Esta tese fornece uma descrição do comportamento plástico de chapas e tubos metálicos de parede fina, isotrópicos e anisotrópicos, na conformação não convencional utilizando elastômeros. Em particular, neste trabalho empregou-se o programa robusto de elementos finitos, Deform 3D, para a simulação numérica dos processos de conformação não convencionais de junções metálicas e dobramento de chapas com o uso de elastômeros. Desta forma, as forças de conformação totais associadas ao deslocamento do domo das junções foram adequadamente previstas; analiticamente, numericamente e então comparadas a dados experimentais, para três materiais de tubos recozidos distintos: Alumínio, Cobre e Latão 70/30. No geral, a concordância entre os resultados previstos, analiticamente e numericamente, em relação aos dados experimentais analisados foi muita boa, podendo a simulação ser caracterizada como um benchmark. Em especial, no caso do dobramento de chapas, as forças de conformação totais, o ângulo de dobramento e a recuperação elástica foram numericamente previstos e comparados com os dados experimentais obtidos por Braga (2009), observando-se boa concordância para três materiais de chapas: Alumínio, Aço e Latão 70/30 considerados. Além disso, neste trabalho é apresentada uma nova equação para determinação do comprimento do elastômero (modelo analítico), de modo que não haja falhas no processo de conformação de junções metálicas, que leva em consideração as propriedades mecânicas dos materiais dos tubos, através do emprego da lei do escoamento associado de Levy-Mises. Adicionalmente, é apresentado um novo modelo analítico para predição do fator de atrito (m), que é estabelecido a partir da relação entre o atrito tubo/matriz no processo de conformação de tubos utilizando elastômeros. Finalmente, a introdução desses novos modelos analíticos idealizados, junto com as predições analíticas, numéricas e experimentais que foram estabelecidas ao longo do trabalho ajuda a melhorar o entendimento do comportamento ao escoamento plástico de chapas e tubos de paredes finas em processamento; fato que traduz o conhecimento necessário para propor soluções visando melhorar a eficiência do processo de conformação não convencional de chapas e junções de tubos metálicos utilizando elastômeros, assim como permite a idealização de novos projetos.

A presente tese aborda duas modelagens teóricas para a conformação de Junções em "T" em tubos metálicos de parede fina, utilizando elastômeros. Enquanto um modelo utiliza a teoria do Limite Superior (Upper Bound Theory), outra emprega o método dos blocos (Slab Method) conjugado com a teoria de cascas. Em ambas as técnicas a previsão da carga de conformação, tensões e deformação são possíveis. Para verificação experimental um equipamento especial foi desenvolvido, construído e automatizado, e empregado na conformação de Junções em "T", a partir de tubos metálicos de alumínio, cobre e latão 70/30. O dispositivo foi automatizado de tal forma que o movimento dos estágios dos punções são simultâneos, empregando-se um mecanismo de quatro-barras, que foi projetado especificamente. Tal mecanismo, foi baseado na chamada "Folga do processo", que controla a relação entre a pressão aplicada no tubo e no elastrômero. Medidas de dureza, e análise metalográfica em tubos recozidos e após a conformação mostraram que o processo além de aumentar a resistência do material devido ao encruamento existente, proporcionam uma certa uniformidade das propriedades mecânicas. É também analisada a influência de outras variáveis no processo.

