[pt] Desastres são eventos que causam destruição da infraestrutura de um local e impactam milhares de pessoas todos os anos, provocando danos materiais e humanos e perdas econômicas significativas. Quando isto acontece, é preciso enviar artigos humanitários para os locais afetados e resgatar os sobreviventes o mais breve possível. Para que a operação de resposta ao desastre aconteça de forma eficiente, é necessário que a rede de transporte esteja operacional e que hospitais tenham capacidade para receber os feridos. Para mitigar o impacto destes eventos, é proposto um modelo de programação linear que busca identificar as vias urbanas e hospitais que necessitam de investimentos para melhor atenderem a população em caso de desastres. O modelo identifica que vias são críticas e, portanto, devem receber investimentos prioritariamente e que hospitais precisam ter sua capacidade aumentada. Para comprovar a aplicação do modelo proposto, foram criados cenários para situações de catástrofes e de desastres relacionados à deslizamento de terra em áreas de risco na cidade do Rio de Janeiro. No primeiro cenário, foi considerada uma situação onde todos os bairros considerados eram afetados ao mesmo tempo. Nos demais, criaram-se cenários mais prováveis de ocorrer, onde apenas um ou alguns bairros eram impactados. Desta maneira os tomadores de decisão passam a contar com uma ferramenta para orientar na alocação de recursos limitados, de maneira criteriosa e de forma preventiva. O benefício direto é um melhor atendimento à população da cidade seja em caso de desastre, como também em situação de não crise. / [en] Disasters are events that cause destruction of the local infrastructure and impact thousands of people every year, causing material and human damages and significant economic losses. When this happens, humanitarian aid is required to be sent to affected locations and rescue survivors as soon as possible. In order for a disaster response operation to happen efficiently, it is necessary that the transport network to be operational and for hospitals to be able to receive the victims. To mitigate the impact of these events, a linear programming model is proposed that seeks to identify the urban roads and hospitals that need investments to better serve the population in case of a disaster. The model identifies which pathways are critical and therefore should receive priority investments and which hospitals need to have their capacity increased. In order to verify the application of the proposed model, scenarios for landslide catastrophes and disasters were created in the city of Rio de Janeiro. On the first case, it was considered a situation where all the districts considered were affected at the same time. On the latter, more likely to occur scenarios were set, where only one or a few areas were impacted. In this way, decision-makers start to rely on a tool to guide the allocation of limited resources, in a careful and preventive way. The direct benefit is a better service to the population of the city in the event of a disaster, but also in a non-crisis situation.

[pt] Este trabalho apresenta um modelo de Regressão Linear Nebulosa por Partes(RLNP). Trata-se de uma estrutura que envolve modelos de regressão linear por partes ponderadas por pertinências advindas da lógica nebulosa. Este modelo é comparado com o modelo de regressão linear. Os resultados mostram que o RLNP consegue identificar a estrutura não-linear dos dados simulados e que na maioria dos casos ele possui bom poder de ajuste. / [en] In this dissertation a Fuzzy Piece-Wise Linear Regressive model FPLieR is developed. The model´s structure combines linear regressive models with fuzzy logic´s grade of membership in a piece-wise fashion. A comparision is made between this model and the linear regression one. The results show that FPLieR is able to find the linear substructure of simulated data and that in most cases it presents a good fit.

