Orientadora : Profª. Drª. Neida Maria Patias Volpi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 05/04/2011 / Inclui referências / Resumo: O problema de roteamento de veículos (PRV) é um dos mais estudados nas áreas de logística e otimização combinatória e consiste em determinar rotas de custo mínimo para uma frota de veículos, atendendo à demanda de um conjunto de clientes. Devido à complexidade computacional dos problemas de roteamento, torna-se inviável resolvê-los de forma exata, e em virtude disso, na maioria das vezes, a solução é obtida através de heurísticas. Mesmo sendo amplamente estudado o PRV carece de implementações práticas e nem sempre as soluções disponíveis resolvem satisfatoriamente os problemas das empresas, daí a necessidade de buscar soluções customizadas para cada problema. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é desenvolver uma ferramenta que auxilie no processo de elaboração de roteiros de entrega de refeições feitas pela ASSEMCO - Associação dos Servidores Municipais de Colombo, localizada na região metropolitana de Curitiba, Paraná. A configuração atual dos roteiros de entrega não contempla todas as particularidades do problema, pois os clientes atendidos pela ASSEMCO possuem demanda variável e alguns destes precisam ser atendidos em horário fixo. Para resolução desse problema este trabalho apresenta duas abordagens: um programa computacional para o planejamento de rotasde entrega e um modelo estocástico que descreve o problema. Na abordagem determinística foi desenvolvido um programa em Visual Basic 6.0 que gera os roteiros de entrega através de métodos heurísticos de agrupamento e roteirização. Na odelagem estocástica do problema foram considerados a probabilidade de presença dos clientes, a probabilidade do veículo fazer o trajeto e o tempo de viagem entre os clientes, baseado na probabilidade de presença destes. Este modelo foi resolvido através do software Lingo 9.0 e através da meta-heurística Ant Colony System. Em relação à abordagem determinística, observou-se que os roteiros obtidos com a utilização do programa mostraram-se melhores em comparação com os roteiros normalmente praticados pela empresa. Em relação à abordagem estocástica, observou-seque o modelo proposto se adequou ao problema. Além disso, a meta-heurística Ant Colony System implementada para a resolução do modelo mostrou-se eficiente, visto que apresentou soluções de boa qualidade em tempo computacional viável. / Abstract: The vehicle routing problem (VRP) is one of the most studied in logistics and combinatorial optimization and it consists in determining minimum cost routes for a fleet of vehicles, in order to serve the demand of a set of customers. Due to the computational complexity of routing problems, it becomes impossible to solve them optimally, so in most cases, th solution is achieved by heuristics implementation. Even widely studied, PRV lacks practical implementation and not always available solutions solve satisfactorily companies problems, hence the necessity of seeking customized solutions for each problem. Thus, the purpose of this research is to assist in the meal delivery routes process made by ASSEMCO - Colombo Municipal Servers Association, great Curitiba, in Paraná. The current configuration of delivery routes does not include all the details of the problem because the customers served by ASSEMCO have variable demand and some of them need to be attendend at fixed times. To solve this problem this research presents two approaches: a software for planning delivery routes and a stochastic model that describes the problem. In a deterministic approach, it was developed a program in Visual Basic 6.0 that generates the delivery route through heuristic methods for clustering and routing. In the stochastic modeling, based on customers presence probability, vehicle probability traversing the path, and the travel time between customers were considered. This model was solved by Lingo 9.0 software and through the meta-heuristic Ant Colony System. Concerning deterministic approach, it was observed that obtained routes by the program proved to be better compared to the route normally adopted by the company. Concerning stochastic approach, it was observed that the proposed model is suitable to the problem. n addition, the metaheuristic Ant Colony System implemented for solving the model proved to be useful, because it produced good quality solutions in reasonable computational time.

Orientador : Prof. Dr. Anselmo Chaves Neto / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 11/03/2016 / Inclui referências : f. 115-119 / Área de concentração : Programação matemática / Resumo: Este trabalho enfoca o monitoramento das respostas das estruturas de concreto dosblocos de contrafortes do Trecho D da barragem de Itaipu, por meio da análise dasséries dos sensores de monitoramento de deslocamentos das estruturas efundações de dois blocos da barragem e as séries temporais das condiçõesambientais no entorno da barragem. As técnicas de análise multivariada foramutilizadas para estudar as relações entre os deslocamentos e as condiçõesambientais, delimitadas pela temperatura superficial do concreto, temperaturaambiente e nível de água do reservatório. A análise de correlação canônica foiusada para avaliar a influência das variáveis ambientais nos deslocamentos dasestruturas e fundações da barragem. A aplicação da análise fatorial objetivou aidentificação das fontes de variabilidade dos dados e a ordenação dos sensores deacordo com a ação dos fatores. As datas das medições foram agrupadas conformeas similaridades presentes nas observações, por meio da aplicação da análise deagrupamentos. Em seguida, a análise discriminante foi usada para avaliar os gruposquanto à sua homogeneidade. Os resultados indicaram que as técnicas utilizadaspermitem distinguir as respostas da barragem e identificar os efeitos das variaçõesdas condições ambientais sobre os deslocamentos das estruturas e fundações dabarragem. Então, utilizando esses resultados como dados de entrada, criou-se oÍndice de Monitoramento Conjunto das Respostas dos Blocos da barragem (IMCRB),considerando a ação da temperatura ambiente e do nível de água do reservatório,com a finalidade de contribuir para o diagnóstico de mudanças no padrão decomportamento estrutural da barragem. Os valores obtidos para o IMCRB indicaramque o processo monitorado estava sob controle, era estável e que, portanto, asrespostas da barragem eram previsíveis. Dados atualizados foram utilizados para avalidação do método.Palavras-chave: Monitoramento de Barragens. Deslocamentos. CondiçõesAmbientais. Análise Multivariada. IMCRB. / Abstract: This work is focused on the monitoring of the responses of the concrete structures of the buttresses blocks of Sector D of the Itaipu dam, through the analysis of series of monitoring sensors of structural displacement and foundations of two blocks of the dam and the time series of environmental conditions in the dam surroundings. Multivariate analysis techniques have been used to study the relationship between displacement and environmental conditions, defined by the surface temperature of the concrete, ambient temperature and reservoir water level. The canonical correlation analysis was used to evaluate the influence of environmental variables on the displacement of structures and dam foundations. The application of factor analysis intended to identify the sources of variability in data and the ordering of the sensors according to the action of factors. The dates of the measurements were grouped according to the similarities present in the observations, by applying cluster analysis. Thereafter, the discriminant analysis was used to evaluate the groups as to their homogeneity. The results indicated that the techniques used allow the distinguish of the dam responses and identification of the effects of variations in environmental conditions on the displacements of structures and dam foundations. Then, using these results as input data, the Joint Monitoring Index Blocks Responses (JMIBR) of dam, considering the action of temperature and water level of the reservoir was created in order to contribute to the diagnosis of changes in the dam's structural behavior pattern. The values obtained for JMIBR indicated that the monitored process was under control, stable and, thus, the dam responses were predictable. Updated data were used for method validation. Keywords: Monitoring Dams. Displacements. Environmental Conditions. Multivariate Analysis. IMCRB.MultivariateAnalysis. IMCRB.

