Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 444177.pdf: 1659305 bytes, checksum: bdead0d762530fe1980280cda19165e9 (MD5) Previous issue date: 2012-08-28 / In advanced deep submicron technologies, the aggressive scaling of the clock to increasingly higher frequencies has now terminated. At the circuit top level, global clocking is not feasible anymore, which has led to the popularization of the Globally Asynchronous Locally Synchronous paradigm for constructing complex system on chip devices, with local islands of clocked logic interconnected by asynchronous communication. By providing packet-based communication and scalable communication parallelism compared to traditional bus-based communication, asynchronous network- on-chip have recently shown their benefits compared to their synchronous counterparts to build future many-core architectures, in terms of both performance and power. One of the next challenges for such asynchronous communication architectures is reliability, in the form of robustness to single event effects, when under the impact of particles generated by ionizing radiation. This occurs because technology downscaling continuously increases the logic sensitivity of silicon devices to such effects. Contrary to what happens in synchronous circuits, delay variations induced by radiation usually have no impact on asynchronous quasi-delay insensitive (QDI) combinational logic blocks, but in case of storage logic, bit flips may corrupt the circuit state with no recovery solution, even when using asynchronous circuits. This work proposes a new set of hardening techniques against single event effects applicable to asynchronous networks-on-chip. It presents practical case studies of use for these techniques and evaluates them in close to real life situations. The obtained results show that the achieved increase in asynchronous network-on-chip robustness has the potential to leverage this communication architecture solution as the main choice for the next generations of complex silicon devices on advanced nodes technologies such as 32 nm, 28 nm, 20 nm and below / O aumento agressivo das frequ?ncias de opera??o de sinais de rel?gio em tecnologias submicr?nicas profundas chegou ao seu limite. O uso de rel?gios globais n?o ? mais vi?vel em tais tecnologias, o que fomenta a populariza??o do paradigma Globalmente Ass?ncrono, Localmente S?ncrono na constru??o de sistemas integrados complexos, onde se empregam ilhas s?ncronas de l?gica interconectadas atrav?s de comunica??o ass?ncrona. Redes intrachip ass?ncronas proveem um modelo de comunica??o baseado em troca de pacotes e paralelismo de comunica??o escal?vel quando comparado com arquiteturas de comunica??o tradicionais, como as baseadas em barramentos compartilhados. Devido a estas caracter?sticas, tal tipo de redes vem revelando benef?cios, quando comparadas com suas equivalentes s?ncronas, para construir as arquiteturas many-cores do futuro, e isto em termos de ambos, desempenho e dissipa??o de pot?ncia. Um dos pr?ximos desafios para as arquiteturas de comunica??o em quest?o ? a confiabilidade, na forma de robustez a efeitos de evento ?nico (em ingl?s, single event effects ou SEEs), quando o circuito sofre impactos de part?culas geradas por radia??o ionizante. Isto ocorre porque a diminui??o cont?nua das geometrias de dispositivos semicondutores em tecnologias sucessivas aumenta cada vez mais a sensibilidade destes a tais efeitos. Ao contr?rio do que ocorre em circuitos s?ncronos, varia??es de atraso induzidas por radia??o em geral n?o geram qualquer impacto, exceto por poss?veis perdas de desempenho, em circuitos l?gicos ass?ncronos constru?dos usando t?cnicas quase insens?veis a atrasos (em ingl?s quasi-delay insensitive ou QDI). Contudo, a invers?o de valores de bits em dispositivos de armazenamento pode corromper o estado do circuito sem poss?vel solu??o de recupera??o, mesmo no caso de ass?ncronos. Este trabalho prop?e um novo conjunto de t?cnicas aplic?veis a redes intrachip ass?ncronas, que visa o aumento de robustez contra efeitos de evento ?nico. Apresentam-se estudos de caso pr?ticos de tais t?cnicas e avaliam-se as mesmas em ambientes que simulam casos reais de uso. Os resultados obtidos mostram que o aumento de robustez alcan?ado sobre redes intrachip tem o potencial de tornar esta arquitetura de comunica??o a principal candidata para integrar as novas gera??es de dispositivos de sil?cio complexos constru?dos com o emprego de nodos tecnol?gicos avan?ados tais como 32 nm, 28 nm, 20 nm e abaixo

