[pt] O presente trabalho descreve o desenvolvimento e aplicação de um modelo computacional para análise da combustão em motores do ciclo Otto. Tal modelo está fundamentado na primeira lei da termodinâmica e calcula parâmetros de interesse para o estudo d combustão, do desempenho e das emissões, a partir de resultados experimentais do motor. Descreve-se, também, o aparato montado para a medição desses dados, fazendo-se um destaque – pela sua fundamental importância – para o sistema de aquisição e tratamento dos dados de pressão no cilindro. Realizam-se ensaios com diferentes combustíveis, taxas de compressão e relações ar-combustível e, através dos resultados calculados com esses diferentes dados de entrada, avalia-se o comportamento do programa, quanto a sua qualidade como ferramenta para análise da combustão. / [en] The presente work is concenerd with the development and application of a computacional model for the analysis of Otto engine combustion. It is based on applying the first law of thermodynamics to be cylinder contents. The computacional model was performed in order to obtain parameters to study the combustion process, the performace and pollutant emissions from the engine. It needs some experimental data, such the time resolved history of the cylinder pressure. The present work also describes the experimental apparatus, including the pressure data acquisition and treatment system. Then, experiments were carried out utilizing different fuels, compression ratios and air-fuel ratios. Based on the results computed with these data, it was verified the quality of the program as a good combustion analysis tool.

[pt] Essa tese discute, basicamente, três importantes tópicos relacionados ao Setor Elétrico Brasileiro (SEB), a saber, a estocasticidade intrínseca ao setor, as peculiaridades metodológicas que norteiam o módulo de geração de energias afluentes, peça chave às atividades de planejamento da expansão, operação e precificação de curto prazo, e a atenção para a necessidade de um modelo Gama, mais adequado às características da série histórica de energia a ser modelada. Nesta tese é apresentado ao leitor uma visão diferente do Setor Elétrico Brasileiro, evidenciando-se a intrínseca relação entre a estocasticidade e as atividades executadas pelo SEB, um importante setor de infraestrutura do país. Percebe-se que as séries sintéticas de energia/vazão são cruciais para determinar qual é a melhor maneira de operar o setor, subsidiam decisões sobre quando se deve ou não expandi-lo, evitando-se assim custo e/ou perdas desnecessárias. E, ainda, são um fator preponderante na determinação do preço de curto prazo de energia elétrica, dado que a quantidade simulada/prevista de água nos reservatórios no futuro será um dos determinantes do preço da energia no curto prazo. Após este preâmbulo apresenta-se o Módulo de Geração de energias Afluentes, destacando-se como o mesmo está ligado ao Setor Elétrico Brasileiro e à Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE), enfatizando quais as ressalvas que esta ligação estabelece. Ainda neste tópico, levantam-se algumas peculiaridades do módulo, como por exemplo, a questão das configurações intercorrelacionadas, característica não discutida até então, e pontos que levantam discussão com relação à teoria de Séries Temporais, como por exemplo, a definição da ordem do modelo, a questão da estacionariedade e a necessidade de tratar possíveis outliers. Ao unir as especificidades do SEB com a característica da série histórica de energia relacionada à distribuição Gama, aborda-se, seguindo as peculiaridades do SEB, uma nova metodologia que prescinde a normalidade e a possível geração de cenários negativos. Ao adotar tal metodologia, concluiu-se que a utilização dos modelos Gama, da forma que foram propostos por (Fernandez e Salas, 1986) não podem ser usados pelo SEB, pois os resultados da geração dos cenários mostraram-se não factíveis. Por fim, a importância desse trabalho vai além do que foi discutido em sua essência, ele abre um leque de possibilidades e discussões sobre como está sendo feito o planejamento da operação, o planejamento da expansão e a determinação do preço spot da energia elétrica. Nesse sentido a ideia desse trabalho é ter como resultado intangível a criação de uma agenda de pesquisa sobre a modelagem estocástica que envolve o SEB. / [en] This thesis discusses basically three important topics related to the Brazilian Electric Sector (BES), namely, the intrinsic stochasticity of the sector, the methodological peculiarities that guide the module of affluent energy, a key planning activities of the expansion, operation and pricing of short-term, and attention to the necessity for a Gamma model, more suitable to the characteristics of the time series of affluent energy. This thesis presents the reader with a different view of the Brazilian Electric Sector, revealing the intrinsic relationship between stochasticity and the activities performed by BES, a major infrastructure sector in the country. It can be seen that the synthetic series of energy/flow rates are crucial to determine which is the best way to operate the industry, subsidize decisions about when to expand it or not, thus avoiding the cost and/ or unnecessary losses. And yet, they are a major factor in determining the short-term price of electricity, since the amount simulated / predicted water reservoirs in the future will be one of the determinants of the price of energy in the short term. After this preamble presents the Module of Affluent energy, especially as it is linked to the Brazilian Electric Sector and Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDE), which emphasizes the attentions that establishes this link. Although this topic, raises some peculiarities of the module, for example, the issue of intercorrelated settings, feature not discussed so far, and points that raise discussion about the theory of time series, such as the definition of the model order, the question of stationarity and the need to deal with possible outliers. By joining the especifications of BES with the characteristic energy of the time series related to the Gamma distribution is approached, following the peculiarities of BES, a new methodology that dispenses normality and possible generation of negative scenarios. By adopting this method, it was concluded that the use of Gamma models, which have been proposed in the form of (Fernandez and Salas, 1986) can not be used for SEB, as the results showed the generation of the scenarios is not feasible. Finally, the importance of this thesis goes beyond what was discussed in its essence, it opens up a range of possibilities and discussions on how it is being done the operation planning, expansion planning and determining the spot price of electricity. In this sense the idea of this thesis is to deliver intangible creating a research agenda on the stochastic modeling involving SEB.

