As observações experimentais em trechos ao longo de Linha Norte-Sul do Metrô de São Paulo revelaram a importância de temperatura nos empuxos sobre escoramentos de valas. A influência é tal que chega a duplicar a resultante das cargas provenientes da pressão de terra e do encunhamento. A preocupação com o efeito da temperatura é bastante recente, remontando a cerca de 15 anos, e introduz uma nova contingência no dimensionamento de escoramentos. Trata-se da variação dos incrementos de temperatura nas diversas estroncas, em profundidade, que depende do ângulo de incidência dos raios solares, da presença de anteparos ou edificações nas proximidades da vala, das condições de ventilação, entre outros fatores. Evidências empíricas quanto à linearidade da resposta carga-temperatura levaram à construção de um modelo matemático, que faz recorrência ao Método dos Elementos Finitos, e permitiu não só identificar os fatores condicionantes dos gradientes de carga-temperatura, como também superar a dificuldade colocada pela contingência supra-citada, inerente ao fenômeno em questão. A fixação dos módulos de deformabilidade foi feita através de retroanálise do comportamento de valas instrumentadas, pois os resultados de ensaios de laboratório conduziram apenas a tendência de variações com a profundidade. O aspecto contingente do problema foi superado com a introdução do conceito de envoltória dos gradientes máximos, computados dentro de uma faixa experimental de variação dos incrementos relativos de temperatura nas estroncas dos diversos níveis. Embasadas nesta teoria foram estabelecidas fórmulas práticas para o cálculo dos gradientes máximos, aferidos empiricamente, tanto para escoramentos com paredes flexíveis quanto rígidas. Mostra-se como estas fórmulas possibilitama inclusão do efeito da temperatura no dimensionamento de escoramentos de valas. Ressalta-se que a obtenção experimental dos diagramas de pressões aparentes precisa ser purificada das parcelas representadas pelo encunhamento e dilatação térmica das estroncas. Esta depuração foi parcialmente levada a cabo na interpretação das medições em valas da Linha Norte-Sul, tendo-se concluído que, após separação do efeito da temperatura, os diagramas de pressões aparentes para as Argilas Vermelhas e os Solos Varlegados da Cidade de São Paulo possuem uma envoltória de forma trapezoidal, com pressão máxima da ordem de 0,1 YH a partir do primeiro nível de estroncas. Este resultado é coerente com os máximos deslocamentos laterais medidos, da ordem de 0,1 %H. São também tecidas considerações quanto ao alívio das cargas de encunhamento ou de pré-compressão, mostrando-se a sua interação com o efeito da dilatação térmica das estroncas, principalmente para paredes rígidas, onde existe, ademais, o problema da incorporação efetiva das cargas nominais. / The measurements in full-sized outs accomplished in the first line of the Subway in São Paulo have shown that, besides the accidental factors such as the local variations in the soil, the constructive details and the extent and uniformity of prestressing, the temperature affects the loads carried by the individual struts. As a matter of fact, these loads were up to or more than times greater than those originated from the earth pressure and preloading. The first published work of the temperature effect on strut load seems to have been written fifteen years ago, but is was soon recognized that its contribution was difficult to evaluate. The contingent aspect of the problem was brought about in this study and is related with sun rays incidence angle, the presence and/or absence of barriers like buildings close to the excavations, the ventilation conditions inside the cuts, and so on. They were responsible for the accidental temperature increment distribution on the strut levels. A linear response between load and temperature in the braces was found out. This led to the construction of a mathematical model, to simulate the field conditions formulated by means of the Finite Element Method. It allowed the identification of the most relevant parameters that affect the ratio of the increment of load to that of temperature (load-temperature ratio). The difficulties placed by the contingencies mentioned above were overcome by the introduction of the concept of the maximum load-temperature ratio, and their envelope, set up by applying the mathematical model to the instrumented cute and by letting the temperature increments assume values in ranges effectively observed in thefiled. Practical formulas were developed to figure up the maximum load-temperature ratio that seem to be well-founded to braced cuts using both flexible walls (piles, lagging and wales) or rigid walls (cast-in-place concrete). The analysis also showed how to make use of these findings to include the temperature effect in the design of braced cuts. Another achievement of this study refers to the fact that apparent earth pressure diagrams will have to be drawn by correcting the measured loads of the temperature effects. A procedure is proposed to carry out the separation of loads in individual struts in their components, caused by the earth pressure, the preloading or wedging and the temperature effects. This separation was partly done in the sites investigated in the Subway in São Paulo and induced to a trapezoidal envelope for the apparent earth pressure distribution. The maximum earth pressure value, starting at the first strut level, was figured on 0.1YH, which was in agreement with the measured lateral displacements (smaller than 0.1% H). Some considerations were also made in relation to the wedging or the preloading influence on the loads in other brace levels and their interaction with the temperature effect. Warning measures have to be taken in order to achieve the designed preload in the braces whenever cast-in-place concrete walls are built.

