[pt] Este trabalho analisa a potencial formação do fenômeno da “curva do pato” sobre os preços horários de energia no Brasil. Tal fenômeno se dá pela introdução massiva de geração solar na matriz energética e produz um afundamento nos preços de energia nos horários diurnos onde a produção de energia é abundante e uma rápida elevação dos preços no início da noite que carece de tal fonte de energia e apresenta picos de demanda. Este efeito tem produzido custos elevados aos operadores sistemas elétricos em diversos mercados internacionais como California, Austrália, Alemanha e, principalmente, reduzido a rentabilidade das usinas de geração solar que produzem energia em horários de preço baixo e precisam comprar energia em horários de preços altos. Este estudo recorreu a mais de cinquenta artigos e literaturas além de analisar minuciosamente o Plano Decenal de Energia (EPE, 2022b) como fonte principal para simulações de preço. Também contou com a contribuição de quatro especialistas do setor elétrico Brasileiro que avaliaram o entorno macro e aspectos da atratividade da indústria. Por fim, o trabalho conclui que a curva do pato no Brasil começará a se formar em 2026 tendendo a chegar a uma formação mais evidente no ano de 2031. Contudo, estima-se que o prêmio de risco de mercado para um agente de geração solar mitigar esse risco através de um contrato de swap seria menor que 10 por cento do preço de face de um contrato de energia de longo prazo. / [en] This thesis analyzes the potential formation of the duck curve phenomena on the hourly energy prices in Brazil. Such occurs by the massive introduction of solar generation into the energy matrix and produces a reduction in energy prices during the daytime hours where energy production is abundant and a steep increase in prices in the evening which lacks solar energy source and peaks on load demand. This effect has produced high costs for electrical system operators in several international markets such as California, Australia, Germany and, mainly, reduced the profitability of solar generation plants that produce energy at low price period and need to buy energy at high price hours. This study used more than fifty articles and literatures in addition to thoroughly analyzing the Ten-year Energy Plan (EPE, 2022b) as the main premise for price simulations. It also had the contribution of four specialists from the Brazilian electricity sector who evaluated the macro environment and the industry attractivity. Finally, the work concludes that the duck curve in Brazil will begin to form in 2026 tending to reach a more evident formation in the year 2031. However, it is estimated that the market risk premium for a solar generation agent to mitigate this risk through a swap contract would be less than 10 per cent of the face price of a long-term energy contract.

[pt] A estimativa de produção de petróleo é um dos parâmetros essenciais para mensurar a economicidade de um campo e, para tanto, existem várias técnicas convencionais na área da engenharia de petróleo para predizer esse cálculo. Essas técnicas abrangem desde modelos analíticos simplificados até simulações numéricas mais complexas. Este trabalho propõem o uso de Redes Neurais Artificias (RNA) para prever uma curva de produção de óleo que mais se aproxime da obtida por um simulador numérico. A metodologia consiste na utilização da rede neural do tipo feedforward para a previsão da vazão inicial e da curva de produção ao longo de dez anos para um poço produtor de óleo. Essa metodologia tem aplicação prática na área da exploração, visto que, nessa fase, ainda há muita incerteza sobre a acumulação de petróleo e, portanto, os modelos de reservatório tendem a não ser complexos. Os resultados foram obtidos a partir do treinamento de RNAs com dados coletados do simulador numérico IMEX, cujas saídas foram posteriormente comparadas com os dados originais da simulação numérica. Foi possível obter uma precisão de 97 por cento na estimativa da vazão inicial do poço produtor de óleo. A previsão da curva de produção apresentou um erro percentual médio absoluto inferior a 10 por cento nos dois primeiros anos. Apesar dos valores de erro terem crescido ao longo dos últimos anos, eles são menores quando comparados com a metodologia de declínio exponencial e com a regressão linear múltipla. / [en] Production forecasting is one of the essential parameters to measure the economics of an oil field. There are several conventional techniques in petroleum engineering to estimate the production curve. They range from simplified analytical models to complex numerical simulations. This study proposes the use of Artificial Neural Networks (ANN) to predict an oil production curve that approximates to a numerical simulator curve. The methodology consists of using a feedforward neural network to predict the initial flow and the production forecast over ten years of an oil well. This methodology has practical application in the exploration area, since, at this stage, there is still much uncertainty about the oil accumulation, so the reservoir models tend not to be complex. The results were obtained from the ANN training with data collected from the numerical simulator IMEX, whose outputs were later compared with the original data of the numerical simulation. It was possible to get an estimate for the oil initial flow forecast with an accuracy of 97 percent. The production forecast had a mean absolute percentage error of less than 10 percent in the first two years. Despite the increasing error values over the years, they are smaller when compared to those obtained from the exponential decline and multiple linear regression.

