A inserção de gotejadores em uma tubulação modifica as linhas de fluxo, provocando turbulência local, que resulta em perdas de carga adicionais maiores que as perdas contínuas na tubulação. Para avaliar a perda total de carga, ao longo da linha lateral de gotejadores, as perdas contínuas e as localizadas, devidas à presença dos emissores no tubo, devem ser consideradas. Este trabalho apresenta os resultados de um experimento conduzido para avaliar as perdas localizadas de carga em gotejadores coaxiais integrados em tubos de polietileno. A perda de carga para diferentes vazões foi determinada em quatro modelos de tubos gotejadores, com sete repetições. Cada segmento de tubo utilizado continha 11 gotejadores. Para cada vazão, a perda localizada de carga foi calculada pela diferença entre a perda de carga no tubo com emissor e a perda de carga continua no tubo uniforme, estimada pela equação de Darcy-Weisbach. Aproximações matemáticas foram sugeridas para calcular a perda de carga com base no coeficiente de carga cinética (K) e em um valor constante de comprimento equivalente (Le). Para cada modelo de tubo gotejador, o coeficiente K foi praticamente independente do número de Reynolds, para R > 10 000, sugerindo que cada gotejador pode ser caracterizado por um valor médio de K, obtido em função de um índice de obstrução. Em decorrência, propôs-se uma alternativa para calcular a perda localizada de carga, provocada por gotejadores coaxiais integrados a tubos de polietileno, em função de relações geométricas entre a área de escoamento através do gotejador e a da seção do tubo. Os resultados encontrados possibilitam concluir que: (a) maior variabilidade dos valores de K ocorreu para os gotejadores não-autocompensados e a maior perda localizada de carga para os autocompesados; (b) o aumento do grau de obstrução (1 - Ag/At) proporcionou o aumento na perda localizada de carga. Considerando a vazão de 20 x 10-5 m3 s-1, nos tubos gotejadores Amanco, observou-se que o aumento de 1,79 vez no grau de obstrução resultou no aumento de 3 vezes na perda localizada de carga; já nos gotejadores Naandan, o aumento de 2,2 vezes no grau de obstrução proporcionou o aumento de 8,9 vezes na perda de carga; (c) a consideração da perda localizada de carga é um critério relevante no dimensionamento de linhas laterais de gotejamento, especialmente quando se utilizam gotejadores autocompensados. A desconsideração da perda localizada de carga levou à superestimativa do comprimento máximo da linha lateral de até 25,7%, para os gotejadores autocompensados, e de 9,5%, para os não-autocompensados; (d) o cálculo da perda localizada de carga, utilizando o modelo potencial para estimar o valor de K em função do índice de obstrução, mostrou bons resultados, comparáveis àqueles obtidos com o valor de K ajustado pelos dados observados em laboratório, o que resultou em pequenas variações na estimativa do comprimento máximo da linha lateral por esses dois procedimentos. Considera-se, assim, que a perda localizada de carga em gotejadores coaxiais, pode ser calculada utilizando-se um coeficiente de carga cinética calculada em função do índice de obstrução. / The insert of the drip in a pipe modifies the flow line, causing local turbulance, which results in more additional head loss than the continued loss in pipes. In order to evaluate the local head loss, along the drip irrigation laterals, the continued and localized loss due the presence of these emitters inside the pipes must be considered. This work shows the results of an experiment carried out to evaluate the local head loss in coaxial drippers integrated to polyethylene pipes. The head loss for different discharges was determined using four drip pipe models, using seven repetitions. Each pipe segment contained 11 drips. For each discharge, the local head loss was calculated by the difference between head loss in the pipe with emitters and the continued head loss in the uniform pipe, estimated by Darcy-Weisbach equation. Mathematical approaches were proposed to calculate the head loss based on the kinetic head coefficient (k) and in a equivalent length of pipe constant value (le). For each drip pipe model, the k coefficient was considered independent from Reynolds number, R >10.000. It can be concluded that each drip can be characterized by an average k, obtained in function from a obstruction index. As a result, it was proposed an alternative to calculate the local head loss caused by coaxial drip integrated to polyethylene pipes, according to geometric relationship between the flow area through the drip and the pipe section. According to the results can be concluded that: (a) the not self-compensated pressure emitters showed more variability in k values and the self-compensated showed greater local head loss; (b) the obstruction index increase (1 ag/at) caused an increase in the total head loss. Considering a discharge 20 x 10 -5 m3 s-1, it was observed in Amanco drip that a 1,79 times increase in obstruction index, resulting in 3 times the head loss and in Naandan drip, it was observed that 2,2 times increase in obstruction index, resulting in 8,9 times the head loss; (c) the head loss is a relevant criterion in the drip laterals design, especially for self-compensated drips. The disregard of the local head loss resulted in a over-estimate of 25,7% in the maximum length lateral, for self-compensated drips, and until 9,5% for not self-compensated drips; (d) the calculation of the local head loss using the potential model to estimate k value, according to the obstruction index, showed good results when comparing to those obtained using k factor adjusted to the observed data in the laboratory. Resulting in few variations in the maximum length lateral estimation for both procedures. It is considered that the local head loss, caused by the integrated drip on drip lateral, can be calculated using kinetic head coefficient according to obstruction index.