Apresenta-se um estudo sobre a fragilização por hidrogênio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos. O trabalho experimental envolveu ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos com diferentes microestruturas (ferrita, perlita esferoidizada, ferrita + perlita, perlita com fases intercelulares), introduzindo-se hidrogênio por decapagem e por carregamento catódico. Os resultados experimentais permitiram verificar que a introdução de hidrogênio favoreceu a ocorrência de modos frágeis de fratura, modos estes que a microestrutura tenha tendência a apresentar (fratura por clivagem em ferrita e perlita e fratura intergranular em materiais ferríticos nos quais proporcionou-se a segregação de fósforo para contorno de grão). As trincas de clivagem bem como as áreas de fratura intergranular tendem a situar-se em tôrno dos nódulos de grafita. As evidências experimentais indicam que a localização preferencial de trincas de clivagem e de fratura intergranular junto aos nódulos de grafita seria devido, principalmente, ao acúmulo de hidrogênio provocado pela concentração de deformação plástica nestas regiões. / A study carried out on hydrogen embrittlement in ductile cast irons and blackheart malleable irons is presented. The experiments were made with ductile cast irons and blackheart malleable irons with different microstructures (ferrite, spheroidized pearlite, ferrite + pearlite, pearlite with intercelullar phases), the hydrogen being introduced by pickling and by cathodic charging. The results obtained have shown that hydrogen promotes the occurrence of brittle modes of fracture, whose modes the microstructures had a tendency to present (fracture by cleavage in ferrite and pearlite, and intergranular fracture in ferritic materials in which the segragation of phosphorus to grain boundaries was promoted). The cleavage cracks as well as the intergranular fracture área were more prone to forma round the graphite nodules. The experimental evidences show that the prefered localization of the cleavage cracks and intergranular fracture around the graphite nodules resulted mainly from the accumulation of hydrogen caused by the concentration of plastic deformation in these areas. Thus, in ductile cast Irons and blackheart malleable Irons, due to the stress concentration effect caused by the graphite nodules, under condititons of previous introduction of hydrogen followed by the mechanical stress, the previous distribution of hydrogen at interfaces or grain boundaries would not be the main factor in hydrogen embrittlement (fracture mode and localization of hydrogen induced cracks). The principal effects would be the concentration of stresses and plastic deformation near the graphite nodules, the contribution of the matrix in redistributing local strains and the tendency of the microstructure to the occurrence of brittle fracture mechanisms. Based on this study some suggestions are indicated for the selection of cast Irons for applications where hydrogen is present.

