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[pt] AVALIAÇÃO DE TERMELÉTRICAS NO BRASIL ESTUDANDO O MELHOR MOMENTO DE INVESTIMENTO POR MODELOS DE OPÇÕES REAIS / [en] EVALUATING THERMAL PLANTS IN BRAZIL STUDIND THE BEST TIME TO INVEST USING REAL OPTIONS MODELSLEONARDO LIMA GOMES 25 July 2002 (has links)
[pt] Até 1997 o Setor Elétrico Brasileiro (SEB) era basicamente
um monopólio estatal
administrado por empresas federais e estaduais. A partir do
segundo semestre de 1997 foram
iniciadas as privatizações, e em paralelo a reestruturação
do setor.
Antes do processo de reestruturação do SEB, o planejamento
da expansão da geração era
feito de forma coordenada e centralizada, com o objetivo de
minimizar os custos de investimento
e operação. A expansão da geração era uma variável de
decisão do problema. No entanto, um
dos pressupostos da reestruturação do setor foi e continua
sendo a realização pelo agente privado
de grande parte dos novos investimentos em geração e
transmissão. Dessa maneira, a decisão
sobre a expansão da geração deixa de ser centralizada e
passa a depender da disposição de
investimento deste agente, acarretando no aumento do nível
de incertezas no processo de
planejamento. Neste contexto, o presente trabalho visa
estudar a dinâmica de investimentos
privados em geração termelétrica no Brasil utilizando a
Teoria das Opções Reais.
A dinâmica de investimentos em termelétricas será estudada
em três situações diferentes.
Na primeira, será utilizado um modelo de opções reais /
análise de decisão para determinar as
estratégias de escolha do melhor momento de construção de
um empreendimento considerando
que há incerteza exógena na expansão da oferta de
termelétricas. Na segunda, será utilizado o
mesmo modelo para determinar as estratégias de momento de
construção de uma termelétrica
considerando que há incerteza na demanda, e que a expansão
da oferta permanece constante. Na
terceira, a expansão da oferta ocorre em resposta às
incertezas e à interação entre os agentes.
Será utilizado um modelo de opções reais / análise de
decisão / teoria dos jogos.
Os principais resultados obtidos no trabalho foram os
prêmios de risco exigidos pelo
investidor para realizar o investimento imediato e a
determinação do melhor momento de
investimento em função de algumas variáveis do problema.
Foi possível comparar as diferentes
situações estudadas, mostrando que a concorrência pode
atrasar investimentos. / [en] Until 1997 The Brazilian Electric Sector was basically a
monopoly administrated by federal and state enterprises. In
the second semester of 1997 it was begun privatizations and
the restructuring process. Before Brazilian Electric Sector
restructuring process, the planning of generation
expansion was made through a centralized program which
focus in minimize the investment and operation costs. The
generation expansion was a decision variable of the
problem. However, one of the assumptions of the
restructuring sector process was and continues to be the
private agent realization of a big share of the new
investment in generation. So, the generation expansion is
not more centralized, becoming a variable, which depends of
the investment affordability of this agent. In this
context, the present thesis studies the private investment
dynamics in thermoelectric generation using Real Options.
The dynamic of investment in thermal Plants will be studied
in three different situations: In the first, it will be
used a model of real options / decision analysis to
determine the best timing of construction, considering that
exists an exogenous uncertainty in the thermal supply
expansion. In the second situation, the same model will be
used to define the best timing of investment in thermal
plants, considering that exists demand uncertainty, and
that the supply expansion remains constant. In the third
situation, the supply expansion occurs in response of the
demand uncertainty evolution and the strategic interactions
between the agents. It will be used a real options/
decision analysis/ game theory model. The main results
obtained were the threshold contracted prices and the
determination of the best time to invest as a function of
some problem variables. It was possible to compare the
different studied situations, showing that the competition
could delay investments.
