5º Relatório Quadrimestral de Atividades

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1 5º Relatório Quadrimestral de Atividades DEZ/2007

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3 SUMÁRIO Prefácio 03 Apresentação 05 Geração II Geração III BIFÁSICO - Apresentação CORRODUTOS - Apresentação DANODUTOS - Apresentação hpcin - Apresentação DANOPLEXUS - Apresentação mphyscas - Apresentação MOSINEIP - Apresentação PREDEM - Apresentação MULTFLOW - Apresentação TECH-PETRO - Apresentação PLADISPETRO - Apresentação SIMULOP - Apresentação VILARES - Apresentação

4 APRESENTAÇÃO Este relatório apresenta os resultados parciais de três gerações de projetos, que incluem (excetuando-se os projetos administrativos) 17 (dezessete) projetos, sendo cinco da primeira geração, sete da segunda e cinco da terceira. Com isso, a RPCMOD atinge uma certa maturidade, que deve se refletir na qualidade e importância de seus resultados e ser também o reflexo do esforço dos seus pesquisadores e colaboradores. As atividades da RPCMOD hoje incluem uma vasta e importante gama de assuntos, como simulação de reservatórios, degradação de materiais, sistemas supervisores, engenharia de software, simuladores multi-física, sistemas reconfiguráveis de alto desempenho, realidade aumentada, risers e sistemas de ancoragem de estruturas off-shore, geração de malhas, simulação de escoamentos multi-fásicos e sistemas logísticos. Continuando com o fortalecimento das suas atividades, a RPCMOD encaminhou mais uma geração de projetos, a quarta, contendo cinco trabalhos que já foram aprovados, tendo previsão de início de atividades até meados de Estes projetos são: SMAMODEL - Modelagem e Identificação de Parâmetros em Atuadores de Materiais Inteligentes para Geração de Força em Estruturas do Setor de Petróleo e Gás - Desenvolver a modelagem e conseqüente simulação do comportamento termomecânico de atuadores de ligas com memória de forma (LMF) visando sua aplicabilidade para geração de esforços mecânicos em estruturas e/ou equipamentos do setor de petróleo e gás, principalmente aquelas incorporando uniões aparafusadas; FRAGILPLEX - Modelagem do comportamento da fragilização, por transformação de fase, dos aços inoxidáveis superduplex e duplex utilizados em tubulações - Desenvolver modelos computacionais para simulação do comportamento em serviço de tubulações de aços inoxidáveis duplex e super-duplex, sujeitos a fragilização por transformação de fase, a partir de identificação de parâmetros de ensaios não destrutivos. Os objetivos específicos são: (I) Simular o comportamento de parâmetros de ensaios não-destrutivos em aços inoxidáveis duplex, sujeitos a diferentes níveis de fragilização; (II) Desenvolver modelos computacionais que possam correlacionar os parâmetros de ensaios não-destrutivos, a cinética de fragilização dos aços inoxidáveis duplex; (III) Simular o comportamento mecânico dos aços inoxidáveis duplex, em serviço, sujeitos a diferentes níveis de fragilização; COMPHPC - Arquitetura de Componentes de Alto Desempenho Adaptada a Automatização do Desenvolvimento de Simuladores Multi-física - Este projeto propõe atividades em três linhas interligadas de ação, que podem ser designadas por: (I) Análise de arquiteturas de componentes e do seu uso com a intenção de desenvolver estratégias de componentização de software (software legado ou em desenvolvimento); (II) Adaptação de aplicações existentes para uma arquitetura de componentes (componentização); (III) Análise de desempenho dos sistemas componentizados. Um dos requisitos importantes a ser considerado nestas atividades é a necessidade de prover suporte para HPC (High Performance Computing), principalmente para softwares legados seqüenciais, através da componentização. Os exemplos a serem considerados envolvem um framework para desenvolvimento de simuladores (MPhyScas) e uma aplicação importante para o Cenpes, a ser escolhida; 3

5 COREFLOW - Efeito da Técnica Core Flow na Termofluidodinâmica do Escoamento e Transporte do Petróleo Ultra-viscoso em Dutos - O presente trabalho propõe investigar o escoamento multifásico não-isotérmico, tipo core anular flow, de óleos pesados em dutos usados na indústria de petróleo via simulação numérica. Visa a formação de recursos humanos e o fortalecimento da sustentabilidade e aumento da competitividade das empresas do setor, focada na engenharia de dutos e de elevação e transporte de petróleos ultra-viscosos; QUAINT - Propagação de Incertezas na Simulação de Reservatórios de Petróleo - Este projeto propõe estudar técnicas adequadas de propagação de incertezas nas variáveis estáticas do reservatório, essencialmente a porosidade e a permeabilidade, nos modelos de simulação. Um dos principais obstáculos a estudos integrados como o proposto está na sua grande demanda computacional, quer por tempo de processamento, por tempo de máquina, ou ainda por demanda de memória. Desta forma, o projeto propõe também o desenvolvimento de técnicas de redução, tanto dos modelos, quanto da dimensão do espaço probabilístico, simultâneas com o uso de computação de alto desempenho, que viabilizem o uso rotineiro de simulações não determinísticas. Estes projetos deverão iniciar quando os trabalhos da Geração II estiverem terminando suas atividades. Este relatório demonstra esta vitalidade da RPCMOD, procurando sempre melhorar seus resultados e a qualidade de seus trabalhos. Manter esta estrutura de pesquisa de forma sustentável, produzindo conhecimento e formando pesquisadores e cidadãos em massa, não é muito fácil. Muitas são as dificuldades, principalmente entendendo que o ambiente onde a RPCMOD se insere é o ambiente da administração pública, sabidamente dificultado por fatores conjunturais importantes. No entanto, nossos parceiros, a FINEP e o Cenpes/Petrobras, têm entendido estas dificuldades e têm colaborado para amenizá-las. Assim, reconhecemos publicamente a contribuição fundamental destas instituições no sucesso deste empreendimento. Felix C. G. Santos Coordenador - RPCMOD Rede de Pesquisa Cooperativa em Modelagem Computacional 4

6 ADMINISTRAÇÃO Acompanhamento dos projetos da Rede Norte-Nordeste Relatório dos projetos ADMINISTRAÇÃO das Gerações II e III

7 Relatório do projeto ADMINISTRAÇÃO da Geração II ESPECIFICAÇÃO / METAS MESES Metas Físicas Atividades Implantação do sistema de gerência acordado na última reunião dos coordenadores das redes do CTPETRO/FINEP, juntamente com o Cenpes/Petrobrás 2 - Desenvolvimento e implantação do sistema computacional para integração das atividades administrativas da coordenação da rede e dos sub-projetos 3 - Execução das oito reuniões de avaliação previstas (quatro por ano) 4 -Realização dos dois workshops científicos da rede (um por ano). 5 -Estímulo à uma maior integração dos programas de mestrado e doutorado das instituições participantes da rede, Administrador da rede designado e devidamente treinado Sistema desenvolvido, testado e em funcionamento Reuniões realizadas, com atas e relatórios publicados Workshops realizados e relatórios publicados Orientações conjuntas realizadas principalmente através de co-orientações 6 - Atrair novos projetos para a rede Novos projetos atraídos para rede 7 - Divulgação dos trabalhos realizados pela rede Artigos divulgados na imprensa, material de divulgação produzido, 8 -Implantação de um portal técnico na página da rede na internet 9 - Integrar atividades realizadas na rede, com vistas a formar capacitação para a realização de trabalhos de consultoria para as redes e empresas atualização constante da página Portal implantado e funcionando Grupos de consultoria formados e em atividade Comentários Sistema computacional de administração; Maior integração entre projetos; Portal de informação tecnológica.

8 Relatório do projeto ADMINISTRAÇÃO da Geração III ESPECIFICAÇÃO / METAS MESES Metas Físicas Atividades Instalação de um sistema computacional para gerência financeira, patrimonial, de acompanhamento da execução de projetos e relacionamento com as instituições executoras e suas fundações Contratação do serviço de implementação do sistema. Indicador Físico: Sistema implementado 2 - Avanço na profissionalização da gestão da rede Contratação da administradora e de uma auxiliar. Indicador Físico: Contratação executada Debater e implantar o sistema de avaliação Determinar a forma de implantação do sistema permanente de avaliação permanente. Indicador Físico: Sistema de avaliação em início de operação 4 - Realização de dois workshops e de um encontro científico da rede 5 - Aprimoramento da equipe de assessoria de comunicação 6 - Implementar o programa de intercâmbio entre os grupos de pesquisa Realização dos encontros. Indicador Físico: Encontros realizados nos prazos a serem determinados Contratação de novos serviços. Indicador Físico: serviços operantes e produtos de divulgação gerados Agendar cursos e palestras e executar o planejamento. Indicador Físico: Cursos e palestras realizados Comentários Sistema computacional de administração de novo; Gestão da Rede; Avaliação; Intercâmbio entre grupos. 7

9 Dificuldades FADE; Aumento da carga administrativa: 15 projetos, sete instituições; Diferentes projetos na instituição âncora possuem a mesma conta... CNPq: Necessita acompanhamento intensivo (temos hoje 32 processos de solicitação). FINEP: Demora na contratação de projetos e liberação de recursos; Demora na solução de demandas. Cenpes: Falta de padronização da relação administrativa com as redes; Demora na liberação de recursos. Projetos: Demora na obtenção de informações (vide relatório pendente dos projetos acabados); Execução orçamentária irregular (vide término Geração II). Perspectivas FADE; Sistema computacional; Gestão; Avaliação; Direcionamento científico da Rede; Atividades editoriais; Conferência. Tarefas para este encontro Relatório FINEP projetos Geração I; Término Geração II; Formato dos encontros de avaliação; Atividades editoriais; Próxima conferência; Direcionamento da Rede. Auto-avaliação Passamos por um inferno astral administrativo; Atrasos na assinatura de convênios e na liberação de recursos têm tido impactos negativos relevantes; Organização administrativa requer cuidados devido ao aumento de carga; Já superamos a crise de identidade (até certo ponto...), mas temos que decidir rumos estratégicos; Tendência de crescimento da atividade administrativa: Mais 5 projetos; Necessidades de divulgação aumentam; Necessidade de maior integração; Etc. 8

