[pt] Este trabalho apresenta modelo para avaliação quantitativa da confiabilidade de sistemas a partir do conhecimento das confiabilidades individuais dos componentes, sua configuração física e dos requisitos de desempenho do sistema. O modelo tem como base Diagramas Lógicos e caracteriza-se por ser versátil e de fácil aplicação em estudos de alternativas de projeto em qualquer especialidade de engenharia. Para implementação do modelo desenvolveu-se programa computacional de uso amigável com interface gráfica. São apresentados testes com sistemas realistas. / [en] This work presents a model for quantitative analysis of the systems reliability considering the knowledge of each component reliability and its physical configuration, as well as on the system performance requirements. This model is based on Logical Diagrams and distinguishes itself by its versatility and easiness of application in project alternative studies in any branch of engineering. In order to implement the model, we developed a user-friendly software with a graphic interface. Moreover, we present several tests with realistic systems.

[pt] A metodologia da Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) reúne um conjunto de práticas que possibilita a criação, de modo sistemático e racional, de programas de manutenção focados na preservação das funções de sistemas dos quais as máquinas são componentes, o que tem levado a um crescente interesse em sua aplicação aos mais diversos contextos industriais. São apresentados aqui os fundamentos da metodologia e é feita uma aplicação de seus princípios à revisão do programa de manutenção preventiva atualmente adotado por FURNAS Centrais Elétricas S.A. para secionadores de alta tensão. Pretendeu-se, com isto, verificar a aplicabilidade e exercitar a adaptação da MCC a equipamentos de subestações elétricas, obtendo-se resultados que indicam não haver empecidos para a aplicação da metodologia a subestações de energia elétrica, mas apontam para a necessidade de se avaliar a eficiência de tal aplicação, através de uma análise e custos e benefícios. / [en] The methodology of Reliability-Centered Maintenance combine practices and theoretical finds from the Field of Reliability Engineering to design, in a systematic and rational way, maintenance programs focused on the functions of the systems instead of their components. This dissertation presents an application of the basic principles of RCM methodology to the revision of FURNAS Centrais Elétricas’s switchs’ maintenance program. The aim of this application is to verify the adaptation of RCM methodology to high voltage electrical equipaments. The results achieved suggests that RCM is a universally applicable methodology but management must be sure that benefits are greater than costs before to decide to apply this methodology to a particular installation.

[pt] Uma empresa de energia elétrica tem por obrigação garantir a continuidade e a qualidade do serviço prestado. A fim de incentivar a qualidade do serviço, a ANEEL introduziu penalidades nos contratos com as concessionárias de serviços públicos de transmissão de energia elétrica caso as instalações de transmissão sejam desligadas, por acidente, falha de equipamento ou manutenção programada. Com base nas práticas de Manutenção Centrada na Confiabilidade, este trabalho propõe uma determinação dos intervalos de manutenção programada para minimizar as penalidades pagas por uma empresa de transmissão de energia elétrica devido ao desligamento de equipamentos. Desenvolveu-se um método para a determinação das probabilidades em regime permanente dos estados que representam os desligamentos do sistema de proteção e suas respectivas taxas de transição, utilizando-se técnicas de Freqüência e Duração. A taxa de falha dos equipamentos foi determinada tendo como base dados do sistema de proteção coletados ao longo de onze anos, onde as manutenções programadas foram realizadas a cada três anos. Determinou-se a taxa de falha do sistema de proteção considerando-se outros intervalos fixos para a manutenção programada. Para cada intervalo fixo de manutenção, supôs-se que a taxa de falha encontrase na região onde ela é constante. Nesta região as falhas ocorrem aleatoriamente é podem ser descritas por uma função densidade de probabilidade exponencial. Para uma concessionária, é preferível assumir mais riscos a ter que pagar penalidades por manutenções programadas, enquanto que para uma outra é recomendável ser cautelosa é pagar mais por realização de manutenções programadas assumindo menos riscos de pagamentos por indisponibilidade não programada. Foram experimentados ní­veis de riscos aceitáveis ao problema utilizando-se técnicas da teoria econômica. / [en] An electrical utility has for obligation to guarantee the continuity and the quality of the given service. In order to stimulate the quality of the service the Brazilian energy agency introduced penalties in contracts with the electrical utilities of transmission in case the transmission installations is off for accident, failure of equipment or scheduled maintenance. On the basis of practical Reliability Centered Maintenance, this thesis considers a determination of maintenance intervals to minimize the economical impacts due to equipment disconnection. These disconnections are represented through the probabilistic model of the protection of transmission systems. A method for determination of the steady states probabilities of the protection system and its transitions rates was developed using techniques of Frequency and Duration. The failure rate of the component was determined using data collected from protection of transmission systems throughout eleven years, where the maintenances had been carried through every three years. It was determined the protection failure rate considering others intervals of maintenance. For each interval of maintenance, one assumed that the failure rate meets the useful life period and is characterized by a constant hazard rate. The useful life period follows a good approximation to an exponential curve. For a utility it is preferable to take more risks of component failure than to have to pay penalties for maintenances, whereas for another one is recommendable to be cautious and pay more for accomplishment of maintenances taking little risks of payments for unavailability do to component failure. Techniques of the economic theory had been tried in order to determine reasonable levels of acceptable risks to the problem.

