Capes / Neste trabalho, o processo de eletroerosão a frio (wire electrical discharge machining ou wire EDM) foi utilizado como método de fabricação alternativo para a confecção de microranhuras axiais em tubos de calor. Com isso, material foi retirado ao invés de ser adicionado ao invólucro do tubo de calor para a concepção da estrutura capilar, contribuindo para a redução de massa no dispositivo passivo de transferência de calor por mudança de fase. Uma modelagem baseada no projeto térmico e nos limites operacionais (limites capilar, de arrasto, viscoso, sônico e de ebulição) foi proposta para os tubos de calor com microranhuras axiais de geometria semicircular como estrutura capilar considerando diferentes definições disponíveis na literatura. Estes modelos, implementados no software EEStm (Engineering Equation Solver)tm, foram utilizados como ferramenta para o projeto dos tubos de calor ranhurados propostos. Os tubos de calor foram produzidos a partir de um tubo reto de cobre com um diâmetro externo de 9,45 mm, um diâmetro interno de 6,20 mm e um cumprimento total de 200 mm. O fluido de trabalho utilizado foi água deionizada e os tubos e calor foram carregados com uma razão de preenchimento de 60% do volume evaporador. O condensador foi resfriado por convecção forçada de ar, a seção adiabática foi isolada por uma fita de fibra de vidro e o evaporador foi aquecido utilizando um resistor elétrico em fita de liga de níquel-cromo e isolado do ambiente externo por um isolamento térmico aeronáutico. Os tubos de calor foram testados experimentalmente para as inclinações de operações iguais a 0º, 45º, 90º, 225º e 270º com relação ao plano horizontal, sob cargas térmicas compreendidas entre 5 W e 50 W. Os resultados experimentais do desempenho térmico dos tubos de calor mostraram que as microranhuras axiais fabricadas pelo processo de eletroerosão a frio como estrutura capilar funcionaram com sucesso em todos os casos estudados. Além disso, na maioria dos casos estudados, o tubo de calor com micriranhuras apresentou melhor desempenho térmico quando comparado com um tubo de calor contendo tela metálica como estrutura capilar. / In this master's dissertation an alternative fabrication method (wire electrical discharge machining, or wire EDM) was used to manufacture axial microgrooves in heat pipes. With this, material has been removed rather than being added to the heat pipe shell for the design of the capillary structure, contributing to mass reduction in the passive heat transfer device by phase change. A model based on thermal design and operational limits (capillary, trailing, viscous, sonic and boiling limits) was proposed for the heat pipes with axial microstrips of semicircular geometry as capillary structure considering different definitions available in the literature. These models, implemented in the EEStm (Engineering Equation Solver) software, were used as a tool for the design of the proposed grooved heat pipes. The heat pipes were produced from a straight copper tube with an outside diameter of 9.45 mm, an inner diameter of 6.20 mm and a total compliance of 200 mm. The working fluid used was deionized water and the tubes and heat were charged with a fill ratio of 60% of the evaporator volume. The condenser was cooled by forced convection of air, the adiabatic section was insulated by a fiberglass tape and the evaporator was heated using an electric resistor in nickel-chromium alloy tape and isolated from the external environment by an aeronautical thermal insulation. The heat pipes were experimentally tested for slopes of operations equal to 0º, 45º, 90º, 225º and 270º with respect to the horizontal plane, under thermal loads between 5 W and 50 W. The experimental results showed that the axial grooves manufactured by the Wire-EDM process worked satisfactorily in all analyzed cases. In most of the cases, the heat pipe with grooves showed a better performance when compared with the heat pipe with metallic mesh.

