[pt] É bem conhecido o alto peso que o coque representa no custo final do ferro-gusa, além do que, as suas propriedades estão intimamente ligadas à performance dos altos-fornos. Portanto, buscar uma qualidade do coque compatível com as necessidades do alto-forno e com o menor custo possível, se transforma em uma tarefa difícil senão se dispuser de ferramentas que permitam uma correta seleção de carvões e testes prévios em fornos pilotos. Dentre as propriedades utilizadas pelos altofornistas para qualificar o coque, se destacam a CSR - resistência mecânica após reação com CO2, e a CRI - índice de reatividade, por serem, respectivamente, uma medida direta da reação de Boudouard - solution loss, e da associação desta com a resistência do coque. Com isso se torna possível prever o consumo desta matéria prima nos altos fornos e, devido a sua grande influência nos custos da operação, mensurar seu impacto na economicidade do processo. A unidade de coqueificação do processo heat recovery da ThyssenKrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico - TKCSA, possuindo uma concepção diferente do tradicional by product coking process, utiliza um forno piloto próprio, especificamente projetado pela empresa, com o qual se procura simular as condições operacionais das unidades de coqueificação. Entretanto, essa unidade de coqueificação ainda carecia de um estudo experimental especifico capaz de permitir uma análise comparativa confiável entre o coque produzido e o das baterias industriais. O objetivo principal desta dissertação foi desenvolver um modelo de previsão da CSR -resistência mecânica do coque após reação com CO2, e do CRI através da coqueificação de misturas de carvões, obtidas por diferentes metodologias, em no forno escala piloto e sua comparação estatística com os dados obtidos em escala industrial na ThyssenKrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico - TKCSA. O modelo de previsão para o CSR quando obtido através de escala piloto se mostrou bastante aderente aos dados obtidos em escala industrial. Portanto, os procedimentos utilizados e este modelo desenvolvido mostraram-se adequados, e podendo assim ser usados como ferramenta para auxiliar na seleção e compra de carvões. / [en] It is well known that coke has a major importance on the final cost of the Hot Metal and besides this fact its properties are closely connected with the performance of blast furnaces. Therefore, seeking a type of coke compatible with the blast furnace technical requirements and at the lowest possible price may become a hard challenge if neither a prediction tool is available to accomplish a correct selection of coals nor previous test were made on coke test facility. Among the properties used by the Blast Furnace specialists to qualify the coke, it can be highlighted CRI - Coke Reaction Index and CSR - Coke Strength after Reaction with CO2, because they represent a direct measure of the Boudouard reaction – solution loss, and its association with the coke strength, respectively. Based on them it is possible to predict the consumption of this raw material in the Blast Furnaces and, due to its high influence on the operational costs, measure its impact on the overall process economy. The Coke Plant unit at thyssenkrupp Companhia Siderurgica do Atlantico - TKCSA follows the coking process known as heat recovery and its concepts differ from the traditional one, by product. This unit uses its own coke test facility, specifically designed by the company s experts to simulate the operational conditions at the coke plant industrial furnaces. However, the coke test facility still required further specific experimental study capable of making a reliable comparison analysis between the cokes produced in it with the one from the industrial coke batteries. The main goal of this dissertation is to develop model to predict the CRI - Coke Reaction Index and CSR - Coke Strength after Reaction with CO2, through the coking process of coal blends, generated by different methodologies, charged on the coke test facility statistically compared with the ones from the industrial Coke plant at thyssenkrupp Companhia Siderúrgica do Atlântico - TKCSA. The prediction of CSR represented when generated through the coke test facility showed good adherence with the values obtained with the industrial scale. Therefore, the current procedures used on the developed model has proved to be adequate and may be used as a predicting tool to help the purchase of coals.

