Defesas de TCC e TESE – maio/2022
Defesa de TCC
Título do Trabalho:
“Otimização da Configuração do Riser em Catenária Lazy-Wave Usando Redes Neurais Artificiais como Meta-Modelo“
Candidato:
Edivaldo Ramos Delgado
Professor Orientador (Presidente da Banca): Prof. Carl Horst Albrecht, D.Sc.
Coorientador: Prof. Bruno da Fonseca Monteiro, D.Sc.
Membros Convidados:
Prof. Luiz Antônio Vaz Pinto, D.Sc, D.Sc.
Profª Marta Cecília Tapia Reyes, D.Sc.
Link da defesa remota: https://meet.google.com/weo-uvhy-zfr
Data: 31/05/2022 Horário: 15h
Resumo do Projeto:
No âmbito do mercado brasileiro de exploração de petróleo os sistemas de produção offshore são grandes obras de engenharia necessárias para a operação. Por serem estruturas muito complexas e envolvendo altos custos de projeto e implantação, investe-se muito em pesquisa para reduzir esses custos. No momento de projeto, uma das principais etapas é o dimensionamento dos risers, onde modela-se o problema matematicamente e os cálculos são realizados usando o método dos Elementos Finitos para avaliação da viabilidade estrutural e algoritmos de otimização para determinar a configuração viável com o menor custo associado. O problema com essa metodologia é que a análise de diversas configurações num processo de otimização demanda um poder computacional muito grande, consequentemente um tempo de processamento muito alto. Neste trabalho é demonstrado que pode-se utilizar meta-modelos como as Redes Neurais Artificiais para substituir o método dos Elementos Finitos na avaliação das configurações de um riser durante o processo de otimização. Foram realizados experimentos com duas abordagens, a primeira utilizando um processo já conhecido na literatura onde inicia-se o processo de otimização e após um determinado número de gerações realiza-se o treinamento do meta-modelo e a partir daquele ponto a otimização utiliza o meta-modelo como método de avaliação em substituição às custosas simulações por Elementos Finitos. A segunda abordagem tem uma primeira parte igual a anterior, porém, após o primeiro treinamento e após algumas gerações, alguns indivíduos são novamente avaliados por Elementos Finitos e são realizados re-treinamentos incorporando estes novos indivíduos ao conhecimento do meta-modelo durante o processo de otimização. A segunda abordagem não conseguiu se provar mais eficiente que a primeira, contudo esse pode ser o início de uma nova linha para posteriores pesquisas. Palavras-Chave: Redes Neurais Artificiais, Otimização, PSO, Sistemas Offshore, Risers.
Abstract
In the scope of the Brazilian oil exploration market, offshore production systems are major engineering works required for the operation. As they are very complex structures and involve high design and implementation costs, a lot of research is done to reduce these costs. At design phase, one of the main steps is the configuration of the risers, where the problem is mathematically modeled, and calculations are performed using the finite element method to assess the structural feasibility and optimization algorithms to determine the viable configuration with the smallest associated cost. The problem with this methodology is that the analysis of different configurations in an optimization process demands a very large computational power, consequently a very high processing time. In this work it is demonstrated that meta-models such as artificial neural networks can be used to replace the finite element method in the evaluation of riser configurations during the optimization process. Experiments were carried out with two approaches, the first using a process already known in the literature where the optimization process starts and after a certain number of generations the training of the meta-model is carried out and from that point the optimization uses the meta-model as a method of evaluation. The second approach has the first part the same as the previous one, however, after the first training, re-trainings are carried out, incorporating new individuals to the knowledge of the meta-model during the optimization process itself. The second approach failed to prove more efficient than the first approach, however this could be the beginning of a new line for further research. Keywords: Artificial Neural Networks, Optimization, PSO, Offshore Systems, Risers
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Defesa de TESE
Título do Trabalho:
“Enhancing Oceanographic Prediction Using Neural Networks”
Candidato:
Bruno Vicente Primo de Siqueira
Orientador: Afonso de Moraes Paiva (PENO/COPPE/UFRJ)
Local: https://conferenciaweb.rnp.br/events/defesa-de-bruno-siqueira
Data: 30/05/2022 Horário: 13h
COMPOSIÇÃO DA BANCA:
Prof. Afonso de Moraes Paiva (PENO/COPPE/UFRJ) (orientador)
Prof. Jean David Job Emmanuel Marie Caprace (PENO/COPPE/UFRJ)
Prof. Mauro Cirano (IGEO/UFRJ)
Prof. Luiz Pereira Calôba (PEE/COPPE/UFRJ)
Dr.: Ricardo Martins Campos – Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies (CIMAS, NOAA/AOML) – USA
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Defesa de TCC
Título do Trabalho:
“Avaliação dos efeitos de carregamentos devido a ação de vento e ondas na vida em fadiga da junção entre a torre e a fundação de um gerador eólico offshore flutuante“
Candidato:
Gabriel Fabiano de Lima
Professora Orientadora (Presidente da Banca): Profª. Bianca de Carvalho Pinheiro, Ph.D.
