[pt] Em uma ferrovia, o veículo interage dinamicamente com a superestrutura (trilhos, palmilha e dormentes) e a subestrutura (lastro, sublastro e sub- base). O conforto dos passageiros, a vibração no solo e a freqüência dos trabalhos, de manutenção tanto dos veículos como também dos trilhos são determinadas considerando-se que todos os elementos estruturais interagem entre si. A resposta de cada componente estrutural é sensível µa pressão do eixo da roda no trilho, µas irregularidades na superfície do trilho e µa velo- cidade do trem, que está relacionada com à velocidade crítica na ferrovia (velocidade da fase mínima com que as ondas se propagam no trilho e no dormente). No projeto de uma nova ferrovia, como também na própria ava- liação das condições de trabalho de ferrovias existentes, todos os aspectos brevemente mencionados acima têm que ser levados em conta em um modelo matemático. A interação trilho-palmilha-dormente-lastro é representada por um modelo unidimensional em que os trilhos são representados por vigas de Timoshenko, assim como os dormentes; o lastro é representado por uma fundação elástica com amortecimento viscoso. A interação local entre tri- lho e dormente é simulada utilizando um elemento de treliça com rigidez e amortecimento. As propriedades mecânicas de cada componente da ferro- via são na maioria dos casos desconhecidas, principalmente as propriedades do lastro. Para cada elemento, são desenvolvidas as equações de equilíbrio entre esforços e deslocamentos. As equações de equilíbrio global são dadas por um desenvolvimento em série das matrizes de massa, rigidez e amorte- cimento em função de uma freqüência circular de vibração. O interesse final é a resposta transiente no domínio do tempo, obtida utilizando técnicas de superposição modal. Por fim, são propostos três modelos globais para a ferrovia, obtidos considerando algumas modificações no dormente. / [en] In a railway, the vehicle interacts dynamically with a track superstructure (rails, rail pad and sleepers) and sub-structure (ballast, sub-ballast, sub- grade). Passengers' comfort, environmental loading (ground vibration) and frequency of maintenance works of vehicles as well as of the track are deter- mined by the way all the structural elements interact. The response of each single structural component is sensitive to the wheel-axle pressure on the track, the effects of joint in un welded rails, the unevenness of wheel and rail, and the train speed as referred to the track critical velocity (minimum phase velocity of bending waves propagating in the track rails, supported by the ballast). An important issue is for example how the ballast will be affected when old, soft, timber sleepers and replaced by much, stiffer, pres- tressed concrete elements, and how newly introduced irregularities propa- gate along the track, among uncountable mathematical model possibilities, the presents a rail-pad-sleeper-ballast model mainly based on an assemble of Timoshenko beam elements (for the rail) including, in case of the sle- epers, elastic foundation (for the ballast) and viscous damping. The local interaction of the rail-pad-sleeper set is simulated with a bar element that includes damping. The dissertation reports on the numerical model, which relies on exact, dynamic beam and truss elements derived on a variational basis for the frequency-domain analysis. The model enable the assessment of the vibration characteristics of a rail track, the inverse evaluation of se- veral mechanical properties of the structural components and eventually, if everything goes well, the assessment of a dynamic behavior of the rail track actual service load. Theoretical basis for transient analysis is the advanced mode superposition technique. Finally, are proposed three global models for the railway, obtained considering some modifications in the sleeper.