[pt] Um estudo foi realizado visando avaliar nova abordagem analítica para a determinação de um hidrocarboneto poliaromático nitrogenado (carbazol, CBZ) e um sulfurado (dibenzotiofeno, DBT) em amostras orgânicas líquidas usando fosforimetria na temperatura ambiente. Para isto, microemulsões sem detergente foram usadas para viabilizar a determinação destes compostos em solução. Um estudo preliminar das propriedades fosforescentes desses dois analitos foi realizado, sendo este dividido em duas etapas: (i) definição da composição da microemulsão (ME) e (ii) estudo do efeito da concentração da ME sobre o sinal fosforescente do analito. Como resultado, sinais fosforescentes com potencial analítico e em ambiente livre de interferências de fluorescência foram obtidos para várias das composições testadas. As condições experimentais foram otimizadas usando planejamento fatorial visando à maximização desses sinais fosforescentes para o CBZ (292/436 nm) e para o DBT (286/442 nm). A concentração de I- (íon de átomo pesado indutor de fosforescência), concentração de Na2SO3, pH e tipo de ME foram avaliadas. Essa abordagem permitiu que, na ME diluída, os valores de LD e de LQ para o CBZ fossem 2,6 ng mL-1 e 8,6 ng mL-1 e para o DBT de 7,4 ng mL-1 e 24,5 ng mL-1. As faixa lineares estenderam-se até 800 ng mL-1 (CBZ) e até 1400 ng mL-1 (DBT). Amostras orgânicas líquidas (frações combustíveis do petróleo e extratos orgânicos de amostras ambientais) fortificadas com os analitos foram usadas para testar os métodos. Estratégias apropriadas para cada tipo de amostra são apresentadas. Porcentuais de recuperação para CBZ e para o DBT ficaram dentro da faixa de 90 a 110 %. Interferências mútuas e de outras substâncias foram avaliadas. / [en] A new approach for the determination of one nitrogen- containing PAH (carbazole, CBZ) and one sulfur-containing PAH (dibenzothiophene, DBT) in organic liquid samples using room-temperature phosphorimetry was evaluated. Detergentless microemulsions were used to allow the determination of these compounds in aqueous solution. A preliminary study of the phosphorescent properties of the analytes was made in two steps: (i) definition of the ME composition and (ii) effect of the concentration of the ME on the analyte phosphorescent signal. As a result, phosphorescent signals with analytical potential, in a fluorescence free environment, were obtained for several tested compositions. Experimental conditions were optimized using a factorial design aiming the maximization of the phosphorescence from CBZ (292/436 nm) and DBT (286/442 nm). The concentration of I- (phosphorescence inducer heavy atom ion), concentration of Na2SO3, pH and ME type were evaluated. The method allowed, in the diluted ME, values for LD and for LQ of 2,6 ng mL-1 and 8,6 ng.mL-1for CBZ and of 7,4 ng mL-1 and 24,5 ng mL-1 for DBT. Linear dynamic ranges extended up to 800 ng mL-1 (CBZ) and up to 1400 ng mL-1 (DBT). Organic liquid samples (petroleum fuel fractions and organic extracts of environmental samples) spiked with the analytes of interest were used to test the methods. Proper strategies for analyzing each type of sample were described. Recoveries for CBZ and for DBT were within the 90 to 110 % range. Mutual interferences and interferences from other substances were evaluated.

[pt] O aumento do consumo de energia elétrica leva os sistemas de distribuição a operar próximo do seu limite, podendo ocorrer situações de máximo fluxo de potência ativa e reativa nos ramos, ou seja, problemas de estabilidade de tensão. A mudança da topologia da rede permite encontrar uma configuração em que os índices de estabilidade de tensão estão distantes do ponto de máximo carregamento do sistema, reduzir as perdas técnicas e tornar a distribuição de carga nos alimentadores mais uniforme. Contudo, o número de possibilidades de chaveamento cresce com o aumento da dimensão da rede elétrica e a busca pela solução ótima requer esforço computacional elevado. O uso do algoritmo heurístico de Busca Tabu permite direcionar a busca por novas configurações de qualidade, armazenando suas características e proibindo a adição e/ou remoção de atributos por um período, evitando que a busca termine em um valor mínimo (máximo) local. Os resultados das análises em diferentes níveis de carregamento, que representam a operação do sistema radial de distribuição com carga leve, pesada e crítica, mostram que o algoritmo de Busca Tabu adotado neste trabalho consegue maximizar a margem de potência da barra crítica do sistema, levando o ponto de operação original à uma distância maior do ponto de máximo carregamento do sistema, na região normal de operação e minimizando as perdas técnicas. Com isso, evita-se que o sistema opere no ponto de máximo carregamento ou, na pior das hipóteses, na região anormal de operação, onde as ações de controle têm efeito oposto ao esperado. / [en] The increase of the consumption of electric energy takes the distribution systems to operate next to its limits, which might cause situation of maximum active and reactive power flow in the branches, that is, problems of voltage stability. The change of the topology of the network allows to find a configuration where de voltage stability indexes are far from de maximum loading point, improve voltage profile, reduce power losses and load balancing. However, the number of possible switching grows with the dimension of network and searching for optimal solution requires high computational effort. Using Tabu Search heuristics allows guiding the search for new configuration of high quality, being storing its characteristics and forbidding the addition and/or removal of attributes for a period, avoiding that the search finishes in a local minimum (maximum) value. The results in different loading levels, that represent the operation of radial distribution system with normal, weighed and critical load, show that the Tabu Search algorithm maximizes the voltage stability margin, leading the original operation point to a new one that is far from the maximum loading point, in the normal region of operation. With this, it is prevented that the system operates next to the maximum loading point or, in the worse case, in the abnormal region of operation, where the actions of control have opposing effect to the waited one.