As recentes descobertas na camada pré-sal da costa brasileira geraram uma série de oportunidades e desafios tecnológicos que deverão ser enfrentados para se garantir o sucesso da exploração e produção de petróleo offshore em águas profundas e ultra-profundas. A alta presença de gás carbônico (CO2) e de gás sulfídrico (H2S) encontrada nas jazidas produzem potenciais efeitos de corrosão e fragilização nos componentes de aço utilizados em sistemas submarinos de produção de petróleo, dentre eles os dutos flexíveis. Esses dutos são submetidos à elevadas cargas geradas devido à lâmina da água profunda, sendo os arames da armadura de tração extremamente solicitados por sustentar os carregamentos. Tradicionalmente, arames da armadura de tração de dutos que irão operar em ambientes contendo H2S (sour) apresentam limite de resistência à tração máximo de 850 MPa, enquanto para ambientes onde esse gás não está presente (sweet), os limites de resistência são consideravelmente maiores podendo chegar a 1400 MPa. Amostras de arames da armadura de tração com limite de resistência à tração de 1400 MPa foram revestidas com alumínio através do processo de aspersão térmica a arco elétrico e a eficiência do revestimento em ambiente corrosivo contendo CO2 e H2S foi avaliada. Essa avaliação envolveu ensaios mecânicos e de caracterização, como medições da rugosidade superficial, análise da porosidade do revestimento, ensaios de dobramento, avaliação da susceptibilidade ao trincamento induzido por hidrogênio e sulfeto, ensaios de fadiga ao ar e corrosão-fadiga. Foi observado que o grau de porosidade do revestimento variou entre 5 e 10% e que a rugosidade superficial do substrato aumentou devido ao jateamento prévio ao processo de revestimento. Esse fato mostrou ser uma das causas principais para a deterioração da vida em fadiga ao ar dos arames revestidos quando comparados com arames sem revestimento, sendo comprovado através de análise por Microscopia Eletrônica de Varredura. Entretanto, para ensaios de corrosão-fadiga em ambiente contendo CO2 e H2S, o desempenho de arames revestidos mostrou-se notadamente superior, onde o acabamento superficial do substrato teve importância secundária. Através de ensaios de dobramento, foi possível verificar a alta capacidade do revestimento em suportar extensa deformação plástica. Através dos ensaios estáticos para se avaliar a susceptibilidade ao trincamento por hidrogênio e sulfeto foi possível verificar uma considerável corrosão da superfície de arames não revestidos devido ao ambiente agressivo. Ademais, uma trinca induzida por hidrogênio foi identificada em uma das amostras de arame sem revestimento, enquanto as amostras revestidas não apresentaram sinal de degradação nem trincamento. / Recent discoveries in Brazil pre-salt layer generated a series of technological opportunities and challenges that must be met to ensure the success of offshore oil exploration and production in deep and ultra-deepwater. The presence of high levels of carbon dioxide (CO2) and eventually hydrogen sulfide (H2S) found in the deposits, produce potential corrosion effects and embrittlement of steel components of subsea systems used in petroleum production, including flexible pipes. These equipments are subjected to high loads generated by deep water condition where tensile armor wires are extremely required for sustaining the loads. Traditionally, armor wires that will operate in environments containing H2S (sour) have maximum tensile strength of 850 MPa, while for environments where this gas is not present (sweet), the tensile strength is considerably larger reaching up to 1400 MPa. Armor wire samples with tensile strength of 1400 MPa were coated with pure aluminum by thermal arc spray process and the effectiveness of the coating in corrosive environment containing CO2 and H2S was evaluated. This evaluation included mechanical and characterization tests, such as surface roughness measurements, coating porosity analysis, bending tests, evaluation of susceptibility to cracking induced by hydrogen and sulfide and fatigue test in air and in corrosive environments. It was found that the coating porosity ranged between 5 and 10% and the substrate roughness increased due to grit blasting prior to the coating process. This fact proved to be one of the main causes for the deterioration of the fatigue life in air of the coated wires when compared with uncoated wires, being proven through analysis by Scanning Electron Microscopy. However, for corrosion fatigue tests in an environment containing CO2 and H2S, the performance of coated wires was found to be markedly higher, where the integrity of the substrate surface had secondary importance. Through bending tests, it was found the high capacity of the coating to support extensive plastic deformation. Static tests to evaluate the susceptibility to cracking by hydrogen and sulfides showed that uncoated armor wire surface corroded considerably due to the aggressive environment. In addition, a crack induced by hydrogen was identified in one of uncoated wire samples, while the coated samples showed no sign of degradation or cracking.

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.

