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DISSERTAÇÕES DEFENDIDAS EM 2020

AUTOR: ALEX PEREIRA DE SOUZA

Título da Dissertação: EFEITO DO ENVELHECIMENTO TÉRMICO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE UM AÇO INOXIDÁVEL SUPERAUSTENÍTICO CONTENDO ALTO TEOR DE MOLIBDÊNIO (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 23 de outubro de 2020.

Banca:
Prof. Dr. Juan Manuel Pardal (orientador – UFF);
Prof. Dr. Jorge Luiz Cardoso (coorientador – UFC); 
Prof. Dr. Sérgio Souto Maior Tavares (UFF);
Prof. Dr. Humberto Nogueira Farneze (CEFET-RJ).

Resumo: Os aços inoxidáveis superausteníticos (AISA) são ligas altamente resistentes à corrosão e ao calor quando comparados aos aços inoxidáveis austeníticos convencionais, como consequência da maior concentração de determinados elementos de liga, assim como a técnicas de refino específicas aplicadas na sua produção. Entretanto, a alta concentração destes elementos pode ocasionar a precipitação de fases deletérias que fragilizam o material quando submetido em serviços contínuos em componentes com altas temperaturas. Portanto, o presente estudo tem como objetivo avaliar os efeitos microestruturais nas propriedades mecânicas e na resistência à corrosão do AISA 22Cr-25Ni-7Mo decorrentes do envelhecimento térmico de até 2000 h. Inicialmente, foram realizadas simulações termodinâmicas em condições de equilíbrio determinando a temperatura de 600°C como de grande susceptibilidade de formação de fases deletérias. Os resultados revelam que a tenacidade da liga é muito afetada pela precipitaçãoheterogênea e morfológica de compostos deletérios ricos em Mo presentes no contorno de grão, promovendo a sensitização do material, corroborada pelos ensaios de resistividade elétrica ePolarização Eletroquímica de Reativação Cíclica (PERC). Análises por Microscopia Óptica (MO) e Eletrônica de Varredura (MEV) com uso de Espectroscopia por Dispersão de Energia (EDS) complementaram este trabalho. Finalmente, avaliou-se qualitativamente a cinética de precipitação de fases deletérias neste tipo de material muito requisitado em meios severos em diversos segmentos industriais. Portanto, o conhecimento metalúrgico deste material permite determinar diretrizes confiáveis sobre as condições de projeto admissíveis na aplicação deste material em temperaturas elevadas.

AUTOR: BRENO AUGUSTO FRANÇA RODRIGUES

Título da Dissertação: BIM NO PROJETO DE ENGENHARIA PARA AS ATIVIDADES DE MOVIMENTAÇÃO DE CARGA E MANUTENÇÃO DE UMA FPSO (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 11 de dezembro de 2020.

Banca:
Prof. Dr. techn. André Maués Brabo Pereira (orientador – UFF);
Prof.ª Dr.ª Janine Domingos Vieira (orientadora – UFF);  
Prof. Dr. Daniel Luiz de Mattos Nascimento (UFF);
Prof. Ph.D. Luiz Fernando Campos Ramos Martha (PUC-Rio).

Resumo: A intensidade e a complexidade das demandas de manutenção ao longo da vida de uma FPSO são dependentes diretamente das atividades de movimentação de carga que são realizadas com uma frequência muito elevada. As cargas movimentadas a bordo podem pesar toneladas e a atividade de movimentação de cargas tem sido responsável por diversos acidentes na indústria do petróleo. As decisões tomadas durante a fase de concepção do projeto afetam o trabalho efetivo a ser realizado durante a fase de operação e manutenção e o uso de BIM para auxiliar a equipe de projeto de engenharia nas definições de movimentação de carga para a fase
operacional pode melhorar a qualidade, segurança e reduzir custo de manutenção. Esse trabalho apresenta uma proposta de metodologia baseada em BIM para viabilizar a verificação de consistências, e influenciar os envolvidos no projeto nas definições de movimentação de carga, voltadas para manutenção, durante o desenvolvimento de engenharia de uma FPSO.

AUTOR: EDILSON FERREIRA DE BARROS

Título da Dissertação: AVALIAÇÃO DE LIGA DE CUPRONÍQUEL EM ÁGUA DO MAR CONTAMINADA COM FERTILIZANTES NITROGENADOS (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 13 de agosto de 2020.