10 PROJETOS GERAÇÃO II

11 BIFÁSICO VERIFICAÇÃO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO BIFÁSICO EM DUTOS COM A PRESENÇA DE VAZAMENTOS 10

12 APRESENTAÇÃO COORDENADORA NA REDE Nome: Cristiane Holanda Sodré Universidade: UFAL/CTEC Contato: (82) VALOR DO PROJETO FINEP: R$ ,00 PETROBRAS: R$ ,00 Objetivos Gerais O projeto visa desenvolver e implementar métodos, técnicas e ferramentas computacionais para: Análise de confiabilidade de sistemas supervisórios de redes de dutos, incluindo sistemas para detecção e localização de vazamentos; Simulação do escoamento bifásico em redes de dutos com posterior identificacão; Formação de recursos humanos. Objetivos Específicos Simular experimentalmente vazamentos em tubulações, considerando o escoamento bifásico; Estudar os transientes do processo experimental; Localizar com precisão o vazamento; Desenvolver um sistema de intertravamento (Labview); Criar uma RNA para representar o processo de escoamento. Metas Previstas e Executadas Revisão bibliográfica (em andamento); Estudo do escoamento bifásico; Técnicas de modelagem matemática como RNA, FUZZY; Aquisição de equipamentos: parte do valor solicitado já foi gasto; Instalação dos equipamentos: - Relocação dos equipamentos do experimento (concluído); - Instalação da placa de aquisição de dados (concluída); - Modificação do sistema de acionamento das válvulas. Teste e calibração da instalação e equipamentos (em andamento); Aquisição de dados (ainda não realizada); Desenvolver um sistema de intertravamento Simulador de Processos LABVIEW (em andamento); Programa RNA para representar o processo de escoamento (desenvolvido); Utilização da RNA para verificar se há vazamento ou não há vazamento. 11

13 Dificuldades Substituição da Placa de Envio de Sinais (sanada); Demora na conclusão da reforma do laboratório (realizada); Demora no recebimento do material adquirido; Obtenção de bons profissionais compatíveis com o nível de necessidade do projeto; Desistência dos alunos de iniciação científica (aprovado em outra seleção e outro por atraso de bolsa); Equipe pequena. Obs: Quando um aluno desiste do projeto, o novo aluno tem que ser treinado para ter condições de dar andamento ao mesmo. Equipe Prof. William Gonçalves Vieira Prof. Fred de Oliveira Carvalho Almir Nunes (aluno IC) Conclusões O projeto encontra-se na fase de coleta de dados para treinamento em redes neurais; Formação de alunos IC, curso ministrado de RNA. 12

14 DANODUTOS APLICAÇÕES DE MODELOS DE DANO CONTÍNUO NA IDENTIFICAÇÃO DE PARÂMETROS 13

15 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Nome: Antonio Almeida Silva Universidade: UFCG/UAEM Contato: (83) COORDENADOR NA PETROBRAS Nome: Eduardo Hippert Júnior Gerência Responsável: Tecnologia de Materiais, Equipamentos e Corrosão (PETROBRAS-CENPES/PDP/TMEC) Contato: VALOR DO PROJETO R$ ,66 (FINEP) + 50% (CENPES) OBJETIVOS Desenvolver e implementar métodos, técnicas e ferramentas computacionais aplicadas à modelos de dano contínuo, empregados de forma integrada no projeto, previsão de vida residual e monitoramento de dutos e estruturas; Validar os modelos utilizando técnicas de identificação experimental dos coeficientes que aparecem nas teorias propostas através de redes neurais artificiais e lógica Fuzzy. Benefícios esperados Melhoria da infra-estrutura computacional e de laboratórios nas IES envolvidas (UFCG, CEFET-PB e UFPE), possibilitando adequar os ambientes de simulação de modelos e de validação experimental; Consolidação dos grupos de pesquisa teórica e aplicada em nível de pós-graduação nas IES, contribuindo para uma maior competência regional; Formação de recursos humanos qualificados para atuar no setor de petróleo e gás em níveis de graduação e pósgraduação em mecânica do dano e fratura; Desenvolvimento de softwares para simulação e análise da integridade de estruturas, através da modelagem do fenômeno descontínuo da fratura utilizando-se teorias da mecânica do dano contínuo e de microestrutura. Cronograma de execução das atividades 14

16 Atividades realizadas (detalhadas): 1ª META FÍSICA: Pesquisa bibliográfica complementar sobre o tema. Indicador físico de execução: 90% Pesquisa bibliográfica sobre o estado da arte no tema integridade estrutural sob efeitos de ambiente (efeito termo mecânico, fragilização por hidrogênio, corrosão sob tensão, corrosão-fadiga); Aquisição de livros, teses e revistas especializadas na área. 2ª META FÍSICA: Aquisição de equipamentos e infra-estrutura laboratorial. Indicador físico de execução: 80% Aquisição de equipamentos para simulação computacional (computadores, hardware e softwares comerciais - Abaqus); Melhoria da infra-estrutura dos laboratórios (reformas de ambientes e aquisição de instrumentação para as realizações experimentais). 3ª META FÍSICA: Formação e preparação do pessoal envolvido no projeto para desenvolvimento das atividades por área de competência. Indicador físico de execução: 85% Cursos MEF, reuniões técnicas e grupos de estudos nos temas de interesse, troca de informações entre os pesquisadores, formação de bolsistas envolvidos. Reunião e palestras em Campina Grande (UFCG 05/12/2007) 15

17 4ª META FÍSICA: Estudo fenomenológico dos problemas de interesse em integridade de dutos com efeitos de ambiente utilizando a mecânica do contínuo e a mecânica da fratura. Indicador físico de execução: 80% Modelagem de Corrosão Metálica em Meio Ácido (Fratura por Corrosão Localizada). Modelo de Propagação de Trinca Baseado num Processo de Reação Anódica - Slip Dissolution Model (Gavrilov et al, 2003) Taxa de deformação na ponta da trinca: Seleção e estudo dos modelos de corrosão-fadiga e de dano por corrosão sob tensão a serem utilizados na simulação computacional e na identificação dos parâmetros. 16

18 Distribuição dos danos mecânico e de corrosão numa trinca superficial no modo I. (Bolotin, 2001) 5ª META FÍSICA: Realizações das simulações de evolução de trinca sob efeito de ambiente com o software Abaqus/ ANSYS. Indicador físico de execução: 70% Realizações das simulações de evolução de corrosão sob tensão e fragilização por hidrogênio com o software comercial (MATLAB - ANSYS). Alteração do Fator de Intensidade de tensão KI com a propagação subcrítica de trinca (Strohaecker, 2006) 17

19 Acumulação do dano por corrosão (linha vermelha) e devido a carga estática (linha azul) Evolução do raio da ponta da trinca. A primeira parte mostra seu embotamento devido à acumulação de dano e, a segunda, seu aguçamento devido ao crescimento da trinca 18

20 6ª META FÍSICA: Desenvolvimento de técnicas para identificação experimental dos coeficientes que aparecem nas teorias. Indicador físico de execução: 60% Elaboração e definição dos objetivos (Planejamento experimental / Máquina de ensaios); Planejamento, confecção dos corpos de prova e realização de ensaios experimentais. Esquema de corpo de prova Aço API X60, baseado nas Normas ASTM E8M-04 e ASTM G49-85). Atividades realizadas Realização de ensaios experimentais para identificação de parâmetros. Curvas tensão-deformação plotadas para um aço de médio teor de carbono - módulos tangenciais. (TIWARI et al., 2000). 19

21 Montagem de Célula de Corrosão: Eudésio LEEq/UFCG Atividades experimentais (Corrosão metálica): 20

22 Atividades realizadas (Continuação) 7ª META FÍSICA: Avaliação dos modelos desenvolvidos na solução do problema e comparação com os resultados experimentais. Indicador físico de execução: 60 % Esta etapa se encontra em andamento, seleção de técnicas de identificação de parâmetros. 8ª META FÍSICA: Publicações, reuniões, organização de eventos e elaboração de relatórios. Indicador físico de execução: 75 % Ver lista de publicações recentes e artigos submetidos; Reunião técnica na UFCG com Eduardo Hippert CENPES (14/08/07); Organização de evento CMSPI e lançamento da Revista RPCMod (29 a 31/08/2007) International Conference of Computational Modeling and Simulation for the Petroleum Industry - CMSPI Porto de Galinhas-PE; Reuniões na UFCG sobre vários temas (05/12/2007), com participantes do projeto. Equipe Equipe atual: Antonio Almeida Silva (UFCG) Marco Antonio dos Santos (UFCG) José Maria A. Barbosa (UFPE) Alunos DTI (3); ITI (3); PRH-25 (1) Colaboradores: Carlos José de Araújo (UFCG) Neilor César Santos (CEFET) Edgard Macedo (CEFET-PB) Eudésio O. Vilar (UFCG) Conclusões parciais As quatro primeiras fases já estão bem adiantadas (mais de 80% concluídas), porém as demais ainda necessitam de um tempo para a consolidação de uma massa crítica de resultados (6 meses); Contatos realizados com o CENPES/PETROBRAS e visitas aos Labs da Coppe/UFRJ abriram novas perspectivas, incrementando o avanço das pesquisas. O contato com o Eng. Eduardo Hippert na UFCG ocorreu de forma satisfatória, com troca de informações e possíveis parcerias futuras; Reuniões técnicas realizadas com a equipe de pesquisadores tem melhorado bastante o nível das discussões e o relacionamento do grupo, especialmente com a colaboração da nova equipe incorporada ao projeto CORRODUTOS; Resultados de simulação e de ensaios experimentais estão sendo publicados em veículos mais especializados, como revistas e artigos em periódicos de nível internacional; 01 Monografia de Especialização foi concluída (Bruno A. Araújo) e 01 Dissertação de Mestrado está prevista para defesa em fev/2008 (Jorge P. Carrasco). 21