Orientador: Dirceu Noriler. / Coorientador: Henry França Meier. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Esta tese fornece uma descrição do comportamento plástico de tubos metálicos de parede fina isotrópicos e anisotrópicos na conformação não convencional de junções metálicas utilizando elastômeros.A força total de conformação associada ao deslocamento do domo das junções são previstas teoricamente e experimentalmente para três materiais de tubos recozidos distintos: Alumínio, Cobre e Latão 70/30. Alguns dos parâmetros plásticos dos materiais dos tubos, assim como o parâmetro do processo escolhido, o fator de atrito, são também analisados com base nessas mesmas forças.Um dispositivo foi também construído e empregado somente para simular o processo unilateral de conformação de junções de cobre, devido à dificuldade já estabelecida na predição do valor do fator de atrito, m. Este dispositivo é capaz de avaliar o fator de atrito usado em um novo modelo analítico para o calculo da força total de conformação, a qual é útil para a definição do ferramental e do equipamento necessário no processo. Esse modelo incorpora a anisotropia, através do emprego de três critérios de escoamentos anisotrópicos diferentes, ou seja, o critério de Hill de 1948, o critério de Hill de 1979 e uma variante desse último critério, estabelecida por Hosford.Finalmente, é estabelecido um melhor entendimento sobre o comportamento ao escoamento plástico de tubos de paredes finas em processamento, o qual traduz o conhecimento necessário para propor soluções visando melhorar a eficiência do processo de conformação de junções de tubos metálicos utilizando elastômeros, assim como permitirá a idealização de novos projetos.

Este trabalho trata do crescimento de diamante policristalino pela técnica de deposição química a partir da fase vapor (CVD - "Chemical Vapor Deposition"), cuja característica é copiar a superfície do material sobre o qual está sendo crescido. Aliado ao fato do diamante ser material duro e resistente ao desgaste, vislumbra-se a sua aplicação como revestimento interno de bicos de ejeção de água com abrasivos utilizados em máquinas de corte a jato de água com abrasivos, que estão sujeitos a um grande desgaste por abrasão. É feito um estudo preliminar para determinar as condições ótimas de crescimento do filme e adequar os parâmetros de funcionamento do reator, obtendo um filme de boa qualidade morfológica e alta pureza. Os experimentos consistem no recobrimento de substratos cilíndrico de molibdênio de 1mm de diâmetro e comprimento de até 100mm, com superfícies polidas. Após o crescimento, as amostras são submetidas à corrosão do substrato, fornecendo tubos de diamante auto-sustentados. O polimento da superfície do substrato confere aos tubos de diamante uma superfície interna com baixa rugosidade. Estes tubos são ensaiados em um aparato de ejeção de água, dando condições de obter os parâmetros de desempenho hidrodinâmico (cf e cd). Estes resultados são comparados aos resultados obtidos com um tubo de igual geometria feito em cobre extrudado, cuja característica é apresentar um bom acabamento interno. Esta comparação comprova a possibilidade de aplicação do revestimento de diamante para a ejeção de líquidos.