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[en] BRAZILIAN ELECTRICAL SECTOR: ANALYSIS OF INVESTMENT IN THERMO ELECTRICAL PLANTS / [pt] SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO: ANÁLISE DO INVESTIMENTO DE CAPITAL EM USINAS TERMELÉTRICASDIMITRI MELO RODRIGUES MARTINS 27 August 2008 (has links)
[pt] Desde que o novo modelo institucional do setor elétrico
brasileiro passou a vigorar em 2004, a oferta de energia
termelétrica, nos leilões de energia nova, vem
se mostrando muito concentrada em tecnologias de alto custo
variável (unitário), principalmente, em usinas movidas a
óleo combustível e a diesel. Desta maneira, esta
dissertação tem como objetivo inicial compreender de que
forma os aspectos institucionais do novo marco regulatório
se interagem com as características físicas e tecnológicas
das usinas, de modo a propiciar uma provável vantagem
competitiva em favor das usinas de alto custo variável.
Este estudo tem ainda o objetivo de investigar o mecanismo
do Índice de Custo Benefício (ICB), utilizado pelas
entidades governamentais como critério de eficiência para a
seleção, nos leilões de energia nova, dos projetos
termelétricos mais competitivos. Deseja-se averiguar se este
mecanismo gera os incentivos corretos sobre os
empreendedores termelétricos, de modo que seja uma
estratégia ótima para o empreendedor reportar o verdadeiro
valor de seu custo variável à Empresa de Pesquisa
Energética (EPE). Os resultados teóricos encontrados e os
resultados obtidos pelos procedimentos de simulação indicam
que a estratégia ótima para o empreendedor não é, em geral,
reportar seu custo variável verdadeiro à EPE. Mais ainda,
os resultados mostram que esta estratégia ótima é
dependente das expectativas dos investidores acerca dos
preços futuros de energia. Quanto mais elevados forem os
preços futuros esperados, maior tenderá a ser o custo
variável declarado pelo empreendedor. / [en] Since the implementation of the new regulatory framework of
the Brazilian electrical sector in 2004, the supply of
thermo electrical power in the new energy auctions has been
very concentrated in high (unitary) variable costs
technologies, mainly, in plants powered by fuel oil and
diesel. In this way, this dissertation has as initial
objective to understand how the institutional aspects of the
new regulatory framework interact with the physical and
technological characteristics of the power plants in a way
to create a likely competitive advantage in favor of the
high variable cost power plants. This study has also as an
objective to investigate the Index of Cost Benefit (ICB)
which is used by the government entities as criterion of
efficiency to select, in the new energy auctions, the most
competitive thermo electrical projects. The study aims to
verify if this mechanism induces the right incentives on
the thermo power entrepreneurs, in a way that it would be
an optimal strategy for the entrepreneur to report the
actual value of his variable cost to the Empresa de
Pesquisa Energética (EPE). The theoretical results and the
simulation proceedings results both indicate that the
optimal strategy to the entrepreneur is not in
general to report the truthful variable cost to EPE.
Moreover, the results show that the optimal reporting
strategy is dependent of the beliefs the investors have
concerning the future energy prices. The higher the
expectations regarding the future prices, the higher will
tend to be the entrepreneur reported variable cost.