As fibras naturais estao ganhando espaco no mercado como materia-prima por apresentarem caracteristicas desejaveis para aplicacoes industriais, por ser um material renovavel, biodegradavel e de baixo custo. Neste sentido, a exploracao da celulose vem crescendo, inclusive no estudo de compositos polimericos reforcados com fibras naturais. Este trabalho visa primeiramente a obtencao de hibridos celulose/oxido de niobio hidratado a partir do tratamento e modificacao do bagaco de cana-de-acucar, e posteriormente a geracao de compositos de matriz de polietileno de baixa densidade (PEBD) e carga de celulose modificada. O Nb2O5.nH2O foi gerado pelo metodo da precipitacao convencional, partindo-se de niobio metalico. Os hibridos foram produzidos nas proporcoes de 10, 20, 30 e 40% de oxido e caracterizados utilizando-se as seguintes tecnicas: difracao de raios X (DRX), espectroscopia de absorcao no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG), calorimetria exploratoria diferencial (DSC) e microscopia eletronica de varredura (MEV). Os resultados indicam que houve boa interacao entre a fibra de celulose e o oxido de niobio hidratado em todas as proporcoes estudadas. Pelas curvas DSC em atmosfera oxidativa pode-se observar que o Nb2O5.nH2O agiu como um agente retardante a chamas. A proporcao do hibrido definida para a geracao dos compositos foi 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Inicialmente foram fabricados os compositos reforcados apenas com celulose branqueada, (x)PEBD/(100-x)Cel, com x = 5, 10, 15 e 20, e realizado o estudo de suas propriedades fisico-quimicas: FTIR, TG, DSC, MEV; e dos testes mecanicos. A partir dos dados obtidos definiu-se a proporcao 5% de reforco para a geracao dos compositos reforcados com o hibrido, 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, e tambem com a adicao do agente compatibilizante: polietileno modificado com anidrido maleico (PE-g-AM), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-AM. A insercao das fibras de celulose a matriz polimerica gera um material mais resistente e rigido e com menor deformacao, assim como a presenca do Nb2O5.nH2O. O PE-g-AM aumenta o valor do modulo elastico. A utilizacao de uma menor granulometria de carga promove uma maior dispersao e uniformidade da celulose da matriz. A dispersao das fibras na matriz dificulta o processo migracao das cadeias moleculares do PEBD, diminuindo o grau de cristalinidade. Os valores de ?Hf mostram que a adicao do inorganico enfraquece a interacao interfacial da matriz com o reforco, diminuindo a ?Hf e a XC. A presenca do Nb2O5.nH2O nos compositos gera um aumento da Tf. / Natural fibers are in prominent position in the researches as raw material for presenting characteristics desirable for industrial applications; it is a renewable material, biodegradable and low cost. Thus, the exploration of cellulose has been growing, including the study of polymer composites reinforced with natural fibers. This study primarily aims to obtain hybrids cellulose/hydrous niobium oxide from the treatment and modification of sugarcane bagasse, and subsequently the generation of composites with matrix of low density polyethylene (LDPE) and modified cellulose as reinforcement. The Nb2O5.nH2O was generated by the conventional precipitation method, starting from niobium metal. The hybrids were produced in proportions of 10, 20, 30 and 40% of oxide and characterized using the following techniques: x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated good interaction between the cellulose fiber and niobium oxide hydrate in all ratios studied. For the DSC curves in oxidative atmosphere can be observed that the Nb2O5.nH2O acted as an agent flame retardant. The proportion of the hybrid set for the generation of composites was 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Initially were manufactured composites reinforced only with bleached cellulose, (x)LDPE/(100-x)Cel, with x = 5, 10, 15 and 20, and was conducted the study the physicochemical properties: FTIR, TGA, DSC, SEM; and mechanical properties by the tensile tests. According to this results was defined the percentage of 5% for the generation of composites reinforced with hybrid 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, and also with the addition of compatibilizing, polyethylene modified with maleic anhydride (PE-g-MA), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-MA. The inclusion of cellulose fibers to the polymer matrix creates a material more resistant and rigid and with a smaller deformation, as well as the presence of Nb2O5.nH2O. The PE-g-MA increases the value of elastic modulus. The use of a smaller particle size of load promotes greater uniformity and dispersion of the cellulose in the matrix. The dispersion of fibers in the matrix hinders the migration process of the molecular chains of LDPE, reducing the degree of crystallinity. ZHf values show that the addition of inorganic weakens the interaction at the matrix with the reinforcement, decreasing ZHf and XC. The presence of the Nb2O5.nH2O in composites generates an increase in Tf.

As fibras naturais estao ganhando espaco no mercado como materia-prima por apresentarem caracteristicas desejaveis para aplicacoes industriais, por ser um material renovavel, biodegradavel e de baixo custo. Neste sentido, a exploracao da celulose vem crescendo, inclusive no estudo de compositos polimericos reforcados com fibras naturais. Este trabalho visa primeiramente a obtencao de hibridos celulose/oxido de niobio hidratado a partir do tratamento e modificacao do bagaco de cana-de-acucar, e posteriormente a geracao de compositos de matriz de polietileno de baixa densidade (PEBD) e carga de celulose modificada. O Nb2O5.nH2O foi gerado pelo metodo da precipitacao convencional, partindo-se de niobio metalico. Os hibridos foram produzidos nas proporcoes de 10, 20, 30 e 40% de oxido e caracterizados utilizando-se as seguintes tecnicas: difracao de raios X (DRX), espectroscopia de absorcao no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG), calorimetria exploratoria diferencial (DSC) e microscopia eletronica de varredura (MEV). Os resultados indicam que houve boa interacao entre a fibra de celulose e o oxido de niobio hidratado em todas as proporcoes estudadas. Pelas curvas DSC em atmosfera oxidativa pode-se observar que o Nb2O5.nH2O agiu como um agente retardante a chamas. A proporcao do hibrido definida para a geracao dos compositos foi 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Inicialmente foram fabricados os compositos reforcados apenas com celulose branqueada, (x)PEBD/(100-x)Cel, com x = 5, 10, 15 e 20, e realizado o estudo de suas propriedades fisico-quimicas: FTIR, TG, DSC, MEV; e dos testes mecanicos. A partir dos dados obtidos