[pt] Na prática geotécnica, a estabilidade de taludes é atualmente estudada apenas com análises determinísticas, obtendo-se o valor do Fator de Segurança (FS) da estrutura geotécnica. Estas análises são simplificadas, pois fornecem valores de FS sem considerar a variabilidade intrínseca dos solos e rochas. Desprezar as incertezas dos parâmetros geotécnicos pode levar a resultados pouco confiáveis sobre a segurança de taludes. Análises fundamentadas em conceitos estatísticos, chamadas probabilísticas, passam ser mais frequentes na geotecnia por permitirem considerar efeitos da variabilidade inerente aos materiais. Estas análises incorporam elementos estatísticos que possibilitam tratar FS como uma função e estudar suas propriedades. Como resultados finais, os métodos probabilísticos fornecem o índice de confiabilidade (beta) e a probabilidade de ruptura (Pr) da estrutura averiguada. Este trabalho aplica análises determinísticas e probabilísticas de um talude de 200m de altura da Mina do Cauê, Itabira, MG. A estabilidade do talude foi analisada por cinco métodos determinísticos usuais e três probabilísticos (FOSM, EP e MC). Os resultados indicam que a fixação da superfície crítica de ruptura fornece, em geral, valores de beta e Pr semelhantes aos obtidos quando a superfície pode variar livremente. Com a superfície crítica fixa observou-se, também, que os resultados de beta e Pr do talude variam significativamente com o método de equilíbrio limite adotado. Após comparação dos resultados, pode-se recomendar o uso de análises probabilísticas FOSM com base no método de Morgenstern-Price em análises semelhantes ao caso estudado. / [en] In current geotechnical practice, slope stability assessments are usually carried out only based on deterministic methods, obtaining a value of Safety Factor (FS). These analyses are simplified because the FS values do not consider the natural variability of soils and rocks. Disregarding the uncertainties inherent to geotechnical parameters may lead to unreliable results of slope safety. Probabilistic analyses, based on statistical concepts, have become more frequent in geotechnical practice, as they allow incorporating the materials intrinsic variability. These analyses are based on statistical elements that allow treating the FS as a function and studying its properties. The probabilistic methods indicate the reliability index (beta) and the probability of failure (Pr) of the verified geotechnical structure. This work presents deterministic and probabilistic analyses of a 200m high slope at the Cauê Mine, located in Itabira, Minas Gerais, Brazil, with basis on five usual deterministic methods and three probabilistic techniques (FOSM, Point Estimates and Monte Carlo). The results indicate that fixing the critical deterministic surface generally gives values of beta and Pr similar to those achieved when the surface is free to vary. It was also concluded that, with a fixed critical surface, beta and Pr results change significantly, when different Limit Equilibrium methods are adopted. It is recommended to use probabilistic FOSM analysis with Morgenstern and Price stability method in analyses similar to the one presented herein.

[pt] Este trabalho tem por objetivo propor um conjunto de ações em sustentabilidade e uma ferramenta de avaliação e monitoramento como estratégia de pavimentar o árido processo para que uma dada instituição possa ser reconhecida como sustentável. Para avaliar o grau de performance institucional das IESs, propõe-se um modelo analítico para o ambiente organizacional de uma IES em 4 dimensões: Administrativa, Sociocultural, Acadêmica e Operacional. Para cada dimensão, e à luz de um conjunto de 40 ações em sustentabilidade construídas para refletir o estado-da-arte das recomendações internacionalmente consensadas, três índices de sustentabilidade são propostos (índice de comprometimento, coerência e dificuldade na implementação das ações propostas). A motivação consiste em prover uma metodologia sistemática de implementação e avaliação de ações em sustentabilidade para IESs, contribuindo para que estas instituições possam alcançar seus objetivos em favor do desenvolvimento sustentável. A metodologia da pesquisa estruturou-se em três pilares: (i) pesquisa documental e bibliográfica em sustentabilidade; (ii) análise crítica de métricas e indicadores de sustentabilidade e (iii) validação da ferramenta aplicada a um grupo seleto de 21 IESs norte americanas de excelência internacionalmente reconhecida. Os resultados indicaram um grau de comprometimento Bom (IC igual 0.73) para essas IESs. Dentre as conclusões, a ferramenta de avaliação e monitoramento proposta mostrou-se eficaz para a identificação e análise do comprometimento e performance institucional de IESs no processo de implementação de ações de sustentabilidade. Em nível global, a ferramenta proposta não deve ser entendida como um fim em si mesma, mas como um instrumento-guia para o aperfeiçoamento contínuo. / [en] The objective of this work is to propose a set of sustainability actions and an evaluation scheme as a strategy to guide Higher Education Institutions (HEIs) in their efforts to become more sustainable. Structured into four dimensions (Administrative, Social & Cultural, Academic, and Operational) a set of forty strategic sustainability actions are created (ten per dimension), reflecting state-of-the-art international recommendations for best practices in sustainability. Based on the institutional fulfillment of these actions, three sustainability indices are proposed as a metric for evaluating aspects related to the commitment, coherency and difficulty of execution of the proposed actions. The motivation for this work is to provide a systematic approach of implementation, evaluation and monitoring of sustainability actions, globally accessible to all HEIs, particularly given the demonstrated bias in the existing metrics favoring HEIs in developed economies. The research methodology is structured based on three pillars: (i) documentary and bibliographical research in sustainability (concepts, principles, guidelines, best practices); (ii) review of metrics and sustainability indicators and (iii) validation of the proposed tool through its application to a select group of 21 HEIs recognized for their academic and sustainability excellence. The results reveal a Good degree of commitment (CI equal 0.73) for the 21 HEIs studied, indicating the proposed evaluation scheme is effective in the identification and analysis of institutional commitment and performance of HEIs implementing sustainability initiatives.