[pt] Este trabalho apresenta um método geral e prático, baseado em técnicas de convolução discreta, para avaliar o valor esperado e a variância dos índices de perda de carga associados a um sistema de geração. O método proposto trata as indisponibilidades das unidades geradoras e os valores estimados para os picos de carga como variáveis aleatórias, especificadas por médias e variâncias, e modela, sem qualquer restrição, geradores com estados de capacidade intermediários. Também é mostrado como as técnicas de Transformada Rápida de Fourier podem ser aplicadas na solução deste problema. O algoritmo proposto é aplicado a vários sistemas de geração, incluindo o sistema teste de confiabilidade do IEEE, e os resultados são discutidos. / [en] This work presents a pratical and general method based on discrete convolution techniques for evaluating the expectation and variance of the loss of load índices, for a single-area system, by treating forced outage rates and forecast peak loads as random variables with specified means and variances. The proposed method easily accounts for partial forced outage rates associated with unit derated states, without any restrictions. Also, it is shown how fast Fourier transtorm techniques can be used to carry out the discrete convolution. The proposed algorithm is applied to typical generating systems including the IEEE Reliability Test System, and the results are discussed.

[pt] Um algoritmo de Fluxo de Potência Probabilístico (FPP) permite avaliar a probabilidade de ocorrência de certos eventos em um sistema de potência, baseado em seu desempenho passado, na previsão das demandas e nas disponibilidades das unidades geradoras e equipamentos de transmissão. Tais eventos são sobrecargas, sobre/subtensões e insuficiência de geração de potência ativa/reativa. As probabilidades ou riscos associados a tais eventos são medidas ou índices de adequação relacionando cargas, equipamentos disponíveis e a política operativa. Pode-se dizer que a formulação de FPP mais realista até hoje proposta possui duas restrições básicas. A primeira é a dificuldade de se obter simultaneamente e de forma eficiente, todos os índices de adequação. A segunda está relacionada com a precisão do algoritmo para as grandezas reativas, mesmo para níveis de incerteza não muito elevados. Neste trabalho, além de ser proposto um novo algoritmo de solução que resolve as restrições anteriormente citadas de forma bastante simples e eficaz, são demonstradas diversas aplicações dos algoritmos de FPP e também definidas metodologias de utilização desta ferramenta em estudos de planejamento da operação e da expansão, ressaltando-se ainda as similaridades com a análise de confiabilidade global de sistemas de potência. A aplicação dos métodos de FPP, obtendo informações adicionais para complementar a abordagem determinística convencional, tem demonstrado ser uma ferramenta auxiliar bastente útil no processo de tomada de decisão. As vantagens da inclusão deste algoritmo no rol de técnicas imprescindíveis aos engenheiros vem incentivando o uso desta abordagem de maneira mais ampla. / [en] A Probabilistic Power Flow Algorithm (PPF) allows the practical evaluation of the probability of occurrence of power system events, based on their historical performance, load forecast and availability of generating units and transmission equipment. Such events are overlads, undervoltages, overvoltages and indufficiency of active/reactive power generation. The probabilities or risks associated to these events are adequacy measures, or indices, linking loads, available equipment and operational policies. The practical PPF formulations available in literature present two main drawbacks. The first one is related with the computational difficulty in simultaneously obtaining all basic adequacy indices, within an efficient computational scheme. The second is related with the accuracy of calculated reactive figures, even in the case of modest uncertainty levels. In this work, a new, simple and efficient PPF algorithm, which alleviates the previous drawbacks, is proposed. Several practical applications of the proposed PPF algorithm are described as well as methodologies for its use in operational and expansion planning. Also, the similarities between PPF and composite reliability evaluation algorithms are emphasized. The application of PPF methods, providing additional information to the conventional deterministic approaches, has shown to be a very important auxiliary tool in the decision making process, thus contributing for the broad use of probabilistic methods.