Tubos flexíveis são amplamente utilizados na indústria offshore. Essas estruturas são empregadas no transporte de fluidos, na exploração de petróleo em águas profundas. Suas diversas camadas conferem propriedades, como a resistência mecânica e a impermeabilidade, que são importantes em ambientes de condições adversas. A instalação é uma etapa crítica da vida útil dos tubos flexíveis, visto que os carregamentos de lançamento podem danificar a estrutura dos mesmos. As cargas predominantes durante essa etapa são o peso próprio da linha, os esforços de compressão radial que são impostos ao tubo pelas sapatas dos tensionadores e a pressão de estrangulamento aplicada ao tubo pelas armaduras de tração. A magnitude dessas cargas está diretamente associada à profundidade de lançamento. O presente trabalho tem como objetivo a análise qualitativa dos principais parâmetros responsáveis pela falha dos tubos flexíveis quando submetidos aos carregamentos de lançamento. O comportamento do tubo é investigado em função da variação das cargas de esmagamento (crushing) e de estrangulamento (squeezing) com a profundidade de lançamento da linha. Esse estudo é conduzido através da proposição de modelos numéricos baseados no método dos Elementos Finitos. Aspectos importantes de modelagem como a representação do perfil real das camadas metálicas e das sapatas e a avaliação dos contatos entre as camadas são considerados nos modelos propostos. Os parâmetros de investigação são: a quantidade de sapatas e seu ângulo de abertura; a adição da capa polimérica externa e o estudo de seu contato com as sapatas; a rigidez das sapatas; e a profundidade de falha do tubo com atuação simultânea dos carregamentos de esmagamento e estrangulamento. A avaliação da influência desses parâmetros na falha do tubo flexível durante o lançamento é o escopo deste trabalho. Essa análise ainda proporcionou a determinação das regiões de escoamento das camadas metálicas considerando cada uma das variáveis avaliadas. Através deste trabalho, foi possível perceber que todos os parâmetros investigados têm influência na falha do tubo flexível. Alguns, no entanto, como o tipo de contato entre a camada polimérica externa e as sapatas, e a atuação do carregamento de estrangulamento no tubo não atuam de maneira significativa na falha. Assim, foi eleita uma configuração de lançamento a favor da segurança para o tubo investigado com base nos parâmetros estudados. / Flexible pipes are widely used in the offshore industry. These structures are employed in the transportation of fluids in deep-water oil exploitation. Its several layers provide different properties as mechanical strength and tightness that are important for operation in harsh environment condition. The installation procedure is critical in the life cycle of flexible pipes since the installation loads can damage the pipe structure. The prevailing loads during this step are the pipe weight, radial compressive forces applied to the pipe by the shoes of the tensioners, and the squeezing loads applied to the pipe by the tensile armors. The extent of these loads is directly linked with the launching depth. The main goal of this dissertation is the qualitative analysis of the main parameters that leads the pipe to failure by the installation loads. The behavior of the pipe is investigated considering the change in crushing and squeezing loads with the launching depth. This analysis is done through numerical models based on the Finite Element Method. Important modeling assumptions such as the representation of the actual profile of the layers and shoes and contact-pair between the layers are features taken in account into the models presented. The parameters investigated are: the number of shoes and their opening angle; the addition of the external polymeric sheath, and the study of their contact with the shoes; the stiffness of the shoes; and the depth by which the failure of the tube occurs when the crushing and squeezing loads are applied. The scope of this work is the evaluation of these parameters in the tube failure during installation. This analysis also provided to determine the regions of layers yielding considering one of the variables. Through this work, it was noticed that all parameters investigated contribute to the tube failure. However, some of them such as the contact between the external polymeric sheath and shoes, and the squeezing load do affect significantly to failure. Therefore, a launching configuration was chosen respecting the safety of the pipe, and based on the parameters investigated.