[pt] Entender a formação da estrutura a termo da taxa de juros é de suma importância para a autoridade monetária e demais agentes do mercado. No presente trabalho, replicamos o modelo proposto por Adrian, Crump e Moench (2013) para decompor a curva de juros brasileira e criar séries históricas para as expectativas das taxas de juros futuras, e para os prêmios de risco variantes no tempo. Este modelo gaussiano afim de 5 fatores latentes estima a curva de juros brasileira a partir de um método por mínimos quadrados ordinários em três etapas e obtém a precificação neutra ao risco. Por fim, apesar de a literatura empírica de macroeconomia e finanças reconhecer as limitações dos modelos gaussianos afins, nossas previsões fora da amostra apresentaram resultados ligeiramente superiores ao modelo de random walk. / [en] Understanding the term structure of interest rate has an important role as a tool for the monetary authority and other market players. In the present work, we replicate the model proposed by Adrian, Crump and Moench (2013) to decompose the Brazilian yield curve and create historical series for expectations of future interest rates, and for time-varying risk premiums. This five-factor Gaussian model estimates the Brazilian yield curve using a three-step ordinary least squares method and obtains riskneutral pricing. Finally, although the empirical macroeconomics and finance literature recognizes the limitations of Affine models, our out-of-sample estimations showed results slightly superior to the random walk model.

[pt] Decompõe-se o espaço das curvas não-degeneradas sobre a n-esfera sujeitas a uma dada matriz de monodromia (munido de uma estrutura de variedade de Hilbert adequada) em uma coleção enumerável de células contráteis parametrizadas pelos itinerários admissíveis para os levantamentos a SOn+1 das referidas curvas através das células obtidas de uma estratificação de SOn+1 estreitamente relacionada com a clássica decomposição de Bruhat de GLn+1. A expressão itinerário admissível significa aqui uma sequência finita de células sujeitas a umas poucas restrições que, ademais, são naturalmente insinuadas pela geometria do problema. O principal interesse dessa nova abordagem é que essa combinatorialização funciona homogeneamente em todas as dimensões n (não obstante óbvias dificuldades computacionais), diferentemente dos métodos ad-hoc, de cunho mais geométrico, até aqui empregados para obter informações topológicas sobre esses e outros espaços de curvas relacionados (que têm sido bem sucedidos apenas em dimensões n baixas). Essa abordagem pode ser considerada como uma primeira tentativa de chegar a um método unificado para a determinação do tipo homotópico de tais espaços, e ajuda a dispensar certos argumentos de análise funcional usualmente empregados na definição da topologia correta para os referidos espaços de curvas. / [en] The space of nondegenerate curves on the n-sphere subject to a fixed monodromy matrix (provided with a suitable Hilbert manifold structure) is decomposed into a countable collection of contractible cells parameterized by the SOn+1-lifted curves admissible itineraries through cells arriving from a stratification of SOn+1 closely related to the classical Bruhat decomposition of GLn+1. The expression admissible itinerary herein stands for a finite sequence of cells subject to a few constraints that are otherwise naturally suggested by the geometry of the problem. The main interest of such a new approach is that this combinatorialization works homogeneously in any dimension n (with obvious computational difficulties), unlike the more geometry-flavoured ad-hoc methods for achieving topological information about these and related spaces of curves (which usually have had a good run only in low dimensions n). This approach can be regarded as a first attempt at a unified method for figuring out the homotopy-type of such spaces, and it helps to override some functional analysis arguments usually deployed in defining the right topology for these spaces of curves.