Orientador : Dr. Jair Mendes Marques / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 13/05/2016 / Inclui referências : f. 131-137 / Linha de pesquisa : Métodos estatísticos aplicados / Resumo: As construções de usinas hidrelétricas consistem em empreendimentos de grande relevância para o desenvolvimento econômico e social de um país. No entanto, esse é um tipo de obra que requer muita vigilância, pois a ocorrência de comportamentos anormais em sua estrutura podem resultar em consequências indesejáveis. Inspeções realizadas através de instrumentos de monitoramento é um dos mecanismos de avaliação da segurança de uma barragem. Leituras periódicas dos instrumentos geram conjuntos de dados estocásticos que fornecem importantes informações sobre sua saúde estrutural. Métodos matemáticos e estatísticos são de grande importância para o tratamento e análise dos dados, pois, possibilitam predições de possíveis anormalidades no comportamento da barragem. Assim, este trabalho propõe uma metodologia de análise de árvore de falhas, em que o conceito de falha é definido através da detecção e classificação automática de pontos de mudança no comportamento de séries temporais geradas por instrumentos de monitoramento instalados em uma barragem. A detecção automática dos pontos de mudança em uma série temporal consiste em uma abordagem neuro/fuzzy/bayesiana dividida em três etapas: clusterização dos pontos da série temporal a partir de um mapa auto-organizável de Kohonen; construção de um conjunto fuzzy que transforma a série temporal inicial, com distribuição arbitrária, em uma nova série com distribuição de probabilidade beta; a detecção dos pontos de mudança através de uma simulação de Monte Carlo via algoritmo de Metropolis-Hastings. O método para a classificação dos pontos de mudança detectados, em relação aos níveis de alerta, foi desenvolvido através da construção de um sistema de controle fuzzy baseado em informações subjetivas utilizadas por especialistas em segurança da barragem. Por fim, a proposta metodológica é aplicada em dados gerados por instrumentos de monitoramento instalados no bloco de contraforte D38, da estrutura de barramento da Usina Hidrelétrica de Itaipu, onde o método destacou como principal resultado a detecção da mudança e comportamento nas medidas dos instrumentos de monitoramento ocorridas no período de enchimento do reservatório, o que mostra a eficiência dos conceitos abordados. Assim, pode-se concluir que a análise fuzzy de árvore de falhas descrita neste trabalho pode ser considerada uma boa alternativa para o auxílio no gerenciamento da segurança de uma barragem. Palavras-chave: Segurança de Barragem, Análise de Árvore de Falhas, Redes de Kohonen, Conjuntos Fuzzy, Algoritmo de Metropolis-Hastings, Controlador Fuzzy, Medida de Importância. / Abstract: The construction of hydroelectric plants consist of highly relevant projects for economic and social development of a country. However, this is a kind of work which requires a lot of monitoring, because the occurrence of atypical behavior in structure can result in undesirable consequences. Inspections carried out by monitoring instruments is one of the safety assessment mechanisms of a dam. Periodic readings of the instruments generate sets of stochastic data provide important information about their structural health. Mathematical and statistical methods are of great importance for the processing and analysis of data therefore enable predictions of possible abnormalities in the dam behavior. Thus, this paper proposes a fault tree analysis methodology, in which the concept of failure is defined by detecting and automatic shift points classification in the time series behavior generated by monitoring instruments installed in a dam. Automatic detection of change points in a time series consists of a neuro/fuzzy/bayesian approach divided into three steps: clustering of points in the time series from a self-organizing map of Kohonen; construction of a fuzzy set that transforms the initial time series with arbitrary distribution on a new series with beta probability distribution; detection of change points through a Monte Carlo simulation via Metropolis-Hastings algorithm. The method for classification of detected shift points in relation to alert levels, is developed by building a fuzzy control system based on subjective information used for dam safety experts. Finally, the proposed methodology is applied to data generated by monitoring instruments installed on the buttress block D38, the bus structure of Itaipu Hydroelectric Power Plant, where the method highlighted as main result the detection of change and behavior in measures of instruments monitoring occurred in the filling period of the container, which shows the efficiency of the discussed concepts. Thus, it can be concluded that the fuzzy analysis of fault tree described in this work could be a good alternative for assistance in security management of a dam. Key-words: Dam Safety, Fault Tree Analysis, Kohonen Networks, Fuzzy Sets, Metropolis-Hastings algorithm, Fuzzy Controller, Importance Measure.

