O desenvolvimento de protocolos de fortalecimento muscular, tanto na reabilitação quanto no treinamento, é realizado por exercícios resistidos, os quais envolvem a aplicação de sobrecargas externas ao músculo exercitado. Estas sobrecargas podem ser do tipo constante ou variável. Dentre os recursos existentes para a aplicação da resistência variável, os tubos elásticos são amplamente utilizados por sua versatilidade e viabilidade econômica. No entanto, é um material que ainda não possui parâmetros de aplicação claramente delineados. Alguns estudos realizaram a caracterização biomecânica dos materiais elásticos e as formas de aplicação nos diferentes tipos de exercícios, mas poucos registraram o comportamento do músculo quando exercitado por esse tipo de resistência. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o comportamento do grupo muscular isquiotibial, no que se diz respeito a sua geração de força interna e a atividade eletromiográfica (EMG), durante exercícios resistidos, com tubo elástico e peso fixo. Este trabalho envolveu: o estudo das propriedades de tubos elásticos nacionais e importados, por meio de ensaios mecânicos realizados no EMIC; a avaliação da força exercida pelos isquiotibiais em exercícios resistidos, com o indivíduo em diferentes posições, utilizando-se simulações realizadas no Origin 6.0 e MatLab 6.5 e baseadas no modelo biomecânico; e análise do sinal EMG do músculo bíceps femoral, o qual correlacionado com a força e o torque dos isquiotibiais, durante ensaios experimentais. Estes ensaios foram realizados em 10 voluntários do sexo masculino, os quais foram posicionados no sistema mecânico de exercício em decúbito dorsal para a realização de movimentos de flexo extensão do joelho, com resistência elástica e fixa. A captação do sinal EMG foi feita no módulo condicionador de sinais modelo EMG1000. Registrou-se também, a posição angular da perna por meio do eletrogoniômetro e a força aplicada, por uma célula de carga. Os dados foram tratados em rotina desenvolvida em MatLab 6.5. Os resultados mostraram que não existem diferenças significativas na relação tensão-deformação entre os tubos elásticos nacionais e importados. A otimização da escolha do tipo de resistência, baseada na resposta de força muscular, depende também da escolha da posição adotada pelo indivíduo para realizar a flexão do joelho. A relação entre a força dos isquiotibiais e o sinal EMG da cabeça longa do bíceps femoral foi independente do tipo de sobrecarga utilizada. O sinal EMG dos exercícios realizado com peso foi menos harmônico e o músculo agiu numa menor extensão do movimento. E, por fim, o torque foi proporcional ao sinal EMG, nos casos de resistência constante e elástica / The development of protocols of strengthening, as in the rehabilitation as in the training, it is carried through resistives exercises, which involve the application of external overloads to the exercised muscle. These overloads can be of the constant or variable type. Among the existing resources for the application of the variable resistance, the elastic tubing are widely used by its versatility and economic viability. However, it is a material that still haven`t possess parameters of application delineated clearly. Some studies had carried through the biomechanic characterization of the elastic materials and the forms of application in the different types of exercises, but few had registered the behavior of the muscle when exercised by this type of resistance. In this context, the aim of this work was to characterize the behavior of the hamstrings, connected to generation of internal force and the electromyography (EMG) activity, during resisted exercises, with elastic tubing and constant weight. This work involved: the study of the properties of national and imported elastic tubing, during the experiments in the EMIC; the evaluation of the force exerted for hamstrings in resisted exercises, with the individual in different positions, through simulations realized by 6,0 Origin and MatLab 6,5, based in the biomechanic model; analysis of EMG activity of the femoral biceps, which was correlated with the force and torque of the hamstrings, during the experiments. These experiments had been carried out in 10 voluntaries of the masculine gender, that had been located in the mechanical system of exercise in supino position for the accomplishment knee of flexion-extension of the knee, with elastic and constant resistance. The captation of EMG activity was made by conditioning module of signals model EMG1000. It was also registered the angular position of the leg through goniometer and the applied force through a load cell. The data had been treated in routine developed in MatLab 6.5. The results had shown no significant differences in the tension-deformation relation between the national and imported elastic tubes. The improvement of the choice of type of resistance, based on the reply of muscular force, also depends on the choice of the position adopted for the individual to carry out the knee flexion. The relation between the force of the hamstrings and EMG signal of the long head of the femoral biceps was independent of the type of used overload. The EMG activity of the exercises carried out with weight was less harmonic and the muscle acts in a less extension of the movement. Finally, the torque was proportional to EMG signal in the cases of constant and elastic resistance