Banca:
Prof. Dr. Fernando Benedicto Mainier (orientador – UFF);
Prof. Ph.D. Roger Matsumoto Moreira (UFF); 
Profª. Drª. Luciane Pimentel Costa Monteiro (UFF);
Prof. Dr. Fábio Merçon (UERJ).

Resumo: Tendo em vista que ligas de cuproníquel têm sido utilizadas na fabricação de equipamentos, bombas e tubulações para sistema de refrigeração, trocadores de calor, entre outros. Considerando que boa parte das plantas de fabricação de fertilizantes nitrogenados são construídas próximas a regiões com acesso fluviais, como rios e portos que, em casos de acidente, podem contaminar a água do mar pelos efluentes descarregados de plantas industriais na região, ou mesmo de esgoto e matéria orgânica. Torna-se importância crítica garantir a integridade e a vida útil dos equipamentos envolvidos no processo de fertilizantes nitrogenados e sua exposição com a água do mar. No estudo de caso específico, foi considerado a análise em liga de cuproníquel do tipo 90% de cobre e 10% de níquel, por ser um dos materiais mais utilizados para esta aplicação. O presente trabalho tem por objetivo analisar como esta liga se comporta com relação à corrosão através do desenvolvimento de ensaios gravimétricos (perda de massa) e ensaios eletroquímicos em solução salina, com adições de fertilizante nitrogenado, em algumas diferentes proporções. Diante disso, observou-se nas superfícies dos corpos de prova um ataque superficial, sem a presença de pites e alvéolos. Ressalta-se a possível ocorrência de corrosão por aeração diferencial na superfície do furo onde o corpo de prova é suspenso por um fio de teflon. Também, notou-se uma coloração esverdeada na superfície com aumento do tempo de imersão e com a maior adição de fertilizante. Os resultados dos ensaios de perda de massa da liga cuproníquel com solução salina, mostraram para os casos de injeção de fertilizantes nitrogenados, nas concentrações de 1%, 3% e 5% em massa, a corrosividade varia de baixa para moderada, e que apesar de sofrer corrosão no ambiente salino, o cuproníquel apresenta boa resistência a este processo corrosivo e pode ser considerado como o material mais indicado para aplicação
em ambientes muito agressivos como, por exemplo, o sistema de captação de água do mar.

AUTOR: FABIO PAULA DUBOC DE ARAUJO

Título da Dissertação: DESEMPENHO DO REVESTIMENTO APLICADO POR SOLDAGEM SOBRE AÇO CARBONO DA LIGA UNS 06625 (LIGA DE Ni-Cr-Mo) EM SOLUÇÕES SALINAS (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 19 de novembro de 2020.

Banca: 
Prof. Dr. Fernando Benedicto Mainier (orientador – UFF);
Prof. Ph.D. Roger Matsumoto Moreira (UFF);
Profª. Drª. Luciane Pimentel Costa Monteiro (UFF);
Prof. Dr. Fábio Merçon (UERJ).

Resumo: Durante uma inspeção em um vaso de pressão NR-13, que opera em um sistema de água do mar aerada em uma unidade marítima, foram detectados diversos pontos de corrosão no interior do costado do vaso, onde as perdas de espessura eram superiores a 50%. A origem da corrosão foi a falha de um revestimento epóxi, que cobria o substrato de aço carbono, deixando-o exposto em uma região próxima a um revestimento de liga de níquel. Dada as características do vaso, o reparo foi executado por deposição de soldagem com eletrodo revestido e o metal aplicado nos pontos de corrosão foi UNS 06625 (liga de Ni-Cr-Mo). A inspeção no metal de solda indicou um alto valor de diluição da soldagem, no qual a concentração de ferro superficial encontrado foi entre 10 e 20%, valores não conformes aos requisitos estabelecidos pela Norma API 6A (no máximo 5% de ferro). Assim, uma grande dúvida surgiu sobre a integridade do equipamento e a capacidade do metal de solda resistir à corrosão. O objetivo principal desta pesquisa foi verificar a eficácia do reparo executado no equipamento a bordo e identificar possíveis metodologias que podem ser aplicadas para o mesmo fim. A resistência à corrosão deste revestimento foi verificada a partir de corpos de prova, que reproduziram as condições e características do reparo executado a bordo. A composição química do metal de solda foi identificada por meio da técnica portátil PMI (espectrometria de raios x). Para validação dos ensaios, foram executados ensaios de corrosão e de polarização, ambos em solução de NaCl 2,5%, para investigar a resistência à corrosão do metal depositado. Um estudo técnico e econômico foi elaborado para verificar e comparar materiais e técnicas alternativas para execução de reparos em equipamentos offshore. Assim, foi possível averiguar: (1) a liga 625 manteve-se livre de corrosão superficial, mesmo quando a concentração de ferro superficial varia entre 10 e 20%; (2) a liga 625 é muito suscetível a corrosão galvânica (com aço carbono) e por frestas, sendo de grande importância manter a integridade do revestimento epóxi nas regiões próximas ao revestimento com a liga 625; (3) a melhor técnica de soldagem para ser aplicada, neste tipo de reparo, é a TIG (GTAW); (4) as ligas de duplex e superduplex podem ser uma alternativa mais econômica para a liga 625.

