Celso Pupo Pesce.

Atividades preliminares de análise visando ao ?Estudo de Operação de Transbordo (Offloading) na Bacia de Campos, com o uso de Navio Shuttle Assistido por Rebocador, através de Simulações Dinâmicas?.

Simulação de comportamento dinâmico de unidades flutuantes de produção de petróelo no Golfo do México.

Análise da metodologia empregada no projeto dos risers do tipo SCR da plataforma P-52.

Este projeto visa a aferição do programa Anflex-MVD para análise de Vibrações Induzidas por Vórtices (VIV). O estudo propõe uma abordagem integrada que combina ensaios experimentais e estudos numéricos no domínio do tempo, aproveitando os avanços recentes em dinâmica de fluidos computacional e análises experimentais em estruturas flexíveis.

Projeto temático financiado pela FAPESP, versando sobre as aplicações de sistemas dinâmicos às áreas de engenharia elétrica, engenharia de estruturas e engenharia oceânica.O projeto envolve pesquisadores brasileiros e estrangeiros, com trabalhos em equações diferenciais ordinárias e a derivadas parciais, seguindo metodologias analíticas, numéricas e experimentais visando aprimorar a metodologia de projetos nas diversas áreas

Descrição: Este projeto foca em dois aspectos principais relacionados à dinâmica de LWR devido a escoamentos multifásicos internos. O primeiro está associado com o desenvolvimento de diferentes ferramentas numéricas para lidar com a dinâmica de LWR que transportam escoamentos bifásicos. Os resultados numéricos serão comparados com dados laboratoriais e de campo (se disponíveis), a serem analisados no escopo do projeto. Também serão conduzidos estudos de sensibilidade para avaliar a influência de alguns parâmetros dos modelos matemáticos na resposta de LWR. O segundo aspecto a ser investigado ao longo do projeto é a caracterização do escoamento multifásico interno. Nessa atividade experimental, diversas misturas serão utilizadas e atenção especial será colocada sobre escoamentos descendentes. Tubulações rígidas, retilíneas e em diferentes ângulos de inclinação com a horizontal transportarão os fluidos. Financiamento: Equinor e ExxonMobil

Projeto de PD que visa a desenvolver modelos analíticos não-lineares expeditos para a análise de comportamento estrutural de tubos flexíveis junto a terminações.

O objetivo desse trabalho é desenvolver uma metodologia expressa para cálculo das tensões em pontos críticos dos perfis das armaduras de pressão de um tubo flexível, conhecidos os esforços que solicitam a seção transversal deste tubo e implementar essa metodologia em uma ferramenta computacional. Os resultados fornecidos por essa ferramenta devem ser verificados experimentalmente e certificados por um agente independente.

Este projeto tem como objetivo principal desenvolver novos conceitos de turbinas eólicas flutuantes aptas a operar em lâminas d'água de grande profundidade. O pesquisador atua nas vertentes de dinâmca não-linear, hidrodinâmica, sistemas de amarração e cabos umbilicais.

Curso de 80 horas-aula, com patrocínio financeiro da FAPESP e realização na Escola Politécnica da USP, para 120 alunos, sendo 40 estrangeiros dos cinco continentes, com a participação de 12 professores, sendo seis estrangeiros, todos de reconhecida competência na área de Dinâmica Não Linear

O projeto de pesquisa visa o desenvolvimento de um conceito de riser de captação de águas de grande profundidade para o aumento de eficiência do sistema de refrigeração de plantas de processamento de gás e óleo em FPSOs. Envolve estudos analíticos, numéricos e experimentais, com modelagem de fenômenos de interação fluido-estrutura decorrentes de escoamentos interno e externo ao riser.

O projeto tem como meta principal o aprimoramento e a ulterior verificação de critério de previsão da deflagração da falha estrutural denominada ?gaiola de passarinho?, passível de ocorrer em armaduras helicoidais de tubos flexíveis utilizados em operações offshore, na indústria de óleo e gás, quando sujeitos a carregamentos normais de compressão, típicos na região de contato com o fundo, em grandes profundidades. Tal critério, principal resultado proposto no doutoramento acima mencionado [25], estabelece a instabilidade axissimétrica da capa plástica cilíndrica do tubo flexível como um possível mecanismo deflagrador da citada falha estrutural. O plano prevê a análise criteriosa do método de predição sugerido, à luz da investigação minuciosa de estudos experimentais onde se tenha observado casos de falhas, além da modelagem numérica pelo método dos elementos finitos. O efeito do comportamento viscoelástico de polímeros que constituem tais capas, particularmente preocupante quando da ação de carregamentos cíclicos, será alvo de investigação. O plano de pesquisa, de 12 meses, prevê intercâmbios do pesquisador junto à COPPE-UFRJ, centro de excelência no tema em questão.