Os sistemas de ar condicionado automotivos sempre se utilizaram do conceito de operação do ciclo termodinâmico por compressão de vapor, sendo necessário para isso componentes básicos tais como fluído refrigerante, trocadores de calor e compressor. Apesar de diversas décadas de pesquisa e desenvolvimento desse sistema, algumas dificuldades ainda permanecem nos dias de hoje. Dessa forma, a investigação de outros mecanismos de refrigeração, que possam ser aplicados em sistemas automotivos de ar condicionado, é bem vinda. Uma dessas possibilidades é a aplicação dos tubos de vórtices, utilizados atualmente para fins industriais. Os tubos de vórtices são dispositivos que operam através da introdução de um fluxo de ar comprimido, sendo que ele possibilita a divisão deste fluxo em duas parcelas: um fluxo de alta temperatura e um fluxo de baixa temperatura. Tal dispositivo apresenta vantagens tais como a não necessidade da utilização de trocadores de calor e de fluídos refrigerantes. Desta forma, ele possibilita uma maior flexibilidade de posicionamento de saídas de ar em pontos do habitáculo do veículo os quais não são permitidos atualmente. A alimentação do tubo de vórtices se dá exclusivamente com fluxo de ar comprimido, que pode ser armazenado para consumo conforme necessidade. Adicionalmente, devido a esta característica, surge a possibilidade de executar o reaproveitamento de energia cinética, que no processo de frenagem é dissipada ao ambiente. O reaproveitamento energético pode ser efetuado através do redirecionamento dessa energia cinética para o compressor de ar. Baseado nessa possibilidade, foram inicialmente obtidos os dados de operação de um sistema de ar condicionado convencional, além do potencial de regeneração energética, sendo estes dados obtidos através de publicações técnicas e cálculos teóricos. Estabeleceu-se uma proposta de configuração dos componentes, assim como modos de operação do sistema. Posteriormente seguiu-se com uma pré-seleção dos componentes que influem diretamente na viabilidade do sistema. Os resultados mostraram a dificuldade de implementação dessa filosofia de sistema para veículos leves (automóveis de passeio), mostrando maior viabilidade para veículos comerciais de grande porte (tais como caminhões), principalmente aqueles dotados de sistema pneumático para a operação dos freios a ar e suspensão pneumática. / Automotive air conditioning systems have always utilized the thermodynamic vapor-compression cycle concept, with the necessity of some basic components as refrigerant fluid, heat exchangers and compressor. Although research and development of these systems have been made along many decades, some difficulties still remain nowadays. Then, the investigation of other mechanisms of refrigeration that could be applied to automotive air conditioning systems are welcome. One of these possibilities is the application of the Vortex Tubes, utilized nowadays for industrial applications. Vortex Tubes are devices that work with the introduction of an air compressed flow. These devices enable the division of the inlet flow in two flow fractions: one high and one low temperature flow. The application of these devices brings advantages, as an example no necessity of heat exchangers and refrigerant fluids. Then it enables a higher flexibility in the positioning of air outlets in some cabin position, that are not possible nowadays. The feeding of vortex tubes occurs only with compressed air flow, which can be stored for consumption when necessary. In addition, because of this characteristic, there is the possibility of the kinetic energy reutilizing, that is dissiped to the environment in the braking process currently. This possibility of energetic reutilizing can be made through the transfer of this kinetic energy to the air compressor. Based on this possibility, it was obtained data about the operation of a conventional air conditioning system, besides the energetic regeneration potential data. These data were obtained through technical publications and theoretical calculations. It was established a configuration proposal for the components, as well as the system operation modes. Later, it was made a first selection of the components that have direct influence in the system viability. The results showed the difficulties in the application of this philosophy for light vehicles (passenger cars) with more viability for commercial vehicles use (for example trucks), mainly those vehicles that are equiped with a pneumatic system to the air brakes and air suspension.

