Nas configurações de aeronaves que possuem sistemas propulsivos com hélices "pusher", o motor e a estrutura de fixação do mesmo encontram-se à frente da hélice. A presença desses componentes provocará o aparecimento de perturbações no escoamento incidente sobre o plano da hélice. Além de diminuir o rendimento do grupo motopropulsor, essas perturbações podem afetar, de alguma maneira, as características da estabilidade em "whirl-flutter" do sistema dinâmico formado pelo conjunto motor-hélice. Neste trabalho objetivamos o desenvolvimento e implementação computacional de uma formulação teória qu incluisse um campo de velocidades perturbadas nas equações de movimento do conjunto motor-hélice. Adotando a teoria aerodinâmica de faixas para o cálculo dos esforços aerodinâmicos produzidos pela hélica, chegamos a um sistema de equações diferenciais lineares periódicos. Utilizando a teoria de Floquet-Liapunov para o estudo da estabilidade de sistemas lineares desse tipo, pudemos quantificar o efeito das perturbaçoes sobre as fronteiras em "whirl-flutter" de um sistema propulsivo com hélices "pusher".

O presente trabalho trata do estudo de vibrações e estabilidade de vigas uniformes, utilizando-se a teoria de Timoshenko, que considera os efeitos secundários associados à inércia de rotação das seções tranversais e à deformação de cisalhamento. As equaçoes para os movimentos amortecidp e não-amortecido são deduzidas, levando-se também em conta o carregamento tranversal distribuído e a solicitação axial. São realizados estudos, buscando identificar os efeitos da inércia de rotação, da deformação de cisalhamento e da solicitação axial sobre as frequências naturais. A teoria de Timoshenko é então aplicada ao problema de cálculo de cargas críticas de colunas solicitadas por forças constante-direcionais e seguidoras, objetivando a caracterização da influência da inércia de rotação e da deformação de cisalhamento sobre os valores das cargas e frequências e dos modos naturais para vigas em seis casos de vinculação, além de tabelas que contém os oito primeiros coeficientes de frequência, obtidos a partir da resolução numérica das equações de frequências. Apresenta-se também um estudo qualitativo do comportamento das vigas de Timoshenko, fundamentado na teoria das vibrações acopladas de Abbas e Thomas.

Os modelos convencionais da Mecânica do Vôo apresentam equações linearizadas, que são deduzidas utilizando entre outras hipóteses, a de desacoplamento dos movimentos longitudinais dos látero-direcionais. Esta hipótese porém não é aceitável quando se pretende a otimização dos controles, na presença de manobras onde existe tal acoplamento. É o caso por exemplo de ocorrência de assmetrias de inércia, ou de captura de trajetórias 3D com 6 graus de liberdade. Por outro lado se deseja levar em conta as derivadas das variáveis na função objetivo que determina os ganhos ótimos, isto é feito comumente aumentando a ordem do sistema, com a inclusão destas variáveis no vetor de estado. Este trabalho apresenta o desenvolvimento teórico que mantém as características de acoplamento e permite a obtenção de ganhos, com efeito das derivadas, sem o aumento do vetor de estado. Diversos exemplos ilustrativos com aviões existente são incluídos, demonstrando a importância e a aplicação do presente desenvolvimento.

Sistema de comando de vôo Fly-by-wire associados com o conceito de estabilidade relaxada vêm trazendo vantagens às aeronaves comerciais nas últimas décadas, e um procedimento de projeto de sistemas de aumento de estabilidade e controle utilizando técnicas modernas traz como vantagem a redução no custo e no tempo de desenvolvimento, que são os principais empecilhos para implementação de sistemas deste tipo. Este trabalho apresenta o projeto de leis de controle para um sistema de controle de vôo empregando ferramentas de controle robusto, tais como H-infinitivo, síntese um e transformações lineares fracionárias (LFTs). As incertezas em geral ocorrem no modelo dinâmico da aeronave, em função de parâmetros tais como massa e momentos de inércia da aeronave, posição do centro de gravidade e condição de vôo (velocidade e altitude) são consideradas no projeto. O objetivo é encontrar um controlador que atenda aos requisitos de projeto tanto no ponto nominal como no caso de incertezas e variações destes parâmetros, apresentando assim robustez de estabilidade e de desempenho. O projeto de realimentação é baseado no parâmetro C*, que é largamente empregado na indústria aeronáutica, e permite avaliações e especificações de desempenho de forma simples e bem conhecida. Outros critérios bastante conhecidos na literatura são também empregados para uma análise mais completa de qualidade de vôo.

