[ES] Este trabajo de investigación ha surgido de la necesidad empresarial de mejora y desarrollo para un nuevo proceso productivo en la compañía flejes industriales (Flinsa). En el año 2011, Flinsa se introduce en la fabricación de tubo de acero inoxidable soldado mediante tecnología láser. Durante el proceso, aparecen una serie de dificultades; entre estas dificultades se encuentra la baja eficiencia del proceso junto con un porcentaje de defectivo, además de numerosas incidencias en cliente. Esto sucede debido a que el proceso productivo no está controlado. Se desconoce el comportamiento de los materiales, la nueva tecnología, y además, se está generando un fenómeno que produce desconfianza en la calidad de la soldadura, esto es, que el tubo de material de acero inoxidable ferrítico recién soldado no soporta el esfuerzo mecánico al que le someten los ensayos de deformación por aplastado y abocardado, aunque si ese mismo tubo se deja reposar durante 48h en el almacén, este será capaz de soportar esos esfuerzos. Para comprender bien los fenómenos de soldadura y de proceso, se ha realizado un análisis sobre los 5 factores que pueden actuar sobre la calidad de la soldadura, esos factores han sido, Material, Mano de obra, Máquina, Medio, Método aplicando la metodología de Ishikawa. Para cada uno de los factores se han desarrollado acciones de mejora que hagan al proceso lo más regular posible, siendo estable de modo que permita, fijando unas condiciones, comparar variables y se vea su grado de interacción en el resultado final. De este modo se ha llegado a la conclusión que, para que el proceso sea estable, se necesita introducir materia prima con unos parámetros controlados y estandarizados para que la influencia del proveedor sea mínima. Esto queda reflejado en la ficha de compra de materiales. Además, se ha creado un método de trabajo con un estándar de montaje y regulación, donde se garantice la repetibilidad en cada puesta, o se reduzca al máximo la variación del proceso, tomando unos parámetros específicos de referencia, y por último se ha visto que el medio en el que se genera el procesado por láser tiene alto impacto en el resultado de la soldadura, para lo cual se han implementado unas mejoras que reducen la entrada de humedad en la soldadura, aunque no son 100% efectiva. Se han conseguido los objetivos principales de reducir el porcentaje de defectivo a lo largo de las producciones y los problemas de calidad con los clientes, aunque ha quedado pendiente validar que la fragilización de la soldadura es debida a la disolución de hidrógeno en el baño, y a su atrapamiento en la estructura cuando este solidifica, debido a que no se ha podido contar con los equipos adecuados. / [CA] Aquest treball de recerca ha sorgit de la necessitat empresarial de millora i desenvolupament per a un nou procés productiu a la companyia fleixos industrials (Flinsa), aquests l'any 2011 s'introdueixen en el món de la fabricació de tub d'acer inoxidable soldat mitjançant tecnologia làser, apareixent una sèrie de dificultats, entre aquestes dificultats es troba la baixa eficiència del procés, un percentatge de defectiu, a més de nombroses incidències en client. Això succeeix pel fet que el procés productiu no està controlat, es desconeix el comportament dels materials, la nova tecnologia, i a més, s'està generant un fenomen que produeix desconfiança en la qualitat de la soldadura, això és, que el tub de material d'acer inoxidable ferrític acabat de soldar no suporta l'esforç mecànic al qual li sotmeten els assajos de deformació per esclafat i atrompetat al tub, encara que si aquest mateix tub es deixa reposar durant 48h en el magatzem aquest és capaç de suportar el esforços previstos. Per a comprendre bé els fenòmens de soldadura, i de procés s'ha realitzat una anàlisi sobre els 5 factors que poden actuar sobre la qualitat de la soldadura, aqueixos factors han sigut, Material, Mà d'obra, Màquina, Mitjà, Mètode aplicant la metodologia de Ishikawa. Per a cadascun dels factors s'han buscat accions de millora que facen al procés el més regular possible, sent estable de manera que permeta fixant unes condicions comparar variables i es veja el seu grau d'interacció en el resultat final. D'aquesta manera s'ha arribat a la conclusió que perquè el procés siga estable es necessita, introduir matèria primera amb uns paràmetres controlats i estandarditzats, perquè la influència del proveïdor siga mínima, això queda reflectit en la fitxa de compra de materials. S'ha creat un mètode de treball amb un estàndard de muntatge i regulació, on es garantisca la reproductibilitat en cada posada, o es reduïsca al màxim la variació del procés, prenent uns paràmetres de referència, i per últim s'ha vist que el mitjà en el qual es genera el processament per làser té alt impacte en el resultat de la soldadura, per aquest motiu s'han implementat unes millores que