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[en] OPTIMAL PRICING OF NATURAL GAS FLEXIBLE CONTRACTS / [pt] PRECIFICAÇÃO ÓTIMA DOS CONTRATOS DE GÁS NATURAL NA MODALIDADE INTERRUPTÍVELSYLVIA TELLES RIBEIRO 14 July 2010 (has links)
[pt] O segmento industrial desempenha um importante papel no
desenvolvimento do setor de gás Brasileiro. Em função dos baixos preços e dos
incentivos dados pelo governo para a conversão dos processos industriais (muitos
deles dependentes do óleo combustível) para o gás natural, criou-se uma fonte de
demanda firme deste combustível. Como as termelétricas operam em regime de
complementariedade ao sistema hidrelétrico (sendo coordenadas pelo Operador
Nacional do Sistema (ONS) elétrico e chamadas a gerar apenas em situações
hidrológicas desfavoráveis), o oconsumo de gás termelétrico ocorre de forma
esporádica. Uma forma de se aumentar a eficiência do uso do gás, mesclando duas
classes de consumidores se dá através dos contratos interruptíveis, que
proporcionam ao produtor a capacidade de atender consumidores industriais bicombustível
(gás e óleo por exemplo) com o gás ocioso das termelétricas. Como a
atratividade deste contrato depende do desconto dado com relação ao preço do
contrato firme, que não é interrompido, o objetivo deste trabalho é a construção de
um modelo analítico para a determinação do preço ótimo dos contratos de
fornecimento de gás interruptíveis, por parte de um produtor monopolista. O
consumo de gás das termelétricas será considerado como principal fonte de
incerteza do modelo, que por sua vez será caracterizada através de cenários de
operação ótima do sistema elétrico, simulados conforme a metodologia utilizada
pelo ONS. O perfil de risco do produtor será caracterizado pelo Conditional
Value-at-Risk (CVaR). / [en] Brazilian natural gas industry growth has been led by electricity supply. As
hydro plants generate at lower costs, thermal units only produce when hydro
electricity is insufficient. This makes natural gas consumption highly volatile:
Either all thermal units generate together or don’t. When all units generate
together, the gas trader has to buy LNG - Liquified Natural Gas at the spot market
incurring price risk. This risk can be mitigated in case the gas trader is able to sell
flexible contracts to the industrial sector that can be interrupted in case of thermal
generation. Thus the gas volume sold under flexible contracts is used either by
thermal generation or by the industrial sector, virtually reducing total demand and
avoiding emergency LNG purchases. The determination of the optimal price for
these contracts is the aim of this dissertation. The determination model proposed
will try to maximize a convex combination of CVaR - Conditional Value at Risk
NPV - Net Present Value and trader´s profit NPV.
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[pt] AVALIAÇÃO DE PROJETO DE INVESTIMENTO EM USINA TERMELÉTRICA À CAPIM-ELEFANTE: UMA ABORDAGEM PELA TEORIA DE OPÇÕES REAIS / [en] EVALUATING AN ELEPHANT GRASS POWER PLANT INVESTMENT: PROJECT USING THE REAL OPTIONS THEORY APPROACHCARLOS FREDERICO VANDERLINDE TARRISSE DA FONTOURA 22 September 2011 (has links)
[pt] O Brasil é um país cuja matriz elétrica é fortemente dependente da geração
por usinas hidrelétricas. Dentro desse cenário, a utilização de usinas termelétricas
a biomassa representa uma alternativa vantajosa, pois associa a diversificação da
matriz energética brasileira à utilização de fontes renováveis, além de não ser
poluidora como suas contrapartes movidas a combustíveis fósseis não renováveis
como óleo combustível e gás. Este estudo teve como objetivo realizar a avaliação
econômica de um projeto de investimento em uma usina termelétrica a biomassa,
adotando estratégias com e sem flexibilidades gerenciais e operacionais, de forma
a identificar a metodologia de avaliação mais adequada ao projeto em questão. Na
estratégia sem flexibilidade foi adotado o método do fluxo de caixa descontado. Já
nas estratégias com incertezas e flexibilidades, foram incorporadas as incertezas
referentes ao mercado de energia elétrica e as flexibilidades relacionadas à
possibilidade da usina comercializar a energia elétrica gerada integral ou
parcialmente nos mercados de longo ou curto prazo. Além disso, há a
possibilidade de instalação de uma usina de briquetagem, que permitiria a planta
comercializar energia elétrica no mercado de curto prazo ou biomassa em formato
de briquetes, dependendo do que for economicamente mais interessante. Os
resultados obtidos indicam que a existência de incertezas e flexibilidades
gerenciais aumenta o valor do projeto e reduzem significativamente o risco de
insucesso do mesmo, o que reforça a idéia de que a avaliação por opções reais,
apesar de mais complexa, pode ser mais adequada para determinar o real valor do
projeto. / [en] Brazil is a country whose energy matrix is strongly dependent on generation
by hydropower plants. Within this scenario, the use of biomass power plants
represents an attractive alternative, since it associates the diversification of the
Brazilian energy matrix with the use of renewable sources, and is not as polluting
as their counterparts moved to non-renewable fossil fuels such as oil and gas. This
study aimed to conduct the economic evaluation of an investment in a project of a
biomass power plant, considering strategies with and without managerial and
operational flexibilities, in order to identify the best methodology for evaluating
the project in question. In the strategy without flexibilities, the discounted cash
flow method was adopted. In the strategies with uncertainties and flexibilities, the
uncertainties related to the electricity market and flexibilities related to the
possibility of selling the electricity generated in the long or short term markets
were incorporated into the analysis. Moreover, there is the possibility of installing
a briquetting plant, which would allow the plant to choose between selling
electricity in the short term market or briquettes, whichever is more economically
interesting. The results indicate that the existence of uncertainties and managerial
flexibilities increases the value of the project and reduces significantly the risk of
failure, which reinforces the idea that the evaluation with real options, though
more complex, can be more appropriate to determine the actual value of the
project.
