[pt] A medição da velocidade de fluidos tem relevância considerável em aplicações industriais e científicas, nas quais medições com baixa incerteza são geralmente requeridas. Nesta tese, tem-se como objetivo projetar e modelar um sistema de medição de velocidade de vento utilizando fusão de dados das informações dos tempos de trânsito obtidas pelas técnicas de detecção de limiar e diferença de fase. Para este propósito, este trabalho é composto por duas partes principais. Na primeira parte, apresenta-se uma análise da propagação de incertezas das técnicas de detecção de limiar e diferença de fase considerando duas estruturas para a medição da velocidade do vento, e faz-se a comparação das faixas de medição e suas incertezas associadas para cada estrutura de medição. Na segunda parte deste trabalho, faz-se um estudo das técnicas de fusão de dados aplicadas a instrumentação e medição, identificandose duas técnicas principais baseadas em: (a) estimação de máxima probabilidade (MLE – Maximum Likelihood Estimation), (b) relação de compatibilidade fuzzy e operadores OWA (Order Weighted Average) com agregação parcial. Em seguida, estas técnicas de fusão são aplicadas para a estimação do tempo de trânsito, considerando-se várias medições independentes do tempo de trânsito obtidas pelas técnicas de detecção de limiar e diferença de fase. Finalmente, realiza-se uma análise da incerteza quantificando-se a incerteza de cada medição sobre o resultado final de fusão. Apresenta-se um estudo de caso englobando estas duas partes do trabalho, desenvolvendo-se o projeto e modelagem de um instrumento de medição de velocidade do vento com baixa incerteza, considerando-se as incertezas associadas, e o uso de técnicas adequadas de fusão de dados para prover informações com maior exatidão e confiabilidade. Resultados experimentais são realizados em um túnel de vento de baixa velocidade com o objetivo de verificar a consistência dos estudos teóricos apresentados. / [en] Flow speed measurement has considerable relevance in industrial and scientific applications, where measurements with low uncertainty are required. In this work, a system for wind speed measurement using ultrasonic transducers is designed and modelled. This system makes use of data fusion techniques for the time-of-flight estimation, combining independent information provided by the threshold detection and phase difference methods. For this purpose, this work consists of two main parts. The first part presents an analysis of uncertainty and error propagation concerning the threshold detection and phase difference techniques and considering two structures for the wind speed measurement. Measurement ranges are associated uncertainties are then compared for each of those estrutures. In the second part of this work, data fusion techniques applied to instrumentation and measurement are studied; two main techniques are singled out: (a) Maximum Likelihood Estimation (MLE), (b) Fuzzy compatibility relation and Order Weighted Average (OWA) operators with partial aggregation. These fusion techniques are then applied to the time-of-flight estimation, by considering several independent measurements obtained through the threshold detection and phase difference techniques. Finally, uncertainty analysis is carried out by quantifying the influence of each independent measurement on the global fusion result. A case study is also presented, where an instrument for wind speed measurements with low uncertainty is designed and modelled. Appropriate techniques of data fusion aimed at improving accuracy and realiability are considered. Experiments are performed in a wind tunnel in order to verify the consistency of the results in view of the theoretical studies.

[pt] Esta dissertação visa a aplicar uma metodologia para avaliar as diferenças máximas permissíveis nas operações de transferência de custódia de GLP para cada operação em particular, utilizando testes de hipóteses baseados na incerteza de medição, em contraponto à utilização de valores pré-estabelecidos em normas e regulamentos técnicos metrológicos. Tais documentos propõem um valor único de incerteza máximas nas medições de transferência de custódia, sem estabelecer diferenças máximas permissíveis nas operações entre dois sistemas, cabendo aos fornecedores e clientes negociar este parâmetro, o que frequentemente causa disputas. Os resultados mostraram que, em um sistema isolado, ao contrário de outros métodos, as condições ambientais não influenciam o método de medição de massa e sua incerteza. Nenhuma diferença máxima permissível de massa transferida de GLP entre caminhões-tanque e estações de medição excede 1,0 porcento; em contraste, quando uma esfera de armazenamento é parte de um dos sistemas de medição, este parâmetro depende completamente das condições operacionais e definitivamente um valor único não deve ser considerado. / [en] This dissertation aims to apply a methodology to assess the maximum allowable differences in LPG custody transfer operations for each particular operation, using hypothesis tests based on measurement uncertainty, as opposed to using pre-established values in metrological standards and technical regulations. Such documents propose a single value for maximum uncertainty in custody transfer measurements, without establishing maximum permissible differences in operations between two systems, leaving it up to suppliers and customers to negotiate this parameter, which often causes disputes. The results showed that in an isolated system, unlike other methods, environmental conditions do not influence the mass measurement method and its uncertainty. No maximum permissible difference of transferred mass of LPG between tank trucks and measuring stations exceeds 1.0 percent; in contrast, when a storage sphere is part of one of the measuring systems, this parameter completely depends on the operating conditions and definitely a single value should not be considered.