Os métodos de geração de malhas são essenciais para simulações numéricas de engenharia. Simulações estruturais pelo método dos elementos finitos (MEF) dependem diretamente das malhas que representam as geometrias às quais são impostos os carregamentos e parte importante da precisão dos cálculos é devida à qualidade da malha. Há uma vasta variedade de métodos e algoritmos para gerar malhas computacionais direcionadas à aplicação do MEF, mas nem todos abrangem geometrias genéricas ou irregulares. Figuras irregulares com regiões curvas e vazios internos requerem o uso de algoritmos específicos, ou genéricos o suficiente, de modo que sejam capazes de processar suas particularidades geométricas, gerando elementos de boa qualidade. Este trabalho propõe uma investigação dos métodos geradores de malhas que tratem as geometrias frequentemente apresentadas nas seções transversais dos componentes dos cabos umbilicais e tubos flexíveis, selecionando criteriosamente aquele que mais se adapte às necessidades geradas pela aplicação do MEF nestas geometrias. Foi realizada uma breve revisão do estado da arte dos métodos geradores de malhas bidimensionais partindo das revisões já publicadas e de artigos explicando versões de algoritmos, seguindo os trabalhos encontrados na literatura. São formulados os critérios de seleção de métodos geradores de malha e de trabalhos encontrados baseando-se nas características. Ao final, o Método de Pavimentação foi selecionado e, a partir de sua implementação computacional, foi desenvolvido o GreenMesh, um programa de computador gerador de malhas utilizando figuras dadas como entrada. Foram geradas várias malhas a partir das geometrias típicas dos equipamentos aqui focados e com isso foi verificado o uso do algoritmo para este fim. / Computational mesh generation methods are essential for engineering numerical simulation. Structural simulations by the finite element method (FEM) rely straightly of meshes that represent the geometries on which the loads are imposed. They are very important for the calculus precision because the mesh quality influences the results. There is a vast variety of computational mesh generation methods and algorithms aimed to FEM analysis, but not all handles generic and irregular geometries. Irregular figures formed by curved regions and internal void requires the use of specific algorithms, or sufficiently generic, in a way that they can process geometric particularities, generating good quality elements. This work proposes an investigation of mesh generation methods that handle frequently presented geometries in cross sections of umbilical cable and flexible pipes internal components, selecting judiciously the method that best suits the necessities generated by the application of FEM analysis on theses geometries. A brief survey about the state of the art of bidimensional mesh generation methods was performed, starting from already published reviews and from articles explaining versions of algorithms, accordingly to the material found in the literature. Finally, the Paving Method has been selected and, starting from its computational implementation, it has been developed GreenMesh, a computer program to generate meshes using given figures as input. It has been generated many meshes from typical geometries of the aimed equipments and that verified the use of the algorithm to this purpose.

Tubos de cobre fabricados com o material ASTM C12200 (99,9%Cu-0,015-0,040%P) são utilizados mundialmente no transporte de água potável. A maior causa de vazamentos nestas tubulações é a corrosão por pite, que usualmente estão relacionadas com a qualidade da água. Estudos recentes mostraram que vazamentos em tubos de cobre usados para transporte de água de rede pública ocorreram em decorrência da corrosão por pite, o que se deu em virtude da presença do íon cloreto originado do tratamento para a desinfecção da água. Outro parâmetro que pode influenciar a corrosão por pite é a condição de acabamento interno dos tubos. Os óleos lubrificantes usados no processo de fabricação de tubos de cobre contêm carbono e este forma um filme deletério após o recozimento destes tubos. Este filme cria condições na superfície interna para a formação de pilhas de ação local. O objetivo deste trabalho é investigar se o teor de cloreto de sódio no meio aquoso, e o acabamento superficial da superfície interna de tubos de cobre utilizados comercialmente para transporte de água (ABNT/NBR-13206), têm influência na resistência à corrosão destes tubos. A resistência à corrosão foi investigada por meio de ensaios eletroquímicos em soluções naturalmente aeradas com várias concentrações de cloreto de sódio, a 25 oC. A superfície interna dos tubos foi observada, antes e após os ensaios eletroquímicos, por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os tipos de acabamentos superficiais estudados foram: desengraxamento, jateamento e acabamento do processo final de fabricação (sem tratamento). Foi também construído um circuito fechado para estudar o efeito do acabamento superficial na resistência à corrosão sob condições mais próximas das encontradas na prática. O efeito do tratamento de recozimento do tubo em atmosfera inerte, que causa a recristalização da microestrutura e eliminação dos resíduos de óleo lubrificante, também foi avaliado. Os resultados indicaram que o mecanismo de corrosão em soluções com teores de cloreto entre 0,06 mol L-1 e 0,12 mol L-1 correspondeu ao de ataque localizado, enquanto que para a concentração de 0,6 mol L-1 prevaleceu o ataque generalizado. Os resultados do estudo do efeito do acabamento superficial indicaram que os tratamentos que reduzem o teor de carbono na superfície são benéficos à resistência à corrosão, mas este não é o único fator que afeta a resistência à corrosão. Outras características superficiais resultantes do tratamento da