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[en] INTERACTION BETWEEN MICROSTRUCTURAL ASPECTS AND INITIATION OF FATIGUE CRACKS IN STRUCTURAL STEELS / [pt] INTERAÇÃO ENTRE ASPECTOS MICROESTRUTURAIS E INICIAÇÃO DE TRINCAS DE FADIGA EM AÇOS ESTRUTURAISTHIAGO ABREU PEREIRA PEIXOTO 08 April 2019 (has links)
[pt] O presente trabalho teve como objetivos avaliar a influência de heterogeneidades metalúrgicas sobre o limiar de propagação de trincas de fadiga e apresentar alternativas de materiais para a fabricação de eixos virabrequins de motores Diesel / gás natural de unidades geradoras de plantas termoelétricas, uma vez que tais componentes mecânicos fabricados com aço DIN 34CrNiMo6 vêm apresentando falhas por fadiga com baixo número de ciclos de carregamento. Corpos de prova foram usinados de aços SAE 4140, SAE 4340 e DIN 42CrMo4. Inicialmente, conduziram-se ensaios de tração para a determinação das propriedades mecânicas dos materiais. Ensaios de propagação de trincas de fadiga foram realizados em espécimes do tipo C(T) entalhados, submetidos a um carregamento cíclico. Pré-trincas de fadiga, com comprimentos variando entre 1,3 mm e 1,6 mm, foram induzidas nos corpos de prova de acordo com a norma ASTM E647. Em sequência, foram levantadas as curvas da/dN versus delta K dos materiais, com ênfase para a determinação da variação do fator de intensidade de tensão do limiar de propagação (delta Kth) de cada aço. Neste contexto, o aço SAE 4140 apresentou um valor de (delta Kth) superior aos demais, o que significa que suporta maiores tamanhos de trinca antes do início da propagação. Análises por técnicas de microscopia evidenciaram a presença de inclusões na região de propagação das trincas, dando origem a um caminho preferencial para o crescimento das mesmas. Os resultados destas análises indicaram a presença de uma menor quantidade de inclusões no aço SAE 4140, permitindo uma associação desta característica microestrutural com o valor do delta Kth do material. Desta maneira, no que se refere à iniciação de trincas de fadiga, o aço SAE 4140 apresenta-se como alternativa viável para substituição do aço 34CrNiMo6 na fabricação de eixos virabrequins para motores de usinas termoelétricas. / [en] The present study had as objectives to evaluate the influence of metallurgical heterogeneities on the fatigue cracking propagation threshold and to present alternative materials for the manufacture of crankshafts of diesel / natural gas engines of thermoelectric plants generating units, since such components mechanics manufactured with DIN 34CrNiMo6 steel has been presenting faults due to fatigue with a low number of loading cycles. Test specimens were machined from SAE 4140, SAE 4340 and DIN 42CrMo4 steels. Initially, tensile tests were conducted to determine the mechanical properties of the materials. Fatigue crack propagation tests were performed on C(T) specimens subjected to cyclic loading. Fatigue pre-cracks, with lengths ranging from 1.3 mm to 1.6 mm, were induced in the test specimens according to ASTM E647. In sequence, da/dN versus delta K curves of the materials were raised, with emphasis on the determination of the tensile strength factor of the propagation threshold (delta Kth) of each steel. In this context, the steel SAE 4140 presented a value of (delta Kth) superior to the others, which means to support larger crack sizes before the beginning of the propagation. Analysis by microscopy techniques evidenced the presence of inclusions in the region of crack propagation, giving rise to a preferential path for their growth. The results of these analyzes indicated the presence of a smaller number of inclusions in the steel SAE 4140, allowing an association of this microstructural characteristic with the value of the delta Kth of the material. In this way, with regard to the initiation of fatigue cracks, the SAE 4140 steel is presented as a viable alternative for the replacement of 34CrNiMo6 steel in the manufacture of crankshafts for motors of thermoelectric power plants.