Orientador : Prof. Dr. Marco André Argenta / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 11/08/2015 / Inclui referências : f.87-91 / Resumo: Materiais formados a partir de dois ou mais constituintes são chamados compósitos. Nesta dissertação são considerados compósitos bifásicos idealizados, denominando a fase imersa como inclusão e a fase que a envolve de matriz. Este estudo tem como objetivo avaliar o comportamento de inclusões com diferentes formatos contidas em uma matriz finita, aplicando a teoria do Tensor de Eshelby para representar a geometria das inclusões e o Método de Mori- Tanaka para obter o tensor constitutivo homogeneizado com diferentes condições de contorno para os casos bidimensionais e tridimensionais. Para isso, simulações computacionais foram realizadas tanto em estruturas homogeneizadas quanto em estruturas com matrizes e inclusões explícitas. Um algoritmo em linguagem Python foi desenvolvido para determinar o Tensor de Eshelby e as propriedades homogeneizadas do material bifásico idealizado. As discretizações de ambas as estruturas em elementos finitos foram efetuadas por meio do software Ansys. Foram realizados quatro testes computacionais com diferentes condições de apoio e força aplicadas; o primeiro teste consiste no engastamento de uma das extremidades da estrutura e a aplicação de um carregamento distribuído na face (caso tridimensional) ou aresta (caso bidimensional) oposta, simulando uma deformação axial ou ensaio de tração; no segundo teste as duas extremidades são engastadas e o carregamento distribuído 'e aplicado na face (caso tridimensional) ou aresta (caso bidimensional) superior, simulando um ensaio de flexão duplamente engastado; no terceiro, 'e representada uma viga em balanço, ou seja, uma extremidade engastada e um carregamento distribuído na face (caso tridimensional) ou aresta (caso bidimensional) superior; o quarto teste reproduz um ensaio de compressão, com engaste de uma das extremidades da estrutura e na aplicação de um carregamento distribuído na face ou aresta oposta. A comparação dos resultados obtidos mostrou que o método de homogeneização utilizado 'e representativo para a maioria dos modelos propostos. Variações de erro relativo percentual ocorrem quando modificadas as condições de contorno. Nas simulações dos ensaios de tração e compressão foram encontrados os menores erros percentuais, inferiores a 1% na maioria dos casos. As simulações dos ensaios de flexão apresentaram os maiores erros percentuais, acima de 0;9% na maioria dos casos, sendo que a simulação do ensaio flexão biengastado resultou no maior erro percentual de aproximadamente 1;6%. A modificação dos formatos das inclusões gerou resultados distintos, em especial aquelas com formato poligonal, com aumento de erro em torno de 0;3% se comparado a aproximação encontrada com outros formatos. A partir desses resultados é possível avaliar a influência das condições de apoio e do formato das inclusões na resposta do método de homogeneização, os quais podem ser utilizados, por exemplo, para ajustar valores encontrados na utilização do método de homogeneização. Palavras-chave: Material Bifásico. Tensor de Eshelby. Homogeneização. Métodos Numéricos. / Abstract: Materials made by two or more constituents are called composite. On this dissertation, it was considered idealizeds biphasic composites, named, in the immersed phase, as inclusion and in the involving phase as matrix. This study has as aim to evaluate the behavior of different format inclusions, contained in a finite matrix, through the apply of the Eshelby's inclusion theory, to represent the inclusion geometry, and the Mori-Tanaka Method to obtain the homogenized constitutive tensor with different boundary conditions for two-dimensional and tri-dimensional cases. To achieve this, computational simulations were made on homogenized structures and explicit inclusions as well. An algorithm made in Python language was developed to determinate the Eshelby's Tensor and the homogenized properties of the idealized biphasic material. The discretizations of both structures on finite elements were made through the Ansys software. It was completed by four computational tests, with different support conditions and applied forces; the first test consisted on a cantilever installed at one of the structure's extremities and the apply of a distributed load on its face, or opposite edge, simulating an axial deformation or traction test; on the second test, both extremities had cantilevers and the distributed load is applied on the face or top edge, simulating an flexion test double-cantilever; on third test, it is represented a supported beam, in which it was, one extremity cantilever and a distributed load on face or top edge; The fourth and last test reproduces a compression test, with a cantilever on one of the extremities of the structure and on the apply of a distributed load on the face or opposite edge. The comparison of the obtained results showed that the used homogenized method is representative for the proposed models, on its majority. Variations on percentage error occurs when the boundaries conditions are changed. On traction and compression simulations were found the lowest percentage errors, lower than 1% on its majority. The flexion simulations presented the highest percentage errors, above 0;9%, on its majority, considering that the double-cantilever flexion simulation resulted on the highest percentage error of about 1;6%. The format modification of inclusions generated on distincts outcomes, specially the ones with polygonal format, with an error increasis in of 0;3% if compared to the found approximation with other formats. From this results, it's possible to evaluate the support conditions influences, and the inclusions format on the answer to the homogenization method, which can be used, for example, to adjust analytical values obtained. Keywords: Biphasic Material. Eshelby's Tensor. Homogenization. Numerical Methods.