23 Publicações de artigos e trabalhos em eventos ARAÚJO, B.A.; Análise de resultados experimentais de ensaios em corpos de prova sob corrosão-fadiga em dutos e estruturas metálicas. Monografia de graduação (ANP/PRH-25/UFCG), Campina Grande-PB, Defesa: 14/08/2007. ARAÚJO, B.A.; SILVA, A.A.; FARIAS, M.A.; Análise de resultados experimentais de ensaios em corpos de prova de fadiga em materiais para dutos API 5L X60. In: 4º PDPETRO, 2007, Campinas. Anais do 4º PDPETRO, BARBOSA, J.M.A.; SANTOS, F.C.G.; BRITO JR, E.R.R.; SILVA, J.M.B. Transfer and sharing of data between coupled multiphysics phenomena during simulations: the phenomenon computational pattern. Las Vegas-US: CSREA Press, p BARBOSA, J.M.A.; SANTOS, F.C.G; BRITO JR, E.R.R.; SILVA, J.M.B. Phenomenon computational pattern: coupling relationship betweesn phenomena on multiphysics simulation. ECMS2006, Bonn, Germany v. 1. p BARBOSA, J.M.A.; SANTOS, F.C.G.; BRITO JR, E.R.R.; SILVA, J.M.B. Phenomenon computational pattern: coupling relationship between phenomena on multiphysics simulation. In: Industrial Simulation Conf., 2006, Palermo - Italy. v.1. p BARBOSA, J.M.A.; SANTOS, F.C.G; BRITO JR, E.R.R.; SILVA, J.M.B. Dealing with coupled phenomena in the finite element method. In: XXVII Latin American Congress on Computational Methods in Engineering, Belém-PA v. 1. p BARBOSA, J.M.A.; DUDA, F.P.; SOUZA, A.C.; GUIMARÃES, L.J. On the modeling of deformation-diffusion-damage coupling in elastic solids. In: ECCM Lisboa. v. 1., p CARRASCO, J.P.; SILVA, A.A.; SANTOS, N.C. Numerical simulation of the hydrogen effect on the deformations of test body models loaded under tensile stress. International Journal of Modeling and Simulation for the Petroleum Industry, v. 1, p.55-62, 08/2007. CARRASCO, J.P.; SANTOS, N.C.; SILVA, A.A. Análisis numérico del efecto del hidrógeno sobre las deformaciones de una chapa cargada axialmente. In: 8 Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica, Anais do CIBIM 8, Cusco Perú, 10/2007. DUDA, F. P.; BARBOSA, J.M; GUIMARÃES, L.J.; SOUZA, A.C. Modeling of coupled deformation-diffusion-damage in elastic solids, International Journal of Modeling and Simulation for the Petroleum Industry, v. 1, p.85-91, SILVA, J. A. S. Desenvolvimento e construção de uma bancada de testes para ensaios sob corrosão-fadiga em dutos e estruturas metálicas. Monografia de graduação (ANP/PRH-25/UFCG), Campina Grande-PB, SILVA, A.A.; ARAÚJO, B. A.; SILVA, J.A.S. Desenvolvimento e testes de uma nova concepção de máquina de ensaios de corrosão-fadiga para múltiplos corpos de prova. In: Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, 2006, Recife-PE. Anais do IV CONEM Recife-PE, Universidade Federal de Pernambuco,

24 DANOPLEXUS SIMULAÇÃO MULTI-FÍSICA DA EVOLUÇÃO DE DANOS EM DUTOS SOB EFEITOS AMBIENTAIS DE CORROSÃO E FRAGILIZAÇÃO PELO HIDROGÊNIO EMPREGANDO O SISTEMA PLEXUS 23

25 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Felix Christian Guimarães Santos UFPE Telefone: (81) R TÉCNICO RESPONSÁVEL: Ismael H. F. Santos PETROBRAS (CENPES) Telefone: (21) VALOR CONCEDIDO Recurso FINEP: R$ ,00 Recurso PETROBRAS: R$ Metas Físicas 1. Desenvolvimento de modelos matemáticos de dano contínuo em 2-D para tensão sob corrosão: 1.1. Desenvolvimento das leis de comportamento para todos os fenômenos envolvidos na evolução do dano contínuo em 2-D com tensão sob corrosão 100% realizada; 1.2. Detalhar equações constitutivas envolvidas com seus parâmetros para auxílio às tarefas de identificação de parâmetros - 100% realizada; 1.3. Levantamento bibliográfico mais completo sobre as características matemáticas do problema - 100% realizada. 2. Desenvolvimento de modelos matemáticos de dano contínuo em 2-D para tensão sob fragilização pelo hidrogênio: 2.1. Desenvolvimento das leis de comportamento para todos os fenômenos envolvidos na evolução do dano contínuo em 2-D com fragilização pelo hidrogênio - 100% realizada; 2.2. Detalhar equações constitutivas envolvidas com seus parâmetros para auxílio às tarefas de identificação de parâmetros - 100% realizada; 2.3. Levantamento bibliográfico mais completo sobre as características matemáticas do problema - 100% realizada. 3. Desenvolvimento de modelos que integrem os dois modelos anteriormente descritos: 3.1. Desenvolver as leis de comportamento para integração dos dois modelos anteriormente desenvolvidos - 100% realizada; 3.2. Detalhar equações constitutivas envolvidas com seus parâmetros para auxílio às tarefas de identificação de parâmetros - 100% realizada; 3.3. Levantamento bibliográfico mais completo sobre as características matemáticas do problema - 100% realizada. 24

26 4. Desenvolvimento das formulações discretas pelo MEF para os modelos de dano contínuo em 2-D sem corrosão e sem fragilização: 4.1. Desenvolvimento das formulações discretas pelo MEF para as leis de comportamento sem efeitos ambientais em coordenadas cilíndricas - 100% realizada; 4.2. Desenvolvimento das estimativas de erro e métodos adaptativos - 100% realizada; 4.3. Desenvolvimento dos processos de solução (algoritmos de solução) - 100% realizada. 5. Desenvolvimento das formulações discretas pelo MEF em 2-D para os modelos envolvendo corrosão sob tensão: 5.1. Desenvolvimento das formulações discretas pelo MEF para as leis de comportamento com tensão sob corrosão 90% realizada; 5.2. Desenvolvimento das estimativas de erro e métodos adaptativos 80% realizada; 5.3. Desenvolvimento das estimativas de erro e métodos adaptativos 80% realizada. 6. Desenvolvimento das formulações discretas pelo MEF em 2-D para os modelos envolvendo tensão sob fragilização pelo hidrogênio: 6.1. Desenvolvimento das formulações discretas pelo MEF para as leis de comportamento com tensão sob fragilização pelo hidrogênio - 100% realizada; 6.2. Desenvolvimento das estimativas de erro e métodos adaptativos - 100% realizada; 6.3. Desenvolvimento dos processos de solução (algoritmos de solução) - 100% realizada. 7. Desenvolvimento das formulações discretas integrando os efeitos da corrosão e da fragilização: 7.1. Desenvolvimento das formulações discretas pelo MEF para as leis de comportamento integrando os dois efeitos ambientais - 80% realizada; 7.2. Desenvolvimento das estimativas de erro e métodos adaptativos - 80% realizada; 7.3. Desenvolvimento dos processos de solução (algoritmos de solução) - 80% realizada. 8. Implementação no PLEXUS dos modelos discretos de dano contínuo em 2-D sem corrosão e sem fragilização: 8.1. Baseado no desenvolvimento das discretizações, implementar estes modelos discretos no PLEXUS, sem efeitos ambientais 100% realizada. 9. Implementação no PLEXUS dos modelos discretos de dano contínuo em 2-D para tensão sob corrosão: 9.1. Baseado nos desenvolvimentos das formulações discretas com efeito de tensão sob corrosão, implementá-los no PLEXUS - 100% realizada. 25

27 10. Implementação no PLEXUS dos modelos discretos de dano contínuo em 2-D para tensão sob fragilização: Implementar no PLEXUS as formulações discretas desenvolvidas com a incorporação do efeito da fragilização 100% realizada. 11. Implementação no PLEXUS dos modelos discretos de dano contínuo em 2-D integrando os dois fenômenos já descritos: Implementar no PLEXUS as formulações discretas desenvolvidas com a integração dos efeitos da corrosão e da fragilização 60% realizada. 12. Testes computacionais para dano contínuo sem corrosão e sem fragilização: Realização dos testes com o Simulador I (sem efeitos) 60% realizada. 13. Testes computacionais para os modelos com corrosão sob tensão: Testes com o simulador II (com corrosão sob tensão) 60% realizada. 14. Testes computacionais para os modelos com fragilização sob tensão: Testes com o Simulador III (com fragilização pelo hidrogênio) 90% realizada. 15. Testes computacionais para os modelos que integram os efeitos da corrosão e da fragilização: Testes com o Simulador IV (integração dos efeitos) 60% realizada. 16. Reanálise e reprogramações: Reanálises e reprogramações necessárias, tendo em vista os resultados dos testes realizados em cada um dos simuladores - 50% realizada. 17. Publicações e relatórios: Realização de publicações e relatórios 70% realizada. Bolsas Concedidas 2 DTI-III UFPE; 1 DTI-II UFPE; 5 ITI-A UFPE. 26