Este trabalho está relacionado com o estudo das instalações propulsoras para navios porta contêineres e tem como objetivo estabelecer diretrizes para que um estaleiro de pequeno porte desenvolva o projeto e análise de instalações propulsoras deste tipo de navios. Analisa-se inicialmente a evolução dos navios porta contêineres ao longo do tempo e as tendências para as próximas gerações destes navios, apresentando as diferentes classificações aplicadas para este tipo de navio. Em particular, são examinadas as instalações propulsoras empregadas em navios porta contêineres, constatando-se que estes navios há uma predominância marcante de instalação propulsora Diesel direta, com exceção dos navios do tipo Pequeno Alimentador, que utilizam instalação Diesel com redução. Em seguida mostra-se como as características de projeto dos modernos navios porta contêineres estabelecem requisitos sobre os motores Diesel de baixa rotação, tanto em termos de características operacionais como de parâmetros geométricos. Uma parte importante do trabalho consiste na definição das diretrizes para o projeto e analise das instalações propulsoras para navios porta contêineres. Para isto, é descrito o procedimento de projeto da instalação, que inclui o cálculo da resistência e dos parâmetros propulsivos, bem como o projeto do hélice e seleção da máquina principal. Inclui-se também um procedimento para analise do desempenho da instalação propulsora, para diferentes condições de operação. Apresenta-se como ilustração a aplicação dos procedimentos de projeto e análise de desempenho da instalação propulsora a um navio porta contêineres do tipo Pequeno Alimentador. Finalmente são listadas as conclusões da dissertação e recomendações para continuação do trabalho. / This thesis is related to the study of propulsive power plants for container ships and has the objective of establishing directives so that a shipyard of small capacity of production develops the project and the analysis of propulsion systems for this type of ships. Initially, the evolution of the ships that carry containers is analyzed in a period of time and the tendencies of the ships for the next generations, also showing how the container ship is classified. In particular, the propulsive installation in container ship are examined, noting that there is a predominance of the direct Diesel propulsive installation in these ships, with the exception of small feeder ships, that use Diesel installation with reduction gearbox. In addition, it is shown how the characteristics of project of the modern container ship establish requirements on the diesel engines of low rotation, as much as in terms of operational characteristics as in geometric parameters. An important part of this work consists on the definition of the directives for the project and the analysis of the propulsive installations for container ship. Therefore, the procedure of the installation of the project is described, which includes the calculation of the resistance and the propulsive parameters, as well as the project of the helix and the selection of the main engine. The procedure for the analysis of performance of the propulsive installation is also included, for different conditions of operation. As an illustrative example, the application of the procedures of the project and the analysis of performance of the propulsive installation for a small feeder container ship is presented. Finally, the conclusions of the work are listed, as well as the recommendations for the future continuation of the work.

O trabalho tem por objetivo fazer uma ampla análise das proteções utilizadas no desacoplamento entre a planta termoelétrica industrial operando em co-geração e um grande sistema elétrico. São também analisados os vários tipos de plantas termoelétricas e suas formas operacionais, com relação a planta industrial e a rede da concessionária. Para estes casos foram consideradas as proteções específicas para cada tipo de planta em função das possíveis perturbações a que estas estiverem envolvidas. São apresentadas as principais proteções utilizadas nestes casos, o principio operacional destes relés, e ainda as tecnologias disponíveis para estes componentes. O modelo dinâmico das cargas é analisado com maior precisão, especificamente para o caso das plantas estudadas. Sendo que esse parâmetro tem sido avaliado de forma superficial nos grandes estudos de estabilidade, que nem sempre consideram o desempenho dinâmico das cargas no seu barramento de utilização. Também são analisados os aspectos práticos para determinar a localização das proteções na rede interna, em função da topologia existente e do nível de tensão em que opera a autogeração, caracterizando o comportamento esperado para cada proteção escolhida. Algumas conclusões são tiradas para o modelo de proteção empregada no desacoplamento da autogeração, para as plantas com processos contínuos, enfocando principalmente os problemas de colapso de tensão durante as perturbações, antes e depois da proteção atuar. Também apresentamos um caso típico, por meio de uma simulação dinâmica, onde foram consideradas as principais perturbações provenientes da rede externa e com o sistema isolado, definindo as proteções específicas para este caso simulado. / This paper\'s aim is a broad analysis of the protection elements used for the disconnection of an industrial thermoelectric plant, operating in cogeneration mode, from an important electric public service system. The different types of thermoelectric plant are analysed, considering their relations with the industrial plant and the public network. The usual protections have been