definiu-se a proporcao 5% de reforco para a geracao dos compositos reforcados com o hibrido, 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, e tambem com a adicao do agente compatibilizante: polietileno modificado com anidrido maleico (PE-g-AM), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-AM. A insercao das fibras de celulose a matriz polimerica gera um material mais resistente e rigido e com menor deformacao, assim como a presenca do Nb2O5.nH2O. O PE-g-AM aumenta o valor do modulo elastico. A utilizacao de uma menor granulometria de carga promove uma maior dispersao e uniformidade da celulose da matriz. A dispersao das fibras na matriz dificulta o processo migracao das cadeias moleculares do PEBD, diminuindo o grau de cristalinidade. Os valores de ?Hf mostram que a adicao do inorganico enfraquece a interacao interfacial da matriz com o reforco, diminuindo a ?Hf e a XC. A presenca do Nb2O5.nH2O nos compositos gera um aumento da Tf. / Natural fibers are in prominent position in the researches as raw material for presenting characteristics desirable for industrial applications; it is a renewable material, biodegradable and low cost. Thus, the exploration of cellulose has been growing, including the study of polymer composites reinforced with natural fibers. This study primarily aims to obtain hybrids cellulose/hydrous niobium oxide from the treatment and modification of sugarcane bagasse, and subsequently the generation of composites with matrix of low density polyethylene (LDPE) and modified cellulose as reinforcement. The Nb2O5.nH2O was generated by the conventional precipitation method, starting from niobium metal. The hybrids were produced in proportions of 10, 20, 30 and 40% of oxide and characterized using the following techniques: x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated good interaction between the cellulose fiber and niobium oxide hydrate in all ratios studied. For the DSC curves in oxidative atmosphere can be observed that the Nb2O5.nH2O acted as an agent flame retardant. The proportion of the hybrid set for the generation of composites was 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Initially were manufactured composites reinforced only with bleached cellulose, (x)LDPE/(100-x)Cel, with x = 5, 10, 15 and 20, and was conducted the study the physicochemical properties: FTIR, TGA, DSC, SEM; and mechanical properties by the tensile tests. According to this results was defined the percentage of 5% for the generation of composites reinforced with hybrid 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, and also with the addition of compatibilizing, polyethylene modified with maleic anhydride (PE-g-MA), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-MA. The inclusion of cellulose fibers to the polymer matrix creates a material more resistant and rigid and with a smaller deformation, as well as the presence of Nb2O5.nH2O. The PE-g-MA increases the value of elastic modulus. The use of a smaller particle size of load promotes greater uniformity and dispersion of the cellulose in the matrix. The dispersion of fibers in the matrix hinders the migration process of the molecular chains of LDPE, reducing the degree of crystallinity. ZHf values show that the addition of inorganic weakens the interaction at the matrix with the reinforcement, decreasing ZHf and XC. The presence of the Nb2O5.nH2O in composites generates an increase in Tf.

[pt] Apesar do crescimento exponencial da instalação de novas usinas eólicas nos últimos anos, a matriz energética Brasileira é composta, principalmente, por usinas hidrelétricas. Uma das principais características dos sistemas de geração com predominância hidráulica é a forte dependência dos regimes hidrológicos. Atualmente, o setor elétrico brasileiro utiliza a Energia Natural Afluente para gerar cenários hidrológicos a partir de um modelo PAR. Tal modelo é ajustado a partir dos parâmetros estimados do histórico da série temporal, isto é, não considera quaisquer informações exógenas que possam afetar os regimes hidrológicos e, consequentemente, a produção de energia. Estudos recentes identificaram que o uso de variáveis climáticas na modelagem de séries de afluências nas bacias brasileiras pode servir como fator de diminuição de incertezas devido a existência de correlação entre essas variáveis. Também foram identificados benefícios ao decompor as séries hidrológicas em sinal e ruído e utilizar somente o sinal para a modelagem. Neste contexto, o desenvolvimento de modelos híbridos que combinem técnicas de de composição das séries hidrológicas e modelos de séries temporais com variáveis exógenas são objetos de estudo deste trabalho,assim como o desenvolvimento de modelos que associem tais variáveis de formação-linear e periódica. Essas novas abordagens contemplam o uso das técnicas de decomposição SSA e MSSA em combinação com PAR, a aplicação do modelo PARX e o desenvolvimento do modelo PGAM. Como conclusão tem-se que os modelos aplicados se mostraram eficientes para os objetivos propostos e também apresentaram melhor performance, em alguns casos, quando comparados com modelos já publicados na literatura. / [en] Despite the exponential growth of wind farms in recent years, the Brazilian energy matrix is mainly composed of hydroelectric plants.One of the main characteristics of hydroelectric generation systems is the strong dependence on hydrological regimes. Currently, the Brazilian electric sector uses the Natural Energy In flow to generate hydrological scenarios from a PAR model.Such model is adjusted from the estimated parameters of the time series history, that is, it does not consider any exogenous information that could affect the hydrological regimes and, consequently, the energy production. Recent studies indicate that the use of climatic variables in the modeling of inflow series in the Brazilian basins may serve as a factor to reduce uncertainties due to the existence of correlation between these variables. It was also identified benefits by decomposing hydrological series into signal and noise and using only the signal for modeling. In this context, the development of hybrid models that combine techniques of decomposition of the hydrological series and time series models with exogenous variable are study objects of this work, as well as the development of models that associate such variables in a non-linear and periodic way. These new approaches contemplate the use of SSA and MSSA decomposition techniques in combination with PAR, the application of the PARX and the development of the PGAM model. As conclusion, the applied models were efficient for the proposed objectives and also presented better performance, in some cases, when compared with models already published in the literature.