superfície também devem ser consideradas. Por exemplo, embora o jateamento cause a diminuição do teor de carbono na superfície dos tubos, o aumento de rugosidade produzido por este acabamento pode resultar em uma menor resistência à corrosão. Os tratamentos superficiais que produziram superfície com maiores resistências à corrosão foram aqueles que também produziram superfícies com menores teores de carbono, a saber, desengraxe e recozimento. / Copper tubes manufactured with C12200 ASTM (99.9% Cu-0015-0040% P) are used worldwide for potable water transport. The largest number of leakages in these tubes is due to pitting, usually related to the water quality, associated to the presence of chloride ions originated from water disinfecting treatment. The literature on the effect of chloride on the corrosion of copper pipelines is controversial. The finishing of the copper tubes inner might also influence pitting corrosion. The lubricating oils used in the manufacture of copper tubes contain carbon and a deleterious film might form during annealing. The objective of this study is to investigate the effect of sodium chloride content and the inner surface finishing of copper tubes used for water transport (ABNT/NBR-13206) on their corrosion resistance. The study was carried out by electrochemical tests in naturally aerated sodium chloride solutions at various concentrations, at 25 °C. The tubes inner surface was observed previous to and after the electrochemical tests by scanning electron microscopy (SEM). The effects of the following surface finishing were investigated: degrease, sand blasting, annealing and the surface without treatment. A loop was built to simulate the operational conditions of the tubes. Results indicated that the corrosion mechanism in chloride solutions with concentrations between 0.06 mol L-1 and 0.12 mol L-1 was localized attack, whereas in the 0.6 mol L-1 solution, generalized attack was the predominant mechanism. The results the surface finishing investigation indicated that the treatments that leads to carbon content reduction are beneficial to corrosion resistance. However, other features must also be considered. For instance, although sand blasting reduces the carbon content on the tubes surface, the increase in roughness due to this treatment decreases the corrosion resistance. The surface treatments that resulted in increased corrosion resistance were those that also resulted in lower carbon levels at the surface, namely degreasing and annealing.

Offshore oil production presents major challenges due to extreme environmental conditions. With present state of the art robotics, precision mechanics and automation it is now possible to provide solutions to those working conditions. The present work is part of a solution to the problem of the unblocking a subsea oil pipeline of small diameter and extensive length by designing and manufacturing a robot capable of moving inside the pipeline. Based on the previous study of an interdisciplinary group, the implementation of an umbilical cable was defined with the purpose of assuring the supply of electrical power for the robot’s energy requirements, control signals and a mechanical link to avoid the possibility of getting stuck. Similarly, the robot's movement strategy was defined based on a high reliability mechanism, capable of overcoming the great tension resulting from the interaction of the long umbilical cable with the inside of the pipe. In this work, the mechanical design is performed to implement a robot capable of overcoming big cable tensions with small components, integrating commercial components and others custom made. A solution was implemented to convert the electric power received through the cable to the mechanical power in the form required by the displacement mechanism. For this, a detailed engineering design is presented that integrates a high performance electric motor, a two-stage planetary gear transmission for high reduction ratio, a power split transmission driven by disc clutches and a mechanical power distribution stage required by the mechanism responsible for the displacement. / La producción de petróleo offshore presenta grandes desafíos por las condiciones en que se lleva a cabo, actualmente es posible darle solución con la ayuda de la robótica, la mecánica de precisión y la automatización. El presente trabajo es parte de una solución al problema de la desobstrucción en una tubería de petróleo submarina de pequeño diámetro y largo tendido mediante el diseño y la construcción de un robot capaz de trasladarse por el interior de la misma. En base al estudio previo de un grupo interdisciplinario se definió la implementación de un cable umbilical con el propósito de asegurar el suministro de potencia eléctrica para los requerimientos de energía de robot, el enlace de señales destinadas al control y un vínculo mecánico para proveer seguridad ante un eventual desperfecto. Similarmente se definió la estrategia de movimiento del robot en base a un mecanismo de alta confiabilidad, capaz de vencer una gran tensión producto de la interacción del largo cable umbilical con el interior de la tubería. En este trabajo se realiza el diseño mecánico para implementar un robot capaz de realizar grandes esfuerzos con componentes de tamaño reducido, integrando componentes comerciales y otros hechos a medida. Para ello, se implementó una solución para convertir la potencia eléctrica recibida a través del cable a la potencia mecánica en la forma requerida por el mecanismo que da lugar al movimiento. Para dicha solución se presenta un diseño detallado que integra un motor eléctrico de alto desempeño, una transmisión planetaria reductora de dos etapas, una transmisión inversora accionada por embragues de discos y una etapa de distribución de potencia mecánica requerida por el mecanismo responsable del movimiento.