[pt] Este trabalho apresenta um modelo linear por partes chamado de modelo ARN. Trata-se de uma estrutura híbrida que envolve modelos autoregressivos e redes neurais. Este modelo é comparado com o modelo AR de coeficientes fixos e com a rede neural estática aplicada à previsão. Os resultados mostram que o ARN consegue identificar a estrutura não-linear dos dados simulados e que na maioria dos casos ele possui melhor habilidade preditiva do que os modelos supracitados. / [en] In this thesis we develop a piece-wise linear model named ARN model. Our model has a hybrid structure which combines autoregressive models and neural networks. We compare our model to the fixed-coefficient AR model and to the prediction static neural network. Our results show that ARN is able to find the non-linear structure of simulated data and in most cases it performs better than the methods mentioned above.

[pt] No presente trabalho são introduzidas considerações sobre modelos constitutivos viscoelasticos e suas formulações. É apresentada uma teoria de estruturas uni-dimensionais imersas no espaço tri-dimensional, a partir de uma formulação diferencial, permitindo-se a análise de problemas no contexto de grandes deformações.(caracteristicas não-lineares). Adota-se uma lei constitutiva viscoelastica linear, sob forma diferencial. São resolvidos três problemas planos que caracterizam a aplicação do modelo proposto: 1) Viga reta engastada submetida em sua extremidade livre a uma força não-seguidora compressiva cuja direção coincide com a do eixo longitudinal da viga na configuração indeformada. 2) Viga curve bi-rotulada com ambas as extremidades Fixas carregada uniformemente. 3) Viga reta engastada submetida em sua extremidade livre a uma força cíclica perpendicular ao eixo longitudinal da viga na configuração indeformada. Nos dois primeiros problemas é adotada a hipótese quasi-estatica, conservando a influência da inercia apenas no terceiro problema quando é feito um estudo comparativo entre o modelo elástico e o viscoelástico. São propostos os métodos numéricos de solução para os casos viscoelásticos quasi-estáticos - baseados num acoplamento do Método do Tiro (Runge-Kutta de Quarta ordem / Steffensen); considerando o problema espacial, e de Euler Modificado; na evolução temporal - e para o caso dinâmico, valendo-se da aproximação de diferenças finitas para avaliar as velocidades e acelerações. / [en] In the present work, considerations about viscoelastic cosntitutive models and their formulations are introduced. A theory of unidimensionail structures embeded in the tri-dimensional space is presented in a differential formula, allowing the analysis of problems in the large deformations point of view. A linear viscoelastic consitutive law is adopted in a differential representation. Three plane problems which characterize the application of the proposed model are solved: 1) Straight cantilever subjected, at the free end, to a compressive non follower force. The direction of this force coincides with the longitudinal axis of the beam at the undeformed configuration; 2) Curved bean with fixed supports at the ends, under uniform charge. 3) Straight cantilaver subjected at the free end to a cyclic force, perpendicularly to the longitudinal axis of the beam at the undeformed confiquration. In the two first problems; the quasistatic hypothesis is adopted the inertial influence being considered only at the third problems, where a comparative study between the elastic and the viscoelastic models is carried out. The numerical methods for the solution in the quasistatic viscoelastic cases are proposed - based in a coupling between the shooting method (Runge-Kutta of fourth order/Steffensen) for the spatial problem and the Modified Euler Method for the temporal evolution - as well as for the solution of the dynamical case - employing an approximation by finite differences for the evaluations of the velocities and accelerations.