Neste trabalho avalia-se a confiabilidade de tubos circulares de concreto armado submetidos à compressão diametral utilizada no controle de qualidade da produção. O estudo envolve uma parte experimental e uma teórica. Na parte experimental foram ensaiados 32 tubos divididos em duas séries de 16 tubos de diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm. Cada série era formada por 12 tubos tipo ponta e bolsa (PB) e 4 tubos tipo ponta sem bolsa (PSB). Na parte teórica, os tubos foram analisados por um programa computacional baseado no método dos elementos finitos desenvolvido para pórticos planos considerando as não-linearidades física e geométrica. Na análise de confiabilidade, as funções de estado limite foram determinadas segundo o Método da Superfície de Resposta. Os resultados numéricos e experimentais da curva força versus deslocamento apresentaram boa concordância e indicaram que o tubo se comportou como um anel circular, uma vez que os tubos tipo PSB apresentaram forças últimas da ordem de 4% e 12% maiores que as obtidos para os tubos PB, respectivamente para os diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm. Entretanto, a presença da bolsa influenciou no valor da força de fissuração, sendo 6,4% e 33% maior para os tubos PB em relação aos tubos PSB para os diâmetros nominais de 800 mm e 1200 mm, respectivamente. A teoria de confiabilidade mostrou que a probabilidade de falha dos tubos de concreto para atender ao ensaio de compressão diametral foi fortemente influenciada pelo controle de qualidade dos materiais utilizados na fabricação dos tubos. Ainda, foi observado que os tubos analisados apresentaram índice de confiabilidade superior a 3,8, para atender ao ensaio de compressão diametral. Dentre as variabilidades mais influentes no cálculo do índice de confiabilidade, destacam-se a resistência à compressão do concreto, a espessura do tubo e a posição da armadura. / This work evaluates the reliability of circular reinforced concrete pipes subjected to diametrical compression considering the quality control of the production. The study includes experimental and theoretical parts. In the experimental part, 32 pipes divided in two series of 16 pipes according to the nominal diameter of 800 mm and 1200 mm were tested. Each series was composed by 12 spigot and pocket pipes (PB) and 4 ogee joint pipes (PSB). In the theoretical part, the pipes were analyzed using a computational program based on finite element method developed for frame structures considering physical and geometrical nonlinearities. In reliability analysis, the limit state functions were determined according to the Method of Response Surface. Numerical and experimental results of the loading versus displacement curves were well agreed and they indicated that the pipe behaves as a circular ring, once the PSB pipes presented maximum loads 4% and 12% higher than those obtained for PB pipes, respectively for nominal diameters of 800 mm and 1200 mm. However, the presence of pocket influenced the cracking loading, with 6.4% and 33% higher for PB pipes in relation to PSB pipes for the nominal diameters of 800 mm and 1200 mm, respectively. The reliability theory showed that the probability of failure of concrete pipes to meet the diametrical compression test was strongly influenced by the quality control of materials used in manufacturing the pipes. Also, it was observed that analyzed pipes presented reliability index greater than 3.8, to meet the diametrical compression test. Among the most influential variabi1ities in evaluating of reliability index, the concrete compressive strength, the pipe thickness and the position of the reinforcement in the pipe can be highlighted.

O presente trabalho propõe um modelo para avaliar a confiabilidade estrutural do cabo umbilical, levando em consideração os mecanismos de falha por escoamento e por fadiga mecânica. Esta análise é focada na avaliação estrutural das armaduras metálicas, dado que estes elementos suportam quase toda a carga à tração e limitam as deformações axiais da estrutura sem prejudicar significativamente a flexibilidade; desconsidera-se, portanto, o efeito estrutural do núcleo electro-óptico e das camadas polimérica interna e externa. Para esta finalidade são consideradas as tensões originadas pelos carregamentos das ondas do mar atuantes no cabo umbilical durante sua vida em serviço (plataforma semi-submersível GVA 4500 que opera na Bacia de Campos numa lâmina d água de 1000 m), assim como a geometria e as propriedades mecânicas das armaduras de tração utilizadas nos umbilicais dessas plataformas. Através da formulação de um modelo do cabo umbilical feito pelo Método dos Elementos Finitos determinou-se o histórico de tensões atuantes na estrutura, foram estimadas as funções de densidade de probabilidade da tensão estática e da tensão alternada corrigida para curto e longo prazo, as quais caracterizam o carregamento atuante provocado pelas ondas do mar. A caracterização do material é alcançada através de análise química e ensaios de tração. Finalmente, a metodologia proposta, que considera os mecanismos de falha por escoamento e por fadiga mecânica é implementada na prática. / A model to evaluate the structural reliability of the umbilical cable, taking into accounts the failure mechanism for yield strength and mechanical fatigue is proposed in this work. This analysis is focused on the structural evaluation of the metallic armors, given that these elements almost support the whole tensile load and they limit the axial deformations of the structure without harming the flexibility significantly, therefore, the structural effect of the electro-optical nucleus and the internal and external polymeric layers are not considered. For this