Orientador : Prof. Dr. Jair Mendes Marques / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 24/06/2016 / Inclui referências : f. 196-201 / Área de concentração / Resumo: A Análise Fatorial Exploratória está presente em grande parte dos estudos empíricos,e as relações resultantes devido a dicotomização de dados normais multivariados éum problema que ainda traz certa preocupação aos pesquisadores que utilizam essametodologia. Estudos realizados utilizando como metodologia a Análise FatorialExploratória apontam uma incerteza quanto as reais consequências dessatransformação e também não se sabe qual a influência do tamanho da amostraquando se está trabalhando com dados dicotomizados. Este estudo tem como objetivoavaliar as relações resultantes de uma Análise Fatorial Exploratória entre dadosnormais multivariados e dados dicotomizados e saber qual a influência do tamanhoda amostra para dados dicotomizados. Desta forma, para avaliar a existência dessesproblemas foram geradas amostras normais multivariadas e suas correspondentesamostras dicotômicas pelo método de simulação Monte Carlo, variando o número devariáveis, o número de observações e o número de fatores. Após essas mudanças foiefetuada a Análise Fatorial, repetindo esse processo cem vezes, obtendo-se osvalores médios. Por fim, a partir dos resultados obtidos na Análise FatorialExploratória, analisaram-se os efeitos da dicotomização de dados normaismultivariados, avaliando-se as comunalidades, a explicação dos fatores e a Medidade Adequação de Amostra (MSA) de Kaiser-Mever-Olkin. Os resultados obtidos foramanalisados graficamente e por inferências estatísticas, para os quais foram utilizadoso teste t de Student, o teste T2 de Hotteling, o teste F de Snedecor e o teste Qui-Quadrado, para comparação das médias, vetores de médias, variâncias e matrizes decovariâncias obtidas. Através do estudo verificou-se a influência do tamanho daamostra de dados dicotomizados em uma Análise Fatorial Exploratória, as resultantesdas comunalidades, a explicação dos fatores e a Medida de Adequação de Amostra(MSA) de Kaiser-Meyer-Olkin foram modelados em função dos logaritmos dostamanhos das amostras com a utilização de modelos de Regressão Polinomial. Naavaliação dos modelos de regressão foram utilizados indicadores de ajustes. Oprimeiro estudo, que determinou as Relações Resultantes de uma Análise FatorialExploratória entre dados normais multivariados e os dados dicotomizados conclui que,para o MSA não existe um padrão de regularidade dos valores para dados normais eos dados dicotomizados; para a variância explicada pelos fatores e comunalidades,conclui-se que, as diferenças entre os valores médios para os dados normais edicotomizados sempre foram significativas, e que os dados normais sempreapresentaram resultados superiores em relação aos dados dicotomizados. Com osegundo estudo que verificou a influência do tamanho da amostra de dadosdicotomizados em uma Análise Fatorial Exploratória conclui-se que para o MSA,variâncias explicadas pelos fatores e comunalidades, o modelo de regressãopolinomial adequado, em relação aos logaritmos dos tamanhos das amostras, foisempre de quinto grau. O MSA forneceu o melhor ajuste, enquanto a variânciaexplicada pelo primeiro fator forneceu o pior ajuste. A variância explicada total ecomunalidades apresentaram um ajuste considerado aceitável.Palavras-chave: Análise Fatorial Exploratória; dados normais multivariados; dadosdicotomizados; simulação Monte Carlo; tamanho de amostra. / Abstract: The exploratory factor analysis is present in most empirical studies and because of thedichotomy of normal multivariate data the resulting relationships are a problem that stillraises concerns for researchers that use this methodology. Studies using ExploratoryFactor Analysis as a tool point uncertainty as to the actual consequences of thistransformation and also nobody knows what the influence of the sample is size whenit is working with dichotomized data. This study aims to evaluate the resulting relationsof Exploratory Factor Analysis between normal multivariate data and dichotomizeddata and know the influence of the sample size for data dichotomized. Thus, toevaluate the existence of such problems, multivariate normal samples were generatedand their corresponding dichotomous by Monte Carlo simulation method, modifyingthe number of variables, the number of observations and the number of factors. Afterfactor analysis was performed and this process was repeated a hundred times,obtaining average values. Finally, the results were obtained with the Exploratory FactorAnalysis, in the study that examined the effects of dichotomization of normalmultivariate data were evaluated commonalities, the explanation of the factors andMeasure of Sampling Adequacy (MSA), from Kaiser-Meyer-Olkin. And the results wereanalyzed graphically and statistical inferences through the T of Student test, the T2Hotteling test, the F Snedercor test and the Qui-Quadrado test to compare the means,mean vectors, variance and covariance matrices obtained. The study that reports theinfluence of sample size on a factor analysis and the resulting evaluatedcommonalities, the explanation of the factors and Measure of sampling adequacy(MSA), from Kaiser-Meyer-Olkin were modeled according of the log sample sizes usingpolynomial regression models, for the evaluation of regression models adjustmentindicators were used. The first study that determined Resulting Relations ofExploratory Factor Analysis between multivariate normal data and dichotomized dataconcludes that, for MSA, there is no standard of values regularity for normal data anddichotomized data. For the variance explained by the factors and commonalities, weconclude that the differences between the mean values for normal data anddichotomized data were always significant. We also conclude that the normal dataalways showed better results than the dichotomized data. With the second study,which found the influence of dichotomized data Sample Size in an Exploratory FactorAnalysis, we conclude that, for MSA, variance explained by the factors andcommonalities and the model of polynomial regression appropriate to the logarithmsof the sample size was always fifth grade. The MSA obtained better adjustment,while the variance explained by the first factor had the worst fit. The total varianceexplained and commonalities had an adjustment considered acceptable.Keywords: Exploratory Factor Analysis; normal multivariate data; dichotomous data;Monte Carlo simulation; sample size.