Uma revisão da literatura em modelagem matemática de sistemas dinâmicos revela que os principais desenvolvimentos nas áreas de sistemas a parâmetros concentrados e sistemas a parâmetros distribuídos estão distantes uns dos outros, deste a concepção abstrata dos modelos matemáticos à técnicas de simulação. Se, por um lado, seria de grande utilidade propor um ponto de vista unificado para procedimentos de modelagem a sistemas a parâmetros concentrados e distribuídos, por outro, seria impraticável assumir que a realização deste objetivo envolveria o desenvolvimento de um novo formalismo além dos tradicionais. Uma abordagem mais direta envolveria o uso de tantos modelos já conhecidos (deduzidos de acordo com formalismos convencionais) quanto possível na modelagem de um dado sistema dinâmico. Esta possibilidade foi extensivamente explorada na metodologia de modelagem modular, proposta pelo candidato em sua tese de doutorado, muito embora ainda restrita a sistemas a parâmetros concentrados. Nesta metodologia, um sistema complexo pode ser concebido como uma hierarquia de subsistemas e a descrição dos vínculos entre subsistemas, em conjunto com os modelos matemáticos dos subsistemas elementares, é suficiente para a dedução do modelo do sistema completo. O principal objetivo do projeto de pesquisa proposto neste plano é a extensão da mesma perspectiva e linguagem da metodologia modular original para abordar, de forma concomitante, subsistemas a parâmetros concentrados e distribuídos. A fim de motivar a formalização da nova metodologia com vistas a aplicações reais a Engenharia, estudos de caso em interação fluido-estrutura serão desenvolvidas juntamente com a pesquisa. Esta área do conhecimento não apenas é uma das linhas de pesquisa do Laboratório de Mecânica Offshore, como também envolve subsistemas multi-físicos, sendo uma área promissora para testar a nova metodologia.

A extração de óleo e gás em águas profundas exige cada vez mais a utilização de tubos flexíveis e cabos umbilicais. Esses tipos de estruturas vêm provando sua eficácia ao longo das últimas décadas, principalmente nos campos de petróleo encontrados na costa brasileira, sob lâminas d'água ultra profundas. Para resistir à grande variedade de esforços, as linhas flexíveis são compostas de várias camadas. Tal composição geométrica e funcional resulta em um conjunto que combina uma enorme resistência à pressão e a cargas de tração, aliada a uma grande flexibilidade. A complexidade destas estruturas e dos carregamentos envolvidos levou ao desenvolvimento de modelos de análise estrutural específicos, baseados em cálculos analíticos e semianalíticos. Os modelos de elementos finitos (EF) são poderosas ferramentas complementares aos modelos analíticos. Os métodos analíticos são mais expeditos, porém, por sua própria natureza, exigem hipóteses mais restritivas. Já o Método de Elementos Finitos (MEF), de caráter mais abrangente, implica em diversas outras dificuldades, desde a correta representação da geometria das camadas, dos carregamentos e das condições de contorno, até a adequada representação das interações de contato e mesmo do comportamento mecânico dos materiais que compõem a estrutura. O presente projeto de pesquisa de Doutoramento Direto visa ampliar o desenvolvimento de uma abordagem em elementos finitos, que foi originalmente proposta em trabalhos científicos anteriores desenvolvidos pelo candidato, com excelentes resultados. Tal proposta é baseada em uma metodologia de representação geométrica simplificada das camadas estruturais helicoidais de tubos flexíveis utilizados na indústria offshore, com o objetivo de diminuir a complexidade do modelo, preservando, no entanto, o comportamento estrutural. Este escopo é atingido representando tais camadas como tubos equivalentes formados por dois materiais de rigidez bastante distinta, um dos quais representa o material resistente propriamente dito e o outro o vazio entre os elementos helicoidais. Originalmente, este modelo do autor foi estudado considerando carregamentos simples, axissimétricos ou de flexão. O modelo será ampliado não apenas no que diz respeito ao tipo e combinação de carregamentos, como também no que diz respeito à representação geométrica, dos materiais e das condições de contato interfaciais. Os resultados a serem obtidos com este particular modelo em EF serão confrontados com aqueles advindos de modelos analíticos e numéricos já existentes, tanto na literatura técnica especializada quanto desenvolvidos no âmbito do próprio grupo de pesquisa, bem como comparados a resultados experimentais publicados ou disponíveis na base de dados do Laboratório de Mecânica Offshore (LMO).