La economía circular es una de las formas en las que el crecimiento económico sea independiente a sus correspondientes impactos ambientales al cambiar de un patrón de producción y consumo de extraer, usar y disponer a otro en el cual la mayor cantidad de materiales pueda retornar a los procesos de producción. Los artefactos eléctricos y electrónicos (AEE) al final de su vida útil pueden constituirse en una fuente de materiales valiosos en vez de ser dispuestos en un relleno de seguridad ocupando espacio innecesariamente. El objetivo de esta tesis consiste en determinar si los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) pueden ser fuente de materiales valiosos en vez de ser dispuestos en un relleno de seguridad utilizando como objeto de estudio los televisores de tubos de rayos catódicos (CRT-TV). Para esto, se analizó la tenencia de electrodomésticos en los hogares peruanos, se evaluó el impacto de los cambios tecnológicos en la posesión de televisores en el Perú, examinándose además los flujos e inventarios de CRT-TV entre los años 1998 a 2017 y se determinó la factibilidad de recuperar el plomo de las pantallas de los CRT-TV a través de la autorreducción. De forma complementaria, se estimó el consumo de energía de los electrodomésticos en los hogares utilizando el análisis insumo-producto extendido ambientalmente (EEIOA, por sus siglas en inglés). Los resultados indican, en síntesis, que los inventarios de electrodomésticos y sus emisiones de GEI asociadas a su fase de uso continuarán aumentando, que existirán cantidades importantes de televisores obsoletos al final del apagón que deben ser procesados y que la opción de utilizar pellets autorreductores para recuperar el plomo es prometedora, aunque aún requieren de pruebas adicionales. / The circular economy is one of the ways in which economic growth is independent of its corresponding environmental impacts by shifting from a production and consumption pattern of extract, use and dispose to one in which as many materials as possible can be returned to the production process. Waste of electrical and electronic equipment (WEEE or e-waste) can become a source of valuable materials rather than being disposed of in a landfill taking up unnecessary space. The objective of this thesis is to determine whether waste electrical and electronic equipment (WEEE) can be a source of valuable materials instead of being disposed of in a landfill using cathode ray tube televisions (CRT-TV) as the object of study. For this, the ownership of household appliances in Peruvian households was analyzed, the impact of technological changes on the ownership of televisions in Peru was evaluated, and the flows and inventories of CRT-TVs between the years 1998 to 2017 were also examined, and the feasibility of recovering lead from CRT-TV screens through self-reduction was determined. In a complementary manner, the energy consumption of household appliances was estimated using the environmentally extended input–output analysis (EEIOA). The results indicate, in summary, that the inventories of household appliances and their GHG emissions associated with their use phase will continue to increase, that there will be significant quantities of obsolete TV sets at the end of the switchoff that need to be processed, and that the option of using self-reducing pellets to recover lead is promising, although it still requires further testing.