considered for each type of plant as a function of the disturbances to which they could be subjected. The main protection elements used in these cases, their operational principles, and the available technologies have been discussed. The dynamic model of the loads has been analysed with greater precision than usual for the plants under consideration. This aspect has been treated superficially in the present stability studies, which not always account for the dynamic performance of loads at their connection bars. The practical considerations that determine the location of protection elements in the plant internal net are analysed as a function of the circuit topology and generation voltage level, showing the behaviour to be expected for each chosen protection. Some conclusions have been drawn for the protection model used for self-generation disconnection in industrial plants with continuous processes, with special regard for the voltage collapse problems during the disturbances, before and after protection operation. A typical case is also presented, by means of dynamicsimulation, considering the main disturbances introduced by the external network and also for the system when isolated, establishing the specific protection to be used in the case under study

Neste trabalho se pesquisou a identificação por subespaços para modelos de sistemas lineares invariantes no tempo em espaço de estados operando em tempo discreto, aplicado a sistemas em malha aberta e malha fechada. Dentro da identificação em malha aberta foram estudados os casos determinístico e estocástico determinístico para os métodos MOESP e N4SID. Como resultado deste estudo se apresentou um novo método, MON4SID, que usa a técnica MOESP para encontrar a matriz de observabilidade estendida e N4SID para recuperar as matrizes do sistema, a partir dos dados de entrada e saída. Duas variantes do método MON4SID são apresentadas para o caso determinístico e uma para determinístico - estocástico. Para verificar seu desempenho, este método foi aplicado a três tipos de processos: processo MIMO, sistema SISO e um processo benchmark MIMO da Shell. Foram usados nove algoritmos para identificar os diferentes processos e seus resultados foram comparados. Em todos eles o método MON4SID teve um bom desempenho. Para o caso de identificação em malha fechada, foram estudados os métodos MOESPC e N4SIDC para malha fechada. Estes métodos surgem como uma extensão dos métodos aplicados para malha aberta, mas a forma de solucionar o problema para malha fechada é diferente, por exemplo, o método MOESP computa um sistema global a partir do qual as matrizes da planta e do controlador são estimadas, através de uma redução de ordem e o método N4SID computa as matrizes da planta através do problema de mínimos quadrados, mas é necessário conhecer os parâmetros de Markov do controlador. Como resultado deste estudo foi apresentado o método MON4SIDC, o qual se baseia no método MON4SID para malha aberta. Este novo método usa a técnica MOESP para computar o sistema global e depois as matrizes da planta são estimadas por meio do método dos mínimos quadrados. Neste método não é necessário ter nenhum conhecimento do controlador. Um sistema simulado é usado para avaliar o desempenho do algoritmo MON4SIDC e seu resultado é comparado com outros algoritmos existentes na identificação para malha fechada PEM, N4SIDC, ARXS e MOESPC. O método MON4SIDC teve um bom desempenho, inclusive para sistemas com ruído, o que não aconteceu para o caso PEM e ARXS. / In this work it was researched subspace identification for models of linear time invariant systems in state space operating in discrete time, applied to open and closed loop systems. In the open loop identification the deterministic and stochastic - deterministic cases were studied for the methods MOESP and N4SID. As a result of this study a new method MON4SID is presented, which uses the technique MOESP to find the extended observability matrix and N4SID to compute the system matrices, from a set of input-output measurements. Two variants of the method MON4SID are presented for the case deterministic and one for deterministic - stochastic. To verify its performance, this method was applied to three types of processes: process MIMO, system SISO and a MIMO benchmark process of Shell. Nine algorithms were used to identify the different processes and their results are compared. In all of them the method MON4SID had a good performance. For the closed loop identification, the methods MOESPC and N4SIDC were studied. These methods appear as an extension of the methods applied for open loop identification, but the form of solving the problem for closed loop is different. For instance, the method MOESP computes a global system from which the plant matrices and controller matrices are computed through an order reduction and the method N4SID computes the plant matrix through the problem of least squares, but it is necessary to know the Markov parameters of the controller. As a result of this study the method MON4SIDC was presented, which uses the method MON4SID for open loop. This new method uses the technique MOESP to compute the global system and the plant matrices are estimated through the problem of least squares. In this method it is not necessary to have any knowledge about the controller. A simulated system is used to evaluate the performance of the algorithm MON4SIDC and its results are compared with other existent algorithms for closed loop identification: PEM, N4SIDC, ARXS and MOESPC. The method MON4SIDC presented a good performance, even with systems with noise, what did not occur with PEM and ARXS.