Orientador : Prof. Dr. Anselmo Chaves Neto / Coorientador : Profª. Drª. Josiele Patias / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 23/08/2016 / Inclui referências : f. 132-136 / Área de concentração : Programação matemática / Resumo: Esta tese apresenta uma proposta para a avaliação probabilística da estabilidade de barragens de terra. Em abordagens probabilísticas, a aleatoriedade de algumas variáveis é considerada. No método proposto, a coesão efetiva e o ângulo de atrito interno efetivo, das argilas da fundação e do corpo da barragem, são as variáveis aleatórias. O algoritmo FORM (First Order Reliability Method), de confiabilidade estrutural, é a base do método desenvolvido. Três fatores de segurança foram escolhidos para descrever o desempenho da estrutura no desenvolvimento do FORM: o fator de segurança Generalizado de Janbu, o fator de segurança Simplificado de Janbu e o fator de segurança Simplificado de Bishop. O método proposto sugere uma alternativa para o uso da função do fator de segurança no algoritmo FORM, porque ela é recursiva. Mediante a aplicação do método, são estimados o índice de confiabilidade estrutural, a probabilidade de ruptura da barragem e os valores mais prováveis que as variáveis aleatórias devem assumir para a ocorrência da ruptura. Previamente à análise de estabilidade, as condições de fluxo pelo aterro compactado e sua fundação são aproximadas através de uma retroanálise dos coeficientes de permeabilidade dos materiais. Tal processo é realizado com o auxílio do aplicativo SEEP/W®. O arquivo, contendo as informações do fluxo, é posteriormente usado para a obtenção dos fatores de segurança, durante o processamento do algoritmo proposto, pelo aplicativo SLOPE/W®. Os cálculos, necessários à aplicação do método de análise probabilística de estabilidade proposto, são realizados em planilhas programadas do software Excel. O estudo e a avaliação do algoritmo proposto foram possíveis graças às informações e dados da seção instrumentada da Estaca 122+00 da Barragem de Terra da Margem Esquerda da Usina Hidrelétrica de Itaipu. Ao final de vários testes verificou-se que o método proposto cumpriu com os seus objetivos satisfatoriamente, e demonstrou bom desempenho. Os resultados apresentados pelo algoritmo são de confiança, pois além de considerarem a aleatoriedade de algumas variáveis, consideram as condições de fluxo mais parecidas com o que acontece em campo. A porção da barragem, que compreende a seção da Estaca 122+00, mostrou-se em boas condições de segurança, visto que os índices de confiabilidade estimados e as probabilidades de ruptura estimadas estão em intervalos de valores considerados seguros, conforme literatura. É importante ressaltar que, antes dessa, não houve outra análise probabilística de estabilidade da Barragem de Terra da Margem Esquerda de Itaipu. Os resultados apresentados nesta tese confirmam que as escolhas baseadas em métodos de análise de estabilidade tradicionais, feitas na época do projeto, foram adequadas. A análise probabilística não visa substituir os métodos tradicionais, mas deve ser usada em conjunto com esses, para a tomada das decisões, tanto em fase de construção, como em fase de preservação das estruturas. Análises probabilísticas de estabilidade de barragens de terra, como a apresentada nesta tese, por considerarem os riscos, são importantes para a escolha de medidas de prevenção que garantam a segurança estrutural. Palavras-chave: estabilidade de barragens de terra, análise probabilística, First Order Reliability Method (FORM), índice de confiabilidade, probabilidade de ruptura. / Abstract: This dissertation presents a proposal for the probabilistic evaluation of the stability of earth dams. For this kind of approaches, the randomness of some variables is considered and the effective cohesion and the effective friction angle, from foundation clay and dam core, are the random variables. The algorithm FORM (First Order Reliability Method), of structural reliability, is the basis for the developed method. Three factors of safety were chosen to describe the stability performance in the development of FORM by means of using well known stability analysis procedures, namely Janbu's Generalized, Janbu's Simplified and Bishop's Simplified. The proposed method suggests an alternative for the use of the function of the factor of safety in FORM algorithm because of the recursivity of this function. By applying the method, numbers for the structural reliability index, the probability of dam rupture and the most likely values that the random variables must take for occurrence of rupture are estimated. Before the stability analysis, the flow conditions inside the dam embankment and its foundation were approximated by a back analysis of the permeability coefficients of the involved materials. This process was carried out with the use of the SEEP/W® computer code. A file with the flow information was later used to obtain the factors of safety, during the proposed algorithm processing, by means of the SLOPE/W® system. The calculations required for the application of the application of the probabilistic method herein detailed were performed in programmed Excel spreadsheets. The study and evaluation of the proposed algorithm were possible due to the information and data from the instrumented cross section from Station 122+00 of the Left Bank Earthfill Dam from Itaipu Hydroelectric Power Plant. At the end of several verifications it was found that the proposed method fulfilled its objectives satisfactorily and showed good performance. The outcomes presented by the algorithm are reliable, because they consider the randomness of some variables and the least divergent flow conditions from the real ones. The dam portion that includes the Station 122+00 is safe, according to the analysis presented, because the estimated reliability index and the estimated probability of rupture fit intervals considered safe, according to the literature. It is important to mention that there was no other stability probabilistic analysis of the Itaipu Left Bank Earthfill Dam before the one presented here. The results shown in this dissertation confirm that the choices based on traditional stability analysis methods, rather than in probabilistic ones, were appropriated. Is not the objective of the probabilistic analysis to replace the traditional methods, but both should be used for project and construction decisions to be made during design and maintenance of the structure. The stability probabilistic analysis of earth dams considering risks, as presented in this work, are very important for the choice of preventive measures to ensure structural safety. Keywords: stability of earth dams, probabilistic analysis, First Order Reliability Method (FORM), reliability index, probability of rupture.