[pt] Um modelo teórico de propagação foi desenvolvido e implantado em computador, baseado na técnica de traçado de raios, com o intuito de fornecer elementos para a análise do desempenho ou dimensionamento de enlaces terrestres de microondas operando em visibilidade, sob condições de céu claro. Este modelo combina os efeitos dos diagramas de radiação das antenas (amplitude e fase), reflexão e refração em camadas troposféricas, reflexão na superfície da Terra e da sua curvatura. O programa de computador pode ser usado para analisar a transmissão de sinais horizontalmente e verticalmente polarizados, bem como dos sinais circularmente polarizados, à esquerda e à direita. A título de validação do modelo e verificação da potencialidade do programa de computador, seus resultados são comparados usando exemplos comuns com os de modelos análogos, tendo-se obtido boa concordância. Finalmente, perfis verticais do índice de refração obtidos experimentalmente, são usados no cálculo de discriminação de Polarização Cruzada (XPD) e Isolação de Polarização Cruzada (XPI) de enlaces com reuso de freqüência. Os resultados obtidos são compatíveis com outros resultados de modelos semi-empíricos. / [en] With the objective of obtaining subsidies for the analysis and desing of microwave terrestrial links, under visibility and clear sky conditions, a theoretical model of propagation, based on ray tracing techniques, was developed. This model combines the effects of the radiation pattern of the antennas (amplitude and phase), reflection an refraction from the earth surface and the curvature of the earth. Based on this model, a computer program was generated, that is able to analyze the propagation of signals with the following polarizations: vertical, horizontal, left and rigth circular. To check the validity of the model, and the range of applicability of the computer program, several calculations were made, and the results compared to that obtained from other similar models. A good agreement was achieved. Finaly, measured profiles of refractive index were applied to the determination of cross polarization discrimination (XPD) and cross polarization isolation (XPI) in frequency reuse links. The results are comparable to that resultant from semi-empiric models.

[pt] Os modelos orientados por score, também conhecidos como modelos generalizados de score autorregressivo (GAS), representam uma classe de modelos de séries temporais orientados por observação. Eles possuem propriedades desejáveis para modelagem de séries temporais, como a capacidade de modelar diferentes distribuições condicionais e considerar parâmetros variantes no tempo dentro de uma estrutura flexível. Neste trabalho, apresentamos ScoreDrivenModels.jl, um pacote Julia de código aberto para modelagem, previsão e simulação de séries temporais usando a estrutura de modelos baseados em score. O pacote é flexível no que diz respeito à definição do modelo, permitindo ao usuário especificar a estrutura de atraso e quais parâmetros são variantes no tempo ou constantes. Também é possível considerar várias distribuições, incluindo Beta, Exponencial, Gama, Lognormal, Normal, Poisson, Student s t e Weibull. A interface fornecida é flexível, permitindo aos usuários interessados implementar qualquer distribuição e parametrização desejada. / [en] Score-driven models, also known as generalized autoregressive score (GAS) models, represent a class of observation-driven time series models. They possess desirable properties for time series modeling, such as the ability to model different conditional distributions and to consider time-varying parameters within a flexible framework. In this dissertation, we present ScoreDrivenModels.jl, an open-source Julia package for modeling, forecasting, and simulating time series using the framework of score-driven models. The package is flexible with respect to model definition, allowing the user to specify the lag structure and which parameters are time-varying or constant. It is also possible to consider several distributions, including Beta, Exponential, Gamma, Lognormal, Normal, Poisson, Student s t, and Weibull. The provided interface is flexible, allowing interested users to implement any desired distribution and parametrization.

