[pt] A análise teórica de cabos de aço é bastante complexa. Durante anos, muitos tipos de cabos de aço têm sido testados experimentalmente para as mais diversas aplicações. No início dos anos 70, foi desenvolvido por Costello, um modelo teórico para prever as tensões de contacto entre os arames de uma perna de um cabo de aço. A partir deste modelo teórico, que possibilitou o estabelecimento das equações de equilíbrio de cada elemento do cabo, diversos trabalhos foram desenvolvidos na tentativa de solucionar as equações de cabos. Este sistema de equações é não linear e deve ser resolvido numericamente para os casos genéricos. Em 1994, uma aproximação linear para estas equações foi desenvolvida por Velinsky. Estas equações lineares de equilíbrio de cabos foram posteriormente generalizadas para geometrias e construções complexas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um programa para análise de cabos de aço de geometria complexa. O trabalho inicialmente apresenta o estudo das deformações de um arame helicoidal. Diversos destes arames formam as pernas, que enrolados posteriormente produzirão os cabos de aço. As deformações do cabo de aço são estudadas a partir da deformação individual de cada uma das pernas que o constituem. O programa desenvolvido neste trabalho considera o comportamento de cabos de aço composto por qualquer número de pernas (estas com qualquer número de arames). Estes cabos de aço podem ainda ter ou não núcleo interno. Os algoritmos utilizados pelo programa baseiam-se nas equações desenvolvido por Phillips e Costello em 1993. Os resultados obtidos por este programa são comparados com diversos resultados experimentais e numéricos disponíveis na literatura. O programa se mostrou capaz de simular o comportamento em cabos de construção complexa. Carregamentos compostos pela combinação de tração, com torção e flexão e ainda o efeito da passagem do cabo por roldanas e tambores de enrolamento em guindastes foram testados. As tensões e deformações obtidas nas mais diversas geometria de cabos com ou sem núcleo interno mostraram excelente concordância em todas as comparações feitas. / [en] The theorical analysis of wine rope is rather complex. Over the years, may types of wine rope have been tested experimentally for various applications. In the early 1970, Costello developed a theorical model to predict the contact stress in the individual wires of a strand. This model led to a series of papers on the solution of their equations of equilibrium. These equations are highly nonlinear and must be solved numerically on the computer. Approximate linear equations have been derived by Velinsky et al (1994), and generealized for any kind of wire rope by others. This work shows the development and results of a computer program that has been developed to analyze complex cables. The analysis of a rope begins with a study of the deformation of a helical wire in a strand. By the deformation of all wires in a given strand, one determines the response of that strand. Again by the deformation of all strands in the rope, one determines the response of a rope. The program developed treats in a realistic manner the deformation and stress of ropes having or not internal-wire-ropes cores. The algorithms is built around the original nonlinear equation of Philips and Costello (1993). Numerical results is presented and compared with the experiments reports in the literature. The program is capable of simulating bahavior in various situations and complex constructions for rope loaded in tension with twisting and bending over a sheave or drum. The stress and strain of diferents wire ropes habving an internal-wire-rope core (IWRC) are obtained eficiently in all experiments. The results show that the presented implementation produce minimum variation between the theory or the expected results. Results may be extended to include other consideration of rope behavior as contact stress and friction effect.

[pt] Apresenta-se uma análise não-linear da estabilidade de torres suportadas por cabos. A estrutura é dividida em dois subconjuntos, coluna e cabos, inicialmente estudados separadamente. Na obtenção da matriz de rigidez de estrutura utiliza-se a formulação de viga-colunas e a forma catenária dos cabos, com uma relação força-deslocamento não-linear. A solução é obtida supondo a linearidade do sistema entre dois estados consecutivos no processo iterativo. Coeficientes da flambagem são calculados para três casos individuais: variação de carga vertical de peso próprio e compressão devido aos cabos, variação da carga horizontal de vento, e para o momento de inércia crítico da coluna. / [en] A nonlinear stability analysis of towers supported by cables is presented. The structure is divided in two groups, column and cables, and first analysed separately. Beam-column formulation and catenary cables are used in obtaining the stiffness matrix of the structure, with a nonlinear force-displacement relationship. Solution is achieved through stepwise linearization. Buckling coefficients are calculated in three individual casas: variation of vertical loads from deade weight and tension in cables, wind load variation, and critical mmoment of inertia of the column.