purpose, the tensions originated by the loading of the waves of the active sea in the umbilical during its service life are considered (semi-submergible platform GVA 4500 that operates in Bacia de Campos into 1000 meters water depth), as well as the geometry and the mechanical properties of the tensile armors used in the umbilical of this platform. Through the formulation of a model for the umbilical cable, developed by the Finite Elements Method, the sequence of active tensions in the structure was determined and then the functions of density of probability of the static tension and of the alternate tension corrected for short and long period were estimated, which characterize the active loading caused by the waves of the sea. The characterization of the material is achieved through chemical analysis and tensile test. Finally, the proposed methodology, which considers the failure mechanisms by yields and mechanical fatigue is implemented in practice.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2019-03-13T13:59:33Z No. of bitstreams: 1 Clemar Trentin Oliveira_.pdf: 4154239 bytes, checksum: 0abf1d28fa69ea97d15e72a7624615f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-13T13:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clemar Trentin Oliveira_.pdf: 4154239 bytes, checksum: 0abf1d28fa69ea97d15e72a7624615f5 (MD5) Previous issue date: 2018-12-11 / Nenhuma / Neste trabalho, desenvolve-se uma nova abordagem de otimização do projeto de um trocador de calor casco e tubos. O algoritmo Otimizador por Lobo Cinzento (GWO) é aplicado para minimizar a função objetivo custo total do trocador de calor proposto. As variáveis de otimização adotadas são: número de passes nos tubos, diâmetro externo dos tubos, diâmetro interno do casco, espaçamento dos defletores e corte dos defletores. O método Bell-Delaware e o método de Kern são utilizados para calcular o coeficiente de transferência de calor e a perda de pressão para o lado do casco. Os resultados da otimização são comparados com o projeto original do trocador de calor e também com os resultados alcançados por outros algoritmos de otimização da literatura. Além disso, o algoritmo GWO é comparado com outras meta-heurísticas de otimização em três funções de teste distintas. Os resultados da comparação do algoritmo GWO nas funções de teste mostram um desempenho competitivo, comparado com o Algoritmo Genético, Otimização por Enxame de Partículas, algoritmo Evolução Diferencial e Algoritmo do Vaga-Lume. Os resultados da otimização do trocador de calor utilizando o método de Kern mostra um bom desempenho, com a redução do investimento de capital em 11,95%, 7,93%, 6,24%, 2,37% e 0,19% comparado ao projeto original, GA, ICA, PSO e GSA respectivamente. Além disso, o custo operacional total descontado foi menor que o projeto original e o restante das metaheurísticas exceto para o algoritmo GSA onde o algoritmo GWO obteve resultado 22,33 %, superior. No geral, a redução combinada do investimento de capital e do custo operacional total descontado obtido pela aplicação do algoritmo GWO levaram a uma redução de custo total de 20,80%, 7,28%, 6,07% e 4,06% comparado ao projeto original, GA, ICA e PSO respectivamente. Por fim, os resultados da otimização do trocador de calor utilizando o método Bell-Delaware comparado ao projeto original mostram desempenho satisfatório com redução do investimento de capital em 13,32%. O custo operacional total foi menor em 32,56%. Neste caso, a redução combinada do investimento de capital e do custo operacional total descontado com o GWO levaram a uma redução de custo total de 17,19%. / In this work, a new approach to optimizing the design of a shell and tube heat exchanger is developed. The Grey Wolf Optimizer algorithm (GWO) is applied to minimize the objective total cost function of the proposed heat exchanger. The optimization variables adopted are: number of tubes passes, tube outside diameter, shell inside diameter, baffles spacing and baffle cut. The Bell-Delaware method and the Kern method are used to calculate the heat transfer coefficient and the pressure drop from the shell side. The results of the optimization are compared with the original design and with other optimization algorithms in the literature. In addition, the GWO algorithm is compared with other optimization meta-heuristics in three different test functions. The results of the comparison of the GWO algorithm in the test functions show a competitive performance compared to the Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization, Differential Evolution algorithm and Firefly Algorithm. Already, the results of the optimization of the heat exchanger using the Kern method shows a good performance, with the reduction of capital investment by 11.95%, 7.93%, 6.24%, 2.37% and 0.19% compared to the original project, GA, ICA, PSO and GSA, respectively. In addition, the total discounted operating cost was lower than the original project and the rest of the metaheuristics except for the GSA algorithm where the GWO algorithm obtained 22.33% higher result. Overall, the combined reduction in capital investment and total discounted operating cost obtained by applying the GWO algorithm led to a total cost reduction of 20.80%, 7.28%, 6.07% and 4.06% compared to the original project, GA, ICA and PSO, respectively. Finally, the results of optimization of the heat exchanger using the Bell-Delaware method compared to the original design show satisfactory performance with reduction of capital investment by 13.32 %. The total discounted operating cost was lower by 32.56%. In this case, the combined reduction in capital investment and discounted total operating cost obtained by applying the GWO algorithm led to a total cost reduction of 17.19%.