Orientador : Prof. Dr. Volmir Eugênio Wilhelm / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 31/10/2017 / Inclui referências : f. 148-56 / Área de concentração : Programação matemática / Resumo: O avanço tecnológico no desenvolvimento dos circuitos integrados possibilitou o surgimento de novos sistemas de automação em subestações. A automação na geração, distribuição e transmissão de energia avançou, passando de uma abordagem semi-automatizada para totalmente autônoma. A realidade governante é a de que cada vez mais os sistemas de geração, transmissão e distribuição do setor elétrico buscarão a minimização da intervenção humana e a maximização da automação remotamente supervisionada. Integrar os sistemas de monitoramento aos dispositivos eletrônicos inteligentes, desenvolvidos por diferentes fabricantes, tem sido um dos principais desafios das concessionárias de energia elétrica. A carência de integração entre estes sistemas contribui para o aumento significativo do retrabalho profissional que, por sua vez, implica em uma deficiência na qualidade do fornecimento de energia elétrica. Os dispositivos inteligentes, capazes de integrar os sistemas de automação da subestação, comunicam-se através de regras de sintaxe e semânticas chamadas de protocolos de comunicação. Tais protocolos, também foram evoluindo até que se chegou à norma IEC 61850 que objetiva padronizar as comunicações entre dispositivos em subestações e garantir a interoperabilidade dos mesmos. Esta tese (que é parte integrante do projeto de pesquisa e desenvolvimento, entre Copel e USP - P&D Aneel PD 6491-0247/2012) apresenta algumas das implementações de um modelo de monitoramento de transformadores de transmissão e distribuição para a criação de um sistema de gestão destes ativos, cuja topologia foi elaborada com base na IEC 61850. Foram identificados na lista da norma a inexistência de alguns Nós Lógicos LN's e também a carência de novos Grupos de LN's que, podem contribuir de maneira mais prática (sem a utilização de objetos genéricos da norma - GGIO's) e que contribuem de maneira expressiva para o monitoramento do estado deste tipo de ativo, possibilitando para que este trabalho acadêmico contribua para a revisão do capítulo da norma que versa sobre monitoramento e supervisão de transformadores (IEC 61850-7-4) e inaugurando modelos de Diagnostico e Expectativa de sua Vida Útil. Além do mais, propõe novas funcionalidades normatizadas para modelagem de sistemas de gestão de ativos com base na IEC 61850, uma vez que, o grupo de grandezas destes novos LN's tem relevante importância no impacto da degradação do ativo e afetando a sua vida útil. A implementação piloto incorpora camadas de diagnóstico e ações corretivas indicadas pelos prognósticos do sistema integrado de medições (formando uma plataforma de gestão de ativos), pela criação de dois novos Grupos de LN's, baseados no padrão IEC 61850: (B) - Diagnóstico da Degradação do Sistema de Isolamento de Transformadores; (E) - Expectativa de Vida Útil do Sistema de Isolamento de Transformadores, pós ação de recuperação do ativo. Para subsidiar a estrutura dos novos Grupos de LN's foi implementado um sistema piloto de gestão de ativos para dois transformadores da Copel Transmissão e Distribuição (Subestação do Pilarzinho em Curitiba no Paraná), onde utiliza-se uma técnica não invasiva, de exatidão de avaliação da degradação do sistema de isolamento dos transformadores, a chamada Espectroscopia Dielétrica por Corrente de Polarização e Despolarização (PDC) e a Medida de Condutividade do Óleo Isolante (LCM). Também para subsidiar as novas propostas de nós lógicos. Foi implementado também o processo de secagem da parte ativa baseado em filtros moleculares que consiste na remoção seletiva da molécula de água do óleo isolante provocando um desequilíbrio entre a umidade dos materiais isolantes, papel/óleo. Nesta tese foram propostos também dois novos LN's para os grupos (B) e (E) respectivamente: "Degradação do Sistema de Isolamento de Transformadores (papel-óleo) - BIOP", que agrupa Data Objects (novos e existentes) para o monitoramento da degradação sinérgica do meio de isolamento sólido (ex.: papel kraft) e do meio isolante líquido (ex.: óleo mineral, óleo vegetal); e "Vida Útil Remanescente do Sistema de Isolamento de Transformadores - ELTR", que agrupa Data Objects (novos e existentes) para o monitoramento, diagnóstico e gestão da vida útil remanescente do isolamento de transformadores pelo envelhecimento proveniente da ação térmica e da umidade na parte ativa. Tais LN's foram utilizados nos dispositivos eletrônicos inteligentes (IED's) da área piloto do projeto, de forma experimental (utilizando a Unidade Terminal Remota Hadrom Xtorm - da ALTUS, IEC 61850 compatível) e, avaliados e validados, em campo. Esta pesquisa poderá ser submetida ao comitê normativo da IEC de forma que no futuro, os novos grupos de LN's e novos LN's possam ser reutilizados em IEDs, de qualquer fabricante, para sistemas de monitoramento e supervisão de transformadores de potência. Foi utilizada no desenvolvimento desta tese a ferramenta Master Tool Xtorm, também da ALTUS, como ferramenta para a configuração, programação, simulação, depuração e parametrização das funções de monitoramento desenvolvidos. O sistema de gestão de ativos com monitoramento e supervisão baseados no padrão IEC 61850 permite integrar diferentes sistemas, que em conjunto com as novas aplicações apresenta uma evolução na abrangência da aplicação da norma e, portanto, possibilitando sistemas mais completos e que aumentam a eficácia e confiabilidade dos diagnósticos com base no monitoramento de estado e consequentemente, podendo impactar na melhoria da qualidade do gerenciamento de ativos e aumento da eficácia nas ações de manutenção. Palavras-chave: IEC 61850, Nós Lógicos, BIOP, ELTR, Grupos de Nós Lógicos, Monitoramento, Diagnóstico, Vida Útil de Transformadores, Gestão de Ativos, Transformadores de Potência. / Abstract: The technological advance in the development of the integrated circuits allowed the emergence of new automation systems in substations. Automation in distribution, transmission and power generation has advanced from a semi-automated to fully autonomous approach. The reality nowadays is that more and more systems of generation, transmission and distribution of the electric sector will seek to minimize human intervention and maximize remotely supervised automation. Integrating monitoring systems with intelligent electronic devices developed by different manufacturers has been one of the main challenges of electric utilities. The lack of integration between these systems contributes to a significant increase in professional rework, which, in turn, contributes to a deficiency in the quality of electric power supply. Smart devices capable of integrating substation automation systems communicate through syntax rules and semantics called communication protocols. These protocols have also evolved until the IEC 61850 standard has been reached, which aims to standardize communications between devices in substations and ensure their interoperability. This thesis (which is an integral part of the research and development project between COPEL and USP - Aneel P&D - PD 6491-0247 / 2012) presents some of the implementations of a transmission and distribution transformer monitoring model for the creation of a Management of these assets, whose topology was elaborated based on IEC 61850. The lack of some Logical Nodes LN 's and the lack of new LN' s Groups, which can contribute in a more practical way (without the use of generic objects of the standard - GGIO 's), have been identified in the standard list and contribute significantly to The monitoring of the state of this type of asset, enabling this academic work to contribute to the revision of the chapter of the standard regarding monitoring and supervision of transformers (IEC 61850-7-4) and inaugurating models of Diagnosis and Expectation of its Useful Life. In addition, it proposes new standardized functionalities for modeling asset management systems based on IEC 61850, since the group of values of these new LN's has relevant importance in the impact of asset degradation and affecting its useful life . The pilot implementation incorporates diagnostic layers and corrective actions indicated by the prognostics of the integrated measurement system (forming an asset management platform), through the creation of two new LN Groups based on the IEC 61850 standard: Diagnosis of the Degradation of the Isolation System of Transformers; (E) - Life Expectancy of the Isolation