O trabalho tem por objetivo fazer uma ampla análise das proteções utilizadas no desacoplamento entre a planta termoelétrica industrial operando em co-geração e um grande sistema elétrico. São também analisados os vários tipos de plantas termoelétricas e suas formas operacionais, com relação a planta industrial e a rede da concessionária. Para estes casos foram consideradas as proteções específicas para cada tipo de planta em função das possíveis perturbações a que estas estiverem envolvidas. São apresentadas as principais proteções utilizadas nestes casos, o principio operacional destes relés, e ainda as tecnologias disponíveis para estes componentes. O modelo dinâmico das cargas é analisado com maior precisão, especificamente para o caso das plantas estudadas. Sendo que esse parâmetro tem sido avaliado de forma superficial nos grandes estudos de estabilidade, que nem sempre consideram o desempenho dinâmico das cargas no seu barramento de utilização. Também são analisados os aspectos práticos para determinar a localização das proteções na rede interna, em função da topologia existente e do nível de tensão em que opera a autogeração, caracterizando o comportamento esperado para cada proteção escolhida. Algumas conclusões são tiradas para o modelo de proteção empregada no desacoplamento da autogeração, para as plantas com processos contínuos, enfocando principalmente os problemas de colapso de tensão durante as perturbações, antes e depois da proteção atuar. Também apresentamos um caso típico, por meio de uma simulação dinâmica, onde foram consideradas as principais perturbações provenientes da rede externa e com o sistema isolado, definindo as proteções específicas para este caso simulado. / This paper\'s aim is a broad analysis of the protection elements used for the disconnection of an industrial thermoelectric plant, operating in cogeneration mode, from an important electric public service system. The different types of thermoelectric plant are analysed, considering their relations with the industrial plant and the public network. The usual protections have been considered for each type of plant as a function of the disturbances to which they could be subjected. The main protection elements used in these cases, their operational principles, and the available technologies have been discussed. The dynamic model of the loads has been analysed with greater precision than usual for the plants under consideration. This aspect has been treated superficially in the present stability studies, which not always account for the dynamic performance of loads at their connection bars. The practical considerations that determine the location of protection elements in the plant internal net are analysed as a function of the circuit topology and generation voltage level, showing the behaviour to be expected for each chosen protection. Some conclusions have been drawn for the protection model used for self-generation disconnection in industrial plants with continuous processes, with special regard for the voltage collapse problems during the disturbances, before and after protection operation. A typical case is also presented, by means of dynamicsimulation, considering the main disturbances introduced by the external network and also for the system when isolated, establishing the specific protection to be used in the case under study

Neste trabalho se pesquisou a identificação por subespaços para modelos de sistemas lineares invariantes no tempo em espaço de estados operando em tempo discreto, aplicado a sistemas em malha aberta e malha fechada. Dentro da identificação em malha aberta foram estudados os casos determinístico e estocástico determinístico para os métodos MOESP e N4SID. Como resultado deste estudo se apresentou um novo método, MON4SID, que usa a técnica MOESP para encontrar a matriz de observabilidade estendida e N4SID para recuperar as matrizes do sistema, a partir dos dados de entrada e saída. Duas variantes do método MON4SID são apresentadas para o caso determinístico e uma para determinístico - estocástico. Para verificar seu desempenho, este método foi aplicado a três tipos de processos: processo MIMO, sistema SISO e um processo benchmark MIMO da Shell. Foram usados nove algoritmos para identificar os diferentes processos e seus resultados foram comparados. Em todos eles o método MON4SID teve um bom desempenho. Para o caso de identificação em malha fechada, foram estudados os métodos MOESPC e N4SIDC para malha fechada. Estes métodos surgem como uma extensão dos métodos aplicados para malha aberta, mas a forma de solucionar o problema para malha fechada é diferente, por exemplo, o método MOESP computa um sistema global a partir do qual as matrizes da planta e do controlador são estimadas, através de uma redução de ordem e o método N4SID computa as matrizes da planta através do problema de mínimos quadrados, mas é necessário conhecer os parâmetros de Markov do controlador. Como resultado deste estudo foi apresentado o método MON4SIDC, o qual se baseia no método MON4SID para malha aberta. Este novo método usa a técnica MOESP para computar o sistema global e depois as matrizes da planta são estimadas por meio do método dos mínimos quadrados. Neste método não é necessário ter nenhum conhecimento do controlador. Um sistema simulado é usado para avaliar o desempenho do algoritmo MON4SIDC e seu resultado é comparado com outros algoritmos existentes na identificação para malha fechada PEM, N4SIDC, ARXS e MOESPC. O método MON4SIDC teve um bom desempenho, inclusive para sistemas com ruído, o que não aconteceu para o caso PEM e ARXS. / In this work it was researched