[pt] Este trabalho apresenta diversas metodologias para o cálculo de pagamento pela reserva de capacidade do sistema. A remuneração da reserva oferecida pelo sistema vem sendo cada vez mais discutida, principalmente, devido ao aumento de competição no setor elétrico e sua possível influência negativa na confiabilidade de suprimento. O estudo da confiabilidade do sistema tem uma ligação direta com este problema, pois os seus índices podem medir a importância da reserva de potência para o desempenho do sistema. Da mesma forma, a precificação de reserva procura refletir os requisitos de confiabilidade do sistema. Com isto é esperado que os agentes procurem agregar reserva ao sistema quando devidamente compensados por isto. As diversas maneiras de obterem-se os índices de confiabilidade são apresentadas, bem como as vantagens e desvantagens de cada uma. Os métodos discutidos são importantes para o sistema brasileiro, pois levam em consideração a confiabilidade composta geração- transmissão. Em um país com grande extensão territorial e com uma malha de transmissão na avaliação do risco do sistema. Foram utilizados como casos exemplos para este trabalho um sistema teste de 3 barras criado especialmente para este estudo, o IEEE-MRTS (IEEE-Modified Realiability System), e um equivalente do Sistema Sul-Sudeste Brasileiro. Finalmente, são discutidas as diversas maneiras que os agentes podem pagar e receber pela reserva operativa. O objetivo é tentar reduzir ao máximo a grande variância existente neste pagamento, pois se este valor for calculado em tempo real, é fácil perceber que os geradores receberão muito pouco em épocas de pequena demanda de energia, e por outro lado, receberão altas quantias nos instantes de pico de carga ou períodos secos. / [en] This work presents various methodologies for the calculation of payment through system capacity reserve. The remuneration of energy reserve offered by the system is been more and more discussed, mainly owing to increase of competition in electrical sector and its possible negative influence in supply reliability. The study of system reliability has a direct connection to this problem, because their indices can measure the importance of energy reserve for the performance of the system. Furthermore, the reserve tariff tries to reflect system reliability requirements. So, the system wait for investments of agents, when their receive correct remuneration for this. The various ways of getting the reliability indices are shown, as well as the advantages and disadvantages of each one. The methods discussed are important for the Brazilian System because they take into consideration the generation-transmission reliability, while the methods used in the majority of other countries only taking consideration the generation. In large countries and with a transmission network completely interconnected as in Brazil, it is indispensable the study of the impact of transmission network in the evaluation of system risk. The cases studies for this work have used the IEEE-MRTS (IEEE-Modified Reliability System), a test system of three buses specially designed for this study and a equivalent of South-Southeast Brazilian Case (SSB). Finally, different way that agents can pay or receive in a accord with capacity of operative reserve are discussed. The objective is to try to reduce the maximum the great variation existing in this payments, because if this value was calculated in real time is easy to see that the generation will receive much less in time of low energy demand, and on the other hand, will receive high amounts in times of the load peak or dry periods.