[pt] No presente trabalho faz-se inicialmente um apanhado das principais técnicas usadas na Identificação de Processos Físicos, cuja finalidade é servir de subsidio bibliográfico para outros trabalhos futuros (Cap. I, II e III). É dado ênfase aos problemas existentes na identificação de sistemas não estacionários tendo em vista a sua importância um projeto de Sistemas de Controle Auto – Adaptativos. Foi desenvolvido um método de identificação, usando a Técnica do Modelo Adaptativo (Cap. IV). Fez-se a simulação analógica do modelo adaptativo, no computador ANALAC 110 (comp. Analógico a corrente alternada) tendo em vista as facilidades permitidas pelos comandos gel, e CI dos seus integradores. Verificou-se a validade da simulação no ANALAC, testando-se a convergência do método em vários exemplos, cujos resultados são conhecidos. Os resultados são apresentados no Anexo 1. Posteriormente, estudou-se a possibilidade de tratar este mesmo problema em computador digital (IBM-1130) (Cap. IV e 3). No anexo II são apresentados os fluxogramas e programas FORTRAN, relativos a técnica digital. / [en] The subject of this paper is to give a summary of the more important techniques used in Identification of Physical Process, the purpose being that of serving as a bibliografical reference to future works (chap´s I, II and III). Special attention is given to problems of Identification in time varying systems, with the object the designing Auto-Adaptive Control Systems. Methods of Identification were developed using Adaptative Model Technique (Chap IV). Analog simulation of the adaptative model was performed on the ANALAC (Alternating Current Analog Computer) utilising the GEL and CI Integrator Modules. The simulation results were verified by testing the convergence of various examples, whose solutions are well know. The results are given in the Anex 1. In addition the feasibility of solving this same problem on a digital computer (IBM 1130) was considered (chap IV. 3). In the Anex 2, FORTRAN programs of the digital technics are presented.

[pt] Demanda intermitente é definida por períodos de vendas nulas intercaladas com vendas positivas e de quantidade altamente variável. A maior parte das unidades de manutenção de estoque (stock keeping units, em inglês) ao nível loja pode ser caracterizada como contendo demanda desse tipo. Assim, modelos acurados para prever séries com demanda intermitente trazem grandes impactos em relação à gestão de estoque. Nesta dissertação nós propomos o uso do framework GAS com as distribuições adequadas para dados de contagem, além de suas versões com excesso de zeros, e aplicamos os modelos derivados a dados reais obtidos com uma grande rede varejista brasileira. Nós demonstramos que os modelos com excesso de zeros propostos são estimados de forma consistente por máxima verossimilhança e a distribuição dos estimadores é assintóticamente normal. A performance dos modelos propostos é comparada com benchmarks adequados das literaturas de séries temporais para dados de contagem e previsão de demanda intermitente. A avaliação das previsões é feita com base tanto na precisão da distribuição preditiva quanto na precisão das previsões pontuais. Nossos resultados mostram que os modelos propostos, em especial o modelo derivado sob distribuição hurdle Poisson, performam melhor do que os benchmarks analisados. / [en] Intermittent demand is defined by periods of zero sales interleaved with positive sales with highly variable quantities. Most stock keeping units at the store level can be characterized as containing such demand. Thus, accurate models for predicting series with intermittent demand have major impacts in relation to inventory management. In this dissertation we propose the use of the GAS framework with the appropriate distributions for count data, in addition to their versions with excess of zeroes, and apply the derived models to real data obtained from a large Brazilian retail chain. We demonstrate that the proposed models with excess of zeros are consistently estimated via maximum likelihood and the distribution of the estimator is asymptotically normal. The performance of the proposed models is compared to adequate benchmarks from the time series literature for count data and intermittent demand forecast. Forecasting is evaluated based on the accuracy of both the entire predictive distribution and point forecasts. Our results show that the proposed models, specially the one derived from hurdle Poisson distribution, perform better than the analyzed benchmarks.