O escoamento entre o poço marítimo e a unidade flutuante é realizado através de dutos definidos como risers. Os risers flexíveis são compostos por camadas intercaladas de diferentes materiais, como aço e polietileno, o qual cada camada possui uma função. Os mecanismos de falha mais reportados são referentes a danos na camada externa polimérica, o que leva à exposição de suas armaduras metálicas ao meio externo. Os risers rígidos são dutos fabricados normalmente em aço, formados por segmentos de dutos unidos por soldas, onde a causa de dano mais frequente é a corrosão. Tem-se como objetivo nesta dissertação, o projeto e desenvolvimento de uma ferramenta e de um método para operações submarinas em risers. A ferramenta deverá ser capaz de aplicar de forma automática, um clamp bipartido no reparo da camada externa polimérica de risers flexíveis, ou acoplar sistemas de monitoramento em risers rígidos. Já o método, deverá permitir a sua aplicação tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. Para isto, realizou-se uma revisão bibliográfica a fim de obter uma melhor compreensão sobre o tema estudado. Desenvolveu-se o projeto do método e da ferramenta, e, posteriormente, construiu-se o protótipo para a realização de testes de funcionamento em um duto rígido Por último, através de ensaios hidrostáticos de pressão interna e externa, realizaram-se ensaios para avaliação do comportamento do método aplicado em um duto rígido. Os ensaios comprovaram a eficácia do clamp quando aplicado em ambientes submarinos em grandes profundidades, porém apresentou vazamentos nos ensaios de pressão interna e externa. A resina epóxi utilizada não garantiu a estanqueidade, possivelmente devido a sua alta rigidez, aderência ineficaz em superfícies metálicas, ou presença de vazios ou porosidades. O ensaio de pressão interna indicou que as deformações não ultrapassaram o regime elástico tanto do duto quanto do clamp até aproximadamente 182 bar de pressão. No regime elástico, o ensaio apresentou deformações menores no clamp em relação ao duto, possivelmente porque a resina acabou absorvendo as deformações. O método demonstrou ser eficiente como recipiente para a resina, e também permitiu a montagem e fixação de um colar de sensores no seu interior. Os testes de funcionamento mostraram que a ferramenta projetada e construída mostrou-se adequada para a aplicação automática de um clamp bipartido em risers, e o método mostrou-se adequado para sua aplicação em risers, tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. / The drain between the maritime oil well and the floating unit is made trough pipes, which is defined as risers. The flexible risers are composed by alternate layers from different materials as steel and polyethylene, each layer has its function. The failure mechanisms more reported are referent to the damage in the external polymeric layer which leads to the exposition of the metal armature to the outside. The rigid risers are pipes usually fabricated in steel made by ducts segments connect by spot welding, where the most common damage is corrosion. This essay aims to project and create a tool and a method for submarine operations in risers. The tool must be able to apply, in an automatic way, a bipartite clamp in the repair of the flexible rises in external polymeric layer or to attach monitoring systems to the rigid risers. The method must allow its application in the repair as much as the monitoring system protection. For this, it was made a bibliographic review to obtain a better comprehension from the studied theme. A project from the method and a tool were developed, later a prototype was built to make the operation tests in a rigid pipe. At last, by internal and external pressure hydrostatic trials, were made tests to evaluate the behavior of the method applied in a rigid pipe The trials proved the efficiency of the clamps when applied in submarine environments and in depth; however there were leaks in the internal and external pressure tests. The Epóxi resin did not guarantee the leak-tightness, possible due to its hardness, ineffective adherence in metal surfaces or presence of gaps and porosities. The internal pressure trial indicated that the deformations did not exceed the elastic regime in the pipe as in the clamp until, about 182 pressure bar. In the elastic regime, the trial presented minor deformation in the clamps related to the pipe possibly, because the resin absorbed the deformation. The method has proven efficient as recipient for the resin and also allowed the assembly and fixation of a sensor collar in its interior. The operation tests showed that the designed and built tool is proper for an automatic bipartite clamp application in risers and the method has proven proper for its application in risers in repair as much as monitoring system protection.