28 Descrever o desempenho do sub-projeto com base nas metas propostas A principal atividade deste projeto hoje é o estudo dos modelos matemáticos exatos e discretos dos mecanismos da corrosão. Há lacunas e discrepâncias importantes na bibliografia existente e que tivemos acesso. Para citar algumas: falta absoluta de descrições adequadas das condições de contorno e suas implementações; diferenças substanciais entre modelos matemáticos, sem justificativas convincentes; falta de descrição dos métodos discretos de solução; modelos sem unicidade de solução, etc. Esta dificuldade tem sido a principal fonte de atraso do projeto. Outra atividade é o aprimoramento do protótipo do MPhyScas utilizado nas simulações, que hoje inclui: interface com bibliotecas de matrizes e vetores de alto desempenho através de templates; geração de funções de forma de qualquer grau até 3-D (tetraedros); geração automática de pontos de integração e avaliação das funções de forma (e suas derivadas) nos mesmos até 3-D; uso encapsulado de integração numérica até 3-D; interface com resolvedores lineares através de templates, dentre outros. Isto tem feito com que o desempenho dos simuladores melhore substancialmente. Resultados e impactos obtidos Infra-estrutura Não investimos em infra-estrutura neste período. Capacitação de Recursos Humanos Neste projeto estamos atualmente com oito bolsistas (um de doutorado, dois de mestrado e cinco de iniciação científica). Realizamos um curso em C/C++ de 40h, estamos terminando outro de C/C++ avançado de 40h e estamos com outro para começar de UML de 40h. Estamos também envolvendo no projeto dois alunos de mestrado e dois de doutorado em fase de desenvolvimento de tese. Serviços Ainda não possuímos este tipo de relação com o setor privado. Científico e Tecnológico 1) Protótipo do MPhyScaS (Multi-Physics and Multi-Scale Solver Environment): ambiente para automatização do desenvolvimento de simuladores baseado no método do elemento finito e orientado para a simulação de sistemas multi-física e multi-escala. É baseado em uma arquitetura de componentes. Estamos elaborando (com o auxílio do Departamento de Sistemas Computacionais da UPE) uma nova versão deste sistema; 2) Simulador de difusão assistida por tensão. Desenvolvido com o suporte do MPhyScaS; 3) Modelos matemáticos para dano acoplado com difusão assistida por tensão; 4) Publicações relacionadas exclusivamente com o projeto. Econômico Ainda não há produtos ou métodos empregados na indústria. Sócio-Ambiental Ainda não há produtos em operação. Comentários Gerais e Perspectivas Possuímos uma extensa colaboração com o grupo de pesquisa do Prof. Antônio Almeida (Projeto Danodutos), principalmente na área de modelagem matemática e identificação de parâmetros. Isto tem se traduzido em intercâmbio de alunos e co-orientações de teses. 27

29 MOSINEIP GERAÇÃO AUTOMÁTICA DE DEFEITOS DE CORROSÃO EM DUTOS 28

30 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE: Nome: Silvana Maria Bastos Afonso Universidade: UFPE Fone: (81) (ramal: 26) COORDENADOR NA PETROBRAS: Nome: Edmundo Queiroz de Andrade Gerencia Responsável: MC Objetivo Desenvolvimento de ferramentas computacionais para gerar automaticamente modelos para análise via o MEF de defeitos causados por corrosão em dutos metálicos usados para transporte de hidrocarbonetos. Histórico Pesquisa na temática abordada há cerca de 8 anos; Dissertações orientadas e defendidas na área; Orientações de bolsistas DTI; Consultoria prestada na área. Projetos executados Análise de Integridade e projeto econômico de Dutos e Travessias Vigência: (dezembro/2000-agosto/2004) Apoio: FINEP/CTPETRO/CNPq, referência no 1286/00 (convênio nº ) Análise por elementos finitos de defeitos longitudinais elípticos Vigência: maio/2005-abril/2006 Financiamento: CENPES/PETROBRAS (projeto Petrobras nº ) Análise de Integridade e Projeto Econômico de Estruturas da Indústria do Petróleo Vigência: agosto/2004-agosto/2006 Apoio:CNPq/CTPETRO (processo nº /2003-1) Atividades previstas/executadas 5 quadrimestre - Metas Físicas 2. Geração de defeitos elípticos em superfície interna e /ou externa: Script para geração de n defeitos elípticos em superfície interna e/ou externa, alinhados longitudinalmente; Script para geração de n defeitos elípticos em superfície interna e/ou externa, alinhados circunferencialmente. 29

31 5. Análise por elementos finitos (EF) de dutos corroídos considerando defeitos de formato elíptico, cujas geometrias foram geradas utilizando a interface: 5.2 Análise adotando discretizações do modelo de EF considerando o padrão do CENPES. Dificuldades e sugestões Dificuldades de atrair/fixar recursos humanos especializados na área; Inserção de itens; Remanejamento de rubricas; Apoio administrativo para gerir os recursos específicos do presente projeto. Auto-avaliação Os trabalhos estão sendo desenvolvidos de forma bastante satisfatória, produzindo resultados além do esperado; A maior parte das funções implementadas foram reaproveitadas para defeitos elípticos, o que contribuiu para a redução do tempo de conclusão das novas tarefas; A interface gráfica atual é bastante intuitiva e amigável, possuindo o aspecto adotado pelo Sistema do Patran e se encontra em fase final de construção. Interface gráfica englobando defeitos elípticos 30

32 Geração de n defeitos elípticos alinhados longitudinalmente interno Geração de n defeitos elípticos alinhados longitudinalmente externo 31

33 Geração de n defeitos elípticos alinhados circunferencialmente interno Geração de n defeitos elípticos alinhados circunferencialmente externo 32

34 Análises Via MEF dos Defeitos Elípticos Resultados Experimentais (Benjamin et al, 2005) Análises Via MEF dos Defeitos Retangulares Resultados Experimentais (Benjamin et al, 2005) 33

35 Resultados experimentais e via MEF dos defeitos retangulares e elípticos: Programação para as atividades previstas até a próxima avaliação 6 quadrimestre - Metas Físicas 2. Geração de defeitos elípticos em superfície interna e/ou externa: Script para geração de n defeitos elípticos em superfície interna e /ou externa, em posições arbitrárias do duto. Análise de duto com n defeitos retangulares externo 34

36 3. Interface Gráfica: Interface gráfica final para defeitos elípticos. 4. Programa final integrado: Interface gráfica final integrando os módulos de geração de defeitos elípticos e retangulares. 5. Análise por elementos finitos (EF) de dutos corroídos considerando defeitos de formato elíptico, cujas geometrias foram geradas utilizando a interface: Análise adotando discretizações do modelo de EF de defeitos de formato elíptico localizados em posição arbitrária no duto; Automatização da visualização dos resultados. Geração de n defeitos elípticos em posições arbitrarias Produtos do 5º quadrimestre Participação no COBEM 2007 e no Rio Pipeline 2007: CABRAL,H.L.D.; WILLMERSDORF,R.B.; AFONSO, S.M.B.; LYRA, P.R.M.; ANDRADE, E.Q., Finite Element Analyses of the Behaviour of Pipelines with Multiple Longitudinally Aligned Corrosion Defects, COBEM2007, ID1493, Brasília, Brasil. 35

37 CABRAL,H.L.D.; WILLMERSDORF,R.B.; AFONSO, S.M.B.; LYRA, P.R.M.; ANDRADE, E.Q., A GUI- Based Methodology for Automatic Modeling and FE Analysis of Pipelines with Corrosion Defects, Rio Pipeline Conference(RPC2007), Rio de Janeiro, Brasil. Artigo publicado em revista: CABRAL,H.L.D.; WILLMERSDORF,R.B.; AFONSO, S.M.B.; LYRA, P.R.M.; ANDRADE, E.Q., Development of Computational Tools for Automatic Modeling and FE Analysis of Corroded Pipelines, em International Journal of Modeling and Simulation for the Petroleum Industry, Agosto, Participação na Conferência Internacional em Modelagem Computacional: CABRAL,H.L.D.; WILLMERSDORF,R.B.; AFONSO, S.M.B.; LYRA, P.R.M.; ANDRADE, E.Q., Development of Computational Tools for Automatic Modeling and FE Analysis of Corroded Pipelines, International Conference on Computational Modeling and Simulation for the Petroleum Industry (CMSPI2007), Pernambuco, Brasil. Vencedor do Prêmio Petrobras de Tecnologia: TRABALHO: Desenvolvimento de Ferramentas Computacionais para Modelagem e Análise Automática de Defeitos de Corrosão em Dutos - CATEGORIA: Tecnologia de Logística e de Transporte de Petróleo, Gás e Derivados. ANO: 2006/2007 Solenidade da premiação 36

38 Conclusão - As ferramentas automáticas do PIPEFLAW se mostraram bastante robustas e eficientes na geração automática de bons modelos de EF resultando assim em simulações precisas e confiáveis; - Presente estágio: a implementação de ferramentas automáticas para geração de n defeitos de formato elíptico alinhados circunferencialmente e longitudinalmente no duto foram implementadas bem como as metodologias gráficas; - Através deste projeto, recursos humanos de vários níveis estão sendo formados; - Já foi aprovada a continuidade deste projeto através de financiamento de recursos da Petrobras na Gerência MC do CENPES. A proposta se intitula Ferramentas Computacionais para Análise de Dutos Corroídos - Previsão de início: fevereiro Equipe Pesquisadores Bernardo Horowitz Fone: (81) Paulo Roberto Maciel Lyra Fone: (81) (ramal: 235) Cel: (81) Silvana Bastos Afonso Fone: (81) (ramal: 26) Cel: (81) Ézio Araújo Fone: (81) Cel: (81) Ramiro Brito Willmersdorf Fone: (81) (ramal: 239) Cel: (81) Darlan Carvalho 37

39 Colaboradores: UFPE Leonardo Guimarães UFC Áurea Holanda Evandro Parente CEFET Gustavo Koury Bolsistas: No D: 3 No DTI: 2 Hélder Cabral Manoela Correia No M: 10 Antônio Souza Renato Motta No IC: 11 Rodrigo Pereira Cláudio Valença 38

40 MULTFLOW ESCOAMENTO MULTIFÁSICO EM DUTOS 39

41 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Nome: Antonio Gilson Barbosa de Lima Universidade: UFCG/UAEM Contato: COORDENADOR NA PETROBRAS (CENPES) Gerência Responsável: José Roberto Fagundes Neto (Tecnologia de Elevação, Escoamento e Processamento) Contato: Técnico Responsável: Eduardo Gaspari Contato: OBJETIVOS Modelar e simular o escoamento pistonado tipo bolha de Taylor em dutos horizontais e curvados; Modelar e simular o escoamento bifásico gás-líquido através de acessórios e conexões tipo T e Y em duto circular. 40