redueixen l'entrada d'humitat en la soldadura, encara que no són 100% efectiva. S'han aconseguit els objectius principals de reduir el percentatge de defectiu al llarg de les produccions i els problemes de qualitat amb els clients, encara que ha quedat pendent validar que la fragilització de la soldadura és deguda a la dissolució d'hidrogen en el bany, i al seu atrapament en l'estructura quan aquest solidifica, pel fet que no s'ha pogut comptar amb els equips adequats. / [EN] This study work arises out of the business need for improvement and development to achieve a new production process in the industrial strapping company Flinsa. In 2011, Flinsa begins with the laser technology manufacturing process of welded stainless-steel tube. Nevertheless, a series of difficulties appear along with the process, such as the low efficiency of the process itself, together with a significant defective percentage and several customer incidents. This happens because the productive process is not controlled. The behavior of the materials and the new technology is unknown, and, besides, a phenomenon is being generated which leads to distrust in the quality of the weld, i.e, the newly welded ferritic stainless-steel tube does not withstand the mechanical strain to which it is subjected by the crushed and flared deformation tests. But, if this same tube settles during 48h in the warehouse, it will be able to withstand such efforts. To correctly understand the process and welding phenomena, it has been carried out an analysis of the 5 factors that have influence over the welding quality. Those factors are the following: material, labour, machine, medium and method (Ishikawa methodology). For each of the above factors, improvement actions have been developed to make the process as regular as possible, being stable so that it allows to compare variables by settling previous conditions, and to see its interaction degree in the result. In this way, it has been concluded that, for the process to be stable, it is necessary to introduce raw material with controlled and standardized parameters so that the influence of the supplier can be minimum. This is reflected in the material purchase sheet. Furthermore, a working method has been created with a standard of assembly and regulation, where repeatability is ensured at each set, or where the process variation is minimized by using specific parameters. And lastly, it has been proven that the medium in which the laser process is taking place has a high impact on the welding result, for which improvements haven been implemented to reduce the input of moisture into the weld, although they are not 100% effective. The main objectives have been achieved: to reduce the percentage of defectives throughout production, and to minimize quality problems with customers. Although, there is still a pending matter to be validated: the fragilization of the weld is due to the dissolution of hydrogen during the bath and to its entrapment in the structure when it solidifies because it was not available the appropriate equipment. / Paralera Romero, J. (2023). Estudio de la soldabilidad en continuo de aceros inoxidables ferríticos estabilizados empleados en los sistemas de escapes para la automoción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/201136

En los últimos años, el uso de estructuras metálicas con perfiles tubulares ha experimentado un notable aumento debido a su comportamiento estructural y su aspecto estético en las construcciones. Como resultado, se han desarrollado normativas para regular el dimensionamiento y comportamiento de las uniones de este tipo de perfiles estructurales. Los programas de análisis por elementos finitos se han convertido en herramientas poderosas para simular y optimizar el comportamiento de las estructuras. En este trabajo, se presenta un estudio numérico de uniones soldadas tipo K con espaciamiento, utilizando perfiles tubulares de acero de sección cuadrada en las diagonales y el cordón. Se desarrollaron modelos numéricos con un estudio de refinamiento de malla y condiciones de borde para determinar la configuración más eficiente. Los modelos se calibraron utilizando ensayos experimentales de autores citados en la bibliografía, y se llevó a cabo un estudio paramétrico variando el espaciamiento entre las diagonales y el material de los perfiles disponibles en el mercado nacional. Se compararon las tensiones máximas antes de la falla según los criterios establecidos por la normativa. En general, los modelos calibrados mostraron una excelente correlación con los ensayos experimentales, validando el estudio paramétrico de las uniones que permiten identificar configuraciones seguras de uniones tubulares, optimizando el proceso de diseño y evitando costosos ensayos experimentales. Los resultados obtenidos demostraron que las uniones con menor espaciamiento son más resistentes.