[pt] O estudo aborda as diversas metodologias de construção de tábuas biométricas: desde as técnicas de graduação tradicionalmente utilizadas para os casos em que há grande quantidade de dados, até um método específico de aplicação para o caso de poucos dados. Inclui uma discussão sobre as formas de construção de tábuas seletas, em particular de sobrevivência de inválidos. A população de servidores públicos estatutários da administração direta do município do Rio de Janeiro é utilizada para a graduação de tábuas de sobrevivência de válidos e de inválidos, enquanto que a dos aposentados urbanos por invalidez do INSS serve de base para a tábua seleta de sobrevivência de inválidos. / [en] This study represents an approach to the main methods of life tables construction. It shows traditional graduation techniques for cases including high exposure data, as well a methodology for few data. Further more, this study generates a discussion about select life tables construction, in particular disability mortality tables. Data set from Rio de Janeiro officials population were used for mortality and disability mortality tables construction. In addition, a select disability mortality table was constructed based on the INSS urban disability retired population.

[pt] A viabilidade da exploração de um campo petrolífero está associada às características produtivas da formação, obtidas mediante o desenvolvimento e a aplicação de técnicas capazes de aumentar a economicidade dos poços. A técnica de estimulação mais utilizada atualmente é o fraturamento hidráulico, que tem como uma das etapas principais a injeção de um material granular, denominado de propante, para a manutenção da abertura da fratura. Tal técnica tem como obstáculo o refluxo do propante para o interior do poço (proppant flowback), ocasionando diversos problemas que podem levar à interrupção da produção do mesmo. Alguns modelos teóricos e empíricos foram desenvolvidos para a previsão desse fenômeno, mas os mecanismos que o governam não são ainda claramente explicados. Alguns fatores que influenciam na produção de propante são largura da fratura, tensão de fechamento, gradiente hidráulico e características do propante. O refluxo de propante não é considerado nos procedimentos atuais de projeto de fraturamento hidráulico. Nessa dissertação de mestrado foi desenvolvida uma ferramenta computacional com uma arquitetura orientada a objeto, em linguagem de programação Java, para a análise de estabilidade do propante no interior da fratura com base em modelos empíricos e teóricos. Além disso, foi investigada a influência da inclusão de restrições no projeto de fraturamento de modo a prevenir o fenômeno. Busca-se, desse modo, a obtenção de melhores projetos de fraturamento hidráulicos com prevenção do refluxo de propante, garantindo a produtividade do poço e prolongando sua vida útil. / [en] The viability of the exploration of an oil field is associated with the productive characteristics of the formation, guaranteed by means of the development and application of techniques capable of increasing the productivity and the economy of the oil fields. The currently most used stimulation technique is hydraulic fracturing, by which one of the main stages is the injection of a granular material called proppant to keep the fracture open and enhance fracture permeability. This technique presents as a drawback the phenomenon known as proppant flowback. The proppant is carried to the inside of the well causing many problems which can lead to production interruption. Some empirical and theoretical models for its prediction have been developed, however the mechanisms that govern it are still not clearly explained. Parameters that are related to proppant flowback are fracture width, closure pressure, drag force and proppant characteristics. Proppant flowback prediction is not included in today s procedures of the hydraulic fracturing project. In the present work a computational tool for proppant stability analysis was developed based on empirical and theoretical prediction models. This tool has an object oriented architecture written in Java language. The influence of the introduction of restrictions to prevent proppant production in the hydraulic fracture design procedure was also investigated. In this way, it is aimed to obtain hydraulic fracturing projects by which proppant flowback is prevented in field situations assuring well productivity and extending its activity period.