[pt] A avaliação da segurança das estruturas vem evoluindo do formato tradicional das Tensões Admissíveis para métodos mais racionais baseados em Estados Limites a partir de meados do século passado. A partir de finais deste século, se reconheceu a arbitrariedade na definição de coeficientes de majoração de cargas e minoração de resistências implícitas nestes métodos e ferramentas de análise de segurança baseadas em métodos probabilísticos têm sido desenvolvidos. Em paralelo a isso, busca-se desenvolver, dentro dos métodos determinísticos, processos mais compatíveis com as situações reais de ruptura das estruturas, como a abordagem por Segurança Global. As normas de projeto de estruturas vão progressivamente introduzindo estes novos métodos. Porém, ainda não se encontra na literatura uma análise sistemática para quantificação da segurança probabilística consequente da aplicação destes métodos. O objetivo deste trabalho é contribuir nesta avaliação de segurança em estruturas típicas de concreto armado, analisadas pelos métodos convencionais dos Estados Limites, pelos métodos de Segurança Global e por análises probabilísticas completas. Dentro das análises probabilísticas, procura-se superar uma grande dificuldade na aplicação dos métodos, que é a avaliação das características probabilísticas das variáveis, pela aplicação de uma abordagem Bayesiana, que permite uma reavaliação contínua das variáveis, assim como a aplicação nesta definição do julgamento de Engenharia do analista. Um ponto importante da análise de confiabilidade, quando é feita em seções isoladas de uma estrutura pode levar a resultados conservadores e enganosos, uma vez que as estruturas se comportam como um todo. / [en] Structural safety assessment has evolved from the traditional allowable stress design to more rational methods based on limit states. Current practice on the limit states verifications are based on the partial factor method. However, since the beginning of this century, the arbitrariness in the definition of the partial factors used to increase the values of the loads and to reduce the properties of the material has been recognized. This simplified procedure are often conservative and may lead to expensive upgrades. This situation has motivated the development of methods for safety verification based on a probabilistic approach. Parallel to this, it is sought to develop, within deterministic methods, processes more compatible with real situations of rupture of structures, such as the global safety approach. Structural design standards are progressively introducing these new methods. However, a systematic analysis for the quantification of probabilistic safety resulting from the application of these methods has not yet been found in the literature. The objective of this thesis is to contribute in this safety assessment of reinforced concrete structures, analyzed by the conventional methods of Limit States, by Global Safety methods and by complete probabilistic analyses. Within the probabilistic analyses, it is tried to overcome a great difficulty in the application of the methods that is the evaluation of the probabilistic characteristics of the variables, by the application of a Bayesian approach, that allows a continuous revaluation of the variables, as well as the application in this definition of "engineering judgment" of the analyst. . An important point of the analysis that the reliability analysis usually done in isolated sections of a structure can lead to conservative and misleading results, since the structures behave as a whole.

[pt] Este trabalho descreve um método de cálculo da confiabilidade da capacidade de geração de sistemas de potência, para fins de operação do mesmo. O objetivo desejado foi o de permitir uma discussão matemático- estatistica, no que diz respeito a determinação da reserva girante a ser mantida pelos sistemas de potência. Foram abordados conceitos básicos de confiabilidade e de processos de Markov. O trabalho é concluído com a apresentação de exemplos numéricos. / [en] This work describes a method of calculating the reliability of the generating capacity of power systems necessary in order to operate them. The purpose is to open a mathematical-statistical discussion about the definition of the spinning reserve to be maintained by the power systems. This work also touches on basic concepts of reliability and Marlov processes. It concludes with the presentation of numerical examples.