[pt] A determinação dos parâmetros hidráulicos não saturados em laboratório nem sempre representa efetivamente as situações observadas em campo, principalmente devido ao erro causado pelo efeito de escala. Nesse sentido, inúmeros ensaios de campo vêm sendo desenvolvidos, fazendo o uso de medidas de carga de pressão no tempo, para a determinação das propriedades hidráulicas não saturadas. No presente estudo, foi utilizado o ensaio de campo proposto por Velloso (2000), denominado Ensaio de Infiltração Monitorada (EIM). Neste ensaio é mantida uma carga constante, utilizando um permeâmetro tipo Gueplh, sendo monitorada, com o auxílio de um tensiômetro, a variação da sucção ocasionada pela frente de infiltração. Quando a variação da sucção no solo torna-se constante e próxima a zero, o ensaio atingiu, portanto, a condição de fluxo permanente, podendo-se assim finalizar o teste. Os parâmetros do solo e os respectivos parâmetros do modelo de Van Genuchten (1980), os quais descrevem a curva de saturação versus o potencial mátrico, são obtidos matematicamente, através da resolução do problema inverso. Nesse sentido, o objetivo principal do presente trabalho é realizar uma avaliação detalhada dos procedimentos numéricos e experimentais para uso no Ensaio de Infiltração Monitorada (EIM), seguindo as diretrizes e recomendações apontadas nos estudos anteriormente realizados. Desta forma, buscou-se um melhor entendimento do EIM, e para isto, foram realizadas: análises comparativas com resultados de ensaio de laboratório do tipo papel filtro; foi adicionado o monitoramento de umidade de solo durante o EIM; e foram utilizados diferentes métodos de estimativa de parâmetros. Os ensaios apresentados no presente estudo foram realizados em cinco áreas do Estado do Rio de Janeiro. / [en] The determination of unsaturated hydraulic parameters in laboratory tests is not always represents as observed on the field, especially because of the presence of errors caused by the scale factor. So, several field tests have been developed using suction measures with time for a determination of the unsaturated hydraulic properties. This research aims to use the field test proposed by Velloso (2000), called Monitored Infiltration Test (EIM) to determine the Soil Water Characteristic Curve. In this test the constant head is maintained, using a constant head permeameter and, at the same time, monitoring a variation of the suction caused by the infiltration front with a tensiometer. When a variation of the suction in the soil becomes constant and close to zero, then, the test reached a condition of permanent flow, being possible to finalize the procedure. In addition, the soil water characteristic curve (SWCC) and the respective Van Genuchten parameters, that describes a saturation curve versus the matric potential, are obtained mathematically by solving the inverse problem. In this context, the main objective of this research is to develop a detailed evaluation of the numerical and experimental procedures to use it in the Monitored Infiltration Test (EIM), following the guidelines and recommendations pointed out in previous studies in the area. Moreover, was sought a better understanding of EIM, and for this, comparative analyzes were performed with laboratory test results of the filter paper type. In addition, it was added the soil moisture monitoring during the EIM. Finally, was used many optimization methods for parameter estimation. The tests developed and presented in this research, were performed in five areas around the State of Rio de Janeiro.