System of Transformers, after asset recovery action. In order to subsidize the structure of the new LN's Groups, a pilot asset management system was implemented for two transformers from Copel Transmission and Distribution (Pilarzinho Substation in Curitiba, Paraná), where a non-invasive technique, Degradation of the transformer insulation system, called the Polarization and Depolarization Current Spectroscopy (PDC) and the Insulating Oil Conductivity Measure (LCM). In order to support the structure of new proposals for logical nodes. It was also implemented the drying process of the active part based on molecular filters which consists of the selective removal of the water molecule from the insulating oil causing an imbalance between the moisture of the insulating materials, paper / oil. In this thesis were also proposed two new LN's for groups (B) and (E) respectively: "Degradation of the Transformer Isolation System (paper-oil) - BIOP", which groups Data Objects (new and existing) to monitor the synergistic degradation of the solid insulation medium (eg kraft paper) and the liquid insulation medium ( Mineral oil, vegetable oil); And the "Remaining Lifespan of the Transformer Isolation System - ELTR", which groups Data Objects (new and existing) for the monitoring, diagnosis and management of the remaining life of the transformer insulation by the aging caused by thermal action and humidity in the part Active These LNs were used in the experimental electronic area (IEDs) of the pilot area of the project, using the Hadrom Xtorm Remote Terminal Unit (ALTUS, IEC 61850 compatible) and evaluated and validated in the field. This research can be submitted to the normative committee of the IEC so that in the future, new groups of LN's and new LN's can be reused in IEDs, from any manufacturer, for systems of monitoring and supervision of power transformers. The tool Master Tool Xtorm, also from ALTUS, was used in the development of this thesis as a tool for the configuration, programming, simulation, debugging and parameterization of the monitoring functions developed. The system of asset management with monitoring and supervision based on the IEC 61850 standard allows the integration of different systems, which together with the new applications presents an evolution in the scope of the application of the standard and, therefore, enabling more complete systems that increase the efficiency and Reliability of diagnostics based on state monitoring and consequently, which may impact on improving the quality of asset management and increasing the effectiveness of maintenance actions. Keywords: IEC 61850, Logical Nodes, BIOP, ELTR, Logical Node Groups, State Monitoring, Diagnostics, Life of Transformers, Asset Management, Power Transformers.

Orientador : Prof. Dr. Volmir Eugênio Wilhelm / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba,31/07/2015 / Inclui referências : f. 142-153 / Área de concentração : Programação matemática / Resumo: A problemática da alocação de recursos é uma linha de estudo em diferentes áreas do conhecimento. Modelos aplicados a esta realidade surgem com diferentes características e em diferentes cenários. O governo federal brasileiro, por meio do Programa de Reestruturação dos Hospitais Universitários (REHUF), criou uma política de alocação de recursos à Hospitais Universitários (HU) com intuito de melhorar suas instalações e serviços. O questionamento que surge é como distribuir estes recursos para os 45 HUs vinculados ao Ministério da Educação de forma que seja pautado no desempenho operacional das entidades. Dá-se então o objetivo desta pesquisa como: Modelar a conciliação dos Voting Games, por meio dos Índices de Poder de Shapley-Shubik e Banzhaf, aos problemas de alocação de recursos com base no desempenho para Hospitais Universitários participantes do REHUF.. Os Jogos Cooperativos de Votação, admitidos aqui como Jogos de Maioria Ponderada, são utilizados para mensurar o poder que um jogador/eleitor possui em um comissão eleitoral onde há ponderação quanto a quantidade de votos de cada membro. A temática do desempenho está inserida no passo inicial da avaliação do desempenho, que é a sua mensuração. Para a mensuração do desempenho foram usados os Métodos de Apoio a Decisão Multicritério: T-ODA, TOPSIS, VIKOR, PROMETHEE II. Os Índices de Poder de Shapley-Shubik e Banzhaf foram estimados por meio de simulação de Monte-Carlo. Foram obtidos oito modelos de distribuição de recursos, sendo fruto da combinação de quatro métricas de desempenho e dois Índices de Poder. Os resultados apontam para as especificidades de cada modelo e que os Índices de Banzhaf e Shapley-Shubik, aplicados a grandes comissões eleitorais, obtém valores próximos entre si. Os modelos baseados nos métodos T-ODA e TOPSIS tenderam a favorecer entidades com desempenho menor. O modelo que utiliza a mensuração VIKOR de desempenho, admite uma maior concentração de recursos a HUs com maior desempenho. Os resultados da aplicação do método PROMETHEE II destacam variações distribuídas igualmente para todos os níveis de desempenho. Conclui-se assim que os modelos híbridos propostos se mostraram robustos corroborando com o que preconiza a literatura de que a construção dos Índices de Poder satisfaz os princípios da justiça e equidade entre os jogadores. Palavras-chaves: Problemas de Votação. Métodos de Apoio a Decisão Multicritério. Alocação de Recursos. Avaliação de Desempenho. / Abstract: The problem of resource allocation is a study line in different areas of knowledge. Models applied to this reality arise with different features and in different scenarios. The Brazilian government, through the University Hospitals Restructuring Program (REHUF), created an investment policy in University Hospitals (UH) with purpose of improve its facilities and services. The question that arises is how to allocate these funds to the 45 HUs linked to the Ministry of Education as it was ruled into the operating performance of the entities. The objective of this research was given as: Modeling the conciliation of the Voting Games, through the Power Indexes of Shapley-Shubik and Banzhaf, to the resource allocation problem based on performance for University Hospitals participants REHUF. The Cooperative Games of Voting, admitted here as Weighted Majority Games, are used to measure the power that a player/voter has in an election commission where there is weight as the amount of votes of each member. The performance theme was inserted in the first step of performance evaluation, which is the measurement. For measuring the performance was used the Multiple Criteria Decision Making: T-ODA, TOPSIS, VIKOR, PROMETHEE II. The Power Indexes Banzhaf and Shapley-Shubik were estimated using Monte Carlo simulation. Obtained eight resource allocation models, being the result of the combination of four performance metrics and two Power Indexes. The results point to the specifics of each model and the Indexes of Banzhaf and Shapley-Shubik, applied to large commissions, gets values very close to each other. The models based on T-ODA and TOPSIS methods tended to favor entities with lower performance. The model uses the VIKOR performance measurement, accepts a higher concentration of funds to HUs with higher performance. The results of the application of PROMETHEE II method out equally distributed variations for all levels of performance. It is therefore concluded that the proposed hybrid models are robust confirming what literature recommends that the construction of the Power Index satisfy the principles of justice and equity among the players. Keywords: Voting Problems. Multiple-Criteria Decision Analysis. Allocation of Resources. Performance Evaluation.