Leitura musical à primeira vista é uma tarefa complexa que envolve a sobreposição de processos cognitivos, de execução motora, de memória e perceptuais. A habilidade demanda do músico uma ampla base de conhecimento em repertório, estilos e compreensão de códigos musicais. O desenvolvimento da habilidade de ler à primeira vista pode promover o melhoramento de muitas habilidades musicais, incluindo o aumento da consciência musical global. O objetivo deste trabalho é testar o uso de guias para o auxílio no desenvolvimento da tarefa de ler música à primeira vista com estudantes universitários, utilizando a análise musical como ferramenta de auxílio. Esta pesquisa contou com 23 participantes, organistas e pianistas, divididos em dois grupos (experimental e controle), os quais foram submetidos à performance de três trechos musicais inéditos. Os participantes do grupo experimental realizaram a interpretação do segundo trecho com interferência de guias de auxílio para a execução. A maioria dos estudantes demonstrou interesse em desenvolver estudos em leitura à primeira vista. A média de andamento dos sujeitos nos trechos da pesquisa foi 63,5% mais baixa do que o andamento sugerido na partitura A média de erros foi de 8,78 erros por trecho, e os tipos de erros mais cometidos foram os da voz do baixo. As melhores avaliações foram dadas aos estudantes de pós-graduação. 81,82% dos participantes do grupo experimental consideraram que os guias auxiliaram suas execuções. Os resultados mostram que o melhoramento em leitura à primeira vista possivelmente é mais efetivo em um estudo a longo prazo, envolvendo conhecimentos de análise musical, aspectos motores e conhecimento de repertório. Concluímos que o uso dos guias promoveu o melhoramento do andamento da execução dos trechos dos estudantes do grupo experimental e estes sujeitos obtiveram médias menores de erros e as melhores avaliações de juízes externos, além de cometerem menos erros na melodia e na voz do baixo depois de serem submetidos aos guias. / Sight-reading is a complex task that involves overlap of cognitive processes, motor execution, memory and perceptual process. This skill demands broad knowledge in repertory skills, styles and comprehension of musical codes. The development of sight-reading ability can improve several musical skills, including the increase of musical consciousness. The aim of this work is to test the use of musical guides in the development of sight-reading skills with undergraduate students, using musical analysis as a support tool. Twenty-three students participated in this research, among them organists and pianists, from undergraduate, graduate, and extension courses of Federal University of Rio Grande do Sul. The participants were included in two groups, experimental and control, and were asked to perform three unpublished musical excerpts. Those included in the experimental group performed the second excerpt with the use of musical guides. The majority of the students demonstrated interest in developing studies in sight-reading. The average overall tempo of the subjects in the excerpts was 63.5% lower than that suggested in the score The average of errors was 8.78%, and the most frequent errors occurred in the bass voice. The best evaluations were awarded to postgraduate students. 81.82% of the participants considered that the guides helped their performances. Results show that improvement in sight-reading is more likely to occur in a long term study involving, in addition to knowledge of musical analysis, motor aspects and repertory background. The use of guides improved the musical tempo in the students‟ performance in the experimental group. Moreover, the subjects in the experimental group obtained a lower error average and a better rate from the external evaluators. They also made fewer mistakes in the melodic line and the bass voice after using the musical guides.