[pt] O presente trabalho teve como objetivos avaliar a influência de heterogeneidades metalúrgicas sobre o limiar de propagação de trincas de fadiga e apresentar alternativas de materiais para a fabricação de eixos virabrequins de motores Diesel / gás natural de unidades geradoras de plantas termoelétricas, uma vez que tais componentes mecânicos fabricados com aço DIN 34CrNiMo6 vêm apresentando falhas por fadiga com baixo número de ciclos de carregamento. Corpos de prova foram usinados de aços SAE 4140, SAE 4340 e DIN 42CrMo4. Inicialmente, conduziram-se ensaios de tração para a determinação das propriedades mecânicas dos materiais. Ensaios de propagação de trincas de fadiga foram realizados em espécimes do tipo C(T) entalhados, submetidos a um carregamento cíclico. Pré-trincas de fadiga, com comprimentos variando entre 1,3 mm e 1,6 mm, foram induzidas nos corpos de prova de acordo com a norma ASTM E647. Em sequência, foram levantadas as curvas da/dN versus delta K dos materiais, com ênfase para a determinação da variação do fator de intensidade de tensão do limiar de propagação (delta Kth) de cada aço. Neste contexto, o aço SAE 4140 apresentou um valor de (delta Kth) superior aos demais, o que significa que suporta maiores tamanhos de trinca antes do início da propagação. Análises por técnicas de microscopia evidenciaram a presença de inclusões na região de propagação das trincas, dando origem a um caminho preferencial para o crescimento das mesmas. Os resultados destas análises indicaram a presença de uma menor quantidade de inclusões no aço SAE 4140, permitindo uma associação desta característica microestrutural com o valor do delta Kth do material. Desta maneira, no que se refere à iniciação de trincas de fadiga, o aço SAE 4140 apresenta-se como alternativa viável para substituição do aço 34CrNiMo6 na fabricação de eixos virabrequins para motores de usinas termoelétricas. / [en] The present study had as objectives to evaluate the influence of metallurgical heterogeneities on the fatigue cracking propagation threshold and to present alternative materials for the manufacture of crankshafts of diesel / natural gas engines of thermoelectric plants generating units, since such components mechanics manufactured with DIN 34CrNiMo6 steel has been presenting faults due to fatigue with a low number of loading cycles. Test specimens were machined from SAE 4140, SAE 4340 and DIN 42CrMo4 steels. Initially, tensile tests were conducted to determine the mechanical properties of the materials. Fatigue crack propagation tests were performed on C(T) specimens subjected to cyclic loading. Fatigue pre-cracks, with lengths ranging from 1.3 mm to 1.6 mm, were induced in the test specimens according to ASTM E647. In sequence, da/dN versus delta K curves of the materials were raised, with emphasis on the determination of the tensile strength factor of the propagation threshold (delta Kth) of each steel. In this context, the steel SAE 4140 presented a value of (delta Kth) superior to the others, which means to support larger crack sizes before the beginning of the propagation. Analysis by microscopy techniques evidenced the presence of inclusions in the region of crack propagation, giving rise to a preferential path for their growth. The results of these analyzes indicated the presence of a smaller number of inclusions in the steel SAE 4140, allowing an association of this microstructural characteristic with the value of the delta Kth of the material. In this way, with regard to the initiation of fatigue cracks, the SAE 4140 steel is presented as a viable alternative for the replacement of 34CrNiMo6 steel in the manufacture of crankshafts for motors of thermoelectric power plants.

[pt] O presente trabalho tem como principal objetivo contribuir para a desmistificação da dinâmica atual do deflator do consumo americano.Com esta finalidade, é avaliada a evolução temporal da Curva de Phillips americana, utilizando como referência a especificação apresentada por Yellen (2015). Os resultados encontrados são analisados e comparados com novas estimativas para diferentes variáveis de núcleo de inflação, expectativa de inflação e ociosidade do mercado de trabalho. A hipótese de não linearidade da Curva de Phillips também é testada. Por fim, um modelo alternativo ao de referência é sugerido e o deflator do consumo é desagregado para uma melhor compreensão. Concluímos que a Curva de Phillips continua válida e que não houve achatamento ao longo dos anos 2000. Ademais, não foi constatado suporte estatístico para a hipótese de não linearidade. Com isso, os principais responsáveis identificados pelo caso da inflação perdida são categorias que sofreram choques estruturais relacionados aos seus respectivos setores. E se esta avaliação estiver correta e os choques setoriais forem persistentes, o banco central americano possivelmente precisará implementar uma posição mais acomodatícia do que seria apropriado para atingir sua meta de longo prazo. / [en] The purpose of this dissertation is to contribute to the demystification of the current dynamics of the inflation in United States.The Phillips Curve in the United States is evaluated since 1990s, using the model presented by Yellen (2015) as a reference. The results are analyzed and compared with new estimates for different core inflation variables, inflation expectations, and labor market slack. The nonlinearity hypothesis of the Phillips curve is also tested. Finally, an alternative to the model is suggested and the consumption price deflator is disaggregated.The results indicate that the Phillips Curve is still valid and that there was no flattening over the 2000s. In addition, no evidence of statistical significance was found for the nonlinearity hypothesis. Therefore, the main cause of the missed inflation are categories that suffered structural shocks related to their respective sectors. If this assessment is accurate and these sector-specific shocks continue, achieving the Federal Reserve s 2 percent inflation goal over the medium term may require a more accommodative stance of monetary policy than might otherwise be appropriate.