As demandas do mercado da construção civil têm exigido vãos cada vez maiores e ao mesmo tempo alturas cada vez menores das vigas. Isto tem levado muitos projetistas à adoção da solução do pavimento em laje lisa em concreto armado ou protendido. No entanto, a ausência das vigas torna possível a ruptura das lajes por puncionamento junto aos pilares. A norma NBR-6118:2014 prescreve as disposições para o projeto de lajes sob punção. O trabalho proposto teve como objetivo principal a análise da confiabilidade da ligação laje-pilar interno sob o efeito da punção em lajes que se apoiam diretamente sobre pilares de acordo com a NBR-6118:2014. Primeiramente, com o intuito de se entender melhor o fenômeno da punção, realizou-se uma breve revisão bibliográfica, identificando os principais parâmetros que influenciam na resistência da ligação, assim como os principais métodos de análise e trabalhos realizados na área. Em seguida, estudou-se o software de análise em elementos finitos ANSYS (Analysis Systems Incorporated), especificamente a ferramenta UPF (User Programmable Features), que foi utilizada para adoção de um modelo constitutivo para o concreto. Utilizando o software, foram modeladas lajes estudadas por outros autores, visando a validação do modelo numérico. Para o estudo da confiabilidade foi dimensionado um conjunto de lajes lisas seguindo as prescrições da NBR 6118:2014. A análise da confiabilidade foi realizada utilizando a ferramenta PDS (Probabilistic Design System), empregando o método de simulação numérica de Monte Carlo com amostragem por Latin Hypercube. Por fim, determinou-se o índice de confiabilidade em cada projeto e realizaram-se análises paramétricas com as variáveis adotadas no trabalho. Os resultados obtidos mostraram que as lajes lisas sem armadura de cisalhamento projetadas segundo a NBR 6118:2014 obtiveram, em sua maioria, índices de confiabilidade adequados. Porém, para as lajes lisas com armadura de cisalhamento, o índice de confiabilidade foi, em grande parte, menor que o índice de confiabilidade alvo adotado. / The demands of the construction market have required increasingly large spans while diminishing of the beam heights. This has led many designers to adopt the pavement solucion of reinforced or prestressed concrete flat slab. However, the absence of the beams makes it possible to slabs failure by punching shear. The Standard NBR-6118: 2014 prescribes the requirements for the design of slabs under punching. The aim of this work was to analyze the reliability of the internal slab-column intersection under punching in slabs supported directly on columns according to NBR-6118: 2014. Firstly, in order to better understand the punching phenomenon, a brief bibliographic review was carried out, identifying the main parameters that influence the connection strength, as well as the main methods of analysis and published in the area. Then, the finite element analysis software ANSYS (Analysis Systems Incorporated), specifically the UPF (User Programmable Features) tool, was used to adopt a concrete constitutive model. Using the software, slabs studied by other authors were modeled, aiming at the validation of the numerical model. For the reliability study, a set of flat slabs was designed following the requirements of NBR 6118: 2014. The reliability analysis was performed using the PDS (Probabilistic Design System) tool, using the Monte Carlo numerical simulation method with Latin Hypercube sampling. Finally, the reliability index was determined in each project and parametric analyzes were performed with the variables adopted in the study. The results from this study show that the flat slabs without shear reinforcement designed according to NBR Standarts obtained appropriate reliability index. However, for the flat slabs with shear reinforcement, the reliability index, in most cases, did not achieve the target reliability index.