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[en] CONTRIBUTION IN THE USEFUL LIFE EVALUATION OF CRANKSHAFT UNDER MULTIAXIAL FATIGUE / [pt] CONTRIBUIÇÃO NA AVALIAÇÃO DA VIDA ÚTIL DE EIXO VIRABREQUIM SOB FADIGA MULTIAXIALROBERTA AMORIM DE MAGALHAES MONTEIRO GONCALVES 30 January 2019 (has links)
[pt] As previsões de falhas por fadiga tornam-se críticas sob condições multiaxiais de carregamento, uma vez que a complexidade do estado de tensões requer uma análise com base em modelos mais avançados do que aqueles adotados para carregamentos uniaxiais. Neste contexto, alguns critérios foram desenvolvidos para tentar prever a falha de componentes submetidos a carregamentos cíclicos multiaxiais. Um exemplo de componente mecânico sujeito a fadiga multiaxial quando em serviço são os eixos virabrequim de unidades geradoras de plantas termoelétricas. Usualmente projetados segundo o critério de Findley, falhas recentes de eixos virabrequim ocorridas no parque termoelétrico nacional, tem provocado o questionamento da eficiência de tal critério. Desta forma, o presente estudo teve como objetivo analisar a aplicabilidade de seis modelos (Papadopoulos, Findley, Matake, McDiarmid, Carpinteri e Spagnoli e Liu e Mahadevan) de fadiga multiaxial de alto ciclo, baseados no plano crítico, para prever a falha de eixos virabrequim de unidades geradoras. Para aplicação dos modelos, adotaram-se diferentes parâmetros de carregamento (tensão média e defasagem de aplicação das tensões normais e cisalhantes) e propriedades de material (resistência à fadiga), partindo de valores encontrados na literatura. Observou-se uma divergência entre os resultados de cada modelo estudado, sendo uns mais conservadores do que os outros, em função do carregamento e propriedades do material. Entretanto, o modelo de Papadopoulos, com base na facilidade de aplicação e sensibilidade de previsão da falha, mostrou-se mais adequado. / [en] The fatigue failure prediction becomes critical under multiaxial loading conditions, since the complexity of the stress state requires analysis based on models more advanced than those adopted for uniaxial loads. In this context, some criteria were developed in an attempt to predict the failure of components subjected to multiaxial cyclic loads. An example of mechanical component subject to multiaxial fatigue is the crankshaft of thermoelectric plants. It is usually projected according to the Findley criterion. However, recent failures of crankshafts occurring in the national thermoelectric park, put on doubt the efficiency of such criterion. In this way, the present study aimed to analyze the applicability of six models (Papadopoulos, Findley, Matake, McDiarmid, Carpinteri e Spagnoli and Liu e Mahadevan) of high cycle multiaxial fatigue, based on the critical plane, to predict failure on crankshaft of generating units. For the models application, different loading parameters (medium stress and out-of-phase stresses) and material properties (fatigue limit) were adopted, starting from values found in the literature. A divergence between the results of each model was observed, some of them were more conservative than the others, depending on the loading and material s properties. However, the Papadopoulos model, based on easy application and failure prediction sensitivity, proved to be more suitable than the others.