[pt] Torres estaiadas são, em geral, estruturas bastante leves e esbeltas e que apresentam comportamento eminentemente não - linear. Assim, a análise de sua estabilidade sob cargas estáticas e dinâmicas é essencial para se ter um projeto econômico e seguro. Neste trabalho estuda-se a estabilidade estática e dinâmica de um modelo plano de torre estaiada. Especial atenção é dada à modelagem dos estais, que são modelados como elementos de mola (linear ou não -linear) ou como cabos inextensíveis. Faz-se, com base no princípio da energia potencial mínima, um estudo da carga crítica e do caminho pós-crítico. Um estudo paramétrico minucioso permite analisar a influência dos diversos parâmetros físicos e geométricos na estabilidade da torre e chegar às melhores configurações para os estais. Na análise dinâmica atenção especial é dada ao estudo paramétrico da freqüência natural. Com base nos resultados da análise estática, analisa-se também o comportamento global da torre em vibração livre e forçada. Em virtude das não linearidades, verifica-se que a torre pode apresentar diversos comportamentos típicos de sistemas não -lineares tais como saltos, bifurcações de período e caos. / [en] Guyed towers are in general very light and slender structures and their behavior under static and dynamic loads is eminently nonlinear. Thus the analysis of its stability under static and dynamic loads is an essential step in obtaining an economic and safe project. In this work the static and dynamic stability analysis of a plain model of a guyed tower is studied. Special attention is given to the modeling of the stays; here they are modeled as spring elements (linear or nonlinear) or as inextensible cables. A study of the critical load and the postcritical nonlinear equilibrium paths is conducted based on the principle of the minimum potential energy A detailed parametric analysis is performed to identify the influence of the physical and geometric parameters of the system on the stability of the tower. This allows one to choose the best configurations for the stays. In the dynamic analysis special attention is given to the parametric study of the system natural frequencies. Based on the results of the static analysis, the global behavior of the tower under free and forced vibration is also analyzed. Due to the inherent nonlinearities, the tower may present dynamic responses typical of nonlinear systems such as jumps, period bifurcations and chaos.

[pt] As linhas de transmissão têm um papel fundamental no funcionamento do sistema elétrico, efetuando a ligação entre as usinas geradoras e os centros de carga. Quando o sistema de transmissão atinge sua capacidade limite de transferência de potência torna-se necessário expandir o sistema, quer construindo novas linhas quer aumentando a capacidade das existentes. Entre os fatores que limitam a capacidade de transporte de uma linha destaca-se a sua temperatura limite de operação, estabelecida por questões econômicas e de segurança. Pela sua extensão geográfica, a construção de uma linha de transmissão envolve tanto um custo quanto um impacto ambiental elevados. Por estes motivos a recapacitação de linhas existentes, no sentido de aumentar sua capacidade de transporte, tornou-se um assunto prioritário e uma opção estratégica para expansão do sistema elétrico. Neste trabalho analisa-se o problema da temperatura de operação dos condutores de linhas aéreas de transmissão. Descreve-se a metodologia atualmente utilizada para definir o limite operativo das linhas, destacando-se a possibilidade de aumentar sua capacidade limite pelo conhecimento mais preciso da temperatura de operação dos seus condutores.Descreve-se o desenvolvimento de uma série de dois modelos para previsão da temperatura de operação de condutores, um modelo completo, baseado em previsões das diversas variáveis meteorológicas e um modelo direto de previsão que utiliza as séries de valores de temperatura. No desenvolvimento dos modelos de previsão foram utilizados modelos estocásticos, lineares, de amortecimento exponencial e Box-Jenkins e técnicas de Redes Neurais Artificiais. Apresenta-se uma série de testes de validação, que mostram um desempenho muito bom dos métodos de previsão, e ilustra-se as possibilidades de aplicação dos modelos desenvolvidos. / [en] Transmission lines have a fundamental role in the electric system performance,connecting power sources to load centers. When the transmission system attains it`s transmission capability limit, the system must be expanded, either constructing new lines, or upgrading existing ones. Among the factors that can limit a transmission line transfer capability is the operating temperature limit, established for both economic and safety reasons. Due to its geographic extension the construction of a transmission line involves a big economic as well as environmental cost. For this reasons the upgrade of existing lines, in the sense of increasing it`s transmission capability, has become a priority to electric utilities and a main option for system expansion. In this work the problem of transmission line conductors` operational temperature is analised and the methodology presently used to establish it`s operational limit is described. Two models to forecast transmission line conductors` temperature are developped:a complete model which uses forecasts of the relevant metheorological variables,and a direct model using univariate methods on temperature series. In the development of forecasting models, linear stochastic methods such as exponential smoothing and Box-Jenkins, as well as Artificial Neural Networks techniques were used.Finally model validation is presented, showing very good performance of the proposed forecasting models, and some potential applications are suggested.