[pt] Este trabalho analisa o desempenho de sistemas de micro-ondas em visibilidade em função do comportamento dos equipamentos (taxa de falha e tempo de reposição) e das características de propagação (desvanecimento). Os modelos estudados correspondem às configurações dos sistemas usuais e diversos resultados numéricos são apresentados para ilustrar a formulação teórica. A confiabilidade dos equipamentos é estimada a partir de dados relativos aos sistemas da EMBRATEL ( Empresa Brasileira de Telecomunicações) e na parte de propagação são discutidas algumas expressões semi-empíricas para avaliar o efeito desvanecimento rápido. / [en] This work deals with the performance os line-of-sight microwave links as a function of equipment behavior (failure rate and reposition time) and the propagation caracteristics (fading). The studied models correspond to usual system configurations and several numerical results are presented to ilustrate the theoretical formulation. The equipment reliability is estimated from EMBRATEL ( Brasilian Telecommunications Enterprise) systems data and some semi-empirical expressions are discurred to take into account the fast fading effect.

[pt] Um estudo do atual estado da confiabilidade metrológica da Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) é apresentado. A questão da segurança é abordada em três aspectos principais: A segurança e desempenho dos equipamentos de TMS; a segurança em relação aos limites de exposição para operadores do equipamento e pacientes; e a segurança do protocolo terapêutico e dos parâmetros de tratamento. Propostas para um protocolo de relatório harmonizado e a base de uma possível futura norma técnica para equipamentos de TMS também são apresentadas. Os resultados de simulações e medições da densidade de fluxo magnético emitido por equipamentos de TMS de duas marcas são relatados, com os cálculos correspondentes das distâncias seguras em relação a exposição de operadores do equipamento, usando os métodos promulgados pelas diretrizes da Comissão Internacional de Proteção Contra a Radiação Não Ionizante (ICRNIP). Estas distâncias são então comparadas com estimativas prévias encontradas na literatura. O desenvolvimento das rotinas de simulação e do sistema de medição é descrito, incluindo possíveis futuras aplicações em outros estudos e aspectos metrológicos de incerteza de medição. / [en] A study of the current status of the metrological reliability of Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is presented. The matter of safety is approached in three major aspects: The safety and performance of the TMS devices; the safety regarding exposure limits for patients, staff and the general public; and the safety of the therapeutic protocol and of the treatment parameters. Proposals for a harmonized reporting framework and the basis for a possible future TMS safety and performance technical standard are also presented. The results of simulations and measurements of the magnetic flux densities emitted by two brands of TMS devices are reported, with the corresponding calculations for the safe distances regarding staff exposure, using the methods promulgated by the guidelines of the International Commission on Non Ionizing Radiation Protection (ICNIRP). These distances are compared to the previous estimates found in literature. The development of both the simulation routines and the measurement system are described, including possible future applications in other studies and metrological aspects of measurement uncertainty.

[pt] A avaliação de confiabilidade da capacidade de geração é extremamente útil em diversos estudos de planejamento da expansão, na avaliação dos riscos relacionados ao dimensionamento da reserva operativa e também na programação da manutenção de unidades geradoras. O principal objetivo é avaliar se uma determinada configuração de unidades de geração atende de forma aceitável à carga do sistema, assumindo que os equipamentos de transmissão sejam totalmente confiáveis e sem limitações de capacidade. Na última década, a inserção de fontes renováveis nos sistemas elétricos de potência tem crescido de forma acentuada, na grande maioria dos países desenvolvidos como também em desenvolvimento. As flutuações de suas capacidades de geração se tornaram parte da complexidade do problema de planejamento e operação de redes elétricas, uma vez que dependem das condições ambientais em que foram instaladas. Além disso, representações detalhadas da carga têm se tornado uma preocupação a mais de muitos planejadores, tendo em vista as análises de risco ao atendimento da demanda nessas redes. Novos modelos e ferramentas computacionais devem ser desenvolvidos para tratar dessas variáveis principalmente com dependência espaço-temporal. Esta dissertação apresenta diversos estudos para avaliar a confiabilidade da capacidade de sistemas de geração via simulação Monte Carlo quasi-sequencial (SMC-QS), considerando fontes de geração e carga com forte dependência espaço-temporal. Esta ferramenta é escolhida devido à sua fácil implementação computacional e capacidade de simular eventos cronológicos. A técnica de redução de variância denominada amostragem por importância baseada no método Cross Entropy (CE) foi utilizada em conjunto com a SMC-QS. As simulações terão como base o sistema teste IEEE-RTS 96, o qual é adequada-mente modificado para incluir fontes renováveis eólicas e hídricas. Portanto, o principal objetivo desta dissertação é definir a melhor maneira de lidar com as séries temporais representativas da geração renovável e carga, nos diferentes estágios do método SMC-QS via CE, de modo a maximizar sua eficiência