42 O Problema Atividades Previstas Simulação do escoamento multifásico tipo bolha de Taylor em dutos horizontais; Estudo dos parâmetros e mecanismos de interação que ocorrem entre bolhas individualmente e bolha e líquido na esteira no slug de líquido; Simulação do escoamento multifásico tipo bolha de Taylor em dutos curvados; Simulação do escoamento multifásico tipo bolha de Taylor em conexões tipo T e Y. Atividades Realizadas Todas as atividades previstas. 41

43 Simulações (CFX) 42

44 43

45 Conclusões Com relação às atividades: Foram realizadas todas as atividades planejadas e contidas no cronograma, que são: Simulação numérica do escoamento em duto horizontal, curvado e em conexões tipo T e Y, e entendimento do fenômeno. Devido a complexidade do tema em estudo e do melhor uso do software CFX para resolver tal problema, as simulações estão ainda passíveis de melhoramento. Dificuldades estão sendo encontradas em minimizar a dispersão da fase gasosa, bolha de gás, durante as simulações realizadas. Houve a necessidade de estudar as subrotinas e modificá-las para atender tal situação. O problema ainda não está totalmente resolvido. Com relação ao tema: Apesar da procura, continua-se observando na literatura que existem vários trabalhos sobre escoamento bifásico tipo bolha de Taylor em dutos verticais, contudo escassos são os trabalhos em dutos horizontais, o que fortalece a equipe executora para ampliar e aprofundar os estudos nesta linha de pesquisa. Equipe Prof. Antonio Gilson Barbosa de Lima (Coordenador) UFCG/DEM Prof. Severino Rodrigues de Farias Neto (Pesquisador) UFCG/DEQ Profa. Vanja Maria de França Bezerra (Pesquisadora) UFRN/DEQ José Luis G. Marinho (Mestrando em Eng. Química e Bolsista DTI CNPq) UFCG/DEM Ricardo Alexandre Silva Racine (Mestrando em Eng. Química) UFCG/DEM Marcelo H. R. Nobre (Graduando Eng. de Computação e Bolsista ITI CNPq) UFRN/DEQ Júlio Dantas L. Andrade (Graduando Eng. de Computação e Bolsista ITI ATECEL) UFRN/DEQ 44

46 PLADISPETRO LOGÍSTICA DE TRANSPORTE DE DERIVADOS DE PETRÓLEO POR CABOTAGEM 45

47 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE: Nome: João Inácio Soletti Universidade: UFAL/CTEC Contato: COORDENADOR NA PETROBRAS: Nome: Luiz Fernando de J. Bernardo Gerência Responsável: Gerente de Distribuição, Logística e Transporte - CENPES/PDAB/DLT Contato: VALOR DO PROJETO: R$ ,00 Objetivo geral Desenvolver um programa simulador para o sistema de transporte de granéis líquidos, via navios, dos centros produtores até os centros consumidores, objetivando a minimização do custo de logística. Objetivos específicos Escoamento da produção, via transporte marítimo, de refinarias visando o abastecimento de vários centros consumidores; Planejamento de escoamento da produção de plataformas via transporte marítimo. Metas Meta 01 - Pesquisa bibliográfica complementar e análise dos métodos e técnicas existentes; Meta 02 - Aquisição dos equipamentos e adaptação do laboratório; Meta 03 - Identificação do problema existente; Meta 04 Estudo de método de decomposição e geração de rotas; Meta 05 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver um centro produtor para abastecer vários centros consumidores (produtos refinados claros); Meta 06 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver várias plataformas para abastecer uma refinaria (petróleo bruto); 46

48 Meta 07 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver mais de um centro produtor que abasteça vários centros consumidores; Meta 08 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver várias plataformas para abastecer diferentes refinarias (petróleo bruto). Metas realizadas Meta 01 - Pesquisa bibliográfica complementar e análise dos métodos e técnicas existentes: Estado da arte; métodos numéricos: PL, PLIM, PNL, PNLIM, Programação dinâmica, Meta-heurísticos; Meta 02 - Aquisição dos equipamentos e adaptação do laboratório: Grande parte dos recursos solicitados já foram gastos Atualmente, estamos esperando resposta da FINEP, onde foi solicitado alteração de rubrica, para que possamos utilizar os recursos restantes; Meta 03 - Identificação do problema existente: Estamos trabalhando com modelos que tendem a atender a uma situação que se aproxime ao problema real de transporte marítimo. Os dados foram obtidos por intermédio do CENPES e informações disponíveis na Internet; Meta 04 Estudo de método de decomposição e geração de rotas: Foram estudados vários métodos de decomposição que deverão ser utilizados nos próximos meses de desenvolvimento deste trabalho; Meta 05 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver um centro produtor para abastecer vários centros consumidores (produtos refinados claros): O modelo foi desenvolvido e, dentro das restrições sugeridas, atendem as restrições impostas; Meta 06 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver várias plataformas para abastecer uma refinaria (petróleo bruto): O modelo foi desenvolvido e, dentro das restrições sugeridas, atendem as restrições impostas; Meta 07 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver mais de um centro produtor que abasteça vários centros consumidores: foi desenvolvido, modelado e simulado, a condição de um ou mais navios transportar um ou mais produtos, de um centro produtor para diferentes centros consumidores. Encontra-se ainda em andamento o estudo dos modelos para planejamento ( scheduling ), a fim de agendar os tempos de viagem associado a cada navio em um determinado horizonte de tempo. Execução realizada: 70%; Meta 08 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver várias plataformas para abastecer diferentes refinarias (petróleo bruto): Desenvolvemos o modelo e estamos efetuando testes de convergência assim como validando o modelo. Execução realizada: 70%; Meta 09 - Ferramenta para entrada de dados no software de programação. 47

49 Dificuldades e sugestões Fundações; Coleta de dados; Dimensão do problema. Auto-avaliação Motivação; Equipe pequena; Muitas atividades correlatas. Programação para as atividades previstas até a próxima avaliação Meta 02 - Aquisição dos equipamentos e adaptação do laboratório: - Foi solicitado junto à FINEP a mudanças de algumas rubricas. Estamos aguardando confirmação. Meta 03 - Identificação do problema existente: Sistema de coleta de petróleo bruto das plataformas e transporte até as refinarias; Sistemas de estocagens e armazenagem também serão objetos de estudos. Meta 04 Estudo de método de decomposição e geração de rotas: Serão estudados os métodos de decomposição e geração de rotas visando diminuir a dimensão do problema. Meta 07 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver mais de um centro produtor que abasteça vários centros consumidores: - Estudo e implementação para o problema de scheduling; - Estudo e implementação de técnicas de decomposição visando à redução da dimensão do problema. Meta 08 - Desenvolvimento de modelos matemáticos e simulação para a condição de haver várias plataformas para abastecer diferentes refinarias (petróleo bruto): - Adequar o modelo a condições mais reais. Meta 09 - Ferramenta para entrada e saída de dados no software de programação. 48

50 SIMULOP SIMULAÇÃO DA RECUPERAÇÃO AVANÇADA DE ÓLEOS PESADOS COM PROCESSAMENTO PARALELO 49

51 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Ramiro Brito Willmersdorf - UFPE Telefone: R Coordenador no CENPES: Celso Branco Telefone: Objetivo Geral Desenvolvimento e expansão de simuladores computacionais paralelos, que executem eficientemente em clusters de computadores, adequados à simulação de técnicas de recuperação avançada de óleos pesados. Metas Físicas Previstas Para esta etapa: Simulador auto-adaptativo. Para a próxima etapa: Simulador paralelo completo, testado e operacional. Estágio atual Toda infra-estrutura de refinamento auto-adaptativo completa e operacional; Seqüencial e paralela; Ainda há problemas com a convergência da solução. 50

52 51

53 52

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56 Problema de Convergência Possivelmente causado pela técnica matrix-free Técnica Matrix-Free Muito conveniente e fácil de implementar; Impossibilita o uso da maior parte dos pré-condicionadores (ILU(k) por exemplo); Supostamente não tão sério em um método Newton-Raphson Inexato; Infelizmente não é o que tem sido constatado neste problema. Sob investigação Implementação da montagem explícita do Jacobiano, para testes de pré-condicionadores mais fortes (que já funcionaram em implementações anteriores). Publicações EM Periódicos CARVALHO, D. K. E. ; WILLMERSDORF, Ramiro Brito ; LYRA, Paulo Roberto Maciel. A Node-Centered Finite Volume Formulation For The Solution Of Two-Phase Flows In Non-Homogeneous Porous Media. International Journal for Numerical Methods in Fluids, Estados Unidos, v. 53, p , 2007; + 1 escrito esperando minha revisão... Publicações EM Congressos 1. CARVALHO, D. K. E. ; LUNA, Bruno G. B. ; LYRA, Paulo Roberto Maciel ; WILLMERSDORF, Ramiro Brito ; QUEIROZ, J. P. S.. Numerical Simulation of Oil-Water Displacements in Porous Media Using a Mesh Adaptive Finite Volume Formulation. In: COBEM th International Congress of Mechanical Engineering, 2007, Brasília-DF. COBEM th International Congress of Mechanical Engineering, CARVALHO, D. K. E. ; LUNA, Bruno G. B. ; WILLMERSDORF, Ramiro Brito ; LYRA, Paulo Roberto Maciel ; SOARES, R. S.. Some Results on the Accuracy of an Edge-Based Finite Volume Formulation for the Solution of Elliptic Problems in Heterogeneous and Anisotropic Porous Media. In: COBEM th International Congress of Mechanical Engineering, 2007, Brasília. COBEM th International Congress of Mechanical Engineering. 3. LYRA, Paulo Roberto Maciel ; CARVALHO, D. K. E. ; LUNA, Bruno G. B. ; QUEIROZ, J. P. S. ; WILLMERSDORF, Ramiro Brito. Utilização de Estratégias de Adaptação de Malhas na Simulação Computacional de Escoamentos Bifásicos Em Meios Porosos. In: 8º Congresso Iberoamericano De Ingenharia Mecánica, 2007, 2007, Cuzco. 8º Congresso Iberoamericano De Ingenharia Mecánica, 2007,