[pt] O objetivo desse trabalho é apresentar uma metodologia para obtenção do traçado ótimo de cabos aderentes em vigas de concreto protendido, levando em consideração a variação das perdas por atrito ao longo dos cabos. Para atingi-lo, a formulação proposta considera os efeitos das perdas por atrito sobre as tensões e estabelece o valor custo mínimo da protensão como objetivo da otimização. As demais perdas de protensão são consideradas constantes ao longo da viga, embora a formulação proposta permita a inclusão de sua avaliação pontual em trabalhos futuros. A opção por essa forma de trabalho se deu por se considerar que as perdas por atrito são as que mais influenciam o traçado do cabo. A formulação permite também que se modele vários cabos de protensão, procurando reproduzir melhor a situação real de projeto.Foi implementado um sistema computacional para otimização do traçado dos cabos,utilizando o algoritmo de otimização LINGO. Os exemplos testados atestam a validade da formulação proposta A formulação proposta neste trabalho pretende ser uma ferramenta de auxílio ao projetista na fase de anteprojeto, pois não há automatização de todo o processo, nem são consideradas todas as situações de projeto. Convém ressaltar que, ainda que trabalhos futuros ampliem o conjunto das restrições do problema, aumentando o leque das condições de projeto consideradas, a interferência do projetista será sempre necessária e decisiva para obtenção de um projeto eficiente. / [en] The objective of this work is to present a methodology for cable optimization in prestressed concrete beams, considering the variation of the friction loss of prestress along the cables. The proposed formulation considers the effect of the friction loss of prestress on the stresses and establishes the lower cost of the prestress as the aim of the optimization. Other losses of prestress are considered to be constant along the cables, although the formulation allows us to include the correct evaluation in future works. The formulation allows to project more than one cable, so as to reproduce better the real project situation. It was implemented a computational system to the cables optimizations, using the LINGO optimizer. The examples tested prove the validity of the proposed formulation. The formulation proposed in this work aim to be an auxiliary tool to the structural designer in the preliminary project phase because the process is not completely automated and it is not considered the entire project situation. It s important to notice that even if the future woks enlarge the problem restriction set, enlarging the set of the project considerations; the interference of the structural designer will be always important and decisive to obtain an efficient design.

[pt] Nos últimos anos a protensão externa tem sido empregada tanto na recuperação e reforço de estruturas existentes quanto na concepção de novas estruturas. A protensão externa pode ser feita com cabos de aço ou com cabos sintéticos. Dentre esses, podem-se destacar os cabos Parafil, cujo núcleo é constituído de fibras kevlar. Essas fibras têm alta resistência (3700MPa), alto módulo de elasticidade (126000MPa) e excelente resistência à corrosão. Neste trabalho é feito um estudo do comportamento de vigas protendidas com cabos externos tipo Parafil, onde se identificam os principais fatores que influenciam a resistência à flexão através de um estudo paramétrico, utilizando um modelo computacional desenvolvido por Krüger (1989) e Campos (1993). Foram ensaiadas experimentalmente cinco vigas protendidas com dois cabos externos, considerando a taxa de armadura passiva e o tipo de carregamento como principais variáveis. Os resultados mostram que a taxa de armadura passiva, o tipo de carregamento, o módulo de elasticidade do reforço, a resistência do concreto e o nível de protensão inicial (protensão efetiva) têm um efeito significante sobre a resistência à flexão das vigas. Os resultados teóricos obtidos através de equações desenvolvidas para o caso de cabos de aço, mostram, de um modo geral, bons resultados para o caso de cabos Parafil. / [en] External prestressing has been used either in new structures or in the repair and rehabilitation of existing ones. The use of steel tendons has been the most usual solution, but synthetic cables have also been used over the last years. One example of these cables is a parallel-lay rope known as Parafil, which is made from the high strength (3700 MPa), high modulus (126000 MPa) and corrosion resistant fiber commercially known as Kevlar. An investigation on the behavior of beams prestressed with external Parafil tendons is conducted with the purpose of studying the flexural strength of these beams. The main variables which affect the behavior of the beams are firstly identified through a parametric analysis using an existing computational model based on the finite element method. Secondly, an experimental investigation of five simple supported beams, in which the non-prestressed reinforcement and type of loading are the main variables, is presented. The results show that the non-prestressed reinforcement, type of loading, elastic modulus of the tendons, effective prestressing force level and concrete strength have a