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The life cycle assessment of the Milazzo peninsula (north-eastern Sicily, Italy) : geochimical impact assessment of water and soilsMey, Morgane 23 April 2013 (has links) (PDF)
The Milazzo peninsula, North-Eastern Sicily, Italy, is the implantation site of potentially polluting anthropogenic activities. Among them, a refinery and a thermoelectric plant. An epidemiological study has shown a decrease of human health quality in the area, but there was no further research as to the reasons of this observation. The aim of this work is to better understand how the Milazzo peninsula's anthropogenic emissions impact the local human health and ecosystems. The Life Cycle Assessment calculating approach was chosen in order to study the consequences of the emissions resulting from the following local anthropogenic activities: the thermoelectric plant, the refinery, the road traffic, the illegal combustion of domestic waste. The Impact 2002+ and the ReCiPe 2008 global-scale models were chosen, as well as a site-specific approach. In order to conduct this site-specific calculation, Milazzo soils and seawater samples were gathered and the specific local parameters were deduced from their analyses. The global-scale results pointed out the waste combustion emissions and the thermoelectric plant as the main causes of the human health quality decrease, while the thermoelectric plant was pointed out as the anthropogenic activity causing the most environmental damages. The site-specific study applied to the soil and seawater ecotoxicity confirmed the important role of the thermoelectric plant's emissions in the damages upon the environment, especially the seawater. Moreover, the site-specific study also corrected the soil ecotoxic impact scores, showing the importance of both thermoelectric plant and illegal waste combustion contributions to the damaging of the environment. As a conclusion, LCA study as a whole enlightens and explains the previous observations of human health and ecosystem damages in the site of study while the site-specific study proved relevant in the peculiar area of Milazzo.
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The life cycle assessment of the Milazzo peninsula (north-eastern Sicily, Italy) : geochimical impact assessment of water and soils / Analyse du cycle de vie des activités anthropiques de la péninsule de Milazzo (Nord-Est de la Sicile, Italie) : étude des impacts environnementaux sur les eaux et les solsMey, Morgane 23 April 2013 (has links)
La péninsule de Milazzo, au Nord-Est de la Sicile, en Italie, est le site d'implantation d'activités anthropiques potentiellement polluantes. Parmi elles, une raffinerie et une centrale thermoélectrique. Une étude épidémiologique a montré une diminution de la qualité de la santé humaine dans la zone, mais aucune recherche n'a approfondi les raisons de cette observation. Le but de ce travail est de mieux comprendre comment les émissions des activités anthropiques de la péninsule de Milazzo impactent la santé humaine à l'échelle locale ainsi que les écosystèmes. L'approche par l'Analyse du Cycle de Vie a été choisie afin d'étudier les conséquences des émissions provenant des activités anthropiques suivantes: la centrale thermoélectrique, la raffinerie, la circulation automobile, la combustion sauvage de déchets domestiques. Les modèles à l'échelle globale Impact2002+ et ReCiPe2008 furent choisis, ainsi qu'une approche site-spécifique. Afin de réaliser ces calculs à l'échelle site-spécifique, des échantillons de sols et d'eau marine provenant de Milazzo ont été rassemblés et les paramètres locaux spécifiques ont été déduits de leurs analyses. Les résultats à l'échelle globale on montré que la combustion des déchets ménagers et que la centrale thermoélectrique sont les activités anthropiques causant le plus de dommages environnementaux. L'étude site-spécifique appliquée à l'écotoxicité du sol et de l'eau de mer a confirmé l'importance du rôle des émissions de la centrale thermoélectrique dans les dommages sur l'environnement, en particulier sur l'eau de mer. De plus, l'étude site-spécifique a permis de corriger les scores d'impact du sol, montrant l'importance à la fois de la centrale thermoélectrique et de la combustion sauvage de déchets ménagers dans les dommages sur l'environnement. En conclusion, l'étude ACV a globalement montré et expliqué les observations précédentes concernant les