57 Resumos 1. LYRA, Paulo Roberto Maciel ; CARVALHO, D. K. E. ; LUNA, Bruno G. B. ; QUEIROZ, J. P. S. ; WILLMERSDORF, Ramiro Brito. A STUDY OF A H-TYPE MESH ADAPTIVE STRATEGY FOR THE SIMULATION OF TWO-PHASE FLOWS IN POROUS MEDIA. In: The Tenth Pan American Congress of Applied Mechanics (PACAM X), 2007, Cancun - Mexico. The Tenth Pan American Congress of Applied Mechanics (PACAM X), CARVALHO, D. K. E. ; SILVA, Rogério S. da ; QUEIROZ, J. P. S. ; WILLMERSDORF, Ramiro Brito ; LYRA, Paulo Roberto Maciel. A Control Volume formulation for the Simulation of Flows in Porous Media with Aid of High Performance Tools. In: International Conference on Computational Modeling and Simulation for the Petroleum Industry, International Conference on Computational Modeling and Simulation for The Petroleum Industry, Em Revisão 1. Two-phase flow simulation using parallel computers with distributed memory. Silva, R. S.1, *Lyra, P. R. M.2, Carvalho, D. K. E.3, and Willmesrdorf, R. B.4. WCCM, June 30 July 5, 2008 Venice, Italy. 2. A preliminary comparative study between two edge-based finite volume formulations for the solution of elliptic problems in heterogeneous and anisotropic media *Carvalho, D. K. E.1, Silva, R. S.2, Willmersdorf, R. B.3 and Lyra, P. R. M.4. WCCM, June 30 July 5, 2008 Venice, Italy. 3. Comparison between two control volume formulations for the solution of diffusion problems in heterogeneous and anisotropic media using an edge-based data structure. *Carvalho, D. K. E.1, Silva, R. S.2, Lyra, P. R., Willmersdorf, R. B., CONEM Auto-Avaliação Projeto ainda atrasado em relação ao cronograma original; Apostas técnicas que não mostraram o mesmo desempenho que em outras áreas; Dificuldades normais no desenvolvimento de simuladores computacionais. Conclusões Projeto ainda atrasado em relação ao cronograma original; Apostas técnicas que não mostraram o mesmo desempenho que em outras áreas; Dificuldades normais no desenvolvimento de simuladores computacionais.. 56

58 VILARES VISUALIZAÇÃO E MODELAGEM COMPUTACIONAL DE SISTEMAS ESTRUTURAIS PARA ÁGUAS PROFUNDAS 57

59 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Adeildo Soares Ramos Jr. Universidade Federal de Alagoas Telefone: COORDENADOR NA PETROBRAS Edmundo Queiroz - PDEP/MC VALOR DO PROJETO R$ ,10 (Despesas correntes e de capital: R$ ,45 + Bolsas: ,28 + Contrapartida Petrobras: R$ ,40) OBJETIVOS Estudar, desenvolver e implementar ferramentas computacionais para visualização gráfica de resultados obtidos em simulações numéricas de estruturas offshore; Essas ferramentas permitirão a visualização 3D, inclusive com estereoscopia, dos resultados em salas de realidade virtual, aumentando a capacidade de interpretação física dos fenômenos associados ao comportamento mecânico da dinâmica de linhas de ancoragem e de sistemas particulados; 58

60 Pretende-se, mais especificamente, desenvolver um sistema para visualização de linhas de ancoragem e risers e um outro para visualização da resposta dinâmica de sistemas particulados utilizando o método dos elementos discretos. Meta IV 1. Estudo das ferramentas e técnicas computacionais utilizadas no projeto; 2. Continuação do desenvolvimento do sistema para visualização de linhas de ancoragem e risers; 3. Continuação do desenvolvimento do sistema para visualização da resposta dinâmica de sistemas particulados; 4. Início do processo de incorporação do ambiente estereoscópico ao sistema para visualização de linhas e risers; 5. Início do processo de incorporação do ambiente estereoscópico na visualização de sistemas particulados. Meta VI 1. Participação em Workshops e Congressos. Atividades Executadas Meta IV 1. Estudo das ferramentas e técnicas computacionais utilizadas no projeto 100%; 2. Continuação do desenvolvimento do sistema para visualização de linhas de ancoragem e risers 90%; 3. Continuação do desenvolvimento do sistema para visualização da resposta dinâmica de sistemas particulados 90%; 4. Início do processo de incorporação do ambiente estereoscópico ao sistema para visualização de linhas e risers 40%; 5. Início do processo de incorporação do ambiente estereoscópico na visualização de sistemas particulados 30%. Meta VI 1. Participação em Workshops e Congressos OK! 59

61 VILARES: Uma Interface Gráfica-Interativa para Visualização de Linhas de Ancoragem e Risers de Estruturas Flutuantes Simulação Numérica de linhas e risers - Modelagem Geométrica; - Geração de Malha; - Análise Dinâmica; - Visualização dos Resultados (VILARES). Objetivos Desenvolver um pós-processador gráfico-interativo usado na visualização dinâmica de problemas de ancoragens de estruturas offshore; Apresentar uma organização de classes dentro do contexto da programação orientada a objetos para dar suporte a visualização. Funcionamento do Sistema Ferramentas em Desenvolvimento: Processamento (PREADYN++) Pós-Processamento (VILARES) 60

62 Ferramentas Utilizadas Estrutura de Dados Reorganização da parte gráfica e Incorporação de novas funções gráficas A interface gráfica para escolha do gráfico desejado pelo usuário foi reformulada e a ela foram incorporadas novas funções e modos de personalização do gráfico. A nova configuração do sistema computacional proposto proporciona ao usuário mais opções de visualização dos resultados obtidos nas análises dos sistemas de linhas nas estruturas offshore. 61

63 Melhorias no Módulo Gráfico 62

64 Modo Estatístico Implementação do Handler de Navegação 63

65 Isofaixas Foram acrescentados mais três parâmetros de análise através das isofaixas, a saber: Momento Fletor; Esforço Cortante; Esforço Normal. Régua Com o objetivo de informar ao usuário as dimensões da estrutura analisada, foi incorporada ao sistema computacional desenvolvido uma régua informando as medidas horizontais e verticais da estrutura. 64

66 Append de Linhas para Análise Append de linhas para análises rápidas do comportamento de uma linha/riser quando forem modificados alguns parâmetros do sistema. Atividades Técnicas Executadas Ambiente para visualização de linhas de ancoragem e risers Situação: Estudo das ferramentas básicas necessárias para o desenvolvimento do projeto 100%; Estudo de tópicos especiais de Computação Gráfica necessários para a implementação de recursos avançados de visualização no ambiente 100%; Desenvolvimento de um protótipo (interface gráfica) do ambiente computacional para visualização das linhas de ancoragem e risers em andamento 95%; Implementação do mecanismo de comunicação entre o programa de análise numérica para simulação dinâmica de linhas e risers e o ambiente de visualização em andamento 90%; Implementação dos procedimentos para a visualização dos objetos gráficos referentes às linhas de ancoragem e risers na tela em andamento 85%; Implementação de procedimentos para a geração de filmes (animação) do comportamento dinâmico das linhas de ancoragem e risers em andamento 90%; Desenvolvimento do ambiente de realidade virtual em andamento 50%; Implementação dos recursos de estereoscopia não; Testes para validação do ambiente em andamento 90%. 65

67 DemView: Uma Interface Gráfica-Interativa para Visualização Dinâmica do Método dos Elementos Discretos Simulação Numérica usando o MED - Modelagem Geométrica; - Geração de Partículas; - Análise Dinâmica; - Visualização dos Resultados. Objetivos Desenvolver um pós-processador gráfico-interativo usado na visualização dinâmica de problemas de engenharia analisados pelo Método dos Elementos Discretos; Apresentar uma organização de classes dentro do contexto da programação orientada a objetos para dar suporte à visualização. Funcionamento do Sistema Ferramentas em Desenvolvimento: Pré-Processamento (PREDEM); Processamento (DEMOOP); Processamento Paralelo (DEMPAD); Pós-Processamento (DEMVIEW). 66

68 Estrutura de Dados O sistema combina o uso dos paradigmas de programação orientada a objetos (POO) e orientada a eventos (interface gráfica com o usuário). Diagrama UML 67

69 Visualização 3D Com o desenvolvimento de um novo pré-processador, foi possível gerar modelos tridimensionais para serem analisados e, consequentemente, visualizados no DEMVIEW. Interação MEF-MED Visualização de Tensões Com a modificação do arquivo de leitura proveniente do processamento, foi possível armazenar os valores de tensão para cada partícula e, conseqüentemente, criar uma iso-faixa de cores representando os diferentes valores de tensão obtidos por todo o modelo. 68

70 Interface com o Usuário Atividades Técnicas Executadas Ambiente para visualização de sistemas particulados Situação: Estudo das ferramentas básicas necessárias para o desenvolvimento do projeto - Sim (100%); Estudo de tópicos especiais de Computação Gráfica necessários para a implementação de recursos avançados de visualização no ambiente - Sim (100%); Desenvolvimento de um protótipo (interface gráfica) do ambiente computacional para visualização dos sistemas particulados - em andamento (85%); Implementação do mecanismo de comunicação entre a análise numérica para obtenção da resposta dinâmica de sistemas particulados e o ambiente de visualização - em andamento (85%); Implementação dos procedimentos para a visualização dos objetos gráficos relacionados aos sistemas particulados na tela - em andamento (80%); Implementação de procedimentos para a geração de filmes (animação) do comportamento dinâmico dos sistemas particulados - em andamento (75%); Desenvolvimento do ambiente de realidade virtual - em andamento (35%); Implementação dos recursos de estereoscopia Não; Testes para validação do ambiente - em andamento (80%). 69