Coorientador: Eng. Marc Cahay
Membros Convidados:
Prof. Severino Fonseca Silva Neto, D.Sc.
Prof. Milad Shadman, Ph.D.
Data: 30/05/2022 Horário: 11h
Resumo do Projeto:
Este estudo tem como objetivo avaliar o impacto dos carregamentos devido à ação de vento e ondas na vida em fadiga da junção entre a torre e a fundação de um gerador eólico offshore flutuante. Uma análise ambiental é realizada para a determinação da localização do sistema no litoral brasileiro o que possibilita a obtenção dos parâmetros velocidade do vento, altura e período de onda. A partir disso, simulações computacionais usando um software aero-hidro-servo-elástico são realizadas para a compreensão de como os parâmetros iniciais alteram o comportamento das forças exercidas na junção entre torre e plataforma. A partir da determinação dos parâmetros iniciais, novas simulações são realizadas variando-se os parâmetros de velocidade do vento, altura e período de onda. Os resultados de forças e momentos obtidos a partir de simulações são analisados e usados no cálculo de tensões alternadas para posterior análise do dano em fadiga. Finalmente, os resultados das simulações são analisados em relação ao dano em fadiga, podendo-se concluir qual dos parâmetros mais interfere no aumento do dano em fadiga.
Abstract:
This study aims to assess load effects due to wind and waves in the fatigue life of the junction between the tower and the foundation of a floating offshore wind turbine. An environmental analysis is performed to determine the location system at the Brazilian , which allows the obtention of the wind speed, wave height and wave period parameters. Computational simulations using an aero-hydro-servo-elastic software are performed to understand the influence of initial parameters in the behavior of forces and moments exerted at the junction between tower and platform. After that, new simulations are conducted by varying the wind speed, the wave period, and the wave height. The result of forces and moments obtained from the simulation are analyzes and used to calculate alternating stresses for further fatigue damage analysis. Finally, the results from simulations are analyzed with respect to fatigue damage, allowing to conclude which of the parameters most interferes in the increase of the fatigue damage.
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Defesa de TESE
Título do Trabalho:
“Numerical Simulation and Shape Improvement of a Novel Vertical Axis Autorotation Current Turbine“
Candidato:
Hao Wu
Orientador: Prof. Antonio Carlos Fernandes
Local: https://zoom.us/j/91709056477?pwd=aS9aL2tsSXg4SDdydWkwdEdlT0poUT09
Data: 27/05/2022 Horário: 09h
COMPOSIÇÃO DA BANCA:
Prof.: Antonio Carlos Fernandes, Ph.D (Orientador) – PENO/COPPE/UFRJ
Prof.: Joel Sena Sales Júnior, DSc. (PENO/COPPE/UFRJ
Prof.: Juan Bautista Villa Wanderley, Ph.D (PENO/COPPE/UFRJ)
Prof.: Carlos Antonio Levi da Conceição, Ph.D. (EP/UFRJ)
Prof.: Gustavo Roque da Silva Assi, Ph.D (USP)
Prof.: Cao Rejing, Ph.D (Southern University of Science)
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Defesa de TCC
Título do Trabalho:
“Development of Simcenter Amesim Models for Marine Applications”
Candidato:
Pedro Henrique Vidal
Orientador: Prof. Luiz Antônio Vaz Pinto, D.Sc.
Link da defesa remota: https://meet.google.com/fzz-gazh-gje
Data: 18/05/2022 Horário: 15h
Resumo do Projeto:
No contexto do desenvolvimento do software Simcenter Amesim para aplicações de engenharia naval, foram realizadas simulações com sete navios diferentes, a fim de validar os métodos de predição de resistência ao avanço no software. Foi criado um demonstrador com os resultados, que mostraram boa compatibilidade com os valores de referência. O trabalho foi seguido pelo desenvolvimento de novas aplicações no software, incluindo um submodelo de propulsão a hidrojato e a implementação do método de Savitsky no submodelo de casco existente. Essas novas aplicações foram validadas e a acurácia das implementações foi evidenciada por simulações de embarcações existentes. O trabalho desenvolvido contribuiu para a promoção da utilização do Simcenter Amesim para aplicações marítimas e expandiu o leque de aplicabilidade do software a diferentes tipos de embarcações e sistemas de propulsão.