O fenômeno de vibrações induzidas pelo escoamento em pipelines e dutos próximos ao leito oceânico é de grande importância para a Engenharia Naval e Oceânica. O caso prático do vão livre de duto pode ser considerado um assunto ainda pouco discutido. A presente dissertação encontra motivação na compreensão do fenômeno fluidodinâmico através da abordagem experimental. O sistema físico estudado inclui um longo cilindro, de baixa razão de massa (m*) e de natureza flexível (L/D = 131; 45), disposto próximo à uma placa plana. O comportamento assimétrico do escoamento ao redor de um corpo que se encontra próximo à uma placa plana não é governado apenas pelo número de Reynolds, sendo a distância adimensional, e/D, entre o cilindro e a placa de grande impacto no fenômeno. O objetivo principal desta dissertação é caracterizar o comportamento dinâmico de cilindros flexíveis horizontais na presença de uma placa plana sob os efeitos do fenômeno da vibração induzida por vórtices, bem como a interferência na distância entre as duas estruturas na resposta dinâmica do cilindro. A revisão bibliográfica foi pautada na compreensão do problema e no fornecimento de subsídios teóricos para realização do experimento e posterior análise dos dados. O efeito da proximidade da placa foi analisado para quatro diferentes arranjos, e/D = 0, 0.5, 1.0 e 2.0 e variadas condições de escoamento foram testadas, todas contidas no regime sub-crítico (103 < Re < 104). Adicionalmente, a condição do cilindro isolado, ou seja sem a presença da placa, foi investigada. Obteve-se o deslocamento do cilindro, no tempo e espaço, possibilitando grande diversidade na demonstração dos resultados, destaca-se a análise no domínio da frequência e do tempo e a recuperação da trajetória em todos os instantes ao longo do comprimento do cilindro. Os resultados apresentados evidenciam uma magnitude de oscilação maior para as condições em que o cilindro está distante ou isolado da placa. Para todas as condições a natureza flexível do modelo pode ser identificada e discutida pela análise no domínio da frequência e da trajetória descrita pelo cilindro. Na maior parte dos casos, a amplitude transversal cresceu de maneira pronunciada a partir de VR > 3:50 e alcançou amplitudes nominais da ordem de 0.8D. A resposta na direção horizontal apresentou uma dependência linear com a velocidade do escoamento, atingindo valores próximos a 0.65D. Tal magnitude releva a importância do movimento na direção in-line, diferente dos clássicos casos de VIV, onde a amplitude em X é de pouca significância. / The present work aims at improving the understanding of flow induced vibrations on pipelines near the seabed triggered by the current. The present work aims at improving the understanding of flow induced vibrations on pipelines near the seabed triggered by the current, it is of great importance for Naval and Oceanic Engineering. The physical system includes a long cylinder, with low mass ratio (m*) and flexible (L=D = 131; 45), near a at plate. When a cylindrical body is laying close to a at plate, the asymmetric ow behavior around it is no longer solely dominated by the Reynolds number, but the adimensional distance e/D, between the cylinder and the at plate, play an important role in the phenomenon. The main objective of the research conducted is to characterize the behavior of exible horizontal cylinders under the efect of vortex induced vibrations, highlighting the in fluence of the distance between the two structures in the cylinder dynamic response. The experimental data was collected in a towing tank with a model scaled for e/D= 0, 0.5, 1.0, 2.0 and >> 2:0 and Reynolds number ranging from 103 to 104. The cylinder\'s response is presented in terms of its amplitude and frequency. The results shown a high magnitude of oscillation for the conditions in which the cylinder is distant or isolated from the plate. For all conditions the exible behavior was identified and discussed through the analysis in the frequency domain and the trajectory described by the cylinder. In most cases, the transverse amplitude grew steeply from VR > 3:50 and reached nominal amplitudes of the order of 0.8D. The response in horizontal direction showed a linear dependence with the flow velocity, reaching values close to 0.65D. Such magnitude highlights the importance of movement in the in-line direction, different from the classical cases of VIV.