computacional. Vários testes de simulação são realizados com o sistema IEEE-RTS 96 modificado e os resultados obtidos são amplamente discutidos. / [en] The reliability evaluation of the generating capacity is extremely useful in several expansion planning studies, in the assessment of risks related to the requirements of the operating reserve and also in the scheduling of maintenance of generating units. The main objective is to assess whether a given generating configuration meets the system load in an acceptable manner, assuming that the transmission equipment is completely reliable and without capacity limitations. In the last decade, the insertion of renewable sources in electrical power systems has grown markedly, in the vast majority of developed and developing countries. Fluctuations in their generation capacities have become part of the complexity of the problem of planning and operating electrical networks, since they depend on the environmental conditions in which they are installed. In addition, detailed representations of the load have become a concern among many planners, given the risk analyzes to meet demand in these networks. New computational models and tools must be developed to deal with these variables mainly with space-time dependence. This dissertation presents several studies to evaluate the reliability of the capacity of generation systems via quasi-sequential Monte Carlo simulation (QS-MCS), considering generation and load sources with strong space-time dependence. This tool is chosen due to its easy computational implementation and the ability to simulate chronological events. The variance reduction technique named importance sampling based on the cross-entropy (CE) method is used in conjunction with the QS-MCS. The simulations will be carried out with the IEEE-RTS 96 test system, which is adequately modified to include renewable wind and hydro sources. Therefore, the main objective of this dissertation is to define the best way to deal with the time series representing the renewable generation and load, in the different stages of the SMC-QS method via CE, in order to maximize its computational efficiency. Several simulation tests are performed with the modified IEEE-RTS 96 system and the obtained results are widely discussed.

[pt] A estimulação magnética transcraniana (EMT) é uma técnica não-invasiva utilizada no tratamento de distúrbios de origem neuropsiquiátrica, como transtornos de humor e alucinações auditivas. Por meio de uma técnica conhecida como neuromodulação, a atividade bioelétrica cerebral é estimulada a partir de correntes elétricas induzidas pela emissão de campo magnético alternado, em região anatômica cerebral previamente estabelecida segundo protocolos terapêuticos definidos, utilizando bobinas eletromagnéticas acopladas ao EMT, com modelos em forma de anel (ring), forma de oito (figure-of-eight), duplo cone (double cone), entre outros. A garantia da eficácia do tratamento e da segurança tanto dos pacientes quanto dos operadores do dispositivo depende da distribuição espacial da densidade de fluxo magnético emitida nas proximidades do equipamento de EMT, de acordo com o projeto da bobina de indução empregada. Um sistema multicanal de medição magnética (SMM) foi desenvolvido para avaliar a configuração da densidade de fluxo magnético gerada por dispositivos de estimulação magnética e em suas proximidades. Com o SMM é realizado o mapeamento magnético ao longo de um plano XY, sob as bobinas de modelos figure-of-eight e double cone, que inclui estudo de respostas, quando estimuladas com diferentes intensidades de saída e distâncias. Os resultados permitem caracterizar o decaimento da magnitude do campo, para os modelos de bobina figure-of-eight e double cone, em direção à região mais próxima da posição da mão do operador; e identificar, de forma preliminar, a distribuição da densidade de fluxo magnético em regiões mais superfíciais e o alcançe da penetração do estímulo destinado ao efeito terapêutico. / [en] Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a noninvasive technique used in the treatment of disorders of neuropsychiatric origin, such as mood disorders and auditory hallucinations. By means of a technique known as neuromodulation, cerebral bioelectrical activity is stimulated from electrical currents induced by the emission of an alternating magnetic field, in an anatomical region previously established according to defined therapeutic protocols, using electromagnetic coils coupled to EMT, with models in the form of ring, figure-of-eight, double cone, among others. The assurance of treatment and safety efficacy for both the patients and the device operators depends on the spatial distribution of the magnetic flux density emitted in the vicinity of the EMT equipment, according to the design of the induction coil employed. A multichannel magnetic measurement system (SMM) has been developed in order to evaluate the configuration of magnetic flux density generated by and around magnetic stimulation devices. With the SMM the magnetic mapping along an XY plane was performed under the coils of figure-of-eight and double cone models, which includes study of responses, when stimulated with varying output intensities and distances. The results allow to characterize the decay of the magnitude of the field for the figure-of-eight and double cone coil models towards the region closest to the position of the operator s hand and to identify, in a preliminary way, the distribution of the flux density magnetic properties in more superficial regions and the extent of penetration of the stimulus intended for the therapeutic effect.