[pt] Uma facilidade é qualquer centro que presta serviços a um conjunto de clientes. Pode ser, dentre outros, uma escola, uma fabrica ou um armazém. Problemas de localização de facilidades são problemas de otimização combinatória que tratam da tomada de decisão relativa ao posicionamento destes serviços, que devem otimizar algum critério pré-definido. As medidas que usualmente são utilizadas para quantificar a qualidade de uma solução para esta classe de problemas tem seus cálculos baseados em que clientes são servidos por que facilidade. Uma conseqüência imediata é a forte relação entre os problemas de localização e os problemas de classificação de dados (clusterização). Dentre os problemas de localização de facilidades amplamente estudados esta o problema das p-Medianas (PMNC), objeto de pesquisa desta dissertação. O PMNC tem como objetivo determinar quais p facilidades devem ser abertas com o intuito de minimizar a soma das distancias de cada cliente a facilidade aberta mais próxima do mesmo. O PMNC é classificado como um problema NP - Difícil e é um dos problemas centrais na classificação automática de dados (clusterização). Esta dissertação apresenta algoritmos primais, duais e exatos para tratamento do PMNC, focando no desenvolvimento de algoritmos duais e exatos. Foram implementadas cinco heurísticas construtivas e um método de busca local. Além disto, foram propostos três novos métodos duais e um método exato. Como resultado, analisamos um conjunto de técnicas para o tratamento do problema. A escolha da melhor técnica é fortemente dependente da configuração da instancia tratada. Foi obtido o ótimo para algumas instancias e para as demais a diferença entre o valor dos limites inferior e superior nos melhores casos não ultrapassam 3%. / [en] A facility is any center that offers services to a set of clients. It may be, among others, a school, a factory or a depot. Facility location problems are combinatorial optimization problems that handle decisionmaking in respect to the positioning of those services, optimizing some defined criteria. The measures often used to assess the quality of a solution for this class of problems relate to which clients are served by which facility. An immediate consequence is the strong relationship between location problems and data clustering. One of the widely studied facility location problems is the uncapacited p-median problem (UPM), the main subject of this thesis. Given a set of possible facility locations, the UPM consists in determining a subset of locations at which the facilities shall be established, minimizing the sum of distances from each client to its closest open facility. The UPM belongs to the class of NP-hard problems and is a central problem of data clustering. This thesis presents primal, dual and exact algorithms for approaching the UPM, focusing on the development of dual and exact algorithms. Five constructive heuristics and one local search method were implemented. Furthermore, three new dual methods and one exact method were proposed. The result is the analysis of a set of techniques to solve the problem. The choice of best technique is strongly dependent of the configuration of the treated instance. We obtained the optimum for some instances and for others the difference between the value of the lower and upper bounds in the best cases do not exceed 3%.