significant affect on the flexural strength of the beams. The comparison between the experimental results and those obtained from equations developed for steel tendons, shows that these equations could also be used for beams prestressed with synthetic cables. / [es] En los últimos años la protensión externa há sido empleada tanto en la recuperación y refuerzo de extructuras existentes como en la concepción de nuevas extructuras. La protensión externa puede ser realizada con cables de acero o con cables sintéticos. Dentro de estos, se pueden destacar los cables Parafil, cuyo núcleo está constituido de fibras kevlar. Esas fibras tienen alta resistencia (3700MPa), alto módulo de elasticidad (126000MPa) y excelente resistencia a la corrosión. En este trabajo se realiza un estudio del comportamientode vigas protendidas con cables externos tipo Parafil, donde se identifican los principales factores que tienen influencia sobre la resistencia a la flexión, a través de un estudio paramétrico, utilizando un modelo computacional desarrollado por Krüger (1989) y Campos (1993). Fueron ensayadas cinco vigas protendidas con dos cables externos, considerando como principales variables la tasa de armadura pasiva y el tipo de carga. Los resultados muestran que la tasa de armadura pasiva, el tipo de carga, el módulo de elasticidad del refuerzo, la resistencia del concreto y el nível de protensión inicial (protensión efectiva) tienen un efecto significativo sobre la resistencia a la flexión de las vigas. Los resultados teóricos obtenidos a través de las ecuaciones desarrolladas para el caso de cables de acero, muestran, de un modo general, buenos resultados para el caso de cables Parafil.

[pt] Os cabos ópticos submarinos estão distribuídos por boa parte dos oceanos ao redor do globo terrestre. Esses cabos começaram a ser instalados com maior intensidade na década de 90, apesar de o primeiro cabo submarino óptico ter sido instalado em 1982 nas ilhas Canárias. Atualmente a importância dos cabos ópticos submarinos é de grande relevância para as comunicações mundiais e vem crescendo muito ao longo do tempo com a demanda por serviços de internet, liderada hoje pelas grandes empresas de tecnologia e de exploração de mídia social, tais como Google, Amazon, Meta, etc. Hoje cerca de 99 por cento de todo o tráfego da comunicação mundial da internet passa pelos cabos submarinos. Os custos para implantação desses cabos são muito altos e, portanto, prover alternativas para a ampliação da sua duração para um período maior do que a sua expectativa de vida útil representa um ganho considerável para todos. Considera-se atualmente pelos fabricantes e organismos de padronização internacional, como o ITU-T (União Internacional de Telecomunicações), uma expectativa média de vida útil de 25 anos. Esta expectativa de vida útil dada para os cabos ópticos foi a principal motivação para o desenvolvimento dessa pesquisa, cujos objetivos visam apresentar evidências que indiquem que a tendência de vida útil dos cabos ópticos submarinos pode superar os 25 anos previstos, e dessa forma contribuir para o atendimento da crescente demanda por transmissão de dados no mundo impulsionada pelos serviços de Internet. A metodologia adotada foi coletar dados de medições com o OTDR em cabos ópticos submarinos ao longo de 24 anos e avaliar a degradação sofrida pelo coeficiente de atenuação em dB/km ao longo do tempo das fibras ópticas dos cabos em operação, e comparar com a degradação sofrida pelos cabos sobressalentes, e avaliar também a degradação das perdas nas emendas submarinas e a sua correlação com a profundidade de instalação no mesmo período. As análises foram realizadas através da avaliação das curvas em arquivos na extensão .Sor obtidas com as medições realizadas pelo OTDR. Os resultados obtidos demostraram que os cabos ópticos em operação sofreram degradações compatíveis com os valores esperados e dados pelo ITU-T, mas também mostraram através da análise de curvas de tendência, que a degradação tem um comportamento logarítmico, e a projeção da curva de tendência para os próximos anos indicou que esses cabos poderão continuar em operação por muito mais anos do que os 25 anos, dados como limite anterior. Foi observado também que a penalidade de potência dada pela perda nas emendas é muito superior a degradação somente nas fibras ópticas, que existe uma correlação positiva entre a profundidade das caixas de emenda e a degradação na emenda e que os cabos sobressalentes degradam muito mais que os cabos em operação. / [en] Submarine optical cables are distributed over most of the oceans around the globe.These cables were installed with greater intensity in the 1990s, despite the fact that the firstoptical submarine cable was installed in 1982 in the Canary Islands. Currently, theimportance of submarine optical cables is very relevant for world communications and hasbeen growing a lot over time with the demand for internet services, led today by largetechnology and social media companies such as Google, Amazon, Meta, etc. Today around 99 percent of all world internet communication goes through undersea cables. The costs forimplanting these cables are very high and, therefore, to provide alternatives for optimizingtheir use by