[pt] Este trabalho tem por objetivo investigar um método para auxiliar na quantificação de características sísmicas do subsolo. O modelo sísmico bidimensional de reflexão usa a equação Normal Move Out (NMO), para calcular os tempos de trânsito das ondas sísmicas, tipo P, refletidas em camadas isotrópicas e inclinadas. Essa equação usa a velocidade raiz quadrática média RMS como valor representativo das velocidades intervalares das camadas unidas. No processo de inversão para múlltiplas camadas, as velocidades RMS representam o problema principal para estimar as velocidades intervalares. Conseqüentemente, o método proposto estima sequencialmente os parâmetros do modelo sísmico, para resolver esse problema a partir dos tempos de trânsito com Algoritmos Genéticos Híbridos (algoritmo genético e algoritmo Nelder Mead Simplex). Os tempos de trânsito são sintéticos e a estimação de parâmetros é tratada como um problema de minimização. Com o método proposto foi obtido um alto grau de exatidão, além de reduzir o tempo de computação em 98,4 % em comparação com um método de estimação simultânea de parâmetros. Para aliviar a complexidade e a demora na geração de um modelo em três dimensões se contrói um modelo sísmico em três dimensões formado com modelos bidimensionais, sob cada unidade retangular da malha de receptores do levantamento sísmico, para camadas isotrópicas curvadas, com variações suaves das pendentes e sem descontinuidades. Os modelos bidimensionais formam polígonos que representam as superfícies de interface que são projetadas sob os retângulos da malha. Dois conjuntos de superfícies poligonais são gerados para auxiliar na localização das camadas. / [en] The objective of the present work is to investigate a method to help in the quantification of seismic characteristics underground. The two-dimensional seismic model of reflection employs the equation Normal Move Out (NMO) to calculate the travel times of P waves reflected on inclined and isotropic layers. This equation uses the root mean square velocity as a representative value of the joined layers velocities. At the inversion process, for multiple layers, the root mean square velocities are the main problem to estimate the layer velocities. Consequently, to solve that problem, the proposed method estimates sequentially the parameters of the seismic model using travel times and the Hybrid Genetic Algorithms (Genetic algorithm and the Nelder Mead Simplex algorithm). The travel times are synthetic and the estimation of parameters is treated as a minimization problem. With proposed method was obtained high grade of accurate, and the reduction of 98.4 % of computing time when it was compared to a simultaneous parameters estimation method. For decreasing the complexity and the delay to generate the models in three dimensions is proposed the construction of a three-dimensional seismic model formed with two-dimensional models, under every rectangular cell of the mesh of receptors of the seismic survey, for curved isotropic layers with soft variations in the gradient and without discontinuities. The two-dimensional models form polygons that represent the surfaces of interfaces that are designed under the rectangles of the surface or soil. Two sets of polygonal surfaces are generated to help at the geometric localization of layers.