[pt] Apresenta-se uma metodologia geral para a avaliação do risco sísmico em sistemas estruturais de engenharia civil com particularizações para edifícios e, a seguir, executam- se aplicações para exemplificar a proposta e para o desenvolvimento de procedimentos complementares aos adotados na prática por métodos determinísticos. Para tal, considera-se a excitação sísmica como um processo aleatório fracamente estacionário, definido por uma função de densidade de espectro de potência da aceleração do movimento do terreno e, no domínio da frequência, determinam-se funções semelhantes para as respostas estruturais. Considera-se, a seguir, o problema de primeira ultrapassagem, de acordo com a solução de Vanmarcke, para determinar a distribuição de probabilidade das respostas estruturais permanecerem abaixo dos níveis numericamente especificados, designados de barreiras. A partir dessas probabilidades, prossegue-se para desenvolver: - uma metodologia para análise de risco sísmico de estruturas prediais, incluindo uma fase preliminar de avaliação da ameaça sísmica para o território nacional; - recursos para avaliação do compromisso probabilístico entre uma função de densidade de espectro de potência da excitação sísmica, para uma região, e um espectro de resposta de projeto proposto para o mesmo local; - o conceito e o procedimento para geração de um espectro de resposta uniformemente provável a ser utilizado para análise do sistema principal e de um espectro de resposta acoplado uniformemente provável para o caso dos sistemas secundários; - uma comparação entre a capacidade a ações horizontais eólicas de estruturas prediais correntes, no Brasil, e o significado dessa resistência para os requisitos de demanda decorrente dos sismos prováveis; - um procedimento para geração de uma função de densidade de espectro de potência objetivo associada a um espectro de resposta de projeto prescrito. A implementação computacional da análise estrutural no domínio da frequência utiliza parcialmente o programa SASSI-2000 e a análise probabilística usa os programas APESS e CA desenvolvidos internamente ao trabalho. / [en] One presents a general methodology to the evaluation of the seismic risk to civil engineering structures, with emphasis to building systems, and in sequence a series of applications is made to exemplify this proposal and to develop complementary procedures to the deterministic structural analysis. On this way, one considers the structural seismic excitation as a weakly stationary random process mainly defined by a ground acceleration power density function and one determines, in the frequency domain, similar structural response quantity functions. One applies, to this response functions, the first passage problem solution according to Vanmarcke and so determining the distribution probability functions of these maximum structural response quantities to remain below specified numerical levels, which are called barriers. From these probability distributions, one proceeds to develop: − a methodology to the structural seismic risk analysis, including a previous phase to define the seismic hazard over the Brazilian territory; − tools to evaluated the probabilistic compromise between a power spectrum density function of the seismic excitation for a region and a design response spectrum proposed to the same area; − the idea of a uniformly probable design response spectrum and the procedures to generate this function to be used in the analyses of the primary system; and to produce a uniformly probable coupled response spectrum for the analyses of secondary systems; − a comparison between the wind horizontal action capacity of regular building structures in Brazil and the capability which would be expected to the seismic hazard; − a procedure to generate a target power spectrum density function for the seismic hazard probabilistically associated to a prescribed design response spectrum for a site. The computational support to the frequency domain structural analysis is taken partially from SASSI-2000 program and the probabilistic paths are made by APESS and CA programs which have been developed inside this work.