[pt] Estudos recentes têm mostrado que para muitos materiais de Engenharia não existe um limite de fadiga. Numa análise convencional, se admite uma vida infinita em fadiga de alto ciclo quando o material atinge 10(6) - 10(7) ciclos sem a incidência de falhas. Entretanto, em função do desenvolvimento tecnológico atual, a vida-fadiga de inúmeros componentes mecânicos e estruturais pode ultrapassar a fronteira da fadiga de alto ciclo, fazendo com que a avaliação do comportamento em fadiga de altíssimo ciclo (10(7) – 10(12)), tenha se tornado extremamente importante para projetos, por ter estabelecido que uma tensão limite de fadiga não existe em muitos casos. Pesquisas recentes demonstram que a maioria dos materiais, incluindo ligas ferrosas, apresentam falhas em até 10(10) ciclos, com um decréscimo contínuo do limite de fadiga após 10(6) ciclos, o que torna a resistência à fadiga associada com um número de ciclos mais importante do que o próprio limite de fadiga. No regime de altíssimo ciclo de fadiga as trincas se iniciam a partir de defeitos internos do material, como inclusões, gerando mecanismos de iniciação de trincas caraterísticos das superfícies de fratura, tais como olho de peixe (fish-eye), ODA (Optically Dark Area) e FGA (Fine Granular Area). Neste estudo foram usinados corpos de prova do aço DIN 34CrNiMo6, que foram ensaiados entre 10(6) e 10(9) ciclos, sob fadiga ultrassônica do tipo tração-compressão, com frequência de 20 kHz e razão de carregamento -1. Os resultados mostraram que o material tem uma tendência maior a vida-fadiga sob valores baixos de tensão e na superfície de fratura de alguns corpos de prova formação de fish-eye. / [en] Recent studies have shown that for many engineering materials there is no fatigue limit. In a conventional analysis, infinite life in high cycle fatigue is allowed when the material reaches 10(6) - 10(7) cycles without the occurrence of failures. However, due to the current technological development, the fatigue life of several mechanical and structural components can exceed the boundary of high cycle fatigue, making the evaluation of ultra high cyle fatigue behavior (10(7)-10(12)), or fatigue of very high cycle, has become extremely important for projects, because it has established that a stress of fatigue limit does not exist in many cases. Current research has shown that most materials, including ferrous alloys, exhibit failures in up to 10(9) cycles, with a continuous decrease in the fatigue limit after 10(6) cycles, which makes strength fatigue associated with a number of cycles most important than own fatigue limit. In the very high fatigue cycles regime, cracks start from internal defects of the material, such as inclusions, generating a feature mechanisms of crack initiation on the fracture surfaces, such as fish-eye, ODA (Optically Dark Area) and Fine Granular Area (FGA). This study, specimens of DIN 34CrNiMo6 steel were machined and were tested between 10(6) and 10(9) cycles, under ultrasonic fatigue, with a frequency of 20 kHz and a loading ratio of -1. The results showed that the material has a tendency to fatigue life under low stress values and in some fracture sufaces of the specimens the fish-eye formation.