Os tubos flexíveis são amplamente utilizados na produção de petróleo offshore, para transporte de petróleo bruto, óleo e gás natural. Pelo fato de operarem em um ambiente muito agressivo e estarem sujeitos a diversos tipos de carregamentos como pressão interna, pressões externas, tração, compressão, flexão e torção, eles possuem uma estrutura bastante complexa composta por diversas camadas concêntricas, com finalidades estruturais diversas, que interagem entre si. Em termos de carregamento, a compressão, em especial, seja ela dinâmica ou estática representa um problema para estes tubos. Embora eles sejam projetados para suportar altas cargas de tração, por meio de armaduras metálicas helicoidais, têm resistência limitada para cargas de compressão. A presença de tais esforços pode causar falhas por instabilidade radial das armaduras de tração. Este modo de falha, conhecido há mais de duas décadas, é denominado birdcaging, devido à forma característica assumida pelas armaduras. Além dessa instabilidade radial, as armaduras podem sofrer uma instabilidade lateral, a qual é igualmente catastrófica para os tubos flexíveis. Este trabalho consiste em uma investigação destes modos de falha com base em modelos numéricos, usando o Método dos Elementos Finitos. Com tais ferramentas, objetiva-se estudar a mecânica dos fenômenos de instabilidade de armadura de tração, juntamente com os efeitos causados pela alteração de parâmetros construtivos e ambientais nestes modos de falha. / Flexible pipes are widely employed in offshore oil production. Their functions include transporting of crude oil, natural gas, chemicals and water injection. Since they operate in aggressive environments and are subjected to loads such as internal and external pressure, tension, compression, bending and torsion, these pipes are built with a complex multilayered structure. In terms of loading, compression, specially, dynamic or static, present a problem to these pipes. Their tensile armor layers are particularly designed to withstand high levels of tension, but not for compression. The presence of such loads may cause radial instability failure on the armor layers. This failure mode, known for almost three decades, is called birdcaging, due to the peculiar shape assumed by the armor tendons at the post-buckling. Besides radial instability, the tensile armor layers may also suffer from lateral instability, which is equally catastrophic in the operation of flexible pipes. This work consists on an investigation of these failure modes based on numerical models, using the Finite Element Method. With these tools, the mechanism that governs these instability phenomena can be understood, along with the effects caused by the alteration of design and environmental parameters on the failure modes.

A presente pesquisa trata de um estudo experimental da transferência de calor e da perda de carga de fluidos refrigerantes puros e suas misturas em mudança de fase convectiva no interior de tubos lisos e aqueles dotados de ranhuras internas. Para tanto, foi desenvolvido um equipamento experimental cujo componente básico é composto por um tubo horizontal, aquecido por intermédio de uma resistência elétrica do tipo fita, aderida à superfície externa do tubo. As condições de ensaio variaram numa ampla faixa, permitindo cobrir as condições verificadas na maioria das instalações frigoríficas. Os resultados experimentais foram agrupados em duas faixas de velocidades mássicas: elevadas (G > ou = 200 kg/s.m2), onde prepondera o padrão anular de escoamento, e reduzidas (G < 200 kg/s.m2), predominando o padrão estratificado. Os principais parâmetros que afetam o coeficiente de transferência de calor, tais como, velocidade mássica, fluxo de calor, tipo de refrigerante, temperatura de evaporação e diâmetro do tubo foram analisados. O desempenho termo-hidráulico, relativo ao efeito combinado da transferência de calor e da perda de carga dos tubos ranhurados, foi sensivelmente superior quando comparados aos tubos lisos. A análise dos resultados experimentais permitiu a proposição de correlações para a perda da carga, avaliada através do multiplicador bifásico, &#966L, e para coeficiente de transferência de calor, em tubos lisos e ranhurados. As correlações propostas se mostraram adequadas para aplicações práticas, proporcionando desvios reduzidos em relação aos resultados experimentais. Destacam-se as correlações obtidas para o multiplicador bifásico para tubos microaletados e para o coeficiente de transferência de calor para vazões reduzidas em tubos lisos. Diversos registros fotográficos dos principais padrões de escoamento foram levantados, tendo sido importante na análise e entendimento da mudança de fase. / Present research deals with an experimental study of the heat transfer and pressure drop of pure and mixtures of refrigerants undergoing convective boiling inside horizontal smooth and microfin tubes. An experimental apparatus has been developed and constructed whose main component is a horizontal tube electrically heated. Experimental results have been grouped into two mass velocity ranges: the one corresponding to mass velocities lower than 200 kg/s.m2, where the stratified flow pattern is dominant, and that for mass velocities higher than 200 kg/s.m2, where typically the annular flow pattern can be found. Effects over the heat transfer coefficient of physical parameters such as mass velocity, heat flux, diameter, saturation temperature, and refrigerant have been investigated and analyzed. It has been found out that the thermo-hydraulic performance of microfin tubes is better than that of the smooth ones. Empirical correlations have been proposed for both the two-phase flow multiplier and the heat transfer coefficient for different ranges of operating conditions as well as for smooth and microfin tubes. Results from the proposed correlations can be deemed adequate for practical applications given the limited dispersion obtained with respect to their experimental counterpart. Noteworthy are the results obtained from correlations for both the two phase flow multiplier for microfin tubes and the heat transfer coefficient for the lower range of mass velocities in smooth tubes. Finally, worth mentioning is the photographic essay developed in present research involving the flow patterns that occur under convective boiling of refrigerants in horizontal tubes.