Submitted by BRUNO ANTONIO SORRIJA null (sorrija.bruno@gmail.com) on 2016-05-19T13:40:17Z No. of bitstreams: 1 Versão Final - Dissertação.pdf: 9391340 bytes, checksum: b297f42192c63f4f572fd0e0e177f47e (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-23T16:33:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sorrija_ba_me_guara.pdf: 9391340 bytes, checksum: b297f42192c63f4f572fd0e0e177f47e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T16:33:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sorrija_ba_me_guara.pdf: 9391340 bytes, checksum: b297f42192c63f4f572fd0e0e177f47e (MD5) Previous issue date: 2016-04-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Tubos de aço utilizados na exploração e prospecção de petróleo e gás natural estão sujeitos a carregamentos dinâmicos durante o transporte (transit fatigue) e também quando em serviço. Por este motivo é imperativo que os tubos utilizados apresentem excelente integridade estrutural a fim de evitar a ocorrência de falhas prematuras devido à fadiga. Contudo, como o processo de fabricação HFIW, largamente utilizado pela indústria, envolve conformação mecânica seguida de soldagem, defeitos estarão inerentemente presentes nos tubos, notadamente uma interface entre as bordas das chapas soldadas. No presente trabalho foi investigado como a junta soldada de tubos de aço API 5CT N80 tipo Q pode contribuir para redução da vida em fadiga e como o processo como um todo pode levar a anisotropia mecânica dos tubos. Para preservar ao máximo as características originais dos tubos foram realizados ensaios de fadiga axiais utilizando corpos de prova não previstos pelas normas técnicas vigentes, com espessuras iguais as das paredes dos tubos dos quais foram retirados. Foi também desenvolvido e testado um dispositivo para realização de ensaios de fadiga utilizando trechos de tubo, o qual mostrou potencial para a realização de ensaios futuros. Os resultados dos ensaios axiais (realizados de modo a comparar a região da junta soldada como uma posição a 90° dela) indicaram que a junta soldada pode agir como um tipo de concentrador de tensões, contribuindo para a diminuição da resistência à fadiga dos tubos de maneira inversamente proporcional à carga aplicada. Também foi observado que defeitos resultantes do processo de fabricação (muitos deles macroscópicos) podem atuar como pontos para a nucleação de trincas de fadiga e que, portanto, não deveriam estar presentes no produto final. Ensaios de tração, análises metalográfias, fractográficas e de microdureza também foram realizados de modo a complementar os resultados dos ensaios de fadiga. / Steel pipes, used in the oil and gas industry in prospection and exploration activities, are often subjected to cyclic loading during their transportation (transit fatigue) and during their service life. Considering this, these steel pipes must have excellent structural integrity in order to avoid premature failure by fatigue mechanisms. However, the HFIW manufacturing process, widely used by the industry, involves mechanical forming and welding and, therefore, defects are inherently present in the finished products, remarkably an interface between the edges of the steel sheets that are welded into tubes. In this work it has been investigated how the HFIW manufacturing process can reduce the fatigue resistance of API 5CT N80 type Q steel tubes and lead to a mechanical anisotropy of the finished product. To keep the specimens characteristics closer to the real steel pipes, axial fatigue tests have been performed with round specimens which had their thickness equal to the thickness of the walls of the pipes from which they had been taken from. It has been developed also a device and a method to test small length sections of steel tubes, which have shown potential to be used in the future as a new methodology for the study of fatigue in steel pipes. The results of the axial fatigue tests (carried out to compare the welded joint to a position situated 90° from it) indicate that the welded joint can act as a stress raiser and contributes to reduce the fatigue resistance of the steel pipes, in a inversely proportional relationship with the increasing of the applied dynamic loading. It has been observed also that some defects, which result from the manufacturing process, can act as points for the nucleation of fatigue cracks and, for this, they should not be present in the manufactured product. Tensile tests, metallographic analysis, fractography study and microhardness tests had been carried out to complement the fatigue tests results.

Ces travaux de thèse visent à concevoir et étudier une unité d'échangeur de chaleur air-MCP en tant que solution passive a la problématique du contrôle de confort thermique dans les bâtiments pendant l'été, fournissant des directives de conception et une intégration facile aux bâtiments. Les MCP présentent une grande capacité de stockage par unité de volume, ce qui leur permet de contribuer à la réduction de la consommation d'énergie liée aux applications de rafraîchissement. Bien qu'ils présentent certains inconvénients, en tant que faible conductivité thermique, notamment dans les PCM commerciaux, une conception bien détaillée est nécessaire pour atteindre des performances thermiques adéquates.La première partie de cette thèse examine les systèmes existants à travers une étude bibliographique, mettant en évidence la relation géométrique avec la physique et la performance thermique. Cette recherche a fourni les bases pour le développement d'une conception d'une unité air-MCP, suivant une méthodologie de résolution de problèmes développée par le laboratoire I2M. Une matrice de mots-clés a été obtenue à partir des phénomènes physiques et de l'analyse fonctionnelle de l'unité. A partir de cette matrice, l'analyse des brevets a inspiré la conception qui a abouti à un échangeur de chaleur air-PCM à faisceau tubulaire avec des tubes verticaux alignés perpendiculairement au flux d'air.Le développement d'outils de conception et d'intégration dans les bâtiments a été recherché au moyen d'une modélisation permettant de prédire avec précision les performances thermiques du système. Les modèles simplifiés sont préférés pour cette