71 Sala de Visualização Dificuldades Não observadas dificuldades técnicas nesta etapa do trabalho. Conclusões As atividades técnicas do projeto estão sendo executadas dentro dos prazos previstos e envolvendo alunos de graduação e pós-graduação, pesquisadores e mestres; Há uma previsão de uma maior interação com o setor produtivo durante a execução das novas atividades. 70

72 PROJETOS GERAÇÃO III

73 Corrodutos Modelagem de Corrosão Metálica em Meio Aquoso 72

74 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Nome: Antonio Almeida Silva Universidade: UFCG/UAEM Contato: Introdução Existem vários mecanismos propostos para descrever a degradação metálica provocada pelo ambiente em soluções aquosas, baseados principalmente nos efeitos das reações anódicas e absorção dos átomos de hidrogênio. As principais dificuldades são: O estabelecimento do mecanismo aplicável ao sistema de interesse; Definir os parâmetros que controlam o avanço da corrosão; Desenvolver a descrição quantitativa do processo; Gerar os dados de entrada, dependência das tensões e características microestruturais locais. Fatores e variáveis importantes Material Metálico: Composição Química; Processo de Obtenção; Presença de Impurezas; Tratamentos Térmicos; Condições da Superfície; Forma; União de Materiais: Solda, Rebites, Frestas. Meio: Composição Química; Concentração; Impurezas; Ph; Teor de Oxigênio; Temperatura; Pressão; Sólidos Suspensos. 73

75 Condições de Aplicação: Solicitações Mecânicas; Movimento relativo entre o Material e o Meio; Condições de imersão no meio: Total ou Parcial. Prática atual da engenharia Entendimento conceitual e modelagem empírica incorporando análise probabilística formam a estrutura para resolver o problema. Desenvolvimento de modelos preventivos Estabelecimento do mecanismo do processo de formação da corrosão; Identificar os vários fatores que influenciam o avanço da corrosão; Formalização da descrição qualitativa do processo com uma estrutura matemática quantitativa; Estabelecer os dados de entrada do modelo. Modelo de Multi-ions (Multi-ion model) Hipóteses: Espécies iônicas dissolvidas em um não ionizado solvente; Movimento do solvente não é influenciado pelo movimento das espécies; Solvente determina o campo fluido; Navier-Stokes valida para o solvente. Transporte Fluido Equação de Navier Transporte iônico Equação de Nernst -Plank Conservação das espécies diluidas em um ambiente fluido: Jk: Fluxo da espécie k, mol/m2s; Ck: Concentração da espécie k, mol/m3; Rk: Termo de produção ou destruição dos íons das espécies k devido às reações químicas. Fluxo devido a difusão, eletro-transporte e convecção das espécies envolvidas: 74

76 Transporte iônico Equação de Nernst - Plank Zk: carga (valencia); Φ: Potencial elétrico no eletrólito; v: velocidade do fluido; Dk: Coeficiente de Difusão; Condições de contorno e reações nos eletrodos Condições de contorno nos eletrodos Para ions ativos: Para outros inos: O fluxo das espécies ativas é acoplado com a velocidade das reações no eletrodo. A força motriz destas reações é o Sobrepotencial: η = V - Φ E0; Onde: E0: potencial no equilibrio (corrente nula); V: potencial no eletrodo. A densidade de corrente é função do sobrepotencial: 75

77 Condições de contorno e reações nos eletrodos Aplicação: corrosão ferrosa em meio aquoso 76

78 Processo eletroquímico nos eletrodos (condições de contorno no anodo) Reação anódica no eletrodo Apenas a espécie de Fe2+ acontece na reação anódica: Relação fluxo corrente - Lei de Faraday: Pode se assumir como condição de contorno que o fluxo é não nulo. Usando a lei de Faraday: Processo eletroquímico nos eletrodos (condições de contorno no anodo) Sendo a realção entre a corrente e o sobrepotencial obtida pela Equação de Butler-Volmer: Onde, αa : coeficiente de transferência da reação; ηa: sobrevoltagem entre o eletrodo e o eletrólito em relação ao potencial do eletrodo na situação de equilíbrio; ηa = V - Φ - Ea 77

79 Processo eletroquímico (condições de contorno no anodo) O potencial na situação de equilíbrio (com corrente nula) é obtido pela Equação de Nernst: Potencial do eletrodo com corrente nula. Onde: Eoa é o potencial em relação a um eletrodo padrão. Processo eletroquímico nos eletrodos (condições de contorno no catodo) Reação catódica: A primeira reação predomina cineticamente em relação à segunda: Fluxo não nulo no catodo 78

80 Processo eletroquímico nos eletrodos (condições de contorno no catodo) Equação de Butler-Volmer: αc : coeficiente de transferência da reação; ηc: sobrevoltagem entre o eletrodo e o eletrólito em relação ao potencial do eletrodo na situação de referencia. ηc = V - Φ - Ec Processo eletroquímico nos eletrodos (condições de contorno) O potencial na situação de equilíbrio (com corrente nula) é obtido pela Equação de Nernst: Onde: Eoc é o potencial em relação a um eletrodo padrão. Reações químicas no eletrólito (condições iniciais) Dissociação de fração de água em íons: As condições iniciais dependentes apenas do ph da solução. Equação de equilíbrio da reação de dissociação: 79

81 Reações envolvendo um componente ácido (condições iniciais) Ácido dissolvido em água: Aumenta a concentração de H+ e reduz o ph da solução: Desprezando a concentração de íons devido a dissociação da água em relação à advinda do ácido: Dificuldades encontradas Reproduvidade de resultados: Falta clareza nos textos com relação às hipóteses utilizadas; Falta informação sobre as condições de contorno; Métodos numéricos com descrição incompleta; Métodos encontrados produzem matrizes semi-definidas (sem unicidade). Pseudo algoritimo proposto I. Considera um valor inicial p/ o sobrepontencial = 30 mv; II. Considere as condições iniciais das variáveis: Concentrações envolvidas; Potencial; Velocidade do fluido. III. Calcula as densidades correntes nos sítios anódicos e catódicos usando Butler-Volmer e Nernst; IV. Discretizar no tempo e no espaço e resolver as equações de Nernst-Plank, do Potencial e de Navier, levando em conta as condições de contorno adequadas; V. Obter as variáveis do potencial, velocidades e concentrações das espécies; VI. Recalcular o novo sobrepotencial; VII. Verificar se atingiu o critério de parada ou voltar para o item III. 80

82 Referências 81

83 HPCIn computação de alto desempenho 82

84 APRESENTAÇÃO Coordenador: Manoel E. de Lima - CIn-UFPE Coordenador no CENPES: Ismael H. F. Santos - CENPES Telefone: Computação de alto desempenho Supercomputadores (dispositivos reconfiguráveis) 83

85 84

86 Motivação Computação reconfigurável Análise Hardware/Software HDL s vs. SDL s: Requisitos 85

87 Plataformas Cray-XD1; Sun/Timelogic; SGI-Altix350; Extremedata;.. Plataforma SGI - Altix-350 RASC - Reconfigurable Application-Specific Computing 86

88 Plataforma Ambiente de Desenvolvimento Completo Validar o conceito D = A * B + C; Onde: As matrizes A, B, C e D são matrizes com elementos ponto flutuante, dupla precisão, IEEE 754(64 bits). 87

89 Plataforma PCI Desenvolvimento de um Device Driver, em Linux, para acessar um dispositivo via barramento PCI (AVNet board); Geração de CorePCI no CoreGenerator da Xilinx; Prototipação do CorePCI juntamente com uma aplicação de teste, para validar a troca de dados entre PC e FPGA via barramento PCI. Plataforma AVNET Xilinx Virtex-II 6 milhões de gates Metodologia de projeto Projeto de sistemas, envolve: Organização de times para construção de sistemas; Arquitetura de sistemas; Análise e testes de sistemas; Ferramentas de CAD (síntese, teste, modelagem,.); Desenvolvimento dos módulos de hardware. Planejamento, estimativas e gerência de projetos: Determinação do que precisa ser construído; Ciclos de vida e processos de desenvolvimento. Times Gerência de projeto: JIRA, Confluence, project; Gerência do projeto técnico. Administração: Compra, cotações, relatórios, etc. Aritmética ponto flutuante: Soma, Multiplicação, Biblioteca PETSc (BLAS). Arquitetura de plataforma de alto desempenho: RASC, PCI-X. 88

90 Processo de Desenvolvimento dos componentes de hardware IP-cores ipprocess Processo de desenvolvimento de Soft IP-cores com prototipação em FPGA: Define um conjunto de atividades para determinados papéis na organização; Transforma os requisitos no IP-core desejado; Desenvolvido no projeto Brazil-IP, no Cin-UFPE. Arquitetura do Processo FASES 89

91 Seu objetivo é elicitar os requisitos (funcionais e não funcionais) do projeto: Potência; Freqüência de operação; O objetivo desta fase é a elaboração de uma arquitetura estável, servindo de base para os esforços de projeto e implementação. O objetivo da fase de Projeto é desenvolver um protótipo do IP-core baseado na arquitetura previamente definida. 90

92 O foco desta fase é a criação do protótipo físico, garantindo que o IP-core será entregue com qualidade. Suporte - ferramentas Onde estamos? Especificação/síntese do IP MAC: Ponto flutuante dupla precisão (64 bits IEEE754); Freqüência a 116 MHz (ainda em análise) virtex-ii: 2% Lógica; 9% Blocos DSP; 1,3 116 Mhz (12 GFLOPS Virtex-4, LX200)*; Em fase de teste (testbench). Implementação de um módulo Hello word estrutural: Permitirá a multiplicação de matrizes no RASC; Testbench complete; Síntese completa; Em implementação no RASC. * Dave Strenski (2007) 91