[pt] Na década de 1990, diversos países, inclusive o Brasil, entre 1996 e 2003, iniciaram a reestruturação de seus setores elétricos e criaram mercados livres para negociação de energia. O crescimento desses mercados tem demandado a adaptação de instrumentos financeiros de gestão de riscos e retornos as suas especificidades. No Brasil, o mercado tem, ainda, uma estrutura de balcão desorganizado e descentralizado, o que dificulta seu aprendizado. Os contratos a termo de energia elétrica, negociados bilateralmente, no país, são o principal instrumento para a mitigação de riscos e a avaliação de investimentos. Nesse contexto, o objetivo deste estudo é compreender melhor a dinâmica dos preços a termo de energia elétrica praticados no Brasil. Assim, é proposto um método para construção de curvas a termo com base apenas em informações de mercado e feita uma primeira aplicação dessa metodologia. Alguns indícios ficaram, então, evidentes sobre o comportamento do mercado brasileiro a termo de energia elétrica: configuração de contango em alguns períodos, presença de elevados prêmios de risco e aderência apenas relativa dos preços a termo às expectativas de futuros preços à vista. Estudos realizados a partir de mercados estruturados de energia elétrica suportam essas evidências. / [en] In the 1990s, several countries, including Brazil, between 1996 and 2003, began to restructure their electricity sectors and established free markets for energy trading. The growth of these markets has required the adaptation of financial instruments for risk management and return to their specifications. In Brazil, the market has still a disorganized and decentralized OTC (over the counter market) structure, which hinders their learning. The forward contracts for electricity, negotiated bilaterally, in the country, are the primary instrument to mitigate risks and evaluate investments. In this context, the objective of this study is to better understand the dynamics of the forward price of electricity negotiated in Brazil. Thus, we propose a method to construct the forward curve based only on market information and made a first application of this methodology. Some clues were then evident on the behavior of the Brazilian forward market of electricity: contango set in certain periods, presence of high risk premiums and only partial adherence of forward prices on the expectations of future spot prices. Studies based on structured electricity markets support these evidences.

[pt] O objetivo desta dissertação é desenvolver modelos matemáticos que permitam estimar o tempo médio dos banhos com a utilização de chuveiros elétricos e a curva de carga desses aparelhos, considerando as informações das Pesquisas de Posses e Hábitos de Consumo (PPH) e medições realizadas com o auxílio de medidores eletrônicos com memória de massa, em residências com chuveiros elétricos. A motivação do estudo advém de uma exigência da ANEEL que determina que as distribuidoras de energia elétrica realizem a cada 2 (dois) ciclos de revisão tarifária a PPH em suas unidades consumidoras. Os métodos empregados foram: estatística descritiva (para a obtenção do tempo médio de banho); aplicação da regressão linear e de redes neurais (para corrigir a curva de carga horária obtida com a PPH, com base nos dados das medições). Os resultados foram promissores, pois o tempo médio de banho se encontra próximo às estimativas do PROCEL (que são de 8 (oito) a 10 (dez) minutos) e a curva de carga estimada se encontra próxima à da medição, sendo esta última o consumo real. Conclui-se que a abordagem desta dissertação resultou em melhorias na estimativa dos coeficientes de ajustes e que o método de redes neurais foi relativamente melhor que o método de regressão linear simples. / [en] The aim of this dissertation is to develop mathematical models that would allow the estimation of the average time of baths using electric showers and the load shape curves for these devices, obtained from two sources: the information of Electrical Appliances Ownership Survey and measurements of electric shower usage in households carried out with electronic meters with storage capacity. The motivation stems from a requirement of ANEEL that determines that the electric energy distributors periodically should hold a PPH in their consumer units. Concerning the average time of shower baths, the last PPH survey conducted by PROCEL in 2005 estimated this time between 8 (eight) and 10 (ten) minutes. The methods employed in this work were: descriptive statistics (for obtaining the average bath time); application of linear regression and neural networks (to estimate the correction factors to approximate the load shape curves obtained by PPH to those obtained by measurements). The obtained results are rather promising due to the following reasons: the average time of bath is next to the estimates of PROCEL and the corrected load shape curve estimated is quite close to the measured curve, the latter being the actual consumption. This approach has resulted in improvements in the estimation of the coefficients of adjustments and the method of neural networks was relatively better than the simple linear regression method.