[pt] Esta dissertação investiga o desempenho de técnicas de inteligência computacional na previsão de carga em curto prazo. O objetivo deste trabalho foi propor e avaliar sistemas de redes neurais, lógica nebulosa, neuro-fuzzy e híbridos para previsão de carga em curto prazo, utilizando como entradas variáveis que influenciam o comportamento da carga, tais como: temperatura, índice de conforto e perfil de consumo. Este trabalho envolve 4 etapas principais: um estudo sobre previsão de carga e sobre as variáveis que influenciam o comportamento da carga; um estudo da aplicação de técnicas de inteligência computacional em previsão de carga; a definição de sistemas de redes neurais, lógica fuzzy e neuro-fuzzy em previsão de carga; e estudo de casos. No estudo sobre previsão de carga, foi observada a influência de algumas variáveis no comportamento da curva de carga de uma empresa de energia elétrica. Entre estas variáveis se encontram alguns dados meteorológicos (Temperatura, Umidade, Luminosidade, Índice de conforto, etc.), além de informações sobre o perfil de consumo de carga das empresas. Também foi observado o comportamento da série de carga com relação ao dia da semana, sua sazonalidade e a correlação entre o valor atual e valores passados. Foi realizado um levantamento bibliográfico sobre a aplicação de técnicas de inteligência computacional na previsão de carga. Os modelos de redes neurais, são os mais explorados até o momento. Os modelos de lógica fuzzy começaram a ser utilizados mais recentemente. Modelos neuro-fuzzy são mais recentes que os demais, não existindo portanto, muita bibliografia a respeito. Os projetos de aplicação dos três modelos foram classificados quanto à sua arquitetura, desempenho, erros medidos, entradas utilizadas e horizonte da previsão. Foram propostos e implementados 4 sistemas de previsão de carga: lógica fuzzy, redes neurais, sistema neuro-fuzzy hierárquico e um sistema híbrido neural/neuro- fuzzy. Os sistemas foram especializados para cada dia da semana, pelo fato do comportamento da carga ser distinto entre estes dias. Para os sistemas neural, neuro-fuzzy e híbrido os dados também foram separados em inverno e verão, pois o perfil de consumo de carga é diferente nestas estações. O sistema com lógica fuzzy foi modelado para realizar previsões de curtíssimo prazo (10 em 10 minutos), utilizando para isto o histórico de carga, hora do dia e intervalo de dez minutos dentro da hora do dia. As regras do sistema foram geradas automaticamente a partir do histórico de carga e os conjuntos nebulosos foram pré-definidos. O sistema com redes neurais teve sua arquitetura definida através de experimentos, utilizando- se apenas dados de carga, hora do dia e mês como entradas. O modelo de rede escolhido foi com retropropagação do erro (backpropagation). Foram realizados testes incluindo outras entradas como temperatura e perfil de consumo. Para o sistema neuro-fuzzy foi escolhido um sistema neuro-fuzzy hierárquico, que define automaticamente sua estrutura e as regras a partir do histórico dos dados. Em uma última etapa, foi estudado um sistema híbrido neural/ neuro- fuzzy, no qual a previsão da rede neural é uma entrada do sistema neuro-fuzzy. Para os três últimos modelos as previsões realizadas foram em curto prazo, com um horizonte de uma hora Os sistemas propostos foram testados em estudos de casos e os resultados comparados entre si e com os resultados obtidos em outros projetos na área. Os dados de carga utilizados no sistema com lógica fuzzy foram da CEMIG, no período de 1994 a 1996, em intervalos de 10 minutos, para previsões em curtíssimo prazo. Os resultados obtidos podem ser considerados bons em comparação com um sistema de redes neurais utilizando os mesmos dados. Para os demais modelos foram utilizados os seguintes dados: dados horários de carga da Light e da CPFL, no períod / [en] This thesis examines the performance of computational intelligence in short term load forecasting. The main objective of the work was to propose and evaluate neural network, fuzzy logic, neurofuzzy and hybrid systems in the role of short term load forecast, considering some variables that affect the load behavior such as temperature, comfort indexes and consumption profile. The work consisted in four main steps: a study about load forecasting; the modeling of neural network systems, fuzzy logic and neurofuzzy related to load forecast; and case studies. In the load forecasting studies, some variables appeared to affect the behavior of the load curve in the case of electrical utilities. These variables include meteorological data like temperature, humidity, lightening, comfort indexes etc, and also information about the consumption profile of the utilities. It was also noted the distinct behavior of the load series related to the day of the week, the seasonableness and the correlation between the past and present values. A bibliographic research concerning the application of computational intelligence techniques in load forecasting was made. This research showed that neural network models have been largely employed. The fuzzy logic models have just started to be used recently. Neuro-fuzzy are very recent, and there are almost no references on it. The surveyed application projects using the three models were classified by its architecture, performance, measured errors, inputs considered and horizon of the forecast. In this work four systems were proposed and implemented for load forecasting: fuzzy logic, neural network, hierarchical neuro-fuzzy and hybrid neural/neuro- fuzzy. The systems were specialized for each day of the week, due to the different behavior of the load found for each of the days. For the neural network, neuro-fuzzy and hybrid, the data were separated in winter and summer, due to the different behavior of the load in each of the seasons. The fuzzy logic system was modeled for very short term forecasting using the historic load for each hour of the day, in steps of 10 minutes within each hour. The fuzzy system rules were generated automatically based on the historic