AUTOR: FERNANDO RODRIGUES GONZALEZ

Título da Dissertação: APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL À CONVERSÃO DE JAQUETAS DE PLATAFORMAS DE PETRÓLEO DESCOMISSIONADAS EM RECIFES ARTIFICIAIS (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 27 de agosto de 2020.

Banca: 
Prof. Ph.D. Roger Matsumoto Moreira (orientador – UFF); 
Prof. Dr. Fernando Benedicto Mainier (UFF);
Prof. Dr. Julio Tomás Aquije Chacaltana (UFES).

Resumo: Vários autores desenvolveram estudos sobre os efeitos hidrodinâmicos em estruturas destinadas à composição de recifes artificiais. Porém, estudos utilizando a geometria de uma jaqueta de plataforma fixa descomissionada para a avaliação de geração de escoamento ascendente (ressurgência local) e recirculação não são encontrados em pesquisas bibliográficas. O presente estudo consiste na aplicação de técnicas de fluidodinâmica computacional para o estudo do fluxo de corrente marítima em torno de jaquetas desmontadas e afundadas para fins de conversão em recifes artificiais. São analisadas treze situações, sendo as cinco primeiras associadas ao tombamento da estrutura após o corte próximo ao fundo do mar variando-se o ângulo de incidência ao escoamento, outras quatro representando o corte e desmonte em duas seções dispostas lado a lado variando-se o espaçamento entre elas e mais quatro representando o desmonte em três seções afundadas lado a lado também sendo testadas em situações de espaçamentos diferentes. Para todos estes casos, é mantida uma coluna de água livre de 55m. O software ANSYS FLUENT® 19.0 R3 é empregado com o modelo de turbulência k-ε (kappa-epsilon) no regime estacionário. Após a seleção do modelo de turbulência a partir da comparação com dados experimentais fornecidos pela literatura, diversas simulações são conduzidas e os resultados são comparados entre si. Objetiva-se verificar para quais casos as regiões de ressurgência local, ou seja, onde a componente de velocidade vertical atinge valores maiores ou iguais a 10% da magnitude da velocidade de fluxo livre, são mais significativos, sem aumentar as regiões de recirculação e pontos de estagnação. Observa-se que o desmembramento da jaqueta com o posicionamento das partes em sequência crescente no sentido da correnteza predominante é favorável à geração de ressurgência local. Em qualquer dos casos, o efeito de ressurgência predomina sobre o de recirculação.

AUTOR: LEONARDO MACHADO MATOS 

Título da Dissertação: PROJETO À FADIGA DE TUBULAÇÕES RÍGIDAS DO HULL E TOPSIDE DE UM FPSO (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 09 de dezembro de 2020.

Banca: 
Prof. Dr. Antonio Lopes Gama (orientador – UFF); 
Prof. Ph.D. Roger Matsumoto Moreira (UFF); 
Prof. Dr. Juan Manuel Pardal (UFF);
Prof. Dr. Pedro Manuel Calas Lopes Pacheco (CEFET-RJ).