[pt] A natureza intermitente da geração eólica combinada com a conhecida volatilidade dos preços de eletricidade expõe as Empresas de Energia Eólica (WPCs) comprometidas com contratos de longo prazo aos chamados riscos de preço e quantidade. Vários instrumentos foram desenvolvidos nos últimos anos para mitigar essa exposição ao risco. No entanto, a maioria deles foi construído para lidar apenas com uma das partes, ou seja, a incerteza de preço ou geração. Para enfrentar essa questão, neste trabalho, propomos um instrumento derivativo customizado para as WPCs, aproveitando os princípios de opções e índices renováveis. A eficácia e atratividade do instrumento proposto, denominado Opção Eólica (WInd-Op), são avaliadas com dados reais do setor brasileiro por meio de um modelo de equilíbrio geral. Mostramos que as Empresas de Energia Solar (SPCs) podem ser candidatas relevantes para respaldar esses derivativos. Além disso, quando comparado com as opções tradicionais de compra e venda, usadas como referência, os resultados indicam que o equilíbrio obtido com o novo derivativo apresenta um volume total de negociação significativamente maior, preços de prêmio mais baixos e maior bem-estar geral. / [en] The intermittent nature of wind generation combined with the wellknown volatility of electricity spot prices expose Wind Power Companies (WPCs) committed to long-term forward contracts to the so-called price-andquantity risk. Several instruments were designed in the past years to mitigate this risk exposure. However, most of them were mainly constructed to cope with only one of its parts, i.e., price or generation uncertainty. To tackle this issue, in this work, we propose a tailored derivative instrument for WPCs leveraging the principles of options and renewable indexes. The effectiveness and attractiveness of the proposed instrument, referred to as the Wind-Indexed Option (WInd-Op), are evaluated with real data from the Brazilian sector through a general equilibrium setup. We show that Solar Power Companies (SPCs) can be relevant candidates to back these derivatives. Additionally, when compared to the traditional put-and-call options as a benchmark, the results indicate that the equilibrium obtained with the new derivative exhibits a significantly higher total traded volume, lower premium prices, and greater overall welfare.