The present work makes a study of the drag forces of umbilical cables of pipes inspection robots and aims to determine a valid model for their calculation. For this purpose, the physical models are developed in relation to the friction forces for the straight and curved sections in all their possible configurations, obtaining for each case a differential equation that models the friction phenomenon and that includes fluid and cable the characteristics. By solving the differential equation, an explicit expression is obtained for the value of the frictional force in each case. In the present work, the obtained model is evaluated in comparison with the traditional simplified model. It is also presented a study about the influence of the stiffness of the cable and how this characteristic generates the forces of the normal general forces at the ends of the curves that, finally, result in an additional component of the frictional forces. By comparison with actual drag force measurements, the model obtained is validated. The complexity of the calculations required for the determination of the pull forces in real pipes makes it necessary to use software tools to facilitate it. For this reason, two software applications are developed, one specific for rigid pipes and another one for flexible pipes. A series of strategies of how to keep low the maximum value of the cable tension are presented too. / El presente trabajo se dedica al estudio de fuerzas de arrastre de cables umbilicales de robot de inspección o desobstrucción de tuberías y tiene como objetivo la determinación de un modelo válido para el cálculo de las mismas. Para tal fin, se desarrollan los modelos físicos en relación a las fuerzas de rozamiento presentes para tramos rectos y curvas en todas sus configuraciones posibles, obteniéndose así, para cada caso, una ecuación diferencial que modela el fenómeno del rozamiento y que incluye las variables propias del fluido presente y las características pertinentes del cable. Mediante la resolución de esa ecuación diferencial, se obtiene una expresión explícita para el valor de la fuerza de rozamiento en cada caso. En el presente trabajo, el modelo obtenido es evaluado mediante comparación con el modelo simplificado tradicional de manera de ver los alcances del nuevo modelo. Se realiza también una presentación de la influencia que tiene la rigidez del cable y como esta rigidez a la flexión genera fuerzas normales adicionales en los extremos de las curvas que redundan finalmente en una componente adicional de las fuerzas de fricción. Mediante comparación con mediciones reales de fuerza de arrastre se valida el modelo obtenido Dada la complejidad de los cálculos requeridos para la determinación de las fuerzas de arrastre de tuberías reales se desarrollan dos aplicaciones de software para el cálculo de las mismas, una específica para tuberías rígidas y otra para tuberías flexibles utilizando algoritmos de cálculo basados en las ecuaciones determinadas. Son presentadas también, una serie de estrategias de forma de mantener acotado el valor máximo de la tensión de cable. Dentro de las estrategias están la elección de materiales de recubrimiento de cable que presenten un bajo coeficiente de fricción con la tubería, la adopción de cables cuyo peso específico sea tal que el peso se iguale a la fuerza de empuje y la incorporación de varios dispositivos de tracción del cable de modo de mantener bajas las contra tensiones del cable utilizando un sistema distribuido de empuje.

O presente trabalho destina-se ao estudo numérico da geometria de tubos de seção elíptica que facilite a transferência de calor adimensional e diminua a queda de pressão adimensional (Δ̃) sofrida pelo escoamento. O método aplicado é o Design Construtal, que visa determinar a geometria que apresentará a menor resistência ao escoamento, ou seja, busca-se determinar a razão de aspecto da elipse (=⁄) que favorece a transferência de calor e diminui a queda de pressão do escoamento. O fluido empregado neste estudo apresenta características de viscoplasticidade. A relação entre a tensão cisalhante e a taxa de deformação obedece ao modelo de Herschel-Bulkley modificado. Considera-se que o escoamento é incompressível, laminar, bidimensional, externo e ocorre em regime permanente. A solução numérica do problema proposto é realizada com um código comercial baseado no método dos volumes finitos. É investigada a influência do índice de potência, , sobre a seção elíptica que facilita o escoamento e, para isso, este índice é variado de 0,4 a 1. A influência dos números de Reynolds (√), Herschel-Bulkley (√) e Prandtl (√) sobre o comportamento do escoamento também é avaliada. √ é variado de 1 a 40, √ é variado de 1 a 100 e √ é variado de 0,1 a 100 Os resultados mostram que, para um escoamento com √=1, √=1 e √=1, o aumento do índice de potência influencia negativamente na transferência de calor adimensional e a seção elíptica, que maximiza esta transferência de calor adimensional, tende a ser mais alongada na direção do escoamento. Já e influenciam positivamente na transferência de calor adimensional. Para um escoamento com √=1, √=1, =0,4 conclui-se que com o aumento de a razão de aspecto ótima (q,opt), do ponto de vista térmico, diminui. Quando é considerado um escoamento com √=1, √=1, =0,4 conclui-se que q,opt diminui com o aumento de , ou seja, a elipse torna-se mais alongada no sentido do escoamento. A variação de √ em um escoamento com √=1, √=1, =0,4 mostra que