Este projeto de P&D tem por objetivo estudar e avaliar o comportamento dinâmico e hidrodinâmico de novo veículo que portará fonte de baixíssima frequência (SURDO) durante operação de reboque para aquisição sísmica marítima. Este estudo será realizado através de modelos matemáticos, de simulações computacionais e de testes de laboratório com modelos do protótipo em diferentes escalas reduzidas. As informações obtidas darão subsídios ao grupo de pesquisa responsável pelo projeto e construção do protótipo (SENAI-CIMATEC, Salvador) visando à segurança da operação, através do desempenho hidrodinâmico adequado e da estabilidade dinâmica do sistema.

Projeto de P&D&I que visa atualizar a metodologia de projeto de cabos umbilicais para as condições encontradas no 'Pré-Sal'.

Propõe-se realizar experimentos específicos, com o intuito de estudar as falhas por instabilidade quando o tubo de PEAD é submetido a carregamento compressivo, controlado por deslocamento, combinado a pressurização interna. Dispositivo flexível, que permita receber espessuras e diâmetros distintos será desenvolvido bem como metodologia de ensaios apropriada. Um sistema de pressurização (a água) e um sistema de aquisição de dados serão usados na captura dos registros e conexão com a máquina de ensaios garantindo a mesma base de tempo. Complementando, as propriedades mecânicas do PEAD serão experimentalmente caracterizadas, utilizando as normas técnicas vigentes e técnicas de ultrassom. Esses experimentos são parte integrante da pesquisa de doutoramento do Engenheiro Marcos Alves Rabelo financiado com bolsa CAPES. Processo 2012/10274-8.

O presente projeto aborda a caracterização dinâmica, hidrodinâmica e aerodinâmica do navio oceanográfico Alpha Crucis através de ensaios experimentais em escala reduzida. Será desenvolvido um simulador numérico customizado para o navio, incluindo seus elementos de comando e controle (Sistema DP e Piloto Automático) bem como equipamentos acessórios utilizados em pesquisa oceanográfica. O navio em escala real será instrumentado e campanhas de medição real serão executadas de forma a validar o simulador e estudar efeitos de escala ainda não completamente compreendidos e considerados na área de projeto e análise de embarcações. Será também estudado o desenvolvimento de controlador de posição para ambiente congelado, quando o navio é sujeito a constantes impactos de placas de gelo que afetam o desempenho do Sistema DP convencional.. 
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.

A mecânica de sistemas de massa variável é o ramo da Mecânica que abarca os sistemas que apresentam variação na quantidade de massa que instantaneamente os caracteriza. Existe uma dificuldade que é inerente ao tratamento dos sistemas que apresentam essa característica. Os princípios da Mecânica foram originalmente concebidos para sistemas de massa constante. Sendo assim, a forma primeira das equações que representam esses princípios não pode ser diretamente aplicada aos sistemas de massa variável. A literatura técnica mostra que a elaboração de um formalismo matemático que seja adequado ao tratamento dessa classe de sistemas não tem sido um processo com poucos desafios. Embora investigações dessa natureza tenham se iniciado no início do século 20, ainda hoje são encontradas aplicações errôneas dos fundamentos da Mecânica no contexto, existindo, inclusive, questões teóricas que ainda precisam ser investigadas A ciência moderna pode revelar uma série de problemas aplicados cuja solução dependa essencialmente dos fundamentos da mecânica de sistemas de massa variável. Exemplos interessantes referem-se a propulsão de foguetes, dinâmica de satélites guiados por cabo, dinâmica de rotores da indústria têxtil e colapso vertical de edifícios. No entanto, as dificuldades de ordem conceitual que ainda se fazem presentes são suficientes para motivar novas pesquisas de caráter fundamental. Esse projeto de pesquisa tem como objetivo principal abordar questões de ordem teórica no tocante à elaboração desse formalismo adequado aos sistemas de massa variável. Nesse sentido, problemas relevantes para a comunidade científica especializada serão considerados.