extending their duration for a period longer than their expected useful life,given by international standardization bodies, such as the ITU-T (InternationalTelecommunications Union), and by the manufacturers, which currently is 25 years, is ahuge gain for everyone. The life expectancy given for optical cables was the mainmotivation for the development of this research, whose objectives aim to present evidencethat indicates that the useful life trend of submarine optical cables can reach much morethan the 25 years predicted and in this way contribute to meeting the growing demand fordata transmission in the world, driven by Internet services. The adopted methodology wasto collect measurement data with the OTDR in submarine optical cables over 24 years andto evaluate the degradation suffered by the attenuation coefficient in dB/Km over time ofthe optical fibers of the cables in operation and to compare with the degradation sufferedby the spare cables, and also evaluate the degradation of the losses in the underwater splicesand its correlation with the depth of installation in the same period. The analyzes werecarried out by evaluating the .Sor curves obtained with the measurements performed by theOTDR. The conclusions showed that the optical cables in operation suffered degradationscompatible with the expected values and given by the ITU-T, but also showed through theanalysis of trend curves, that the degradation has a logarithmic behavior, and the projectionof the trend curve for the coming years indicated that these cables could continue to operatefor many more years than the 25 years given as the previous limit. It was also observed thatthe power penalty given by the loss in the splices is much higher than the degradation inthe optical fibers alone, that there is a positive correlation between the depth of the spliceboxes and the degradation in the splice, and that the spare cables degrade much more thanthe cables in operation.

[pt] Nas instalações elétricas de baixa tensão de uma planta industrial está concentrado grande parte do custo necessário para sua construção. Nesse contexto, os cabos elétricos são o item mais relevante e poucas iniciativas visando sua redução têm sido notadas. Apesar dos limites impostos pelas normativas vigentes e pelos próprios usuários dessas plantas, existem medidas que podem levar a redução do custo dos cabos elétricos, entre elas, a alocação inteligente dos quadros de distribuição na baixa tensão. O objetivo desse trabalho é definir uma metodologia para o posicionamento ótimo desses quadros de distribuição, minimizando o custo dos cabos elétricos dentro de uma área onde as cargas a serem alimentadas estão posicionadas de modo fixo. São definidas algumas restrições ao posicionamento dos quadros e também é preparada uma interface gráfica que facilita a interpretação dos resultados. Faz-se então uma comparação dos resultados obtidos com dados reais de uma instalação industrial cujo projeto básico fora realizado da forma tradicional, sem uso de qualquer técnica inteligente para a alocação dos quadros de distribuição. Dessa comparação nota-se que o potencial de redução pode alcançar mais de 40 porcento do custo dos cabos elétricos previsto pelo projeto básico. A redução na quantidade de cabos elétricos trás vários efeitos colaterais positivos, entre eles a redução das perdas por efeito Joule e a redução nas emissões de CO2 cujos impactos são mensurados também. Por fim, são lançadas ideias para a evolução da metodologia de modo que sua aplicação seja mais abrangente e simples, preparando-a para o uso em qualquer situação, como uma nova ferramenta dos projetos elétricos. / [en] In electrical installations of low voltage of an industrial plant is concentrated much of the cost required for its construction. In this context, the electrical wires are the most important item and few initiatives aimed at their reduction has been noted. Despite the limitations imposed by current regulations and by the users of these plants, there are steps that can lead to reducing the cost of electric cables, among them the intelligent allocation of switchboards at low voltage. The aim of this study is to define a methodology for the optimal positioning of these distribution boards, minimizing the cost of electrical cables within an area where the loads to be fed are positioned permanently. A graphical interface that facilitates the interpretation of results are set some restrictions on placement of tables and is also prepared. Then it makes a comparison of the results with real data of an industrial installation whose basic design was done the traditional way, without using any smart technique for allocation of the switchboard. This comparison we note that the reduction potential can reach more than 40 percent of the cost of electric cables provided by the basic design. The reduction in the amount of electrical cables behind several positive side effects, including reducing losses by Joule effect and the reduction in CO2 emissions whose impacts are measured as well. Finally, ideas are thrown to the evolution of the methodology so that their application is more comprehensive and simple to prepare it for use in any situation, as a new tool of electrical projects.