[pt] A concentração da população urbana e a dinâmica das cidades apresentam desafios às administrações públicas municipais em suas tarefas de ampliar e conservar caminhos pavimentados destinados a pedestres, especialmente em metrópoles como o Rio de Janeiro onde a integração entre dois ou mais modais de transporte público é realizada quase totalmente sobre a superfície e por meio de linhas de ônibus, demandando a utilização de calçadas com mais frequência. Embora a Constituição Federal trate dos temas acessibilidade em prédios, portadores de deficiência, segurança viária e mobilidade urbana, as ações públicas voltadas para soluções de tráfego ainda privilegiam modais motorizados. Sem conservação, calçadas com buracos e desníveis estão por toda a cidade. Faltam rampas de acesso para pessoas com mobilidade reduzida e sobram obstáculos que diminuem a capacidade de fluxo para os pedestres, como bancas de jornal mal posicionadas. Inegável é que o planejamento e as respectivas ações administrativas para a gestão de calçadas urbanas necessitam de técnicas que deem conta da dinâmica em lugar de soluções empíricas. Esta pesquisa propõe um modelo de calçada sustentável que priorize as dimensões social e institucional da complexa realidade urbana representada. Um índice de qualidade é proposto para que o gestor público possa diagnosticar e monitorar a conservação dos pavimentos destinados a pedestres. / [en] Pavements for pedestrians were object of attention of rulers since the 17th century, when cities still had no motor vehicles. In the city of Rio de Janeiro, capital of the empire, in 1870, a new urban structure was in process, in total harmony with transportation; the city expanded due to the capacity of the transport network to ensure transportation of the population (Silva, 2008). Figure 1 exhibits the granite sidewalks of Ajuda street, in the proximities of the municipal theater of Rio de Janeiro, in the early 20th century. They offered good comfort and safety conditions even for current demand levels. This example represents a significant advancement in pedestrian infrastructure in comparison to pavings that still prevailed at the time, as the pé-de-moleque (boy s-foot, a Brazilian candy made with crunched peanuts) pavement that emerged in colonial Brazil, still present in neighborhoods of Rio de Janeiro and other historical cities of Brazil. Figure 1 also shows an segment in pé de moleque on current Rio Branco avenue, discovered in 2015 upon construction of the light rail vehicle (VLT). Currently, sidewalks may be considered an indicator of human development, within the sustainable human mobility sphere, defined as the displacement manner that prioritizes the individual, respecting same as to what regards proper needs, producing minimal energetic cost, with significant reduction of pollutants emissions and noise levels, restricting use of cars and decreasing their speeds. In this scenario wherein sustainability is considered a guideline for urban development policies, which have among their purposes equity and social justice in the appropriation of land, resources and the use of road space, city walking gains more importance (Gondim, 2001). In Brazil, where more than 80 percent of the population lives in cities, how does the municipal public administration act on the current sidewalks infrastructure? Could a sidewalk quality index serve as a tool to the manager and the proper population, through residents associations to diagnose and monitor the quality of sidewalks? An attempt to answer these important questions is the aim of this work.

[pt] O presente trabalho aborda o desenvolvimento de sistemas de detecção de gases na região do infravermelho. Conceitos fundamentais sobre a teoria eletromagnética da luz e como o sinal luminoso pode ser absorvido por gases é apresentado na etapa inicial. Em seguida, são apresentados novos métodos de detecção utilizando fibras ópticas através de simulações eletromagnéticas destas fibras e por observações de medições em laboratório. O software utilizado é o Optiwave. Um sistema de interrogação baseado em um laser em anel é desenvolvido para o comprimento de onda em 2000 nm. São aplicados dispositivos ópticos, fibras padrão, fibras micro estruturadas como elementos constituintes de sistemas de detecção de gases. Adicionalmente, um método de detecção coerente homodina e um subsistema capaz de detectar variações do índice de refração até pelo menos a sexta casa decimal são introduzidos, discutidos e propostos como novas técnicas a serem utilizadas na detecção e medição de gases. O desenvolvimento das técnicas aqui propostas tem ainda por finalidade segurança industrial e ambiental, avaliação de riscos de explosões, e no controle de vazamentos, emissões e poluição atmosférica. / [en] This thesis discusses the development of gas detection systems in the infrared region. Fundamental concepts on the electromagnetic theory of light and how the light signal can be absorbed by gases is shown in the initial stage. Then, the possibility of new optical fiber detection methods is presented using electromagnetic simulations and laboratory observations activities. The software used is the Optiwave. A scanning system based on laser ring is designed for the wavelength of 2000 nm. In this step, the study of Bragg gratings is explored. Other systems using optical devices, Micro structured optical fibers, coherent homodyne systems are presented and realized. Besides, a subsystem able to detect at least 10- 6 variations of the refraction index is introduced and evaluated as a gas detection application. All procedures presented can also be activated in industrial security, environment and atmospheric pollution evaluation, gas leakage, and gas blasts risks.