tâche. Néanmoins, ils peuvent sous-estimer les performances réelles si les phénomènes physiques impliqués ne sont pas correctement comptabilisés. Alors,des approches expérimentales locales et globales ont été utilisées pour parvenir à une compréhension de la physique associée aux cycles de charge et de décharge dans l'unité air-MCP. Pour cela, un banc d'essai a été installé, mesurant la température et le débit d'air dans différentes conditions d'entrée, accompagné d'un suivi visuel à travers des images numériques. Les traitements d'images et des données ont été utilisés pour obtenir des indicateurs de performance thermique et des corrélations équivalentes en utilisant des nombres adimensionnels connus pour les mécanismes de transfert de chaleur convectifs-conducteurs dans le PCM.Ces découvertes ont permis de développer des modèles de résistance thermique et d'enthalpie qui rendent compte de la complexité des phénomènes impliqués dans l'unité pour la prédiction de la performance. Enfin, la performance thermique du système a été testée dans deux applications de bâtiments : en tant qu'unité mobile dans une maison PEH à Gradignan dans un bureau du labo I2M. / The present work aims to design and study an air-PCM heat exchanger unit as a passive solution for thermal comfort assessment in buildings during summertime, providing tools to ease the design and building integration. The PCM present a large storage capacity per volume unit where by, they can contribute to the reduction of the energy consumption related to cooling applications. Although, theyshow some drawbacks, as a low thermal conductivity in commercial PCM, so a wellthought design of these kind of systems is necessary to achieve adequate thermal performances.The first part of this thesis surveys the existing systems through a literature review,highlighting the geometry relation with the physics and thermal performance. This search provided the bases for the development of an air-PCM unit design, following a problem-solving methodology developed by the I2M laboratory. A keyword matrix was obtained from the physical phenomena and functional analysis of the unit. From this matrix, the patents analysis provided inspiration for the design resulting in a tubebundle air-PCM heat exchanger with vertical tubes aligned perpendicular to the airflow.The development of design and integration in buildings tools was sought through a modeling that can accurately predict the thermal performance of the system.Simplified models are preferred for this task. Nevertheless, they can under predict the actual performance if the physical phenomena involved is not properly accounted. Then, local and global experimental approaches were used to achieve anunderstanding of the physics associated with charging and discharging cycles in theunit. For this, a test bench was installed, measuring temperature and airflow underdifferent in let conditions, accompanied by a visual tracking through digital images.Image and data processing were used to obtain thermal performance indicators and equivalent correlations using known dimensionless numbers for convective conductive heat transfer mechanisms in the PCM.These findings allowed the development of thermal models based on energy balances, that accounted the complexity of phenomena involved in the unit for performance prediction. Finally, the thermal performance of the system was tested intwo buildings applications: as a mobile unit in a PEH house in Gradignan and as anactive façade in a building in Talence. / El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y estudiar una unidad intercambiador de calor aire-PCM como presentan una solución pasiva al conforttérmico en edificios durante el verano, proporcionando herramientas para facilitar el diseño y la integración en edificios. Los PCM una gran capacidad de almacenamiento por unidad de volumen, por lo que pueden contribuir a la reducción del consumo de energía relacionado con las aplicaciones de refrigeración. Estos materiales presentan algunos inconvenientes en cual su uso, como una baja conductividad térmica, típica en PCM comerciales, por lo es necesario un diseño que tome en cuenta esta problemática para lograr rendimientos térmicos adecuados. La primera parte de esta tesis examina los sistemas existentes a través de unarevisión de la literatura, destacando la relación de geometría con los fenómenos físicos y el rendimiento térmico. Esta búsqueda proporcionó las bases para el desarrollo de un diseño de unidad aire-PCM, siguiendo una metodología de resolución de problemas desarrollada por el laboratorio I2M. Se obtuvo una matrizde palabras clave a partir de los fenómenos físicos y el análisis funcional de launidad. A partir de esta matriz, el análisis de patentes proporcionó inspiración para el diseño que dio como resultado un intercambiador de calor PCM de aire y haz detubos verticales alineados perpendicularmente al flujo de aire.El desarrollo del diseño y la integración en herramientas de edificios se buscó através de un modelo que pudiese predecir con precisión el rendimiento térmico delsistema. Los modelos simplificados son los preferidos para esta tarea. Sin embargo,su poder de predicción puede verse afectada si los fenómenos físicos involucradosno se contabilizan adecuadamente. Es por ello que se utilizaron enfoques experimentales locales y globales para lograr una comprensión de la física asociadacon los ciclos de carga y descarga en la unidad. Se realizó una instalación de unbanco de pruebas, que permitió mediciones de temperatura y flujo de aire en diferentes condiciones de entrada, acompañado de un seguimiento visual a travésde imágenes digitales. El procesamiento de imágenes y datos se utilizó para obtener indicadores de rendimiento térmico y correlaciones a partir de números adimensionales relacionados con mecanismos de transferencia de calor porconvección y conducción en el PCM.Estos hallazgos permitieron el desarrollo de modelos térmicos para la predicción delrendimiento, basados en balances de energía de cada volumen de control.Finalmente, el rendimiento térmico del sistema se probó en dos aplicaciones deedificios: como una unidad móvil en una casa PEH en Gradignan y dentro de una oficina del laboratorio I2M.