A extração cada vez maior de recursos da natureza e o grande volume de lixo descartado nos aterros sanitários alertam para a necessidade de se promover a reciclagem e a reutilização de resíduos para se gerarem novos materiais, inclusive, no setor da construção civil. Com base nisso e a partir de um estudo sobre as obras arquitetônicas em que Shigeru Ban construiu painéis de vedação com tubos de papelão, este trabalho desenvolveu uma proposta de painéis de vedação vertical de tubos de papelão e fez uma avaliação do seu desempenho estrutural visando a sua utilização no Brasil. Foram realizados ensaios técnicos para avaliar o painel de vedação vertical de tubos de papelão proposto, no que se refere à sua resistência mecânica e ao seu comportamento quando submetido às principais ações sofridas por um painel de vedação vertical. Também foi construída uma célula-teste para avaliar o desempenho técnico e estrutural do painel de vedação vertical de tubos de papelão proposto quando submetido a situações reais de exposição. Os dados obtidos em ambas as avaliações foram levados em consideração para verificar o desempenho geral do painel que se propôs, possibilitando concluir se este é apto ao seu emprego na construção civil no Brasil, e sugerir alguns usos e aplicações para o mesmo. / The increasing extraction of nature resources and the large volume of waste discarded in landfills call for the need to promote recycling and reuse of waste to create new materials, inclusive in the construction industry. Considering this aspect and from a study of the architectural masterpieces where Shigeru Ban built sealing cardboard tubes panels, this study developed a proposal for vertical sealing cardboard tubes panels and assessed their structural performance having in mind their use in Brazil. Technical tests were conducted to evaluate the proposed vertical sealing cardboard tubes panel regarding its mechanical resistance and behavior when submitted to the main actions suffered by a vertical sealing panel. A test cell was also built to evaluate the structural and technical performance of the proposed vertical sealing cardboard tubes panel when submitted to real exposure situations. Data obtained in both evaluations were taken into consideration to verify the general performance of the proposed panel, allowing to conclude whether this is suitable for being used in civil construction in Brazil, and to suggest some usage and applications for it.

Neste trabalho, é apresentada uma análise de estabilidade linear para um sistema flowline-riser. O modelo utiliza as equações de continuidade para as fases líquidas e gasosas e uma equação de momento para a mistura onde são considerados os efeitos de atrito. A mistura água-óleo é modelada de forma homogênea. Para a determinação da fração de vazio, adota-se o modelo de fluxo de deriva, baseado em várias correlações drift. Se o escoamento é estratificado a fração de vazio é modelada através do modelo de equilíbrio local de Taitel e Dukler (1976). Para a caracterização dos fluidos é adotado um modelo de equilíbrio de fase black-oil onde a transferência de massa é considerada entre as correntes óleo e gás em função das condições locais de pressão e temperatura. É considerada a abordagem de parâmetros distribuídos, onde diversas geometrias com discretização variável podem ser consideradas tais como riser em catenária e riser lazy wave. Para realizar a análise de estabilidade linear, as equações do modelo são linearizadas em torno do estado estacionário e discretizadas pelo método das diferenças finitas, onde foi utilizado um programa escrito em Matlab. A partir do sistema linearizado, é avaliada a estabilidade do estado estacionário pelas raízes do polinômio característico, que são solução do problema de autovalores e autovetores. É avaliada a convergência numérica do modelo e mapas de estabilidade são apresentados para vários sistemas de produção de petróleo. Os resultados obtidos numericamente são comparados com pontos operacionais de sistemas reais de produção de petróleo. Observou-se que o modelo convergiu para todos os casos avaliados e apresentou ótima concordância com os dados de campo. / This work presents a linear stability analysis for a flowline-riser system. The model considers continuity equations for the liquid and gas phases, and a momentum equation for the mixture that accounts for friction effects. The water-oil mixture is modeled as