Este trabalho tem como propósito investigar através do método Design Construtal a influência do espaçamento (S0) entre cilindros de seção transversal elíptica na maximização da densidade de transferência de calor em um escoamento externo sob efeito de convecção forçada. A razão de aspecto (r) entre os eixos vertical e horizontal dos cilindros elípticos também é um parâmetro avaliado. O estudo proposto é assumido bidimensional, incompressível, laminar e permanente. O regime de escoamento é dirigido por uma diferença de pressão ΔP, que se mantém através do domínio e é governada pelo número de Bejan (Be). Foram avaliados escoamentos com quatro diferentes números de Bejan, Be = 102, 103, 5.103, 104. O fluido que escoa através do domínio possui as propriedades termofisicas definidas pelo número de Prandtl, Pr = 0,72. O método Design Construtal, associado à busca exaustiva, foi empregado para determinar as restrições, graus de liberdade e o objetivo na avaliação geométrica do sistema A solução numérica das equações de conservação de massa, quantidade de movimento e energia foram resolvidas baseadas no método de volumes finitos, através do código comercial de dinâmica dos fluidos computacional FLUENT®. As geometrias e malha do domínio computacional foram desenvolvidas no pacote GAMBIT®. Como resultados, obteve-se que os casos ótimos apresentaram resultados consideravelmente melhores do que as demais configurações, onde se obteve ganhos de desempenho na densidade de transferência de calor de 50% a 97% em relação às configurações de menor desempenho estudadas. Além disso, foi possível verificar que o sistema adapta sua geometria ótima para cada condição de escoamento, a fim de proporcionar a melhor arquitetura de fluxo para atender ao objetivo térmico de maximizar a transferência de calor em um menor espaço físico, atendendo os princípios da Teoria Construtal. / This work investigates, through the Construtal Design method, the influence of the spacing (S0) between cylinders with elliptic cross in the maximization of the heat transfer density in an external flow with forced convection. The aspect ratio (r) between the vertical and horizontal axes of the elliptical cylinders is also evaluated. The proposed study is assumed twodimensional, incompressible, laminar and permanent. The flow regime is directed by a pressure difference ΔP, which is governed by the Bejan number (Be). The flows were evaluated for different values of the Bejan number, Be = 102, 103, 5.103, 104. The fluid flowing through the domain has its thermophysical properties defined by Prandtl number, Pr = 0.72. The Construtal Design method, associated with the exhaustive search, was used to determine the restrictions, degrees of freedom and objective in the geometric evaluation of the system. The numerical solution of the mass conservation, momentum and energy equations is solved based on the finite volume method, using the commercial fluid dynamics software FLUENT ®. The geometries and mesh of the computational domain were developed in the GAMBIT® package. The results show that the optimal cases performs considerably better than the other configurations, with an increase in the heat transfer density of 50% to 97% in comparison to the performance of lower level cases studied. In addition, it was possible to verify that the system adapts its optimal geometry to every flow condition in order to provide a better flow architecture that meets the thermal objective of maximizing a heat transfer in a smaller physical space in agreement with the principles of the Constructal Theory.