O procedimento usual no Brasil para o projeto de tubos de concreto enterrados é o procedimento de Marston-Spangler. Este trabalho avalia o comportamento deste procedimento com o procedimento padrão recomendado pela ASCE (American Society of Civil Engineer), denominado de SIDD (Standard Practice for Direct Design of Buried Precast Concrete Pipe Using Standard Installations). A ferramenta de análise dos dois procedimentos é o método dos elementos finitos, o programa SSCOMPPC. São feitas várias simulações numéricas das instalações submetidas às mesmas situações para que assim se possa avaliar o comportamento de cada umas delas. O trabalho conclui que a falta de parâmetros para a execução do procedimento da Marston-Spangler pode comprometer o comportamento desta. Quando comparado as classes de instalação de A a D de Marston-Spangler com as instalações padronizadas SIDD tipo 1 a 4, respectivamente, as instalações SIDD tipo 3 e 4 possuem uma melhor distribuição de esforços do que as instalações classe C e D. Quando comparado a forma de projeto habitual no Brasil, o método indireto do procedimento de Marston-Spangler, com o método direto, tem-se que o método direto acarreta numa grande economia de armadura. Esta economia para o procedimento padronizado SIDD vai de 81,1% a 97,1% de armadura, e em relação com o método direto para o procedimento SIDD a economia vai de 54,4% a 93,1%, para o caso de aterro de 3 m de altura e tubo de 1200 mm de diâmetro interno. Com esta economia e com os recursos computacionais disponíveis hoje, o cálculo pelo método direto é vantajoso. Na comparação dos procedimentos de Marston-Spangler com o procedimento padronizado SIDD, pelo método direto, o procedimento de Marston-Spangler leva vantagem na classe B, sendo que a instalação tipo 2 do SIDD acarreta num consumo em média de 72,5% a mais de armadura. Porém quando a classe C e classe D, que são as mais executadas, são comparadas com as instalações tipo 3 e tipo 4, as instalações tipo 3 e tipo 4 consomem menos armadura, em média consomem 43,8% e 55,6% menos armadura do que as instalações classe C e classe D, respectivamente. / The most popular procedure in Brazil for the buried concrete pipe design is the Marston-Spangler\'s procedure. This work compares the performance of the Marston-Spangler\'s procedure and SIDD (Standard Practice for Direct Design of Buried Precast Concrete Pipe Using Standard Installations), recommended by ASCE (American Society of Civil Engineer). This work uses the finite element method, using the software SSCOMPPC, to analyse the two procedures. It is made many diferent simulations using the finite element method to analyse the behaviour of each procedure. The work concludes that Marston-Spangler\'s procedure needs more paramether to define each class of instalation. When compared the classes A to D of the Marston-Spangler\'s procedure with the type 1 to type 4 of the SIDD procedure, the work concludes the type 3 and 4 have a bether performance compared to the classes C and D. When compared the most popular procedure in Brazil, the Marston-Spangler\'s procedure using the indirect method, with the direct method, the direct method has a better performance. The economy of reinforcemet goes from 81,6% to 97,1% using the SIDD procedure and goes from 54,4% to 93,1%, using the Marston-Spangler\'s procedure (direct design). With the computational resources avaliable today, the direct design is a great advantage. Comparing the procedures of Marston-Spangler and SIDD, using the direct method in both procedures, the class B of Marston-Spangler\'s procedure has a better performance compared to the type 2 of SIDD procedure. The economy of reinforcement for this case is 27,5%. But the type 3 and 4 have a better performance compared to the class C and D. On type 3 and 4 installations, the economy of reinforcement is 43,8% and 55,6% compared to classes C and D, respectively.