o aumento deste parâmetro acarreta em aumento da taxa de transferência adimensional e de Δ̃. / The present work is aimed at the numerical study of the geometry of elliptic section tubes that facilitates the dimensionless heat transfer and decreases the dimensionless pressure drop (Δ̃) suffered by the flow. The applied method is the Construtal Design, which aims to determine the geometry that will present the least resistance to the flow, that is, to determine the aspect ratio of the ellipse (=⁄) that favors heat transfer and decreases the flow pressure drop. The fluid used in this study has viscoplasticity characteristics. The relationship between shear stress and strain rate follows the modified Herschel-Bulkley model. It is considered that the flow is incompressible, laminar, two-dimensional, external and occurs in steady state. The numerical solution of the proposed problem is carried out with a commercial code based on the finite volume method. The influence of the power index, n, on the elliptical section facilitating the flow is investigated, and for this, the index is varied from 0.4 to 1. The influence of the Reynolds number (√), Herschel-Bulkley number (√) and Prandtl number (√) on the flow behavior is also evaluated √ is varied from 1 to 40, √ is varied from 1 to 100 and √ is varied from 0.1 to 100. The results show that for a flow with √=1, √=1 and √=1, the increase of the power index negatively influences the dimensionless heat transfer and the elliptic section, which maximizes this dimensionless heat transfer, tends to be more elongated in the direction of flow. Already √ and √ influence positively the dimensionless heat transfer. For a flow with √=1, √=1, =0.4 it is concluded that with the increase of √ the optimum aspect ratio (q,opt), from the thermal point of view, decreases. When a flow is considered with √=1, √=1, =0.4 it is concluded that q,opt decreases with the increase of √, that is, ellipse becomes more elongated in the flow direction. The variation of √ in a flow with √=1, √=1, =0.4 shows that the increase of this parameter causes an increase of the dimensionless transfer rate and Δ̃.

Esta dissertação apresenta uma modelagem matemática do escoamento laminar em tubos de paredes permeáveis aplicada à micro-filtração de suspensões. A modelagem utilizou-se da formulação integral das equações de conservação e de funções pré- estabelecidas para o representar os campos de velocidade e de concentração ao longo do tubo permeável. As equações integrais da quantidade de movimento e da conservação das espécies químicas forneceram duas equações diferenciais ordinárias de primeira ordem para as variáveis funcionais \"n (z)\" e \"m (z)\" presentes nas funções pré-estabelecidas. Para a solução destas equações optou-se pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem devido a sua simplicidade e versatilidade conhecida da literatura. No entanto a equação para a conservação da quantidade de movimento apresentou grande instabilidade ao ser submetida à solução numérica, contornada a partir da imposição de diferentes formas de evolução para o campo de velocidade, através do funcional n(z) cujas formas de variação foram impostas segundo uma dependência linear, exponencial e polinomial. Por outro lado, a solução da equação para conservação das espécies foi numericamente convergente. De posse das funções pré-estabelecidas e ajustadas a partir da equação da conservação das espécies na forma integral, obtém-se neste trabalho os valores correspondentes para o adimensional de Sherwood, quantificando o processo de transferência de massa. Com os valores de Sherwood, os resultados desta modelagem foram comparados com os da literatura, Grober et al. (Apud Zeman & Zydney, 1996) e outros, e apresentaram-se de acordo para estudos de casos particulares, no intervalo de Peclet de 104 - 106 . / This dissertation presents a mathematical modeling of the larninar flow in permeable tubes applied to the micro-filtration of suspensions. The modeling uses of integral formulation of the conservation equations and of functions pre-established for to represent the fields of velocity and concentration along the permeable tube. The integral equations of the momentum and of conservation of the chemical species its supplied two differential ordinary equations if first order for the variables functional \"n(z)\" and \"m(z)\" presents in the pre-established functions. For the solution of these equations was opted for the method of Runge-Kutta of fourth order due to its simplicity and well-known versatility of the literature. However the equation for the conservation of the momentum presented great instability to be submitted to the numeric solution, outlined starting from the imposition forms different from evolution for the field of velocity, through the functional \"n(z)\" with lineal, exponential and polynomial dependence. However, the solution of the equation for conservation of the species was convergent numerical. Through of the pre-established functions and adjusted starting from the equation of the conservation of the species in the integral form, it was obtained in this work the corresponding values for the dimensionless of Sherwood, quantifying the process of mass transfer. With the values of Sherwood, the results of this modeling were compared with the one of the literature, Grober et al. (Apud Zeman & Zydney, 1996) and other, and they came of agreement for particular cases in the interval of Peclet of 104 the 106.

Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre resultados obtidos através de um modelo analítico-numérico, um modelo em elementos finitos e resultados experimentais na análise estrutural local de tubos flexíveis utilizados na explotação de petróleo. Em particular, o modelo em elementos finitos proposto considera efeitos de não-linearidade decorrentes do contato e das forcas de atrito entre as camadas concêntricas do tubo, de forma a reproduzir curvas de histerese típicas obtidas em ensaios em escala real. Tais curvas não podem ser obtidas pelos modelos simplificados tradicionais, de maneira que sua obtenção por modelos em elementos finitos traz novas informações sobre o comportamento estrutural dos dutos Tomando como base e elemento motivacional os resultados de ensaios experimentais de um tubo flexível de 2,5, realizados no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, são estudados um modelo analítico e um modelo em elementos finitos, ambos representando o tubo ensaiado experimentalmente, de maneira a apontar, de forma qualitativa e quantitativa, quais são os pontos fortes e fracos de cada abordagem. O modelo analítico-numérico simplificado, obtido de um campo de deslocamentos compatível com os carregamentos axissimétricos aplicados e de um conjunto de equações que envolvem equilíbrio de forcas e equações constitutivas lineares, é capaz de fornecer rapidamente valores aproximados para a rigidez axial do conjunto, bem como uma estimativa das tensões médias atuantes em cada uma das camadas que compõem o tubo flexível, considerando ainda a possibilidade de afastamento entre as camadas. O modelo em elementos finitos é composto somente por elementos sólidos e considera a presença de atrito entre as camadas. As simulações não lineares, executadas pelo MSC.Marc, permitiram recuperar as curvas de histerese para os vários casos estudados, bem como a distribuição de tensões ao longo do comprimento e da seção transversal dos tendões. / This work presents a comparative study among an analytical-numerical model, a finite element model and experimental results related to the local structural analysis of flexible risers used in oil exploitation. In particular, the proposed finite element model considers nonlinearity effects caused by the contact and frictional forces between the concentric layers of the riser so that typical hysteresis curves obtained in full scale experiments could be reproduced. These curves can not be obtained by traditional simplified models, so that their reproduction by finite element models brings new information about the local structural behavior of risers. Based on and motivated by the results of experiments of a 2.5 flexible riser carried out at IPT, the São Paulo Technological Research Institute, an analytical model and a finite element model a are proposed, both of them representing the flexible riser tested experimentally, in order to point out, in a qualitative and quantitative way, the strengths and weaknesses of each approach. The simplified analytical-numerical model, obtained from a displacement field, consistent with the axisymmetric loads applied to the pipe, and from a set of equations involving equilibrium and linear constitutive equations, is able to quickly provide approximate values for the riser equivalent axial stiffness, as well as estimates for the average stresses acting in each of the layers that make up the flexible riser. Besides, the possibility of gap formation between the layers is also considered. The finite element model is composed entirely of solid elements and considers the presence of friction between the layers. The nonlinear simulations, using the MSC.Marc finite element package, allowed the reproduction of hysteresis curves for the several studied cases, as well as the stresses distribution along the length and cross section of the armour layers.