O whirl flutter é um fenômeno aeroelástico característico de aeronaves com motores a hélice. Trata-se da instabilidade do movimento de precessão da hélice devido ao acoplamento dos deslocamentos de arfagem e guinada em conjunto com a atuação das forças aerodinâmicas, que alimentam as oscilações do sistema. Inicialmente, o presente trabalho busca entender este mecanismo de flutter através de uma revisão bibliográfica e da obtenção das equações de movimento para um sistema simples com dois graus de liberdade. A seguir, apresenta-se uma metodologia para os cálculos de whirl flutter com o uso do software comercial MSC/NASTRAN. O processo é aplicado ao estudo de caso de uma aeronave bimotora de pequeno porte, utilizando um modelo de elementos finitos para a estrutura de fixação do motor. A introdução dos efeitos giroscópicos e aerodinâmicos da hélice é proporcionada por um pré-processador externo, que também tem o seu funcionamento apresentado. As respostas do NASTRAN para o estudo de caso são então comparadas aos resultados de um programa específico para o cálculo de whirl flutter.

The main idea of this work is to apply the general theory of stability introduced by Lyapunov and to use linear matrix inequalities (LMIs) to study different issues in aeroservoelasticity. Many approaches have been developed on the control theory field involving LMIs, however, there is a limited number of works in the literature focused on aeroelasticity. That preliminary motivation allowed the development of different approaches on this topic. Three benchmark systems were used to evaluate and demonstrate these approaches. The first one is the three degree of freedom airfoil section and the second one is the AGARD 445.6 wing. The third benchmark system is the two degree of freedom pitch and plunge apparatus. The aerodynamic forces were computed using the Theodorsen';s theory and the Doublet Lattice method. Four different issues involving stability and control are discussed. The first one is the inclusion of structural uncertainties on the stability analysis. The second topic introduces the concept of continuous analysis and allows the study of stability of time-variant aeroelastic systems. The third issue comprises the design of controllers to suppress limit cycle oscillations in aeroelastic systems including discrete nonlinearities based on the Fuzzy Takagi-Sugeno modeling and, finally, the last topic proposes the use of Grammian matrices to determine the linear stability specially when a large number of cases of analysis are considered in the flight envelope. The introduced ideas are very promising for aeroservoelastic analysis using LMIs.

A decolagem de aeronaves leves com fortes ventos desalinhados com a pista é um evento arriscado que merece ser estudado por pilotos e engenheiros. Essa pesquisa levanta variáveis que afetam a resposta da aeronave quando submetida ao vento cruzado, mostrando as forças e momentos envolvidos e como as características da aeronave afetam sua estabilidade. Neste contexto, busca-se a segurança de voo e a aeronavegabilidade continuada utilizando modelos de análise de risco. A técnica conceitual STPA baseada na teoria de sistemas incorpora relações complexas entre as variáveis. Com esta ferramenta de análise de risco é possível mapear as relações de controle entre os componentes do sistema e entender como surgem ações de controle inseguras. Para investigar a participação de cada uma das variáveis, uma análise dos dados de uma campanha de ensaios em voo de expansão de envelope de vento cruzado da aeronave A-29 conduzida pelo Instituto de Pesquisas e Ensaios em Voo é realizada. Uma pesquisa descritiva permite a análise qualitativa das variáveis envolvidas e identifica técnicas de pilotagem, restrições e requisitos de segurança. O objetivo dessa pesquisa é identificar ações mitigadoras que possam ser exercidas por fabricantes, operadores e pilotos de aeronaves leves para que decolagens com vento de través sejam realizadas de maneira mais segura. Esse objetivo só é atingido através de uma abordagem sistêmica moderna, que explora a interação entre os componentes de uma relação de controle.