A presente tese demonstra, a partir da avaliação convencional pelo método das Funções de Transferência de sistemas de imagem radiológica, que é necessário obter imagens de fenda em diversas orientações no campo para que essa análise tenha um significado mais real no caso de sistemas não isotrópicos. Isso provém da não linearidade na variação entre as FTMs obtidas para diversas direções 0 e 90&#176C relativas ao eixo do tubo de raios-X. Essa verificação, entretanto, representa um sério problema prático, pois indica um aumento no grau de complexidade de um método que, embora considerado o mais preciso pela maioria dos pesquisadores, tem sido utilizado apenas por laboratórios muito bem equipados. Assim, visando solucionar esse problema, esta tese propõe um novo método de simulação por computador que calcula a FEL e a FTM devidas ao ponto focal, dispensando, portanto, todo o complexo aparato experimental convencionalmente utilizado, o que contribui para tornar acessível à avaliação pelas funções de transferência a qualquer unidade radiológica. Por fim, faz parte desse trabalho também uma investigação do significado físico das variações registradas entre as FTMs e um estudo formal desenvolvido acerca dos conceitos da característica de campo e da magnificação lateral. / From the conventional evaluation by the radiological systems Transfer Functions, this work shows that it is necessary to obtain slit images at several field orientations so that this annalysis has a more real significance for non-isotropic systems. This is achieved from the non-linearity on the variations among the MTFs obtained in several directions between 0 and 90&#176C relative to the X-ray tube axis. This notification, however, represents a serious practical matter, because it shows an increase on the complexity of a method which has been used just by well structured laboratories, although many researchers have considered it the most accurate. Hence, in order to solve this problem, we present a new computer simulation method which calculates the LSF and the MTF due to the focal spot, without all the conventional complex experimental apparatus. This makes the evaluation by the transfer functions suitable to any radiological unit. Finally, it is also part of this work an investigation of the physical meaning of the variations among the MTFs and a formal study about the field characteristics and the lateral magnification concepts.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de remoção do surfactante aniônico alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) em reator anaeróbio de leito granular expandido - EGSB (1,5 litros) com recirculação e alimentação com meio mineral. Além de caracterizar filogeneticamente a diversidade de bactérias na presença do surfactante. O sistema foi operado em condição mesofílica em 4 etapas: (I), (II) e (IV) com TDH de 32 horas, e (III) com TDH de 26 horas. Em todas as etapas a DQO foi em média de 609 \'+ OU -\' 137 mg/L e 14 \'+ OU -\' 1,71 mg/L de LAS afluente. As maiores remoções de LAS foram verificada nas etapas II e IV, com valores de 73,6 \'+ OU -\' 5,6% e 63,6 \'+ OU -\' 6,17%, respectivamente de. Na etapa III essa remoção foi de 47,8 \'+ OU -\' 6,2%. Por meio do balanço de massa constatou-se que 56,6% do total de LAS adicionado foram removidos compreendendo 48,4% por biodegradação e 8,2% por adsorção. A remoção de matéria orgânica não foi afetada com a adição do LAS e nem pela exposição prolongada a esse surfactante. Entretanto, a estrutura do grânulo foi comprometida quando da adição do surfactante, observado pelo aumento da concentração de sólidos totais efluente de 0,049 g/L na etapa I (sem LAS), 0,128 g/L na etapa II, 0,064 g/L na etapa III e 0,038 g/L na etapa IV, quando da adição de 14 \'+ OU -\' 1,71 mg LAS/L. Além disso, foi notada diminuição do diâmetro médio dos grânulos no decorrer da operação do reator de 0,36 cm nas etapas I e III para 0,34 cm na etapa IV. Por meio da técnica de tubos múltiplos (NMP) foi constatado aumento das bactérias anaeróbias totais e diminuição das arqueias metanogênicas, em função do tempo de operação do reator. As bactérias redutoras de ferro representaram 8% da biomassa anaeróbia na etapa IV. Por meio do seqüenciamento da região 16S do RNAr para o domínio Bacteria da biomassa da extremidade superior do reator e da biomassa do leito, foi verificado semelhança com os seguintes filos Proteobacteria, Firmicutes e Synergistetes. Notou-se diferença significativa entre as bibliotecas de clones para essas duas amostras. / This study aimed to evaluate the efficiency of removal of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in expanded bed reactor (1.5 liters) using granular sludge (EGSB) with recirculation and feed with mineral medium modified. The system was operated at mesophilic condition in four stages: (I) (II) and (IV) with HRT of 32 hours, and (III) with HRT of 26 hours. At all stages the COD averaged 609 \'+ OR -\' 137 mg/L and 14 \'+ OR -\' 1.71 mg/L LAS influent. The higher removals of LAS were found in stages II and IV, respectively, 73.6 \'+ OR -\' 5.6% and 63.6 \'+ OR -\' 6.17%. In stage III this removal was 47.8 \'+ OR -\' 6.2%. Through mass balance was found that 56.6% of total LAS added were removed by biodegradation comprising 48.4% and 8.2% by adsorption. The organic matter removal was not affected by the addition of LAS and not by prolonged exposure to this surfactant. However, the granule structure was compromised after the addition of surfactant, the observed increase in effluent total solids concentration of 0.049 g/L in stage I (no LAS), 0.128 g/L in stage II, 0.064 g/L in stage III and 0.038 g/L in stage IV when adding 14 \'+ OR -\' 1.71 mg/L. Furthermore, it was noticed significant decrease in mean diameter of the granules during the operation of the reactor of 0.36 cm in stages I and III to 0.34 cm in stage IV. Through the multiple tube method (MPN) was found to increase the total anaerobic bacteria and methanogenic archaea decreased depending on the time of reactor operation. Iron-reducing bacteria accounted for 8% of anaerobic bacteria total in step IV. By sequencing the 16S rRNA for the domain Bacteria biomass from the upper end of the reactor and the biomass of the bed, was found similar to the following phyla Proteobacteria, Firmicutes and Synergistetes. Significant difference was noted between the clone libraries for these two samples.