[pt] O presente trabalho traz 6 diferentes técnicas de previsão para a variação mensal do Índice da Produção Industrial americana em 3 ambientes diferentes totalizando 18 modelos. No primeiro ambiente foram usados como variáveis explicativas a própria defasagem da variação mensal do Índice da produção industrial e outras 55 variáveis de mercado e de expectativa tais quais retornos setoriais, prêmio de risco de mercado, volatilidade implícita, prêmio de taxa de juros (corporate e longo prazo), sentimento do consumidor e índice de incerteza. No segundo ambiente foi usado à data base do FRED com 130 variáveis econômicas como variáveis explicativas. No terceiro ambiente foram usadas as variáveis mais relevantes do ambiente 1 e do ambiente 2. Observa-se no trabalho uma melhora em prever o IP contra um modelo AR e algumas interpretações a respeito do comportamento da economia americana nos últimos 45 anos (importância de setores econômicos, períodos de incerteza, mudanças na resposta a prêmio de risco, volatilidade e taxa de juros). / [en] This thesis presents 6 different forecasting techniques for the monthly variation of the American Industrial Production Index in 3 different environments, totaling 18 models. In the first environment, the lags of the monthly variation of the industrial production index and other 55 market and expectation variables such as sector returns, market risk premium, implied volatility, and interest rate risk premiums (corporate premium and long term premium), consumer sentiment and uncertainty index. In the second environment was used the FRED data base with 130 economic variables as explanatory variables. In the third environment, the most relevant variables of environment 1 and environment 2 were used. It was observed an improvement in predicting IP against an AR model and some interpretations regarding the behavior of the American economy in the last 45 years (importance of sectors, uncertainty periods, and changes in response to risk premium, volatility and interest rate).

[pt] No Brasil, a demanda de gás natural possui um comportamento estocástico devido ao consumo das usinas termelétricas, as quais operam em regime de complementariedade ao sistema hidrelétrico. O suprimento de gás natural para estas usinas depende em grande parte do fornecimento de Gás Natural Liquefeito (GNL) spot, importado através de navios metaneiros. Em função do tempo de trânsito dos navios, as compras de GNL devem ocorrer com antecedência em relação ao despacho hidrotérmico. Este descasamento de tempo incentiva a utilização de mecanismos de compatibilização da dinâmica do setor elétrico com a dinâmica da cadeia do gás natural. Uma possibilidade de aumentar a sinergia entre estes domínios é utilizar uma estocagem de gás natural para inserir flexibilidade no sistema. A viabilidade da estocagem dependerá do preço do gás e da demanda ao longo do horizonte de análise. O objetivo deste trabalho é a construção de um modelo de programação linear para dimensionar a capacidade de uma estocagem de gás natural sob incerteza de demanda e de preço de GNL. O modelo apresentado é um híbrido de otimização estocástica, construído para considerar a incerteza do consumo de gás, com otimização robusta, construído para levar em conta a incerteza relacionada aos preços do GNL. O modelo caracteriza o perfil de risco do supridor de gás natural pela utilização do Conditional Value-at-Risk (CVaR) e utiliza um critério de segurança que reproduz um processo de suprimento avesso a risco de déficit. Ao final do trabalho é apresentado um estudo de caso hipotético, utilizando dados públicos do setor elétrico e de gás natural, para avaliar a implantação da estocagem para 2.000 cenários de demanda e patamares distintos de robustez à variação do preço do GNL. / [en] In Brazil, natural gas demand has stochastic behavior since gas-fired power plants operate in conjunction with the hydroelectric system. Natural gas supply to these plants relies upon Liquefied Natural Gas (LNG), imported through cryogenic ships. LNG acquisitions must occur before the natural gas demand is known because of the time of displacement of the ships. This lack of synchronism stimulates the use of harmonizing mechanisms between the electric sector and the natural gas sector. In this context, natural gas storage could be used to introduce flexibility into the system and increase synergy between natural gas supply and demand dynamics. However, the economic performance of the storage will depend on actual gas prices and demand behavior during the period of analysis. This study aims to construct a linear programming model to determine the size of a natural gas storage under demand and LNG price uncertainty. The model is a hybrid of a stochastic optimization algorithm – developed to consider gas demand uncertainty – and a robust optimization algorithm – built to take into account LNG price uncertainty. A convex combination between Conditional Value-at-Risk (CVaR) and expected value is also used to indicate the supplier risk profile as well as a security criterion, introduced to represent a deficit-averse supply process. At the end, a hypothetic case is presented to evaluate the implementation of a natural gas storage. The case presented uses public data from the Brazilian electric and gas natural sectors and considers 2.000 demand scenarios and various levels of robustness to LNG price variation.