A cana-de-açúcar e produtos derivados são de grande relevância econômica para o Brasil e vários outros países. Inúmeras variedades de cana-de-açúcar são cultivadas e novas variedades têm sido desenvolvidas para buscar ganhos de produtividade. Nesse sentido, são indispensáveis materiais de referência certificados (CRMs) para o controle da qualidade de sistemas de medição e validação de métodos, objetivando o estudo do estado nutricional das diferentes variedades de cana-de-açúcar, de modo a otimizar os procedimentos de fertilização e incrementar a produção. Contudo, segundo a base de dados internacional de materiais de referência certificados (COMAR) não existe um CRM que atenda adequadamente a avaliação do estado nutricional da cana-de-açúcar. Assim, este trabalho investigou a possibilidade de produção de um material de referência de folhas de cana-de-açúcar que supra essa demanda. O trabalho foi dividido em duas etapas principais: 1) estudo de variedades de cana-de-açúcar quanto à composição elementar e 2) desenvolvimento do material de referência. Doze variedades de cana-de-açúcar cultivadas no Estado de São de Paulo foram abrangidas no estudo: CTC2, CTC4, CTC11, CTC14, CTC15, CTC17, CTC20, IACSP955000, RB855156, RB965902, RB966928 e SP832847. As técnicas analíticas utilizadas para a avaliação foram a análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) e a espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES), além do método de Kjeldahl para determinação de N. Em geral, os resultados mostraram macronutrientes em níveis adequados, enquanto, dentre os micronutrientes, Cu e Zn foram encontrados no limite crítico para quase todas as variedades estudadas. A seleção da variedade RB966928 para produção do material de referência candidato foi baseada nas características nutricionais para alta produtividade, nos menores valores de coeficientes de variação de amostragem em campo (CV<30%) e nas características agronômicas. A produção do material candidato foi realizada a partir de 90 kg de folhas, utilizando apenas 15 cm da parte central sem a nervura principal. Após diversos testes para determinar o melhor procedimento de preparo, as folhas foram liofilizadas, moídas e homogeneizadas, obtendo-se 410 frascos do material candidato contendo 20 g cada. A caracterização física mostrou umidade residual do material de 3,8 % e tamanho de partículas < 115 µm. Testes de homogeneidade dentro do frasco e entre frascos foram realizados utilizando INAA e método de Kjeldahl. Os resultados de fração de massa demonstraram a homogeneidade do material dentro de frascos para dezoito elementos, usando massas de 180 mg a 200 mg. Já a homogeneidade entre frascos foi comprovada para vinte elementos. Estudos de estabilidade a curto e a longo prazo demonstraram que o material manteve-se estável nas três condições avaliadas (40°C com umidade relativa a 100%, 20°C e -20°C). A caracterização química final do material foi realizada no National Institute of Standards and Technology (NIST), Estados Unidos, onde foram atribuídos valores para dezoito elementos com respectivas incertezas expandidas associadas: Al, Br, Ca, Ce, Cl, Co, Cs, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Rb, Sc, Sm, Th e Zn. Além disso, foram atribuídos valores estimativos para Hf, N, P, Sb, Sr e V determinados pelo método de Kjeldahl e INAA / The sugarcane and derived products are of great economic importance for Brazil and several other countries. Many varieties of sugar cane are grown and new varieties have been developed to seek productivity gains. In this sense, certified reference materials (CRMs) are necessary for the quality control of measurement systems and validation of methods, aiming at the study of the nutritional status of the different sugarcane varieties for optimizing fertilization and increasing production. However, according to the international database of certified reference materials (COMAR) there is not a suitable CRM for the assessment of nutritional status of sugarcane. Thus, this work investigates the possibility of producing a reference material from leaves of sugarcane to fulfill such a demand. The work was divided into two main steps: 1) study of sugarcane varieties regarding elemental composition and 2) development of the reference material. Twelve varieties of sugarcane grown in the State of São Paulo were covered in the study: CTC2, CTC4, CTC11, CTC14, CTC15, CTC17, CTC20, IACSP955000, RB855156, RB965902, RB966928 and SP832847. The analytical techniques used for the assessment of composition were neutron activation analysis (NAA) and optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES), in addition to the Kjeldahl method for determination of N. In general, the results showed macronutrients in adequate levels, while, among the micronutrients, Cu and Zn were found in the critical limit for almost all the varieties studied. The selection of the variety RB966928 for producing the candidate reference material was based on the nutritional characteristics for high productivity, on the lower coefficients of variation of sampling in the field (RSD < 30%) and on the agronomic characteristics. The candidate material was produced from 90 kg of leaves, using only 15 cm from the central part without the main rib. After various tests for determining the best preparation procedure, the leaves were lyophilized, milled and homogenized, obtaining 410 bottles of the candidate material containing 20 g each. The physical characterization found residual moisture of 3.8 % and particle size < 115 µm. Homogeneity tests within and between bottles were performed using NAA and Kjeldahl method. The results confirmed the within bottle homogeneity of the material for all eighteen elements, using masses from 180 mg to 200 mg, while the homogeneity between bottles was confirmed for twenty elements. Stability studies in the short and the long term demonstrated that the material was stable in the three conditions used (40°C with a relative humidity of 100%, 20°C and 20°C). The final characterization of the candidate material was performed at NIST, National Institute of Standards and Technology, United States, where values were assigned for eighteen elements with respective expanded uncertainties: Al, Br, Ca, Ce, Cl, Co, Cs, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Rb, Sc, Sm, Th, and Zn. In addition, estimated values were also assigned for Hf, N, P, Sb, Sr and V determined by the Kjeldahl method and INAA