dommages à la santé humaine et à l'environnement sur le site d'étude alors que l'étude site-spécifique s'est montrée pertinente pour la zone particulière de Milazzo. / The Milazzo peninsula, North-Eastern Sicily, Italy, is the implantation site of potentially polluting anthropogenic activities. Among them, a refinery and a thermoelectric plant. An epidemiological study has shown a decrease of human health quality in the area, but there was no further research as to the reasons of this observation. The aim of this work is to better understand how the Milazzo peninsula's anthropogenic emissions impact the local human health and ecosystems. The Life Cycle Assessment calculating approach was chosen in order to study the consequences of the emissions resulting from the following local anthropogenic activities: the thermoelectric plant, the refinery, the road traffic, the illegal combustion of domestic waste. The Impact 2002+ and the ReCiPe 2008 global-scale models were chosen, as well as a site-specific approach. In order to conduct this site-specific calculation, Milazzo soils and seawater samples were gathered and the specific local parameters were deduced from their analyses. The global-scale results pointed out the waste combustion emissions and the thermoelectric plant as the main causes of the human health quality decrease, while the thermoelectric plant was pointed out as the anthropogenic activity causing the most environmental damages. The site-specific study applied to the soil and seawater ecotoxicity confirmed the important role of the thermoelectric plant's emissions in the damages upon the environment, especially the seawater. Moreover, the site-specific study also corrected the soil ecotoxic impact scores, showing the importance of both thermoelectric plant and illegal waste combustion contributions to the damaging of the environment. As a conclusion, LCA study as a whole enlightens and explains the previous observations of human health and ecosystem damages in the site of study while the site-specific study proved relevant in the peculiar area of Milazzo.
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[en] MODIFICATIONS IN THE THEORY OF EQUIVALENT DEFECTS FOR FATIGUE LIFE ASSESSMENT IN ULTRALONG REGIME OF A HIGH STRENGTH STEEL / [pt] MODIFICAÇÕES NA TEORIA DOS DEFEITOS EQUIVALENTES PARA AVALIAR A VIDA-FADIGA EM REGIME ULTRALONGO DE UM AÇO DE ALTA RESISTÊNCIATHIAGO ABREU PEREIRA PEIXOTO 28 November 2023 (has links)
[pt] O presente trabalho se baseia na teoria dos defeitos equivalentes, também
conhecida como teoria de Murakami, que permite a predição da vida-fadiga de
materiais estruturais adotando o parâmetro (raiz quadrada de area), responsável por uma
equivalência quantitativa entre heterogeneidades microestruturais (inclusões
metalúrgicas) existentes na região de análise do material e descontinuidades
mecânicas (furos) usinados nos corpos de prova.
Neste contexto, a tese propõe novas equações, a partir da teoria de Murakami,
para prever falhas por fadiga em carregamentos ultralongos (fadiga de altíssimo
ciclo, VHCF) do aço DIN42CrMo4, de larga aplicação na fabricação de eixos
virabrequins para unidades geradoras de usinas termoelétricas.
Corpos de prova do aço DIN42CrMo4 foram usinados com furos de
diâmetros variando entre 0,18 mm e 0,70 mm e ensaiados num regime de fadiga de
altíssimo ciclo, variando o valor da amplitude de tensão do ensaio, para assim
determinar em quais condições o material falha e obter a curva experimental S-N
do aço DIN42CrMo4 na presença de diferentes tamanhos de defeitos (furos).
Os resultados experimentais permitiram o desenvolvimento de equações em
função do parâmetro e curvas de Wohler do material, em conformidade com
diferentes descontinuidades mecânicas nos corpos de prova e resistências à fadiga
do material. Consequentemente, se estabeleceu uma metodologia que permite uma
correlação entre inclusões metalúrgicas, tensão aplicada e vida superlonga em
fadiga de eixos virabrequins em serviço em usinas termoelétricas. / [en] The present work is based on the theory of equivalent defects, also known as
Murakami s theory, which allows the prediction of the fatigue life of structural
materials by adopting the parameter (square root of area), responsible for a quantitative
equivalence between microstructural heterogeneities (metallurgical inclusions)
existing in the region analysis of the material and mechanical discontinuities (holes)
machined in the specimens.