load and the fuzzy sets were pre-defined. The system with neural network had its architecture defined through experiments using only load data, hour of the day and month as input. The network model chosen was the back- propagation. Tests were performed adding other inputs such as temperature and consumption profile. For the neural- fuzzy, a hierarchical neuro-fuzzy system, which defines automatically its structure and rules based on the historical data, was employed. In a further step, a hybrid neural/neuro-fuzzy was studied, so as the neural network forecast is the input for the neuro-fuzzy system. For the last three models, short term forecasting was made for one hour period. The proposed systems were tested in case studies, and the results were compared themselves and with results obtained in other projects in the same area. The load data of CEMIG between 1994 and 1996 was used in the fuzzy logic system in steps of 10 minutes for very short term forecasting. The performance was good compared with a neural network system using the same data. For the other models, short term load forecasting (I hour, 24 steps ahead) was done using the following data: load data of LIGHT and CPFL between 1996 and 1998; temperature (hourly for LIGHT and daily for CPFL); the codification of month and hour of the day; and a profile of load by consumption class. For doing. The error results obtained by the models were around 1,15% for the fuzzy logic, 2,0% for the neural network, 1,5% for the neuro-fuzzy system, and 2,0% for the hybrid system. This work has showed the applicability of the computational intelligence techniques on load forecasting, demonstrating that a preliminary study of the series and their relation with

[pt] Uma técnica bem conhecida para resolver problemas dependentes do tempo é a formulação, desses problemas, no domínio da frequência por meio da transformada de Laplace ou Fourier, com as consequêntes expressões apropriadas desses resultados utilizando inversões numéricas. Embora de fácil implementação, tais inversões numéricas, são computacionalmente dispendiosas quando resultados mais exatos são desejados e suscetíveis a instabilidades num´ericas. Para problemas de tipo difusão, o algoritmo de Gaver-Stehfest parece ser satisfatório. Problemas gerais de dinâmica demandam algoritmos mais robustos, usualmente baseados em expansões em séries de Fourier tal como foi proposto inicialmente por Dubner e Abate. Algoritmos de outros tipos já são implementados em softwares matemáticos tais como Matlab e Mathematica. A livraria de Fortran possui um algoritmo proposto por Crump e aperfei¸coado por de Hoog e colegas. Mais recentemente, foi proposto resolver problemas transientes de potencial e elasticidade pelo uso de uma técnica avançada de superposição modal que é aplicado a modelos de elementos finitos e elementos de contorno baseados em equilíbrio. O método começa com a formulação no domínio da frequência a qual leva a uma matriz de rigidez efetiva, simétrica-complexa (quando amortecimento viscoso é considerado), expressa como uma série de potências de frequência com matrizes generalizadas de rigidez, amortecimento e massa. Após a solução do problema de autovalor não linear associado, obtém-se uma solução modal avançada do problema, a qual permite uma rápida solução no domínio do tempo obtendo as expressões imediatamente de qualquer resultado de interesse. O objetivo deste trabalho é comparar o desempenho computacional da técnica de superposição modal avançada com as técnicas baseadas em transformadas inversas numéricas de Laplace como aplicações a problemas generais de grande porte. A bibliografia relevante é revista e as principais diferenças conceituais desses métodos são brevemente tratados. Todos os algoritmos são implementados em Fortran com o intuito de garantir uma base comum de comparação. Alguns resultados iniciais são mostrados, conclusões mais definitivas so poderão ser obtidas após uma grande série de simulações numéricas. / [en] An established technique to solve time-dependent problems is the formulation of a complete frequency-domain analysis via Laplace or Fourier transforms, with subsequent ad hoc expression of results by numerical inversion. Although usually easy to implement, such a transform inversion is computationally intensive, if accurate results are desired, and liable to numerical instabilities. For diffusion-type problems, the Gaver-Stehfest algorithm seems well suited. General dynamics problems demand more robust algorithms usually based on Fourier series expansions, as firstly proposed by Dubner and Abate. Algorithms of either kind are already implemented in mathematical languages such as Matlab and Mathematica. The Fortran library has a Fourier-series algorithm proposed by Crump and improved by de Hoog et al. More recently, it has been proposed to solve transient problems of potential and elasticity by using an advanced mode superposition technique that applies to equilibrium-based finite element and boundary element models. One starts with a frequency-domain formulation that leads to a complex-symmetric (if viscous damping is included), effective stiffness matrix expressed as a frequency power series with generalized stiffness, dumping and mass matrices. After solution of the associated complex-symmetric, non-linear eigenvalue problem, one arrives at an advanced modal solution of the problem, which leads to the straightforward solution in the time domain and the immediate expression of any results of interest. Aim of the present research work is to compare the computational efficiency of the proposed advanced modal analysis with the techniques based on numerical inverse transforms, as applied to general, large scale problems. The relevant literature is reviewed and the main conceptual differences of the investigated methods are briefly outlined. All algorithms are implemented in Fortran so as to assure a common basis of comparison. Some initial results are displayed, as more definitive conclusions can only be expected after a large series of numerical simulations.