[pt] O aumento da complexidade dos sistemas nos últimos anos, particularmente dos sistemas digitais, exige o desenvolvimento de técnicas de avaliação da segurança de funcionamento destes sistemas, muitas técnicas têm sido desenvolvidas. Apresentamos, aqui, um programa para a avaliação de sistemas. Utilizamos, para tal, a estrutura dos processos Markovianos. Este programa permite, além da avaliação da confiabilidade, um novo tipo de análise, ou seja, a análise combinada confiabilidade/Ganhos. / [en] The high complexity of the systems in the last recent years, particularly the digital systems, requires the development of technics for systems confiability evaluations. Many of these technics have been developed. Here, we present a computation program for systems evaluation. We utilize, for that, the markovien processes structure. Besides from helping evaluate the confiability, this program give us a new type of analysis. The combined analysis; confiability/rewards.

[pt] A teoria clássica de finanças considera que os investidores racionais são capazes de arbitrar ou desfazer distorções provocadas por investidores menos racionais ou providos de sentimento. Entretanto, distorções persistentes nos preços de ativos de mercado levam a crer que há limites à arbitragem. Novos modelos visam a entender como fatores comportamentais influenciam o retorno futuro das ações, de modo a explicar as flutuações de mercado e indicar a formação de bolhas especulativas. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo construir um índice de sentimento do mercado brasileiro de janeiro de 2002 a dezembro de 2009, verificando as relações entre o sentimento do mercado e a precificação das ações em períodos subseqüentes. Dentre as variáveis para a construção do índice de sentimento, lança-se mão de indicadores relacionados a transações na Bolsa de Valores de São Paulo e na Comissão de Valores Mobiliários brasileira, além do índice de confiança do consumidor. Os resultados deste estudo empírico indicam que há uma relação negativa entre o sentimento dos investidores e a precificação dos ativos no trimestre subseqüente, sendo esta relação mais forte em empresas que apresentam maior risco e menor valor de mercado. / [en] The classical finance theory considers that rational investors are capable of arbitrate or offset distortions provoked by less rational investors. However, persistent distortions in asset pricing suggest that there are limits to arbitrage. New models intend to understand how behavioral factors influence the stock return in subsequent periods, in order to explain market fluctuation and the formation of speculative bubbles. The main objective of the present work is to build a sentiment index of the Brazilian market, from January 2002 until December 2009, verifying the relations between market sentiment and the value of some stocks in the subsequent period. Among the variables used in the sentiment index, there are indicators related to transactions in the São Paulo Stock Exchange and the Brazilian Securities and Exchange Commission and the consumer confidence index. The results of this empirical study indicate that there is a negative relation between the investors’ sentiment and the asset pricing in the following quarter. This relation is stronger in companies that are riskier and have smaller market value.

[pt] Em todo projeto de estruturas de engenharia existem incertezas associadas às propriedades dos materiais, às propriedades geométricas e aos carregamentos. Essas incertezas geralmente são consideradas através de fatores de segurança. A análise de confiabilidade aplicada ao projeto de estruturas é uma ferramenta que permite avaliar a probabilidade de falha da estrutura para um determinado modo de comportamento e a sensibilidade deste projeto em relação às variáveis consideradas. Neste trabalho são aplicadas estratégias de avaliação da confiabilidade das vigas principais de uma ponte existente de concreto armado, as quais são verificadas no estado limite último na flexão simples e no estado último de serviço na formação de fissuras, segundo as recomendações da NBR6118:2003. Foram desenvolvidas rotinas com o auxílio do programa Matlab para avaliar a probabilidade de falha da ponte segundo o método de simulação de Monte Carlo e o método FORM (First Order Reliability Method). Também é realizada uma análise de sensibilidade para analisar a influência de cada variável na confiabilidade da ponte. / [en] In the project of engineering structures, some design variables are usually taken as deterministic, although there are uncertainties associated with loads, material and geometrical properties. The use of safety factors is the most common strategy to deal with these uncertainties. The reliability analysis of structures is a tool to assess the probability of structural failure in a certain behavior and the sensitivity of this failure in relation to each variable considered. This work is concerned with the reliability analysis of the main beams of an existing bridge made of reinforced concrete, which is checked at the ultimate limit state in simple bending and the ultimate state of service in the formation of cracks as recommended by NBR6118: 2003. Matlab routines are developed in order to assess the probability of failure of the bridge using two methods: Monte Carlo simulation and FORM (First Order Reliability Method). Additionally, a sensitivity analysis is performed in order to analyze the influence of each variable in the reliability of the bridge.