Cargas e fontes elétricas de pequeno porte, integradas através de alimentadores de distribuição de baixa tensão, agrupadas e gerenciadas de tal maneira que se comportem como uma única entidade controlável dentro de um sistema de potência e com a capacidade de operar de forma paralela ou isolada da rede elétrica convencional, constituem-se em um novo tipo de sistema elétrico conhecido como Minirrede. Esta tese aborda o problema relacionado à estabilidade dinâmica de Minirredes com controle autônomo de frequência e tensão, quando operadas de forma isolada da rede convencional. As minirredes analisadas são compostas por combinações de fontes elétricas convencionais e fontes alternativas que não geram naturalmente em 50 ou 60 Hz, sendo necessária a utilização de inversores para sua conexão com a rede elétrica. A análise se realiza no espaço de estados com metodologias baseadas nas teorias que envolvem os autovalores e autovetores da matriz de estado. Para isto, modelos no espaço de estados são desenvolvidos para cada componente da Minirrede, mantendo um compromisso entre precisão e complexidade. O caráter analítico da análise permite investigar a relação entre a estabilidade da Minirrede e os parâmetros do sistema, tais como ganhos dos controladores, dimensionamento da rede, configurações de geração, entre outros. Análises complementares de sensibilidade dos autovalores aos parâmetros elétricos do sistema permitem inferir o comportamento dinâmico de diversas configurações de Minirredes, obtendo-se importantes conclusões à respeito. Os resultados analíticos são verificados através de simulação computacional no ambiente Simulink/Matlab®. / Electrical loads and small power sources, integrated through low voltage distribution feeders, managed in such a way to behave as one controllable entity within in a power system, and with the ability to operate connected or non-connected to the conventional power system is a new kind of electrical system known as Microgrid. This thesis addresses the problem related to dynamic stability of island Microgrids with autonomous control of frequency and voltage. The Microgrids analyzed are composed of combinations of conventional and alternative power sources that do not generate electricity naturally in 50 or 60 Hz, therefore inverters are needed to provide AC network interface. The analysis is performed in the state space with methodologies based on theories involving the eigenvalues and eigenvectors of the state matrix. For this, state-space models are developed for each component of Microgrid, maintaining a compromise between accuracy and complexity. The analytical nature of this study allows investigating the relationship between the stability of Microgrid and parameters of the system, such as controller gains, network design, generation architectures, among others. Complementary sensitivity analyzes of eigenvalues to the electrical parameters of the system allow us to infer the dynamic behavior of various configurations of Microgrids, obtaining important conclusions on the matter. The analytical results are verified by computer simulation using the platform Simulink/Matlab®.