Projeto de P&D, no âmbito da Rede de Estruturas Submarinas da Petrobras. De cunho teórico-experimental, objetiva o desenvolvimento de novas técnicas de análise de interações não-lineares inerentes à dinâmica de risers em águas profundas.

O presente plano de trabalho visando ao doutoramento enquadra-se na linha de pesquisa "Hidrodinâmica de Sistemas Oceânicos" liderada pelo orientador, Prof. Dr. Celso Pupo Pesce, da Universidade de São Paulo (EPUSP), desenvolvida junto ao departamento de Engenharia Mecânica, no Laboratório de Interação Fluido-Estrutura e Mecânica Offshore. Este projeto de pesquisa propõe a elaboração de um método numérico específico para analisar o problema de impacto tridimensional de corpos sólidos contra a superfície livre da água. Inicialmente serão tratados os casos de corpos de revolução, tais como esfera, cone, esferóides, elipsóides, formulando o problema de impacto normal. Posteriormente a formulação e o tratamento numéricos serão estendidos para os casos de impacto oblíquo e/ou com rotação, considerando corpos convexos de forma mais geral. A solução da equação dinâmica não linear do problema de impacto depende da determinação do tensor de massa adicional a cada instante de tempo, a qual depende da posição e atitude do corpo neste instante. Um método variacional específico será construído, através do qual os coeficientes de massa adicional serão determinados com erro de segunda ordem, a cada instante de tempo. Tal método é exemplo de técnicas numéricas de-singularizadas, através das quais o potencial de velocidade é aproximado em um espaço finito-dimensional varrido por funções-teste derivadas de soluções potenciais elementares, tais como pólos, dipolos, anéis de dipolos, anéis de vórtices, etc. O problema potencial de impacto hidrodinâmico, que se caracteriza pela dominância das forças de inércia, é formulado assumindo-se a superfície líquida como equipotencial, o que permite a analogia com o limite assintótico de frequência infinita asociado ao problema de radiação de ondas causada pelo movimento de corpos flutuantes.

Bolsa de produtividade em pesquisa do CNPq. Aborda 3 temas: dinâmica e mecânica estrutural de risers (tubos flexíveis e cabos umbilicais); hidrodinâmica de sistemas oceânicos (impacto hidrodinâmico e VIV); mecânica de sistemas de massa variável.

O presente projeto tem como escopo abordar temas atinentes a: Mecânica Estrutural; Análise da difusão e acúmulo de gases em tubos flexíveis; Análise Térmica e de Garantia de Escoamento. Fases 1, 2 e 3.

O projeto ora proposto constitui-se em extensão (Fase 2), de estudo preliminar anterior, que analisou a viabilidade técnica de uma operação de transbordo (offloading) convencional, de uma plataforma de produção do tipo FPSO, para um navio-tanque (Shuttle Tanker) convencional (ST), da classe Aframax, assistido por rebocador, mas sem o auxílio de um Sistema de Posicionamento Dinâmico (DP). Nesta segunda fase propõe-se avançar no estudo considerando navios-tanque DP.

Desenvolver ativiades de pesquisa em diversos tópicos avançados em hidrodinâmica de sistemas oceânicos: wave runup; ondas confinadas; impacto hidrodinâmico; movimentos induzidos por vórticies; problemas de dinâmica não-linear em sistemas oceânicos.

Bolsa de Produtividade em Pesquisa, CNPq, nível 1-C. Processo. Aborda três temas centrais: mecânica de risers e cabos umbilicais; impacto hidrodinâmico; sistemas de posicionamento dinâmico. Renovação triênio 2006-2009.

Projeto de ampliação de infra-estrutura e capacitação laboratorial no âmbito da rede Temática de estruturas Submarinas da Petrobras.