[pt] O desenvolvimento consistente do método convencional dos elementos de contorno (CBEM), com a adição de conceitos da versão simplificada do método híbrido dos elementos de contorno (HBEM), proveniente do potencial variacional de Hellinger-Reissner, conduz-se a um processo computacionalmente mais econômico, sem a necessidade de ter sua precisão numérica reduzida para problemas de grande escala, podendo ser bidimensional ou tridimensional, de potencial ou elasticidade. Conseguiu-se mostrar que as matrizes de potencial duplo e simples do CBEM, H e G, respectivamente, cuja avaliação numérica requer a manipulação de integrais singulares e impróprias, podem ser obtidas de maneira expedita, eliminando-se quase toda a integração numérica, com exceção de algumas integrais regulares. Uma importante característica da formulação proposta, que advém da base variacional do HBEM, é a facilidade da obtenção de resultados em pontos internos, de maneira direta e sem a utilização de qualquer integral de contorno, já que a solução fundamental é a própria solução do problema. O presente trabalho pertence a um projeto cujo resultado final deve ser um código computacional para problemas de grande escala (milhões de graus de liberdade). Nesta fase, alguns exemplos numéricos foram testados para avaliar a aplicabilidade do método expedito, o seu esforço computacional e a convergência do resultado para as variáveis envolvidas no método. Para isso, foram implementados algoritmos para problemas bidimensionais de potencial e elasticidade - usando elementos lineares, quadráticos e cúbicos - e tridimensionais - usando elementos triangulares e quadrilaterais, lineares e quadráticos nos dois casos. Os códigos computacionais foram implementados focando na solução de problemas de grande escala. Espera-se que numa etapa final o projeto possa ser bem mais eficaz, com a incorporação de procedimentos do método fast multipole. / [en] The consistent development of the conventional boundary elements method (CBEM) by adding the concepts of the hybrid boundary element simplified method (HBEM) , from the Hellinger-Reissner variational potential leads to a computationally less intensive procedure, although not necessarily less accurate for large scale, two-dimensional or three-dimensional problems of potential and elasticity. It was shown that both single-layer and double-layer potential matrices, G and H, respectively, are obtained in an expeditious way that vanish almost any numerical integration, except for a few regular integrals, even G and H evaluation requires the handling of singular and improper integrals. The proposed formulation comes from the HBEM variational base and its evaluation at internal points is straightforward without the application of any boundary integral, since the fundamental solution is the analytical one. This work belongs to a project that aims a computer code for large-scale problems (millions of degrees of freedom). At this stage, some numerical examples were analyzed to evaluate the applicability of the method expeditious its computational effort and convergence of the results for the variables involved in the method. It was developed by the algorithms implementation for potential and elasticity problems. In the case of two-dimensional were employed linear, quadratic and cubic elements and to the three-dimensional case were employed triangular, quadrilateral, linear and quadratic elements in both cases. The computational codes were always implemented focused on solving largescale problems. It is expected that in a final stage of the project with the incorporation procedure of the method fast multipole, it can be more efficiently.

[pt] Devido às propriedades de banda larga e polarização circular, as antenas espirais tornaram-se bastante atrativas para diversos serviços de telecomunicações modernos e móveis. Neste trabalho uma antena espiral tipo fenda apoiada em uma cavidade cilíndrica metálica foi analisada. Por causa de sua geometria complexa, optou-se por um método numérico híbrido, realizado através de uma implementação de elementos mistos do método dos elementos finitos - integral de fronteira. Baseado nesta formulação, um programa computacional foi desenvolvido. Um grande esforço foi realizado a fim de escrever o programa de maneira que o armazenamento e as necessidades computacionais fossem mínimos, boa parte conseguida pela aplicação das condições de contorno na superfície metálica. Com o objetivo de melhor explorar a geometria do problema, definiu-se uma malha de elementos finitos onde a parte que cabia a abertura foi dividida em quadriláteros enquanto que no restante da superfície, elementos triangulares foram utilizados. Repetiu-se então esta malha ao longo da altura da cavidade, de maneira que hexaedros e prismas formaram a malha final. Para cada espécie de elemento, funções de base vetoriais específicas foram aplicadas. A fim de verificar a precisão do algoritmo, o mesmo programa computacional foi utilizado na análise de uma antena tipo fenda retangular, também apoiada em uma cavidade cilíndrica metálica. / [en] Known for the properties of broadband and circular polarization, spiral antennas have become sufficiently attractive for services of modern and mobile telecommunications. In this work a cavity-backed slot spiral antenna was analyzed. Because of its complex geometry, it was chosen a hybrid numerical method, carried through an implementation of mixing elements of the finite elements - boundary integral method. Based in this formulation, a computer program was developed. A great effort was carried out in order to write the program thus the computational storage and necessities were minimum, good part obtained by application of the boundary conditions on the metallic surface. With the goal of better exploring the geometry of the problem, a mesh of finite elements was defined where the part that fit the aperture was divided into quadrilaterals, while that in the rest of the surface, triangular elements were used. By repeating this mesh along the height of the cavity, hexahedrals and prisms formed the final mesh. For each kind of element, specific vector base functions were applied. In order to verify the accuracy of the algorithm, the same computational program was used in the analysis of a cavity-backed slot rectangular antenna.