[pt] O dimensionamento de equipamentos sobressalentes se mostra como importante ferramenta de análise de investimento para o projeto e planejamento da operação e manutenção de qualquer sistema de grande porte. Não sendo diferente no que contempla o sistema de distribuição elétrica no cenário brasileiro. Os sistemas de distribuição, regulados pela Agência Nacional de Energia Elétrica, precisam fornecer energia de forma segura, estável e com índices de defeito extremamente baixos, tornando-se cabíveis punições monetárias no caso de descumprimento das normas estabelecidas. Um dos pontos de maior sensibilidade em um sistema de distribuição são as subestações existentes no mesmo, onde os defeitos impactam um número elevado de consumidores, além de possuir equipamentos de grande custo de aquisição. A redundância em sistemas desse porte poderia reduzir consideravelmente as falhas, mas demandaria um investimento inicial muito elevado. Sendo assim, a existência de estoque estratégico torna-se relevante, visando diminuir a duração das falhas com o menor investimento possível. Os transformadores apresentam grande relevância em uma subestação, sendo possível a análise de estoque de unidades fixas, que atenderiam apenas uma localidade ou região, e o estoque de unidades móveis, que poderiam atender, ainda que em caráter provisório, diferentes regiões atingidas. Esta dissertação apresenta uma metodologia probabilística para a definição da estratégia de dimensionamento dos estoques de equipamentos reservas ao longo do tempo, dando enfoque às unidades móveis, sendo possível avaliar a confiabilidade do sistema, comparar os investimentos e custos operacionais de diferentes cenários. Permite também que sejam consideradas questões importantes, como o envelhecimento dos equipamentos, o aumento da carga com características diferentes para cada unidade a possibilidade de transferência de carga de uma unidade avariada para outra em funcionamento. Essas premissas proporcionam dados mais precisos para análise de investimentos, por considerar as condições individuais dos equipamentos. A ferramenta básica de análise será a simulação Monte Carlo cronológica, de modo a capturar precisamente todas as características do problema em questão. A metodologia acima proposta é aplicada a um grupo de transformadores da classe 138-13,8 kV, 25 MVA, visando demonstrar a capacidade da metodologia de encontrar as soluções condizentes do ponto de vista técnico e econômico. / [en] The sizing of equipment spares is an important investment analysis for the design and planning of the operation and maintenance of any large system. These concepts can also be applied to electric distribution systems of the interconnected Brazilian network. Distribution systems, regulated by the Brazilian Electricity Regulatory Agency, need to supply energy in a secure, stable, and extremely low fault rate, making monetary penalties possible in case of non-compliance with established standards. One of the most sensitive points in a distribution system is its current substations, where failures impact a large number of consumers, besides having relatively high-cost equipment. Redundancy in systems of this type could considerably reduce failures, but would require a very high initial investment. Thus, the need of a strategic inventory becomes relevant, aiming to reduce the duration of the failures with the least possible investment. Transformers are of great importance in an electric power station, whose spare requirements are usually assessed, but would only serve a locality or region, while the stock of mobile units, although on a temporary basis, would serve to different affected regions. This dissertation presents a probabilistic methodology for assessing of spare transformer requirements and the associated inventory acquisition strategy over time, focusing on mobile units. It includes the evaluation of reliability indices and comparison of investment and operational costs for different scenarios. It also allows important issues to be considered, such as equipment aging, load increasing with different characteristics for each unit, and the possibility of load transfers from one faulty unit to another in operation. These assumptions provide more accurate input data for investment analysis, considering the individual conditions of equipment. The basic tool to be used is the chronological Monte Carlo simulation that accurately captures all characteristics of the problem being solved. The proposed methodology is applied to a group of transformers of the class 138-13.8 kV, 25 MVA, aiming to demonstrate the ability of the proposed method to find the appropriate solutions from a technical and economic points of view.