[pt] Atualmente, o mundo tem se voltado à promoção do desenvolvimento da energia proveniente de fontes renováveis, pois estas aparecem como uma alternativa para a redução do aquecimento global. No Brasil, as principais fontes de geração renováveis de energia são: geração de cogeração à bagaço de cana-deaçúcar (biomassa), eólica e pequenas centrais hidrelétricas (PCH). Atualmente, o grande desafio enfrentado por elas é comercialização de contratos lastreados em perfis de geração que, apesar de exibirem um baixo fator de emissões, são extremamente sazonais e incertos. Contudo, sabe-se que existe uma relevante complementaridade entre a disponibilidade dos seus recursos (colheita da cana, vento e hidrologia), que como consequência, promove a possibilidade de um ganho sinérgico com a formação de um portfolio contendo tais fontes. A sinergia entre os perfis de geração de uma biomassa e uma PCH foi recentemente estudada através de um modelo de otimização de portfolio com aversão a risco. Esta dissertação tem dois objetivos: (i) estender o modelo de comercialização integrada de fontes renováveis para considerar também a fonte de geração eólica, e (ii) utilizá-lo para definir a estratégia ótima de oferta (compra) da comercializadora em um leilão de compra de contratos de fontes renováveis no ACL. Dois formatos de leilão serão testados e comparados tanto em termos de benefício para a comercializadora, como em termos de participação final de cada fonte. Por fim, o objetivo (ii) preenche uma lacuna na literatura correspondente a ausência de modelos de oferta estratégica avessa a risco em leilões de contratos por parte da demanda. / [en] Nowadays, the world has turned to promoting the development of energy from renewable sources, because they appear as an alternative to reducing global warming. In Brazil, the main renewable energy sources are the thermoelectric cogeneration of sugarcane bagasse (biomass), wind power and small hydro resources. Besides, the major challenge faced by them is the contracts trade guaranteed by generation profiles that, despite exhibiting a low emission factor, are highly seasonal and uncertain. However, it is known that there is an important complementarity between the availability of resources (sugar cane harvesting, wind and hydrology), which as a consequence, promotes the ability to gain a synergistic effect with the formation of a portfolio containing such sources. The synergy between the resources availability profile of biomass and a small hydro was recently studied by a model of portfolio optimization with risk aversion. This work has two objectives: (i) extend the portfolio trade model of renewable sources to consider also the a wind generation power plant, and (ii) define an optimal strategic bidding (demand side) for a trading company on a contract auction for renewable sources. Two auction formats will be tested and compared in terms of benefit to the energy trading company. Finally, the objective (ii) fills a gap in the literature corresponding to the absence of risk-averse bidding models for contract auctions on the demand side.

[pt] O Programa Nacional de Uso e Produção de Biodiesel destaca a produção de biodiesel a partir da mamona como alternativa energética não poluente e como gerador de empregos em regiões carentes. Todavia um empecilho à produção deste biodiesel advém da precariedade da produção da mamona, baseada em agricultores familiares pouco estruturados e com condições logísticas ruins. Assim, este trabalho visa a contribuir à resolução deste problema, procurando otimizar o planejamento estratégico desta cadeia de suprimentos de biodiesel em particular. O objetivo é minimizar os custos totais de transporte e de armazenagem de grãos dos produtores agrícolas às usinas de esmagamento. Uma importante peculiaridade deste problema é a incerteza da produção, que afeta o projeto da cadeia. Desta forma, foi proposto um Modelo de Programação Linear Inteira-Mista (PLIM) Estocástico, com formulação dois estágios e multi-estágio. Cabe ressaltar que este modelo foi testado em um caso real no semiárido brasileiro. Como resultado, são apresentadas as alocações de fluxos e entrepostos de custo mínimo para ambos os modelos. Por fim, é feita uma comparação entre estas formulações ressaltando que o ganho de flexibilidade obtido através do modelo multi-estágio se traduz em um menor custo logístico total. / [en] The Brazilian Program for Biodiesel Use and Production highlights the production of biodiesel from castor seeds, as a non-polluting energy source and as a job generation in poor regions. However, an obstacle to biodiesel production comes from the castor seeds poor production conditions and lack of infrastructure and logistics. This work aims to present a contribution to solve this problem, performing a strategic planning optimization of this biodiesel supply chain. The main objective is to minimize total storage costs and grains transportation to the crushing plant. An important peculiarity of this problem is the production uncertainty, which affects the supply chain design. Thus, we propose a stochastic Mixed Integer Linear Programming (MILP) model with two stage and multi-stage formulations. This model was tested on a real case in the Brazilian s semi-arid region. As a result, in order to obtain the minimum total cost, we present the logistics network flow design and warehouses assignments for both formulations. Lastly, we present a comparison between these formulations highlighting that the flexibility gain provided by the multi-stage model results in a lower total logistic cost.