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 objetiva elaboraruma edição de performance da Improvisação Coral sobre Victimae Paschali de Charles Tournemire, transcrita pelo seu aluno Maurice Duruflé. A edição de performance foi construída através da análise, escolha de registração e elaboração de exercícios técnicos para os trechos difíceis. O livro Guidelines to Style Analysis de Jan La Rue (1970) foi usado como ferramenta analítica, enfocando os cinco parâmetros fornecidos pelo autor: Som, Harmonia, Melodia, Ritmo e Crescimento. A escolha da registração foi delineada a partir de um estudo do órgão da Igreja Sainte Clotilde de Paris e do órgão da Capela São José do Centro Universitário La Salle (Unilasalle) em Canoas, RS (Brasil). Os exercícios técnicos para os trechos difíceis foram gerados a partir de passagens que apresentaram maior demanda durante meu estudo. Por fim, a edição de performance reúne essas informações junto à partitura de maneira sucinta como síntese do trabalho e da construção da minha performance da obra para recital. / The purpose of this study is to present a performance edition of the Choral Improvisation on Victimae Paschali by Charles Tournemire, transcribed by his pupil Maurice Duruflé. The performance edition was constructed based on analysis, choice of registration and the elaboration of technical exercises for the difficult passages. The book Guidelines to Style Analysis by Jan La Rue (1970) was used as an analytical tool, focusing on the five parameters presented by the author: Sound, Harmony, Melody, Rhythm and Growth. The choice of registration was decided based on a study of the organ at the Sainte Clotilde Church in Paris and the organ at St. Joseph´s Chapel of the La Salle University Center (Unilasalle) in Canoas, RS (Brazil). Technical exercises were generated from the passages that proved to be more demanding for me during my practice. Finally, the performance edition contains all of this information as a summary of my work and the preparation of the piece for performance.

Há atualmente um grande aumento na demanda por fontes de energia renováveis e de combustíveis que sejam menos poluentes, isto faz com que o etanol ganhe uma grande notoriedade como uma boa alternativa as fontes convencionais de energia. A tendência é de um grande aumento no consumo deste produto, para os próximos anos, o que vai exigir meios de transporte e estocagem seguros e eficientes, desde os produtores até os terminais de distribuição. Economicamente o melhor modo de transportar este produto é, sem nenhuma dúvida, através de dutos de aço, no entanto, existem estudos comprovando que alguns tipos de etanol são nocivos ao material empregado nos dutos. Dentre os modos de avaliar esta influência está a avaliação da tenacidade do material frente ao meio de interesse. Este trabalho tem por objetivo avaliar a tenacidade de um aço API 5L X70 quando exposto aos meios etanol de milho e etanol de cana, variando também o tempo de exposição do material no meio. Além disto, neste trabalho foram feitos diagramas FAD com os valores de tenacidade encontrados em escala reduzida para obter-se um indicativo da integridade estrutural do duto. Para tanto, foram preparados 10 corpos de prova do tipo C(T) entalhados e pré-trincados, respeitando a norma ASTM E647-08 e distribuídos da seguinte forma: 2 corpos de prova para ensaios ao ar, 4 corpos de prova para ensaios em meio etanol de cana e 4 corpos de prova para os ensaios em etanol de milho, além disto, foi utilizado o programa Vindio para a confecção dos diagramas FAD. Os resultados mostraram que os meios etanólicos de cana obtiveram resultados muito parecidos com os ensaiados ao ar, enquanto que no meio etanólico de milho fica evidenciada a fragilidade do material. Nas imagens fractográficas dos corpos de prova ensaiados foi confirmada a diferença na forma de fratura (frágil, no caso do etanol de milho e dúctil no etanol de cana e ao ar). / Nowadays, there is a large increase in the demand for renewable sources of energy and fuels more environment-friendly, this fact fortifies the ethanol’s image as a attractive alternative to conventional energy sources. The upward trend in the consumption of this product in the coming years will require safety and efficiently transportation and storage from producers to distribution terminals. Undoubtedly, the most economically way to transport this product is through pipelines, however, there are studies showing that some types of ethanol are damaging to the pipes material. One way to evaluate this harmful effect of ethanol is the toughness study of the material in the environment of interest. This study aims to assess the tenacity of the API 5L X70 steel when exposed to corn ethanol and sugarcane ethanol for different immersion times. Furthermore, to obtain an indication of the pipe’s structural integrity, FAD’s diagrams were plotted with toughness values determined in the small scale test. For this proposal, 10 C(T) specimens were notched and pre-cracked in accordance to the ASTM E647-08 and distributed as follows: 2 CPs for air test, 4 CPs for the sugarcane ethanol medium and 4 CPs for the corn ethanol. In addition, the Vindio software was used to make the FAD’s diagrams. The results showed that the tests realized in the air and in the sugarcane ethanol medium were very similar, while in the corn ethanol medium is evident the fragility of the material. The surface fracture confirmed the fragile behavior for specimen tested in the corn ethanol medium and ductile behavior for the sugarcane ethanol medium.

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.

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.