[pt] Este trabalho apresenta uma metodologia para a avaliação do impacto de incertezas associadas aos parâmetros estocásticos dos equipamentos nos índices de confiabilidade composta. Dois métodos são usados para estimar a variância dos índices. O primeiro utiliza um esquema de simulação Monte Carlo estratificada, onde uma avaliação de confiabilidade é realizada condicionada a cada amostra dos parâmetros estocásticos dos equipamentos. Neste esquema, além das médias e variâncias, são computadas distribuições empíricas para os índices de confiabilidade. O segundo método utiliza as sensibilidades dos índices de confiabiliade com relação a variações nos parâmetros estocásticos, obtidas como subproduto da avaliação de confiabilidade tradicional, para calcular analiticamente a variância dos índices. No esuqema de simulação Monte Carlo estratificada também são computados intervalos de confiança para as variâncias estimadas. Os intervalos de confiança das variâncias são usados para avaliar a precisão dos resultados obtidos analiticamente através de sensibilidades. A metodologia proposta é ilustrada em estudos de caso com o IEEE-Reliability Test System e uma configuração do Sistema Norte-Nordeste Brasileiro, prevista para o ano 2002 / [en] This work presents a methodology for evaluating the impact of uncertainties associated with stochastic parameters of equipament on the composite reliability índices. Two methods are used for the estimation of indices variances. The first one makes use of stratified Monte Carlo simulation scheme, where a reliability evaluation is carried out, conditioned to every sample stochastic parameters. In this scheme, besides means and variances, empirical distributions are computed for the reliability indices. The second method employs the sensitives of the reliability indices with respect to variations in the stochastic parameters, obtained as a by-product of the traditional reliability evaluation, to calculate analytically the indices variances. In the stratified Monte Carlo simulation scheme, computed confidence intervals for the variances estimates. Are also computed confidence intervals are used for the evaluating the precision of the results obtained analytically through the sensitivities. The proposed methodology is illustrated in case studies with the IEEE-Reliability Test System and with a configuration of the North-Northeastern Brazilian System, planned for the year 2002.

[pt] Esta dissertação de mestrado tem o seu foco no procedimento metodológico para análise de aço realizada no laboratório químico da aciaria da Companhia Siderúrgica de Tubarão para a certificação do produto e do processo. Neste procedimento, utiliza-se um equipamento de espectrometria baseado na emissão da radiação de átomos excitados presentes em um plasma gerado por uma centelha elétrica. O equipamento está configurado para analisar, simultaneamente teores de 18 elementos presentes em uma amostra de aço. O trabalho focou na estrutura de confiabilidade metrológica implantado no laboratório da CST, principalmente quanto ao procedimento de validação de métodos onde foram avaliadas as características de performance: Seletividade, Linearidade, Limite de detecção, sensibilidade, exatidão, precisão (repetitividade, reprodutibilidade) e robustez, conforme descrito no documento normativo do INMETRO (DOQCGCRE- 0008), mostrando assim que o método utilizado é adequado ao uso. Foi também dada uma especial atenção aos parâmetros de controle do equipamento analítico, a luz dos princípios básicos da técnica de espectroscopia de plasma, com o intuito de se avaliar o funcionamento dos sistemas de controle operacional do equipamento. / [en] This masters degree dissertation is focused on the methodological procedure for steel analysis in the chemical laboratory of CSTs steel making plant in order to certify the product and the process. In this procedure, spectrometry equipment is used based on the radiation emission of excited atoms present in plasma produced by electrical spark. The equipment is set to simultaneously analyze the contents of 18 elements present in a steel sample. The task is focused on the metrological reliability structure used by CSTs laboratory and mainly when it comes to the method validation procedure where the following performance characteristics were considered: Selectivity, Linearity, Detection Limit, Sensibility, Accuracy, Precision (repeatibility, reproducibility) and robustness, according to the INMETROs normative document (DOQ-CGCRE- 0008), thus showing that the method is adequate for its use. Special attention was given to the control parameters of the analytic equipment, based on basic principles of plasma spectrometry technique, in order to evaluate the functioning of the equipments operational control system.