[pt] O presente trabalho detém como proposta apresentar uma alternativa de proteção ativa contra incêndio ao sistema convencional de chuveiros automáticos que pode ser concebido nos projetos construtivos nas edificações brasileiras que é a tecnologia de Água Nebulizada (Water Mist). A tecnologia de Water Mist apresenta-se como uma proposta alternativa já que ambos possuem utilização em comum do agente extintor Água. Nesse contexto, essa dissertação fará um estudo de caso, em um edifício comercial na cidade do Rio de Janeiro, que compara o volume destinado a reserva de água para o combate a incêndio entre o Sistema de Chuveiros Automáticos (Sprinklers) e o tecnologia de Água Nebulizada (Water Mist), sendo este fator um dos aspectos de vantagens preconizados pelos fabricantes de Water Mist ao redor do mundo. O sistema de combate a incêndio existente (Sprinklers) foi projetado, admitindo-se os requisitos da legislação/código estadual vigente. A tecnologia Água Nebulizada (Water Mist) será dimensionada utilizando a Norma Americana NFPA 750 (2015), com apoio de normas técnicas e listas de especificações pelo fato da inexistência de regulamento nacional específico ou legislação/código estadual. A presente dissertação propõe divulgar a tecnologia de água nebulizada (Water Mist), discorrendo sobre as suas formas de atuação, mecanismos de extinção, apresentando-se suas peculiaridades e aplicações específicas bem como as similaridades em relação ao tradicional sistema de chuveiros automáticos e sua aplicabilidade em edificações. / [en] This work has the proposal to present an alternative to active fire protection, which can be designed in construction projects in Brazilian buildings that are fire-fighting technology with nebulized water (Water Mist). The Water Mist technology presents itself as an alternative proposal since both have joint use of water extinguishing agent. In this context, this dissertation will make a case study in a commercial building in the city of Rio de Janeiro, which compares the volume for the water reserve for fire fighting between the Sprinkler System (Sprinklers) and Water Technology nebulized (Water Mist), and this factor one aspect of advantages recommended by manufacturers of Water Mist around the world. The Fighting existing fire system (Sprinklers) was designed, assuming the requirements of the legislation / current state code. The technology water spray (Water Mist) is scaled using the American Standard NFPA 750 (2015), with the support of technical standards and specification lists because of the absence of specific national regulation or legislation / state code.

[pt] As metodologias de projeto estrutural foram fortemente influenciadas pelo advento da computação. Os avanços nas áreas de análise numérica, como o método dos elementos finitos, e os softwares de Desenho Assistido por Computador, literalmente ajudaram a moldar o mundo como ele é hoje. Implementações computacionais das técnicas de otimização estrutural, como a otimização topológica, permitem a determinação das estruturas base, gerando uma grande quantidade de projetos novos, mais eficientes, com o potencial de mudar drasticamente o futuro das aeronaves, automóveis, edifícios, etc. Introduzir restrições de tensão na otimização topológica tradicional permite a obtenção de soluções mais seguras e confiáveis que se assemelhem mais à estrutura final. Contudo, isto não é uma tarefa trivial, apresentando várias dificuldades conceituais e numéricas. Nesta dissertação, as principais questões deste problema são discutidas e as técnicas presentes hoje na literatura são revisadas e criticadas quanto aos seus desempenhos. A principal contribuição deste trabalho é uma nova técnica baseada no Método do Lagrangiano Aumentado que lida eficientemente com um grande número de restrições. Em contraste com os métodos existentes, que são dependentes do problema e da malha, a abordagem proposta apresenta poucos parâmetros que precisam ser ajustados a cada novo caso. Para avaliar suas potencialidades, desenvolveu-se um código em MATLAB, eficaz e robusto. Diversos exemplos representativos, incluindo problemas de larga escala, são apresentados. Finalmente, as soluções obtidas, incluindo algumas complicações inesperadas, são discutidas detalhadamente e sugestões para trabalhos futuros são propostas. / [en] Structural design methodologies were strongly influenced by the advent of computing. The advances in numerical analyses, such as the finite element method, and Computer Aided Design software have literally helped shape the engineering world as it is today. Structural optimization methods such as topology optimization aim to take the next step by letting the computer guide the design, in order to achieve new and more eficient designs. This approach has the potential to change the future of various industries, including aircraft, automobile, construction, etc. The introduction of stress constraints on traditional topology optimization allows for safer and more reliable solutions that will more closely resemble the final structure. The successful solution of this problem poses several conceptual and numerical dificulties. Thus this dissertation details the main issues of this problem and reviews the current techniques discussed in the literature including some critiques of their performance. The main contribution of this work is a novel technique based on the Augmented Lagrangian method that can eficiently handle a large number of constraints. In contrast to existing methods which are both problem- and mesh-dependent, the presented approach contains only a few parameters which need to be adjusted for each new case. In order to verify the technique s capabilities, a user friendly MATLAB code was developed that is both effective and robust. Several representative examples, including large-scale problems, are presented. Finally, the solutions obtained here, including some unexpected complications, are thoroughly discussed and suggestions for future work are also addressed.