[pt] Este trabalho aborda o projeto de antenas omnidirecionais de duplorefletores, onde o refletor principal é obtido a partir de uma geratriz circular. A antena é composta de refletores circularmente simétricos e concêntricos que são alimentados por uma corneta cônica coaxial excitada pelo modo TEM para a produção de polarização vertical. Para realizar este estudo são utilizadas técnicas de síntese e de análise eletromagnética rigorosa. A técnica de análise eletromagnética rigorosa é baseada na associação do Método de Casamento de Modos para representar os campos no interior do alimentador e do Método dos Momentos para solucionar as equações integrais para o campo elétrico e para o campo magnético e determinar a corrente elétrica induzidas sobre as paredes metálicas externas e a amplitude dos modos sobre a abertura da corneta. A técnica de síntese destas antenas é baseada na aplicação dos princípios da Ótica Geométrica para modelar o subrefletor que irá produzir uma distribuição de fase uniforme em uma abertura cônica colocada em frente ao refletor principal com geratriz circular. O estudo exploratório sobre o desempenho destas antenas é dividido em três partes. Na primeira, as soluções fornecidas pela síntese ótica e aproximações para os campos na abertura são utilizadas para identificar configurações de antenas compactas ou que maximizem o ganho ao longo do plano horizontal. Entretanto, pode-se obter uma melhor iluminação da área de cobertura através da inclinação do lobo principal (down tilt). Para reduzir o custo de fabricação de um conjunto de antenas que atendam diferentes áreas de cobertura, pode-se utilizar o mesmo refletor principal e modelar os subrefletores para deslocar a direção de máximo do diagrama. Assim, em uma segunda etapa do estudo paramétrico, são considerados alguns refletores principais, e, para cada um deles, é obtida uma família de subrefletores modelados para deslocar o máximo do diagrama no plano vertical. Esta estratégia se torna efetiva na medida em que o custo de fabricação do subrefletor é menor do que o do refletor principal. Na terceira parte, utilizando o método híbrido composto pelo Método do Casamento de Modos e pelo Método dos Momentos, é feito o modelamento da corneta coaxial TEM com o objetivo de reduzir sua perda de retorno e estender sua banda de operação. Por fim, ainda utilizando este método híbrido, é feita uma análise rigorosa das antenas duplo-refletoras propostas neste trabalho, procurando otimizar o desempenho destas antenas em termos do diagrama de radiação e da perda de retorno. / [en] This work presents a design study of omnidirectional dual-reflector antennas, where the main reflector is obtained from a circular generatrix. The antenna is composed of two concentric circularly symmetric reflectors and it is fed by a coaxial conical horn excited by TEM mode to produce vertical polarization. To obtain the subreflector surface, the study employs a GO synthesis technique to shape the subreflector in order to produce a uniform phase distribution in a conical aperture placed in front of the main reflector. To validate the results, it is employed a rigorous electromagnetic analysis technique based on the association of Mode Matching Technique to represent the fields inside the horn and Method of Moments to solve the integral equations of electric and magnetic fields. The solution of Method of Moments yields the induced electric current on the outer surface of the horn and the amplitude of the modes on the aperture of the horn. The exploratory study is divided in three parts. First, by using the GO approximations for the aperture fields, the geometry parameters are explored to identify compact antenna configurations that maximize the gain along the horizontal plane. However, a more uniform coverage of the ground can be obtained by tilting the main lobe. Thus, in a second step of the parametric study, it is considered a family of designs with the same main reflector and a set of subreflectors that are designed for different tilt angle of main lobe. This strategy is effective to reduce the manufacturing costs of a family of antennas designed to provide different coverage. Third, by using the hybrid method, the TEM coaxial horn is shaped to reduce the return loss and extend its operating band, and, finally, the overall antennas performance is optimized by controlling radiation pattern and return loss.