Orientador : Maurício Felga Gobbi / Coorientador : Cynara da Nobrega Cunha / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 22/08/2011 / Inclui referências : f.159-163 / Resumo: Essa dissertação mostra o estudo de caso da utilização da modelagem matemática ambiental como ferramenta útil ao licenciamento ambiental de um reservatório artificial de água - Reservatório Louriçal, da Usina Hidrelétrica Simplício-Queda Única, situada na rio Paraíba do Sul, região sudeste do Brasil. O modelo (ou conjunto de modelos) utilizado foi o SisBAHIAR. Foram utilizadas modelagens da hidrodinâmica, do transporte lagrangeano de partículas e da qualidade da água integradas nas coluna da água. O trabalho ocorreu em quatro fases, acompanhando o licenciamento ambiental da usina, iniciando-se em 2004, avançando em 2006 e 2009 e finalizando em 2010. A água do rio Paraíba do Sul tem concentrações relativamente altas de fósforo total. Tais concentrações, em ambiente lêntico, podem levar à eutrofização do reservatório. Os modelos foram utilizados para basear tomadas de decisão sobre as melhores maneiras de atenuar e prevenir esse tipo de processo que prejudicada a qualidade da água. Mudanças morfológicas foram acontecendo com o tempo na tentativa de diminuir tempos de residência e melhorar a circulação em locais onde estagnações foram identificadas. Ainda que não tenha sido possível calibrar os modelos, pelo fato do corpo d'água modelado ainda não existir, os resultados foram analisados com comparações entre cenários, tanto de condições hidrológicas quanto morfológicas. As simulações se mostraram sensíveis ao cenários simulados e, dessa forma, foi possível escolher a alternativa que mostrou os melhores resultados em termos de qualidade da água e de mesmo de viabilidade econômica. Concluiu-se pelo cenário que prevê a construção de dois diques que separam as águas de dois braços do reservatório, formados nos córregos Areia e Louriçal. xix / Abstract: This dissertation shows the case study of de the environmental matematical modeling utilization as a useful tool for the environmental evaluation licensing process of a reservoir - Reservoir Louriçal, part of de Hydroelectric power plant Simplício-Queda Única, located on the river Paraiba do Sul, in the southeast of Brazil. The model (or the set od models) used was the SisBAHIAR. It was modeled the hydrodynamical process, the particle lagrangian transport and the water quality, integrated in the water column. This study was conducted in four phases, following the hydroelectric power plant environmental licensing, starting in 2004, advancing in 2006 and 2009 and ending in 2010. The water of Paraiba do Sul river has relatively high concentrations of total phosphorus. Such concentration in lentic enviroment, can lead to eutrofication of reservoir. The models were used to base decisions about the best ways to relieve and prevent this type of processes that affect water quality. Morphological changes were being made over time in an attempt to reduce residence time and improve circulation in areas where stagnation were identified. Although it has not been possible to calibrate the models, because of the water body modeling does not exist, the results were analyzed with comparisons between morphological and hydrological scenarios. The simulations were sensitive to the simulated scenarios, and thus it was possible to choose the alternative that produced the best results in terms of water quality and eutrophication risk. It was concluded that the best scenario is what provides for the construction of two dams separating the waters of two areas of the reservoir, formed in the Areia and Louriçal streams.

Orientador: Luiz Carlos Matioli / Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 2004 / Inclui bibliografia / Área de concentraçao: Programaçao matemática / Resumo: Neste trabalho, serão utilizadas duas metodologias para construção de funções de penalização para algoritmos de Lagrangeano Aumentado, aplicados a problemas de programação convexa comrestrições. Métodos de Lagrangeano Aumentado partem normalmente de funções de penalização ? : R ? R, estritamente convexas e crescentes, que são combinadas com multiplicadores de Lagrange para compor termos de penalização com os formatos: (y, ?) ? R×R++ 7?? p(y, u) = ??(y) e (y, ?) ? R×R++ 7?? p(y, u) = ?(?y). Propõe-se uma função de penalização ? a ser usada no algoritmo de Lagrangeano Aumentado, definida por y ? R 7?? ?(y) = 1 2 y2 + y, sendo ? estritamente convexa, porém nãocrescente em todo o seu domínio. Neste caso, em que as penalidades são quadráticas, os multiplicadores gerados pelo algoritmo de Lagrangeano Aumentado podem ser negativos, pois a derivada da função não é crescente em todo o seu domínio. Este problema é contornado aumentando-se o parâmetro de penalidade, conforme relações mostradas no Capítulo 2, entre os métodos de Ponto Proximal e Região de Confiança. Implementam-se os algoritmos de Lagrangeano Aumentado para problemas com restrições de desigualdades, utilizando duas metodologias para construção das funções de penalidades quadrática e m2b. Os resultados numéricos obtidos em Matlab ilustram a eficiência da penalidade quadrática. / Abstract: In this work, two methodologies are used for constructing penalization functions of Augmented Lagrangian algorithms, solving convex programming problems with constraints. Augmented Lagrangian methods are usually built from strictly convex and increasing penalization functions ? : R ? R, combined with Lagrange multipliers ? to compose penalization terms: (y, ?) ? R × R++ 7?? p(y, u) = ??(y) and (y, ?) ? R × R++ 7?? p(y, u) = ?(?y). The penalization function ?, defined by y ? R 7?? ?(y) = 1 2 y2 + y, is ? strictly convex, but non-increasing in all its domain. In this case, the multipliers generated by the Augmented Lagrangian algorithm can be negative. Therefore the derivative of the function is not increasing in all its domain. This problem has been turned around by increasing the penalty parameter, according to relations shown in chapter 2, between the Proximal Point and Trust-Region methods. Augmented Lagrangian algorithms are implemented and tested for problems with inequality constraints, using the quadratic and m2b penalty functions. The numeric results obtained in Matlab illustrate the efficiency of the quadratic penalty.