Palavras-chave: simulação, resistência, propulsão, hidrojato, casco de planeio
Abstract:
In the context of the development of the software Simcenter Amesim for marine applications, simulations with seven different ships were performed, in order to validate resistance prediction methods in the software. A demonstrator was created with the results, which showed good compatibility with reference values. The work was followed by the development of new applications in the software, including a waterjet propulsion submodel and the implementation of Savitsky method in the existing hull submodel. These new applications were validated and the accuracy of the new implementations was attested by simulations of existing vessels. The work developed contributed for the promotion of the use of Simcenter Amesim for marine applications and allowed the expansion of the range of applicability of the software to different kind of vessels and propulsion systems.
Keywords: simulation, resistance, propulsion, waterjet, planing hulls
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Defesa de TCC
Título do Trabalho:
“Estudo para Implementação de Transporte Aquaviário de Veículos entre Botafogo e Charitas”
Candidato:
Henrique Ralsi Felippe Montes da Silva
Orientador: Prof. Luiz Felipe de Assis, D.Sc.
Defesa Presencial: Auditório do Bloco C do CT, sala 208 Data: 18/05/2022 Horário: 15h
Centro de Tecnologia, Bloco C – 2º andar – Cidade Universitária – Ilha do Fundão – Rio de Janeiro
Data: 18/05/2022 Horário: 15h
Resumo do Projeto:
O presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise preliminar para implementação de uma travessia de veículos entre a região de Botafogo, zona sul do Rio de Janeiro, e Charitas, em Niterói. O contexto histórico de travessias baía de Guanabara está apresentado no início do projeto. A caracterização física do entorno dos terminais em Botafogo e Charitas é apresentada, com objetivo de identificar os principais desafios dos acessos terrestres e marítimos dos dois terminais. As principais embarcações usadas no transporte de veículos estão identificadas no trabalho, estão classificadas por meio de características de forma de casco e função para as quais foram projetadas. A demanda não é determinada, porém os métodos de preferência revelada e de preferência declarada estão conceituados no texto. A metodologia adotada no trabalho considera os contextos em que o trabalho está inserido e apresenta o fluxo global e o fluxo de ações. O trabalho considera o Plano Diretor de Transporte Urbano de 2015 para estipular um limite potencial de veículos atingidos pela implantação do sistema, afim de calibrar o dimensionamento do modelo paramétrico das embarcações. A variação paramétrica ocorre em função do número de veículos e visa determinar o custo por lugar oferecido para cada embarcação parametrizada. Um estudo de composição de tempos é feito para Botafogo e Charitas. O tempo da travessia de veículos deste trabalho juntamente com os tempos de outras travessias aquaviárias existentes no Brasil está comparado com os tempos das alternativas terrestres respectivas. Com as estimativas dos custos da alternativa terrestre entre Botafogo e Charitas é possível comparar com o custo por lugar oferecido pela alternativa proposta neste trabalho. As análises discutem o contexto, o tempo, o custo e as premissas adotadas. A metodologia é criticada e sugestões estão presentes na conclusão, bem como a avaliação global. A análise preliminar indicou inviabilidade econômica as considerações estão na conclusão. Por fim, o autor sugere a revisão dos requisitos de projeto e apresenta sugestões de estudo.
Palavras-chave: Transporte Aquaviário Urbano, Análise Preliminar, Embarcação para Transporte de Veículos, Estimadores de Custo, Análise de Tempos, Botafogo, Charitas.
