced concrete pipes, there is also the possibility of extension of the pipe lifetime by the use of polymeric fibers. This kind of fiber is resistant to electrolytic corrosion and, nowadays, is available in the Brazilian market. The remaining doubt is if these fibers can provide the same mechanical performance of steel fibers. Thus, this work has the main objective of carried out a comparative evaluation of the mechanical performance of polymeric fibers and steel fibers reinforcement for drainage concrete pipes. In order to enable these assessments, a verification of mechanical performance was made through the crushing test, where the diametric displacement of the pipes was also measured. In addition, tests were made in order to measure the concrete water absorption, the fiber actual consumption determination in cores extracted from the pipes, and compressive strength determination. The results showed that the polymeric macrofibers did not reach satisfactory performance, especially regarding to the residual post-crack strength. Only the steel fiber reinforced concrete pipes were able to fit the requirements, which had twice the post-crack residual strength presented by the polymeric fibers with the same content by volume. Thus, the fibers reinforced concrete pipes with diameter of one meter, used in this experimental program, showed difficult to obtaining the post-cracking behavior, which turns difficult the approval in the Brazilian standard criteria. So, the pipes reinforced with polymeric fibers could only possibly reach the load levels specified for post-crack strength by the use of a higher content or an increased length of fibers, which would turns much more difficult the concrete pipes production.