O mexilhão-dourado é um organismo invasor que tem causado grandes prejuízos a sistemas de captação de água e usinas hidroelétricas (UHEs). Existem diversos métodos de controle da incrustação destes organismos em tubulações de usinas hidroelétricas, porém o impacto da aplicação desses métodos ainda não é amplamente conhecido. Este trabalho visa desenvolver uma metodologia para avaliar a degradação dos sistemas de resfriamento de UHEs submetidas a tratamentos químicos para o controle da incrustação por mexilhão-dourado. Neste trabalho é usado, como caso exemplo, o sistema de resfriamento do ar do núcleo do gerador e do óleo dos mancais de uma UHE com turbina Kaplan de potência aproximada de 150 MW. A análise proposta baseia-se na aplicação de ensaios acelerados de corrosão, a fim de determinar a taxa de corrosão nas condições normais de operação. Os ensaios executados neste estudo simulam condições operacionais mais severas do que as usualmente enfrentadas pelo sistema, visando reduzir o tempo de execução dos ensaios. Os ensaios acelerados de corrosão baseiam-se no aumento da solicitação térmica e da concentração das substâncias químicas injetadas no fluxo de água que são a adição de gás ozônio e de hipoclorito de sódio. Para realização dos ensaios foi construído um circuito experimental capaz de impor condições de temperatura e concentrações das substâncias químicas. Os resultados dos ensaios acelerados fornecem subsídios para aplicação dos conceitos de confiabilidade estrutural para determinação da probabilidade de falha dos equipamentos em estudo em função do tempo de aplicação do tratamento químico. Verificou-se entre os produtos químicos utilizados neste estudo, que o hipoclorito de sódio é 50% mais agressivo para a liga de cobre níquel e 700% mais agressivo para o aço inoxidável em relação a degradação observada pela ação do ozônio. / The golden mussel (Limnoperna fortunei) is an invader organism that has caused great damage to water catchment systems and hydroelectric power plants. There are various methods of fouling control of these organisms in hydroelectric power plants pipelines, but the impact of the application of these methods is not yet widely known. This work aims at developing a methodology to evaluate the degradation of hydroelectric power plants cooling systems pieces of equipment subjected to chemical treatments for control of golden mussel fouling. This work uses as a case example, the cooling system inside generator and oil bearing of Kaplan hydroelectric turbine with 150MW nominal power output. The analysis is based on the application of accelerated corrosion tests in order to determine the rate of corrosion under normal operation conditions given the rates of corrosion under various accelerated conditions. The tests run on this thesis simulate operating conditions more severe than those usually experienced by the system, to reduce the runtime of the tests. The proposed accelerated corrosion tests are based on increased thermal loading and concentration of chemical substances injected into water flow. The chemical treatments tested in this work are the addition of ozone and sodium hypochlorite. For carrying out the tests an experimental circuit capable of imposing different conditions of temperature and concentration levels was built. The results of accelerated tests provide subsidies for the implementation of structural reliability concepts for determining the failure probability of equipment under consideration. Among the chemical products used in the analysis, the sodium hypochlorite is 50% more aggressive for copper-nickel 90/10 alloy and 700% more aggressive for stainless steel in relation to degradation observed for ozone.