A determinação da concentração de cloro residual livre nas soluções de hipoclorito de sódio é de fundamental importância para obtenção de resultados na clínica e na pesquisa. No presente estudo, foram avaliadas soluções de hipoclorito de sódio nas concentrações de 0.5%, 1%, 2.5% e 5%, preparadas a partir de outra solução concentrada. Atingidas as concentrações desejadas, ajustou-se o pH de 168 amostras em 7, 9 e 11 com ácido bórico. As amostras foram mantidas refrigeradas (5 ºC ± 1 ºC) e após 7, 14, 35, 49, 63, 91 e 120 dias avaliou-se, por meio da titulometria iodométrica, a concentração de cloro residual livre nas soluções estudadas. A análise dos resultados permitiu inferir que o pH e o tempo de armazenagem exercem influência sobre a estabilidade química das soluções de hipoclorito de sódio nas diversas concentrações estudadas e que a perda do teor de cloro é proporcional ao aumento da concentração. Em relação ao pH observou-se que, quando em pH 7, as soluções de hipoclorito de sódio em todas as concentrações avaliadas expiraram sua estabilidade química em tempo inferior a 7 dias, enquanto em pH 9, as soluções de hipoclorito de sódio em todas as concentrações avaliadas expiraram sua estabilidade química em tempo inferior a 35 dias, exceto para as soluções a 0.5% que se mantiveram estáveis durante todo o período experimental e, quando em pH 11, as soluções de hipoclorito de sódio em todas as concentrações avaliadas apresentaram estabilidade química por 120 dias, pois se mantiveram dentro dos limites estabelecidos durante todo o período experimental. Diante disso, sugere-se ao clínico a utilização de soluções de hipoclorito de sódio com valores de pH ajustados em 11 devido à sua maior estabilidade química. / The stability of sodium hypochlorite solutions is an important factor that may adversely affect the clinical and researchfull results. In this study we evaluated sodium hypochlorite solutions (0.5%, 1.0%, 2.5%, 5.0%) obtained from a concentrated solution. Once the required concentration was obtained, the pH of 168 samples was adjusted to 7.0, 9.0 e 11.0 with boric acid. The samples were stored in the refrigerator (5 °C ± 1 °C). After 7, 14, 35, 49, 63, 91 and 120 days, the concentration of free residual chlorine in the studied solutions was assessed by iodometric titration. The analysis of the results allowed to conclude that pH and storage time had an effect in the chemical stability of sodium hypochlorite solutions and the decomposition rate increases with the concentration. Considering the pH values this study showed that at pH 7.0 the chemical stability of sodium hypochlorite solutions was maintained for less than a week. At pH 9.0 all studied solutions maintained their chemical stability for less than 35 days, except the 0.5% solutions that exhibited higher available chlorine content during all experimental period. At pH 11.0 all studied solutions maintained their chemical stability during all experimental period. Hence, sodium hypochlorite solutions with pH 11.0 should be more frequently used due to their chemical stability.