[pt] Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) de origem antrópica representam uma classe de contaminantes de relevância ambiental por serem derivados de múltiplas fontes petrogénicas e/ou pirolíticas e por apresentarem efeitos tóxicos e carcinogênicos. Quando encontrados em pescados de consumo comercial, podem apresentar um risco adicional para a saúde humana. A análise de HPAs em biota é um desafio analítico, devido à complexidade da matriz e aos níveis baixos de concentração que representam risco para o consumo de pescados. Esse trabalho tem como objetivo otimizar e validar o método QuEChERS para análise de HPAs em tecidos biológicos como uma alternativa aos métodos convencionais. O método QuEChERS apresenta características importantes para a Química Verde, ou seja, reduz o consumo excessivo de solventes, reagentes, quantidade de amostra, tempo, entre outros fatores que diminuem o impacto ambiental. Os parâmetros que afetam a eficiência do método foram estudados e concluiu-se que a etapa de purificação constituída por Z-sep+ com uma coluna fina de sílica e alumina apresentou melhores condições de purificação do extrato. A determinação dos compostos por cromatografia a gás acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) nos forneceu resultados com alta resolução, seletividade e detectibilidade. A linearidade e sensibilidade do método apresentou valores maiores que 0,990 para todos os HPAs, numa faixa de concentração de 1 ng mL-1 a 50 ng mL-1 no extrato final; limites de detecção e quantificação nos intervalos de 0,377 a 7,45 ng g-1 e 1,13 a 22,36 ng g-1. Os percentuais de recuperação do método ficaram na faixa de 70 a 130 porcento. O procedimento validado permite quantificar HPAs em biota marinha de forma rápida, a baixo custo, livre de interferentes na análise instrumental por GC-MS e em níveis de quantificação que permitem avaliar a qualidade de pescados para consumo humano segundo padrões internacionais. / [en] Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) of anthropogenic origin represent a class of contaminants of environmental relevance because they are derived from multiple petrogenic and/or pyrolytic sources and because they have toxic and carcinogenic effects. When found in commercially relevant fish, they can pose an additional risk to human health. The analysis of HPAs in biota is an analytical challenge, due to the complexity of the matrix and the low levels of concentration that pose a risk to fish consumption. This work aims to optimize and validate the QuEChERS method for analysis of PAHs in biological tissues as an alternative to conventional. The QuEChERS method presenting important characteristics for Green Chemistry, that is, reducing the excessive consumption of solvents, reagents, sample quantity, time, among other factors that reduce the environmental impact. The parameters that affect the efficiency of the method were studied and it was concluded that the purification step consisting of Z-sep+ with a thin column of silica and alumina presented better conditions for extract purification. The determination of compounds by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS) provided us with results with high resolution, selectivity and detectability. The linearity and sensitivity of the method presented values greater than 0.990 for all PAHs, in a concentration range from 1 ng mL-1 to 50 ng mL-1 in the final extract; limits of detection and quantification in the ranges of 0.377 to 7.45 ng g -1 and 1.13 to 22.36 ng g -1. The method s recovery percentages ranged from 70 to 130 percent. The validated procedure allows quantifying PAHs in marine biota quickly, at low cost, free from interferences in the instrumental analysis by GC-MS and at quantification levels that allow the quality of fish for human consumption to be assessed according to international standards.