Introdução: A epicondiloalgia lateral (EL) é caracterizada por uma desordem musculoesquelética envolvendo o tendão extensor comum originado no epicôndilo lateral. O Teste de Comprometimento Funcional da Mão, Pescoço, Ombro e Braço - FIT-HaNSA foi desenvolvido para analisar o desempenho durante três tarefas que realizam atividades repetitivas de elevação do membro superior, além de posturas sustentadas em pacientes com disfunção no ombro, medida em até 300 segundos. O objetivo deste estudo foi avaliar a confiabilidade e a validade do teste FIT-HaNSA em pacientes com EL do cotovelo, bem como avaliar as estratégias biomecânicas utilizadas pelo membro superior durante a execução deste teste. Método: Uma versão brasileira do dispositivo do teste foi desenvolvida. Foram incluídos 10 voluntários destros assintomáticos e 20 pacientes com EL. Para a análise da confiabilidade foi utilizado o Coeficiente de Correlação Intraclasse (CCI) por meio do SPSS, com um intervalo de confiança de 95% e para a análise da validade de construto, o Coeficiente de Correlação de Spearman por meio do Software Mini Tab®. Foram coletados dados de preensão palmar, limiar doloroso e questionário DASH. Para a coleta dos dados eletromiográficos foi utilizado o equipamento da marca Delsys® (Trigno® Wireless Systems). A preparação da pele seguiu as recomendações do Projeto SENIAM. Os eletrodos foram posicionados em músculos do tronco, costas, braço e antebraço. Para a análise cinemática foi utilizado o software de imagens 3D (Vicon Motion Systems Ltd®), composto por 8 câmeras infravermelho que captaram o movimento de 16 marcadores reflexivos passivos. Os dados eletromiográficos e cinemáticos foram adquiridos de forma sincronizada e simultânea e o processamento dos sinais foi realizado off-line no Matlab®. Foi utilizada análise de variância (ANOVA) e pos hoc de Bonferroni (p<=0.05). Resultados: A média do tempo das tarefas 1, 2 e 3 foram respectivamente, 300s, 297s e 268s para o grupo assintomático e 249s, 141s e 264s para o grupo paciente. O teste apresentou entre excelente e boa confiabilidade teste reteste para o grupo assintomático para as tarefas 1, 2 e 3 respectivamente, 0,99 (0,91 - 0,99), 0,89 (0,02 - 0,98) e 0,95 (0,54 - 0,99) e para o grupo pacientes, excelente confiabilidade para as tarefas 1 e 2 respectivamente 0,98 (0,82 - 0,99) e 0,92 (0,29 - 0,99) e não aceitável para a tarefa 3 0,60 (-2,76 - 0,95), sem alteração do padrão doloroso após o teste. Apresentou correlação moderada entre o score médio do teste e a dor (r=0,67), assim como a força de preensão (r=0,56) e fraca correlação do teste com o questionário DASH (r=- 0,42). O músculo extensor ulnar do carpo esteve bastante ativo durante a realização das três tarefas. Conclusão: A versão adaptada do FIT-HaNSA-Br mostrou ser válida e reprodutível para pacientes com EL. A principal estratégia biomecânica foi a maior ativação do extensor ulnar do carpo com maior ADM de desvio ulnar ao realizar preensão com deslocamento de carga. Esta ferramenta pode ser utilizada como uma variável de desfecho em estudos clínicos para verificar a efetividade dos recursos fisioterapêuticos no tratamento conservador da EL do cotovelo. / Introduction: The lateral epicondylalgia (LE) is characterized by a musculoskeletal disorder involving the common extensor tendon which is originated at the lateral epicondyle. The Functional Impairment Test-Hand, and Neck/ Shoulder/Arm - FIT-HANSA was developed to analyze the performance during three tasks that perform repetitive activities of the upper limb elevation, and sustained postures, in patients with dysfunction in the shoulder, measured up to 300 seconds. The aim of this study was to evaluate the reliability and validity of FIT-HANSA in patients with LE and evaluate the biomechanical strategies used by the upper limb during the execution of this test. Method: A Brazilian version of FIT-HANSA device has been developed. The study included 10 healthy volunteers and 20 patients with LE. For the analysis of reliability we used the intraclass correlation coefficient (ICC) with a confidence interval (CI) of 95%, using the SPSS. For the analysis of the construct validity, the Spearman\'s correlation coefficient (r) was calculated in Software Mini Tab®. They were collected handgrip data, pain threshold and questionnaire DASH. Electromyographic data was collected using a Delsys® (Trigno® Wireless Systems) equipment. The preparation of skin followed the recommendations of SENIAM Project. The electrodes were placed in the trunk muscles, back, arm and forearm. For kinematic analysis we used a software for 3D image analysis (Vicon Motion Systems Ltd ®), composed of 8 infrared cameras, which capture the movement through 16 reflective markers. Kinematic and electromyographic data were acquired synchronized and simultaneously via Vicon Nexus® Software and signal processing was performed offline in Matlab® software. Statistical analysis was performed by means of analysis of variance (ANOVA) and post hoc Bonferroni (p <= 0.05). Results: The average time of the tasks 1, 2 and 3 were, respectively, 300s, 297s e 268s for the asymptomatic group and 249s, 141s e 264s for the patient group. The test showed between excellent and good test-retest reliability for the asymptomatic group for the tasks 1, 2 and 3 respectively 0.99 (0.91 to 0.99) and 0.89 (0.02 to 0.98) and 0.95 (0.54 to 0.99), and the group patients, excellent reliability for tasks 1 and 2 respectively, 0.98 (0.82 to 0.99) and 0.92 (0.29 to 0.99) and not acceptable for the task 3 0.60 (-2.76 to 0.95), without changing the painful pattern after the test. Moderate correlation was found between the average score of the test and pain (r = 0.67) and grip strength (r = 0.56) and weak correlation between the test and DASH questionnaire (r = -0.42). The long extensor Carpi ulnaris muscle was significantly active during the course of the three tasks. Conclusion: The adapted version of the FIT-HANSA-Br showed to be valid and reproducible for patients with LE. The main biomechanical strategy was greater activation of the extensor carpi ulnaris muscle with more ulnar deviation performed to hold the load-displacement. This tool can be used as an outcome variable in clinical studies to assess the effectiveness of physical therapy resources in the conservative treatment of LE.