[pt] Neste trabalho, o comportamento tridimensional de tubos multicamadas com escorregamento entre camadas, sob grandes deslocamentos, para aplicação em análise global de risers e dutos é avaliado. Foi desenvolvido um novo elemento finito, considerando o modelo de viga de Timoshenko em cada camada. O elemento contempla os graus de liberdade axial, flexional e torcional, todos variando ao longo do elemento de acordo com as funções de interpolação de Hermite: carregamentos axial e torcional constantes e momentos fletores lineares. As deformações de cisalhamento também foram consideradas na formulação do elemento através de graus de liberdades generalizados, constantes ao longo do elemento. A formulação também considera modelos de contato não-lineares para representar várias possibilidades de atrito entre camadas, através da representação apropriada da relação constitutiva para as tensões de cisalhamento no material adesivo. O trabalho também apresenta os carregamentos hidrostáticos e hidrodinâmicos devidos aos fluidos interno e externo, atuando nos graus de liberdade das respectivas camadas. As forças de arrasto e de inércia devidas ao fluido externo foram calculadas através da fórmula de Morison. As matrizes de massa e amortecimento, associadas a cada camada do elemento, são obtidas através da consideração das respectivas contribuições na expressão do trabalho virtual desenvolvido pelo carregamento externo. O elemento finito desenvolvido permite a representação numérica de risers com camadas aderentes ou não aderentes, incluindo os efeitos de pequenos deslocamentos entre camadas. O problema de interação solo-estrutura também é tratado neste trabalho, sendo que dois modelos de contato entre o solo e o duto são propostos. A formulação do elemento e o seu desempenho numérico são avaliados através de alguns exemplos de aplicação e os resultados são comparados com outros resultados numéricos ou analíticos disponíveis na literatura. Os resultados mostram que o novo elemento é uma solução simples, robusta e confiável para análise de tubos em multicamadas. / [en] This work addresses the behavior of three-dimensional multilayered pipe beams with interlayer slip condition, under general three-dimensional large displacements, in global riser and pipeline analysis. A new finite element model, considering the Timoshenko beam for each element layer, has been formulated and implemented. It comprises axial, bending and torsional degrees-of-freedom, all varying along the element length according to discretization using Hermitian functions: constant axial and torsional loadings, and linear bending moments. Transverse shear strains due to bending are also considered in the formulation by including two generalized constant degrees-of-freedom. To represent various friction conditions between the element layers, nonlinear contact models are considered. These conditions are accounted in the model through a proper representation of the constitutive relation for the shear stresses behavior in the binding material. Derivations of hydrostatic and hydrodynamic loadings due to internal and external fluid acting on respective element layers are presented. The drag and inertia forces due to external fluid are calculated by using the Morison equation. Mass and damping matrices, associated to each element layer, are properly derived by adding their respective contributions to the expression of the virtual work due to external loading. The FE implementation allows for the numerical representation of either bonded or unbonded multilayered risers, including small slip effects between layers. Effects of the pipe-soil interaction are also addressed in this work with two contact models considering either no or full interaction between friction forces in longitudinal and lateral directions, respectively. The element formulation and its numerical capabilities are evaluated by some numerical testing, which are compared to other numerical or analytical solutions available in the literature. These tests results show that the proposed element provides a simple yet robust and reliable tool for general multilayered piping analyses.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho objetiva a construção de estruturas robustas e computacionalmente eficientes para a solução do problema de deposição de parafinas do ponto de vista do equilíbrio sólido-líquido. São avaliados diversos modelos termodinâmicos para a fase líquida: equação de estado de Peng-Robinson e os modelos de coeficiente de atividade de Solução Ideal, Wilson, UNIQUAC e UNIFAC. A fase sólida é caracterizada pelo modelo Multisólido. A previsão de formação de fase sólida é inicialmente prevista por um teste de estabilidade termodinâmica. Posteriormente, o sistema de equações não lineares que caracteriza o equilíbrio termodinâmico e as equações de balanço material é resolvido por três abordagens numéricas: método de Newton multivariável, método de Broyden e método Newton-Armijo. Diversos experimentos numéricos foram conduzidos de modo a avaliar os tempos de computação e a robustez frente a diversos cenários de estimativas iniciais dos métodos