subspace identification for models of linear time invariant systems in state space operating in discrete time, applied to open and closed loop systems. In the open loop identification the deterministic and stochastic - deterministic cases were studied for the methods MOESP and N4SID. As a result of this study a new method MON4SID is presented, which uses the technique MOESP to find the extended observability matrix and N4SID to compute the system matrices, from a set of input-output measurements. Two variants of the method MON4SID are presented for the case deterministic and one for deterministic - stochastic. To verify its performance, this method was applied to three types of processes: process MIMO, system SISO and a MIMO benchmark process of Shell. Nine algorithms were used to identify the different processes and their results are compared. In all of them the method MON4SID had a good performance. For the closed loop identification, the methods MOESPC and N4SIDC were studied. These methods appear as an extension of the methods applied for open loop identification, but the form of solving the problem for closed loop is different. For instance, the method MOESP computes a global system from which the plant matrices and controller matrices are computed through an order reduction and the method N4SID computes the plant matrix through the problem of least squares, but it is necessary to know the Markov parameters of the controller. As a result of this study the method MON4SIDC was presented, which uses the method MON4SID for open loop. This new method uses the technique MOESP to compute the global system and the plant matrices are estimated through the problem of least squares. In this method it is not necessary to have any knowledge about the controller. A simulated system is used to evaluate the performance of the algorithm MON4SIDC and its results are compared with other existent algorithms for closed loop identification: PEM, N4SIDC, ARXS and MOESPC. The method MON4SIDC presented a good performance, even with systems with noise, what did not occur with PEM and ARXS.

Este trabalho está relacionado com o estudo das instalações propulsoras para navios porta contêineres e tem como objetivo estabelecer diretrizes para que um estaleiro de pequeno porte desenvolva o projeto e análise de instalações propulsoras deste tipo de navios. Analisa-se inicialmente a evolução dos navios porta contêineres ao longo do tempo e as tendências para as próximas gerações destes navios, apresentando as diferentes classificações aplicadas para este tipo de navio. Em particular, são examinadas as instalações propulsoras empregadas em navios porta contêineres, constatando-se que estes navios há uma predominância marcante de instalação propulsora Diesel direta, com exceção dos navios do tipo Pequeno Alimentador, que utilizam instalação Diesel com redução. Em seguida mostra-se como as características de projeto dos modernos navios porta contêineres estabelecem requisitos sobre os motores Diesel de baixa rotação, tanto em termos de características operacionais como de parâmetros geométricos. Uma parte importante do trabalho consiste na definição das diretrizes para o projeto e analise das instalações propulsoras para navios porta contêineres. Para isto, é descrito o procedimento de projeto da instalação, que inclui o cálculo da resistência e dos parâmetros propulsivos, bem como o projeto do hélice e seleção da máquina principal. Inclui-se também um procedimento para analise do desempenho da instalação propulsora, para diferentes condições de operação. Apresenta-se como ilustração a aplicação dos procedimentos de projeto e análise de desempenho da instalação propulsora a um navio porta contêineres do tipo Pequeno Alimentador. Finalmente são listadas as conclusões da dissertação e recomendações para continuação do trabalho. / This thesis is related to the study of propulsive power plants for container ships and has the objective of establishing directives so that a shipyard of small capacity of production develops the project and the analysis of propulsion systems for this type of ships. Initially, the evolution of the ships that carry containers is analyzed in a period of time and the tendencies of the ships for the next generations, also showing how the container ship is classified. In particular, the propulsive installation in container ship are examined, noting that there is a predominance of the direct Diesel propulsive installation in these ships, with the exception of small feeder ships, that use Diesel installation with reduction gearbox. In addition, it is shown how the characteristics of project of the modern container ship establish requirements on the diesel engines of low rotation, as much as in terms of operational characteristics as in geometric parameters. An important part of this work consists on the definition of the directives for the project and the analysis of the propulsive installations for container ship. Therefore, the procedure of the installation of the project is described, which includes the calculation of the resistance and the propulsive parameters, as well as the project of the helix and the selection of the main engine. The procedure for the analysis of performance of the propulsive installation is also included, for different conditions of operation. As an illustrative example, the application of the procedures of the project and the analysis of performance of the propulsive installation for a small feeder container ship is presented. Finally, the conclusions of the work are listed, as well as the recommendations for the future continuation of the work.