93 Especificação/síntese do IP Multiplicador de matrizes: Ponto flutuante dupla precisão (64 bits IEEE754); Freqüência (ainda em análise) virtex-ii; Em fase de teste (testbench). Implementação de um módulo Multiplicador no RASC: Testbench completo (temporal); Síntese completa; Em implementação no RASC. Arquitetura MAC Atividades gerais Trabalhos relacionados: 2 trabalhos p/revista CMSPi; 1 trabalho SBCCI207; 1 trabalho em revista JICS. 92

94 RH - Implementação de bolsas (jan/08): 1 bolsa DTI II; 3 bolsas ITI (IC). Treinamento de pessoal: Formação de alunos de IC(8), mestrado (6) e doutorado(3); Desenvolvimento de uma nova linha de pesquisa no Cin-UFPE. Atividades Compra de equipamentos: 4 estações de trabalho: 2 estações AMD (dual core); 2 estações Intel (dual core). 1 Servidor Quadri-core. Adequação de laboratório HPCIn; Licença SGI / Altix350 (remota) Demo (full); Licença ImpulseC Demo (full). 93

95 MPhyScaS Multi-Physics and Multi-Scale Solver Environment 94

96 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Nome: Sérgio Soares Universidade: UPE objetivo Construção de um ambiente para o desenvolvimento automático de simuladores multi-físicos baseados no Método do Elemento Finito (FEM). MOTIVAÇÃO Potencializar o reuso de algoritmos e componentes de software em geral já implementados e validados; Manter componentes de software em uma base de dados única para fácil localização; Automatizar tarefas repetitivas na construção de simuladores. Características Repositório de componentes de software científicos; Interface para modelagem e geração de simuladores; Interface para configuração e execução de simulação; Framework de simulação. VISÃO GERAL 95

97 Arquitetura Candidata Banco de dados de componentes: Contém códigos-fonte, bibliotecas, executáveis, descrição de interface/parâmetros e documentação de cada componente. Ferramenta de administração do repositório: Permite realizar cadastro e busca por componentes. Ferramenta de modelagem e geração: Permite criar a definição de um novo simulador a partir da composição de componentes do repositório; Realiza a geração do produto final contendo o simulador que foi definido. Framework de simulação: Implementa infra-estrutura de simulação. Interface de configuração de simulação: Apresenta ao usuário final a estrutura e documentação do simulador; Permite a entrada de dados para a simulação. Interface de customização: Permite alterar a estrutura de um simulador já gerado (sem acesso ao repositório). Pré-processador: Realiza o processamento dos dados de simulação necessário para a execução da simulação. 96

98 Abordagem inicial Implementar um protótipo de um simulador: Resultado da geração de um simulador no MPhyScaS; Melhor entendimento dos requisitos e do contexto do projeto; Utilizando resultados do Danoplexus. Interface de Configuração Requisitos - Implementados: Entrada de Geometria; Configuração de Fenômenos; Visualização de Estados; Visualização de Grupos; Configuração de Group Tasks; Visualização de Blocos; Visualização do Kernel. Estágio Atual Implementando a Interface de Configuração: Criação da interface para o protótipo de simulador já existente. Objetivo: Validar requisitos e aumentar entendimento sobre o domínio. PROTÓTIPO 97

99 Interface de Configuração Descrição da estrutura do simulador representada em XML; Telas de parâmetros carregadas dinamicamente de acordo com descrição de componentes. Tecnologia utilizada Rich-Client Application (RCP) do Eclipse; Lightweight Java Game Library (LWJGL) para visualização da geometria em OpenGL.; GUI Generation Framework (Fernando Rocha) para geração dinâmica de interface; XML (extensible Markup Language) utilizado como formato de descrição de dados; Comunicação com componentes via Java Native Interface (JNI). Conclusão Maior parte dos requisitos de um simulador estão validados; Estes requisitos serão base para a definição do gerador de simuladores; Interface está integrada ao protótipo e encontra-se em fase de testes. Capacitação de Recursos Humanos A participação em eventos: Escola Internacional de Verão sobre Reuso de Software (http://riss2007.cesar.org.br/); Escola de Engenharia de Software em Testes de Software (http://www.cin.ufpe.br/~psse/2007/). Orientação de mestrado. 98

100 Dificuldades Aporte da Finep: Atraso do aporte inicial. Aporte do Cenpes: Ainda não realizado. Dificuldade em contratar bolsistas: Requisitos exigidos pelo CNPq versus valor das bolsas. Burocracia das fundações: Recursos da UPE ainda não estão disponíveis. 99

101 PREDEM Geração de Partículas para o Método dos Elementos Discretos a partir de Técnicas de Reconhecimento de Padrões 100

102 APRESENTAÇÃO COORDENADOR NA REDE Nome: Adeildo Soares Ramos Júnior Universidade: UFAL COORDENADOR NA PETROBRAS Nome: Edmundo Queiroz/Isaías Masetti Gerência Responsável: PDEP/MC Contato: VALOR DO PROJETO R$ ,88 (Despesas correntes e de capital: R$ ,48 + Bolsas: R$ ,40 + Contrapartida Petrobras: R$ ,00). HISTÓRICO E JUSTIFICATIVAS Projetos DEM e DEM-Paralelo contratado junto ao setor de Métodos Científicos do Cenpes para simular a cravação de estacas torpedo; Constatou-se a necessidade de automatizar a malha inicial de partículas; Dificuldade de uma representação realística da distribuição espacial. introdução O Método dos Elementos Discretos (DEM) mostra-se bastante promissor na simulação de problemas que envolvem fenômenos de fragmentação ou fraturamento, impacto e colisão, cravação e fluxo, entre outros; Este método consiste na discretização do domínio em um número grande de partículas separadas e, possivelmente, conectadas em pontos discretos ao longo de sua superfície; A principal vantagem deste método consiste na não dependência da hipótese do contínuo, o que explica sua boa adaptação a problemas envolvendo meios granulares ou frágeis. objetivo Definir uma sistemática para a geração da malha inicial de elementos discretos a partir do emprego de técnicas de reconhecimento de padrão, buscando-se incorporar na malha gerada a variabilidade espacial do tamanho das partículas. motivação Uma boa modelagem da malha inicial de elementos discretos que representam o sistema físico que será simulado influencia diretamente na precisão e na validade dos resultados do método DEM; A abordagem tradicional para modelagem da malha inicial no domínio da representação granulométrica do solo é baseada na utilização de peneiras de malhas de diferentes tamanhos. Essa abordagem tem fatores limitantes como a perda da informação sobre a distribuição espacial da densidade do solo. 101

103 metodologia As principais etapas do projeto do pré-processador são: 1. Coleta de dados Coleta de amostras de solos e aquisição das imagens das amostras sob condições controláveis e repetíveis; 2. Indexação e processamento das imagens Análise prévia das imagens e indexação em função do local e das condições de captura a fim de deixá-las aptas para a análise automática; 3. Extração de informações de granulometria Aplicações de técnicas de granulometria para obtenção das estimativas da distribuição espacial dos elementos de interesse no solo; 4. Proposta e validação de modelos estatísticos paramétricos - Aplicação de modelos estatísticos paramétricos parsimoniosos e expressivos que descrevam a distribuição granulométrica do solo. benefícios PREVISTOS O uso de modelos estatísticos permitirá a simulação de diversos tipos de solo para, com isso, gerar modelos plausíveis que sirvam como entrada para a utilização do método de partículas (DEM). Atividades Previstas: Agosto de 2007 a Janeiro de 2008 Meta I 1. Compra de equipamentos; 2. Seleção e divisão de atividades. Meta II 1. Contratação de bolsistas (em andamento); 2. Formação de equipes. Meta III 1. Levantamento bibliográfico; 2. Estudo das ferramentas e técnicas computacionais. 102

104 Meta IV 1. Coleta de dados do solo; 2. Indexação e processamento de imagens; 3. Extração de informações de granulometria; 4. Proposta e validação de modelos estatísticos paramétricos. Equipe Doutores envolvidos: - Adeildo Soares Ramos Jr; - Eduardo Nobre Lages; - Alejandro Frery; - William Wagner de Matos Lyra. Mestres: - Heitor S. Ramos Filho Bolsistas ITI: 3 Bolsistas DTI: 1 103

105 Tech-Petro Desenvolvimento de Tecnologias: Realidade Aumentada Sem Marcadores e Reconstrução 3D 104

106 APRESENTAÇÃO COORDENADORA NA REDE Judith Kelner Cin/UFPE Vice-Coordenadora na Rede: Veronica Teichrieb COORDENADOR NA PETROBRAS Ismael Santos INTRODUÇÃO Estudar, analisar e desenvolver infra-estrutura de software para soluções baseadas em: (1) Reconstrução 3D (R3D) a partir de imagens 2D; (2) Realidade Aumentada Sem Marcadores (MAR). Implementar soluções baseadas em um framework: (1) Aplicações para a engenharia. Objetivos Específicos Estudo das áreas de R3D e MAR: Estudo aprofundado de técnicas específicas. Montagem da infra-estrutura; Implementação de protótipos; Especificação de requisitos do framework; Implementação do framework; Estudos de caso para validação do framework; Otimização das técnicas; Documentação do framework; Produção científica; Formação de recursos humanos. 105

107 Resultados Esperados Framework de MAR e R3D; Estudo de caso de R3D; Estudo de caso de MAR: acompanhamento de obras; Formação de recursos humanos: - Doutorado, mestrados e ICs, em andamento. Produção científica: - Eventos nacionais e internacionais; - Periódicos nacionais e internacionais. Objetivos/Resultados Obtidos Estudo áreas R3D e MAR: Estudo aprofundado técnicas específicas: R3D e MAR. Montagem infra-estrutura; Implementação protótipos: R3D e MAR; Especificação requisitos framework; Implementação framework; Estudos de caso validação do framework; Otimização técnicas; Documentação framework; Produção científica; Formação recursos humanos: 1 doutorado, 3 mestrados, 2 ICs. MAR 106

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