numéricos para os diferentes modelos e diferentes misturas. Os resultados indicam para a possibilidade de construção de arcabouços computacionais eficientes e robustos, que podem ser empregados acoplados a simuladores de escoamento em dutos, por exemplo. / The objective of this work is to develop robust and computationally efficient frameworks devoted to the solution of the problem of paraffin deposition, from the point of view of the solid-liquid equilibrium. In this scenario, several thermodynamic models will be evaluated to the description of the behavior of the liquid phase: the Peng-Robinson cubic equation of state and the activity coefficient models of Ideal Solution, Wilson, UNIQUAC and UNIFAC. The solid phase is characterized by the Multisolid model. The formation of the solid phase is initially predicted by a thermodynamic stability test. Subsequently, the nonlinear algebraic system that describes the thermodynamic equilibrium and the material balance equations is solved by three numerical approaches: the multivariable Newton method, the Broyden method and the Newton-Armijo method. Several numerical experiments were conducted in order to evaluate computation times and robustness facing several scenarios of initial estimates of the numerical methods for various models and mixtures. The results indicate the possibility of construction of efficient and robust computational frameworks which can be used coupled with fluid flow simulators, for instance.

CAPES; PETROBRAS / O escoamento de gás-líquido descendente, no padrão golfadas é frequentemente encontrado em linhas de produção de petróleo provocado pela topografia do terreno. Assim, é necessário entender a dinâmica deste tipo de escoamento para o projeto de linhas de produção de óleo e gás, assim como para o dimensionamento de separadores e equipamentos. Neste cenário, no presente trabalho é caraterizado experimentalmente o escoamento bifásico de líquido-gás no padrão intermitente na direção descendente, em tubulações com inclinações de 0°, −4°, −7°, −10° e −13°. O estudo foi realizado utilizando o circuito experimental instalado no NUEM/UTFPR. Os experimentos foram conduzidos para diferentes condições de vazão de líquido e gás que garantam o padrão intermitente em golfadas, e para a monitoração das estruturas (fases) do escoamento foi utilizado um par de sensores de malha de eletrodos. A partir dos sinais temporais da fração de vazio adquiridos, foram extraídas as distribuições estatísticas dos parâmetros característicos do escoamento em golfadas, sendo estes: a velocidade de translação da bolha alongada, a frequência de passagem da célula unitária, o comprimento do pistão de líquido, o comprimento da bolha alongada e a fração de vazio na região da bolha alongada. Em posse dos dados experimentais processados, estes foram analisados com a finalidade de identificar a relação entre os parâmetros do escoamento em golfadas, tanto para suas distribuições estatísticas como para seu valor médio, com as vazões e propriedade dos fluidos. Foram elaboradas correlações, com intervalo de confiança de 95%, para calcular a frequência, velocidade da bolha alongada, comprimentos do pistão e da bolha, fração do líquido e de vazio; que certamente servirão de referência para o desenvolvimento de modelos matemáticos e desenvolvimento de projetos de engenharia. / Downward slug flow in ducts of circular cross section is a frequently observed flow regime in oil and gas transportation lines. The onset of this kind of flow is due to instabilities generated by irregular pipe topography. Therefore, to understand the hydrodynamics of the slug flow is paramount in the design of crude oil production lines as well as in the project of equipment involved in oil and gas operations. The goal of this work is to experimentally analyze and characterize the two-phase gas-liquid intermittent downward flow in ducts with inclination angles of 0°, −4°, −7°, −10° and −13°. The analysis was performed at different gas-liquid volumetric flow rates for which the slug flow regime was observed. An existing experimental rig in the NUEM/UTFPR labs was used to collect data. A pair of wire-mesh sensors to evaluate the flow structure, thus obtaining void fraction temporal series was employed. From those series, statistical distributions for the characteristic parameters of such slug flows – namely the elongated bubble translational velocity, the unit cell frequency, the liquid slug and the elongated bubble lengths and the void fraction in the elongated bubble region – were obtained. The processed signals were analyzed so as to identify the relationship between the slug flow parameters, their statistical distributions and averaged values alike as functions of the flow rates and fluid properties. Correlations for slug frequency, elongated bubble velocity, liquid slug and bubble lengths as well as empirical expressions for the void and liquid fractions were developed, all within a confidence interval of 95%. It is expected that such correlations may contribute to the betterment of future engineering endeavours, and used in the development of similar mathematical models.