In this context, the thesis proposes new equations, based on Murakami s
theory, to predict fatigue failures in ultralong loads (very high cycle fatigue, VHCF)
of DIN42CrMo4 steel, widely used in the manufacture of crankshafts for generating
units of thermoelectric power plants.
DIN42CrMo4 steel specimens were machined with holes with diameters
varying between 018 mm and 0.70 mm and tested in a very high cycle fatigue
regime, varying the value of the test stress amplitude, to determine under what
conditions the material failure and obtain the experimental S-N curve of
DIN42CrMo4 steel in the presence of different sizes of defects (holes).
The experimental results allowed the development of equations as a function
of the parameter and Wohler curves of the material, in accordance with different
mechanical discontinuities in the test specimens and resistance to fatigue of the
material. Consequently, a methodology was established that allows a correlation
between metallurgical inclusions, applied stress and super-long fatigue life of
crankshafts in service in thermoelectric power plants.
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[en] ELLIPTICAL CURVE METHOD FOR FATIGUE LIFE PREDICTION OF STRUCTURAL STEELS UNDER MULTIAXIAL LOADINGS / [pt] MÉTODO DA CURVA ELÍPTICA PARA PREVISÃO DA VIDA EM FADIGA DE AÇOS ESTRUTURAIS SOB CARREGAMENTOS MULTIAXIAISTIAGO LIMA D ALBUQUERQUE E CASTRO 14 March 2024 (has links)
[pt] Uma relação direta onde a vida em fadiga Número de ciclos por falha pode ser descrita como função das amplitudes macroscópicas de tensão normal e cisalhante, Amplitude de tensão normal macroscópica e Amplitude macroscópica da tensão de cisalhamento, é obtida. Utilizando o critério de Carpinteri e Spagnoli (CeS) como uma ferramenta de inspeção, foram obtidas curvas de nível elípticas sobre um domínio Amplitude de tensão normal macroscópica x Amplitude macroscópica da tensão de cisalhamento. A expressão das curvas de nível obtidas foi generalizada, proporcionando uma ferramenta capaz de prever o número de ciclos para falha associado a qualquer combinação (Amplitude de tensão normal macroscópica, Amplitude macroscópica da tensão de cisalhamento). As previsões obtidas através do método da curva elíptica foram comparadas às observações experimentais, bem como a previsões obtidas a partir de versões adaptadas de modelos consagrados na literatura, a saber: Findley (F), Matake (M), McDiarmid (McD), Susmel e Lazzarin (SeL), Carpinteri e Spagnoli (CeS) e Papadopoulos (P). O modelo proposto forneceu previsões em boa concordância com as observações experimentais, e sua capacidade de avaliar o comportamento em fadiga se revelou o melhor dentro todos os critérios considerados. Por fim, uma leve tendência conservadora do modelo foi atenuada através da introdução de um parâmetro de ajuste, melhorando ainda mais sua capacidade de avaliação de comportamento em fadiga. / [en] A direct relation where fatigue life Number of cycles to failure can be determined as function of
macroscopic normal and shear stress amplitudes Macroscopic normal stress amplitude and Macroscopic shear stress amplitude is established. Using the
Carpinteri and Spagnoli (CandS) criterion as a survey tool, elliptical level curves in the
Macroscopic normal stress amplitude x Macroscopic shear stress amplitude domain were revealed and further generalised, providing means to
determine the number of cycles to failure for any given (Macroscopic normal stress amplitude, Macroscopic shear stress amplitude
) combination.
Predictions obtained through the elliptical curve method (E) were compared to
experimental observations, as well as to predictions obtained from adapted versions
of popular fatigue criteria, namely Findley (F), Matake (M), McDiarmid (McD),
Susmel and Lazzarin (SandL), Carpinteri and Spagnoli (CandS) and Papadopoulos (P).
The proposed model delivered predictions in fair agreement with experimental
observations and its predictive capability was seen to be the best among all the
considered criteria. Finally, a slight bias towards conservativeness was attenuated
with the introduction of an adjusting parameter, further improving the predictive
capability of the model.
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