[pt] Neste trabalho apresenta-se um procedimento que envolve técnicas de inspeção baseada em risco (IBR) e adequação ao uso, baseados nas recomendações API 581 e 579 respectivamente, para gerenciar a integridade estrutural de equipamentos estáticos e tubulações sujeitos a perda de espessura por corrosão. O risco de falha de um equipamento é analisado de forma quantitativa através do cálculo da probabilidade de falha (PoF) e da conseqüência de falha (CoF). Uma visão geral da IBR e da análise de risco é introduzida e seus objetivos, vantagens e desvantagens são analisados. A deterioração da parede metálica de equipamentos sujeitos à corrosão causa um aumento da PoF ao longo do tempo. Esse aumento da PoF depende da taxa de dano, da qualidade da previsão da taxa e ainda da eficiência dos métodos de inspeção usados para detectar e quantificar essa taxa. A falha de um equipamento pode resultar em conseqüências tais como danos aos equipamentos vizinhos, danos às pessoas, parada e perda de produção, contaminação do meio ambiente e danos à imagem da empresa. Com base nesse procedimento, desenvolveu-se um programa para o gerenciamento da integridade de equipamentos. Com o programa é possível estabelecer um plano de inspeção para o equipamento, levando-se em conta a eficiência dos métodos de inspeção, com o objetivo de manter o equipamento abaixo de um risco de falha, dado como admissível. Apresenta-se então, um exemplo de aplicação no qual um vaso separador de óleo e gás está sujeito à corrosão interna e corrosão externa. A PoF e a CoF do equipamento são calculadas de forma quantitativa. Um plano para realização de inspeções é proposto, sempre se respeitando os prazos máximos estabelecidos pela NR-13, considerando-se a eficiência da inspeção (interna, externa e teste hidrostático) adequada para detecção e acompanhamento do mecanismo de dano (corrosão interna e corrosão externa atmosférica) atuante no vaso. Verifica-se então que com o plano proposto, consegue- se controlar o risco de falha, possibilitando assim um melhor aproveitamento dos recursos de inspeção. É verificado também se o vaso, na época da inspeção, estará adequado ao uso nas condições de operação estabelecidas. / [en] This dissertation deals with the general concepts of risk and risk based inspection (RBI) and presents a procedure that integrates risk based inspection and fitnessfor- service tools as presented in API 581 and API 579 respectively, to manage the structural integrity of static equipments and piping subjected to a corrosion mechanism. Risk of failure is quantitatively assessed by calculating the product of probability of failure (PoF) and consequence of failure (CoF). Equipment deterioration leads to an increase of PoF along time, which is dependent on damage rate, confidence on rate prediction, and inspection tools effectiveness in detecting and quantifying the damage. The equipment failure may result in some consequences outcomes such as safety and health impact; production losses; maintenance and reconstruction cost; and environmental impact. A computer program to manage the equipment integrity was developed based on the RBI procedure. It allows to design and optimize an inspection plan for the equipment, taking in the consideration the amount of inspection activity and its effectiveness, while maintaining risk under a tolerable level. An application example is developed for an oil and gas separator which is subjected to internal and external corrosion. PoF and CoF are calculated quantitatively. The inspection plan proposed follows the Brazilian regulation concerned to boilers and pressure vessels (NR-13) in what refers to the maximum inspection intervals, considering the inspection effectiveness (external, internal and hydrostatic test) used to detect and evaluate the damage mechanism. It is showed that the proposed inspection plan will maintain the risk of a failure under a certain tolerable level and will provide better application of inspection resources.