Resumo: Este trabalho trata da análise de fadiga em tubulações rígidas presentes no hull e topside de um navio FPSO. Para tanto, buscou-se analisar os procedimentos de análise de fadiga, identificar suas diferenças, e principalmente, propor uma nova padronização, a fim de reduzir o tempo de execução de projetos, otimizando arranjos de tubulação e suportação, bem como obter resultados mais assertivos, com uma maior precisão da vida útil das tubulações offshore. Neste sentido, o trabalho foi realizado a partir de um embasamento teórico pautado em pesquisa bibliográfica e estudo de caso de variados sistemas de tubulações presentes em plataformas do tipo FPSO (Floating Production Storage and Offloading). Descobriu-se que uma nova metodologia de avaliação de fadiga baseada no critério da tensão admissível permite ao engenheiro a possibilidade de uma análise mais rápida, com uma significativa diminuição da quantidade de casos de carregamentos, alcançando também, uma maior precisão do resultado.

AUTOR: RAFAEL DA SILVA VIANNA

Título da Dissertação: HOMOGENEIZAÇÃO EM DUAS ETAPAS DE COMPÓSITOS PULTRUDADOS REFORÇADOS COM FIBRAS DE VIDRO (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 10 de fevereiro de 2020.

Banca:
Prof.ª Dr.ª Janine Domingos Vieira (orientadora – UFF);
Prof. Dr. techn. André Maués Brabo Pereira (orientador – UFF); 
Prof.ª Dr.ª Eliane Maria Lopes Carvalho (UFF);
Prof. Dr. Ricardo Leiderman (UFF);
Prof. Dr. Hector Guillermo Kotik (UFRJ).

Resumo: Este trabalho se propõe a validar o uso de simulações computacionais como forma de caracterizar compósitos poliméricos reforçados com fibras de vidro (PRFV). Propriedades elásticas de PRFV produzidos através do processo de pultrusão são obtidas por meio de técnicas de homogeneização computacional em duas etapas utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Modelos computacionais de amostras de PRFV são produzidos através de microtomografia computadorizada de raios-X (micro-CT). As imagens de micro-CT foram processadas e segmentadas permitindo a obtenção das frações volumétricas de cada fase presente em cada camada do material. São determinadas propriedades elásticas de uma amostra que contempla toda a espessura de um perfil de PRFV e das diferentes camadas que o constituem. As propriedades elásticas do material obtidas no processo de homogeneização em duas etapas são comparadas com resultados obtidos através de homogeneização em uma única etapa, ensaios experimentais, e a regra da mistura para compósitos laminares. Este trabalho ainda propõe uma expressão para determinar propriedades elásticas de compósitos laminares a partir das propriedades elásticas de cada camada. O uso da metodologia de duas etapas permitiu o uso de resoluções diferentes para realizar a modelagem do material em diferentes regiões e diferentes escalas, viabilizando as análises com menor esforço computacional.

AUTOR: SERGIO MURILO DARUIS ROCHA FILHO

Título da Dissertação: TÉCNICAS DE FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL PARA PREDIÇÃO DE MOVIMENTOS DE UMA EMBARCAÇÃO (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 20 de agosto de 2020.

Banca:
Prof. Ph.D. Roger Matsumoto Moreira (orientador – UFF);
Prof. Dr. Marcio Zamboti Fortes (coorientador – UFF);
Prof. Dr. Antonio Lopes Gama (UFF);
Prof. Dr. Julio Tomás Aquije Chacaltana (UFES).

Resumo: Os estudos das forças oriundas das condições de mar em embarcações compõem uma das grandes áreas da indústria naval e offshore, sendo fundamentais para que estas estruturas sejam projetadas e construídas com capacidade de operar por décadas suportando grandes esforços. Esta dissertação consiste no estudo dos movimentos de afundamento (heave) e de arfagem (pitch) de um modelo reduzido do casco Wigley III através da aplicação de técnica de fluidodinâmica computacional (Computational Fluid Dynamics– CFD). O Método dos Volumes Finitos (MVF) é empregado para a solução das equações da conservação da massa e de momentum (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations), sendo a turbulência representada pelo modelo κ-ω SST (Shear Stress Transport). As simulações foram realizadas no software de fluidodinâmica computacional ANSYS Fluent© 19.0 para duas situações: a primeira considerando os experimentos realizados por Journée (1992); a segunda com os dados de entrada do histórico de períodos e comprimentos de onda da Bacia de Campos. Uma boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais foi encontrada para razões de comprimento de onda e da embarcação menores que um. Os resultados obtidos através deste estudo contribuem para trabalhos relacionados à otimização de cascos de embarcações e estudos de RAO (Response Amplitude Operators) de embarcações.                                       

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