Abstract
This study aims to carry out a preliminary analysis of a waterway ferryboat system between Botafogo and Charitas. Botafogo is located in south zone of the Rio de Janeiro city and Charitas is located in Niterói. The study starts presenting the navigation in Guanabara’s bay. Each ferry terminal access area is showed to identify the approaching area, the vehicular queuing and the marine and land accesses, collecting data to be used in cost and time analysis. This study classifies some vehicles transportation vessels by hull form and design requirements. There is no pre-determined demand in this study, however the author introduces some revealed preference and stated preference methods. The author’s methodology adopts some design methods of naval architect and marine engineering with a global and action stock and flow diagram. This study uses the Plano Diretor de Transporte Urbano, which is a Rio de Janeiro city research made for the public transportation of Rio de Janeiro to find a limit of potential number of vehicles that the waterway between Botafogo and Charitas may handle. The main input of the parametric analysis is the number of vehicles and the output main rameter is the travel cost per vehicle per voyage. Comparisons between thewaterway travel times and highways times shows the particularity of some different waterways throughout Brazil. On other hand, the estimated cost analysis take account an estimated vehicle cost using a highway in spite of the proposed waterway. The analysis includes the context, the voyage times, the cost estimation and the design requirements. The preliminary analysis shows the waterway as economic unfeasibility as commented at conclusions section. The author criticizes the work and makes suggestions for further efforts for future studies.
Keywords: Urban Waterway Transportation, Preliminary Analysis, Ferryboat, Cost Estimation, Botafogo, Charitas, Guanabara Bay, Time Analysis, Economic Feasibility.
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Defesa de TCC
Título do Trabalho:
“Análise Crítica das Ações de Manutenção e Reparo de uma Linha de Eixo Durante a Docagem”
Candidato:
Lucas Raad de Oliveira
Orientador: Prof. Alexandre Teixeira de Pinho Alho, D.Sc.
Link da defesa remota: https://meet.google.com/bvw-twyt-fcw
Data: 13/05/2022 Horário: 14h
Resumo do Projeto:
Toda embarcação mercante tem sua docagem de renovação mandatória de 5 em 5 anos como requerimento das autoridades e sociedades classificadoras. Por mais bem planejada e executada que a docagem seja, acontecem situações inesperadas onde o armador tem que agir com celeridade e precisão para otimização da solução dessas avarias.
O trabalho a seguir visa elucidar os principais pontos da docagem de um navio químico e suas peculiaridades advindas da sua característica de operação, com base em um estudo de caso da docagem de um navio químico focado na tomada de decisão rápida quando deficiências são encontradas, sempre garantindo a segurança da embarcação, dos tripulantes e da vida marinha.
A ênfase do estudo de caso se na ocorrência de uma situação imprevista e potencialmente crítica quanto ao cumprimento do planejamento da docagem. Mais precisamente na avaria encontrada no tubo telescópico da embarcação e falha no cumprimento de um procedimento tecnicamente consolidado de recomposição do alojamento de um mancal do tubo telescópico. Para sua compreensão o enfoque do trabalho será nas demandas relativas às ações de inspeção e manutenção da linha de eixo buscando a compreensão dos motivos da falha em questão para que não se repita em novas oportunidades.
Palavras Chave: Docagem, Avaria, Tubo telescópico, Linha de eixo ….. .
Abstract
Every merchant vessel has its docking renewal mandatory every 5 years as required by the authorities and classification societies. No matter how well planned and executed the docking is, unexpected situations occur where the shipowner has to act with speed and precision to optimize the solution of these damages.
The following work aims to elucidate the main points of docking a chemical vessel based on a case study of the docking of a chemical vessel focused on quick decision making when deficiencies are found, always ensuring the safety of the vessel, crew and Marine life.
The emphasis of the case study is on the damage found in the stern tube of the vessel and for its understanding the focus of the work will be on the demands related to the inspection and maintenance actions of the vessel´s shaft line and the failure of the rapair with a consolidated technique using a chocking compound. The main goal is to elucidade the possible reasons of the failure to minimize the possibility of happening again.
Keywords: Dry-docking, Sterntube, shaft line .
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Defesa de TESE
Título do Trabalho:
“Avaliação Numérica da Instalação de Equipamentos Submarinos na “Splash Zone”
Candidato:
Thiago Paixão Gomes
Orientador: Prof. Murilo Augusto Vaz, Ph.D
Local: Centro de Tecnologia – Bl.C – Sala: 208 – Auditório
Data: 05/05/2022 Horário: 15h
COMPOSIÇÃO DA BANCA:
Prof. Murilo Augusto Vaz, Ph. D, Presidente – PENO/COPPE/UFRJ
Prof. Marcelo Caire, Dsc – EP/UFRJ
Prof. Gilberto Bruno Ellwanger, D.Sc. – PEC/COPPE/UFRJ
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Defesa de TCC
Título do Trabalho:
“Predição do Consumo de Combustível pelo Sistema de Posicionamento Dinâmico“
Candidato:
Alan Davidson Pinheiro Caraça
BANCA EXAMINADORA:
Professor Orientador (Presidente da Banca): Prof. Joel Sena Sales Junior, D.Sc.