being homogeneous. The void fraction is determined by using the drift-flux model based on several drift correlations. For stratified flow, the void fraction is expressed by the local equilibrium model of Taitel and Dukler (1976). Fluid characterization uses a black-oil model that considers mass transfer between the oil and gas flows as a function of the local pressure and temperature conditions. In the proposed approach with distributed parameters, several geometries with variable discretization can be considered, such as catenary and lazy wave risers. To perform the linear stability analysis, the equations of the model are linearized around the stationary state and discretized using the finite difference method, implemented using custom-written code in Matlab. From the linearized system, the stability of the steady state is evaluated by computing the roots of the characteristic polynomial equation of the eigenvalues and eigenvectors problem. Convergence of the numerical model is evaluated and stability maps for several oil production systems were presented. Numerical results were compared with the actual measurements of oil production systems. The model converged in all cases tested and presented an excellent agreement with field data.

The Finite Element Method is a powerful and widespread tool for the structural analysis of flexible pipes and umbilicals. However, it is unfeasible to represent in detail all layers and components of a flexible pipe or umbilical cable in a Finite Element (FE) model, since the calculation time would be unrealistic. Moreover, consistent numerical analysis requires support from experimental results. In this context, this thesis presents numerical and experimental research options, as well as the development of new strategies for the design of FE models of flexible pipes and umbilicals. Using the commercial FE software ABAQUS, the text highlights the development of innovative techniques to represent helical layers, as well as the concept of a two-dimensional FE analysis, supported by analytical formulation. Complementing the numerical approaches, pioneer experimental techniques herein developed are presented, based on optical instrumentation through a Digital Image Correlation (DIC) system. An unconventional use of the DIC system enables the development of an experimental methodology to study umbilicals under crushing loads. / Na análise estrutural de tubos flexíveis e cabos umbilicais, o Método de Elementos Finitos se destaca como uma ferramenta poderosa e bastante difundida. Contudo, é inviável representar em modelos baseados em Elementos Finitos (EF) um tubo flexível ou um cabo umbilical com toda sua riqueza de detalhes, pois os tempos de cálculo seriam irreais. Além disso, análises numéricas consistentes precisam de respaldo de resultados experimentais. Neste contexto, esta tese apresenta linhas de pesquisa numérica e experimental. O desenvolvimento de novas estratégias para a concepção de modelos em EF de tubos flexíveis e cabos umbilicais é apresentado. Utilizando o software comercial ABAQUS, destacam-se técnicas inovadoras para representação das camadas helicoidais, bem como a obtenção de modelos EF bidimensionais, amparados por formulação analítica. Complementando as abordagens numéricas, técnicas pioneiras de análise experimental são apresentadas, baseando-se em instrumentação óptica com sistema de correlação digital de imagens. Utilizado de forma não convencional, o monitoramento óptico permite o desenvolvimento de metodologia experimental para estudo de cabos umbilicais sob carregamentos de crushing.

Os sistemas de proteção contra gelo são comumente utilizados na aviação. O piccolo tubo, que é um dispositivo com vários furos por onde passam os jatos de ar quente que aquecem as superfícies a serem protegidas, é o mais utilizado. Dependendo do processo de manufatura, os furos podem variar desde um formato cilíndrico até um formato cônico. O objetivo deste trabalho foi analisar a influência da conicidade destes furos na transferência de calor com o lábio da entrada de ar. Os resultados mostraram que o impacto é mínimo. Para tal análise, foram utilizados tanto programas de geração de malha (ICEM), quanto de mecânica de fluidos computacional - (FLUENT). O modelo térmico foi validado com a vasta literatura disponível, que inclui tanto dados experimentais, quanto simulações que também utilizaram mecânica dos fluidos computacional.