Coorientador: Vinicius Vileti
Defesa Remota
Data: 03/05/2022 Horário: 11h30min
Sala virtual: https://meet.google.com/fio-sxnq-xmr?authuser=0&hs=122&ijlm=1650977758782
MEMBROS CONVIDADOS:
Prof. Jean David Job Emmanuel Mari Caprace, Ph.D.
Profª. Fernanda Achete, D.Sc.
Engº. Vinicius Vileti
Resumo do Projeto:
A pauta sustentabilidade está presente no setor de óleo e gás e impulsiona uma série de iniciativas que buscam reduzir as emissões de poluentes decorrentes das operações marítimas offshore. Dentre essas iniciativas se destacam a construção de navios, equipamentos e sistemas mais eficientes em termos de consumo de energia e o planejamento/organização das operações de forma que acomodem a economia de energia.
Esse trabalho busca desenvolver uma ferramenta de suporte operacional para a operação de manutenção do posicionamento da embarcação. O posicionamento do navio é mantido pelo sistema de posicionamento dinâmico (PD) e esse suporte se traduz na indicação da melhor sequência de aproamentos que o navio deve seguir a fim de diminuir a excitação global demandando menos alocação dos thrusters que compõem o sistema de posicionamento dinâmico e consequentemente o consumo de combustível. A alocação dos thrusters é calculada por um algoritmo de otimização cuja função objetivo é minimizar as componentes de força exercida por cada thruster considerando suas regiões e limites de propulsão e o carregamento ambiental. O carregamento ambiental engloba as forças em Surge, Sway e o momentos de Yaw causados pela corrente, vento e onda e é estimado através das previsões das condições ambientais fornecidas.
As estimativas de consumo diário de uma embarcação em PD foram comparadas com os dados de sondagens dos tanques e apresentaram uma oportunidade de até 83% de economia. O algoritmo de alocação dos thrusters foi validado através de uma análise do atendimento das condições de contorno do problema de otimização.
Palavras-chave: Predição de consumo de combustível, sistema de posicionamento dinâmico, programação quadrática, thrusters, otimização, navio.
Abstract:
The sustainability agenda is present in the oil and gas sector and drives a series of initiatives that seek to reduce pollutant emissions resulting from offshore maritime operations. Among these initiatives, we highlight the construction of more efficient ships, equipment, and systems in terms of energy consumption and the planning/organization of operations in a way that accommodates energy savings.
This work aims to develop an operational support tool for the dynamic positioning operation. The position of a vessel is dynamically maintained by the dynamic positioning system and the tool will indicate what are the best sequence of headings that a ship must follow to reduce the global environmental excitation the allocation of thrusters and, consequently, fuel consumption. The thruster’s allocation is calculated an optimization algorithm whose objective function is to reduce the thruster allocation subjected to some bordering conditions like the regions and limits of propulsion for each thruster and the environmental loads. The Environmental load encompasses surge and sway forces and yaw moments caused by current, wind, and waves and is estimated through the given forecasts of environmental conditions.
The estimates of daily consumption of a vessel in PD were compared with the survey data from the tanks and presented an opportunity of up to 83% savings. The thrusters allocation algorithm was validated through an analysis of the fulfillment of the boundary conditions of the optimization problem.
Keywords: Fuel consumption prediction, dynamic positioning system, quadratic programing, thrusters, optimization, vessel.
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Defesa de TESE
Título do Trabalho:
“Benchmarking Ship Emissions using Automatic Identification System and big data tool”
Candidata:
Maricruz Aurélia Fun Sang Cepeda
ORIENTADORES:
Jean David Job Emmanuel Marie Caprace (PENO/COPPE/UFRJ)
Márcio de Almeida D’Agosto (PET/COPPE/UFRJ)
Defesa Remota
Data: 02/05/2022 Horário: 13h
Sala virtual: meet.google.com/ygf-wvjt-ugc
COMPOSIÇÃO DA BANCA:
Prof. Jean David Job Emmanuel Marie Caprace (Orientador) – PENO/COPPE/UFRJ
Prof. Márcio de Almeida D’Agosto (Orientador) – PET/COPPE/UFRJ
Prof. Luiz Antônio Vaz Pinto – PENO/COPPE/UFRJ
Prof. Crístofer Hood Marques – FURG
Profª Magdala Satt Arioli – World Resources Institute (WRI) – Brasil
Profª Paula Carvalho Pereda – FEA/USP