A passagem do método das tensões admissíveis para o método dos estados limites na NBR 7190 - Projeto de Estruturas de Madeira, ocorrida em 1997, foi feita por meio de calibração determinística que teve como ponto central a resistência da madeira na compressão paralela às fibras. Um dos aspectos modificados foi o dimensionamento de peças fletidas no tocante à verificação das tensões normais devidas ao momento fletor, em que é utilizada a resistência à compressão paralela às fibras. Com a intenção de averiguar o grau de segurança do modelo de cálculo para esse caso, foram realizadas análises de confiabilidade para vigas fletidas de madeira. Foram coletados dados de 549 testes de flexão de vigas, obtendo-se valores relativos à ruptura, e também foram obtidas informações estatísticas a respeito como a média e o desvio-padrão da resistência à compressão paralela às fibras, das mesmas espécies usadas nas vigas. Nas análises de confiabilidade foram utilizadas 5 variáveis aleatórias, com 5 tipos de combinações diferentes, analisadas com e sem erro de modelo para cada um dos 16 grupos de resultados levantados, totalizando 2752 análises de confiabilidade. Os resultados das análises sem o erro de modelo mostram que a norma não atinge valores suficientes para o índice de confiabilidade e que, com a introdução do erro de modelo, os resultados são mais adequados. Também se verificou que o modelo adotado pela norma é muito conservador, no caso de peças de madeira de Pinus SP classificadas. / The transition of allowable stress to limit state design methods in \"NBR 7190 - Projeto de Estruturas de Madeira\", in 1997, was made considering the strength in compression parallel to the grain as central point of deterministic calibration. One of the aspects modified was the design of beams, related to tension and compression; in this case is used the strength in compression. A reliability analysis was made for timber beams to determine the security level of the theoretical model. Were collected data related to failure from 549 bending tests in beams, and statistical information about the mean and standard deviation of the strength in compression of the wood species used in the beams. In reliability analysis were used 5 random variables, with 5 different types of combinations, analyzed with and without model error for each of the 16 groups of results collected, resulting 2752 reliability analysis. The results of the analysis without the model error show that the standard doesnt achieve sufficient values for the reliability index and, with the introduction of model error, the results are more adequate. It was also verified that the theoretical model is very conservative in the case of graded members of Pine species.

Microssistemas eletromecânicos ou Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS), representam uma classe de dispositivos que combinam funções mecânicas e eletrônicas em escala micrométrica. Através do uso de técnicas de microfabricação, adaptadas da indústria de semicondutores, é realizada a integração entre estruturas móveis, sensores, atuadores e eletrônica, tornando possível a implementação de sistemas completos miniaturizados. Acelerômetros eletrostáticos estão entre os dispositivos MEMS mais comercializados hoje em dia, com venda anual em todo o mundo superior a 100 milhões de unidades e crescente a cada ano. Eles são geralmente fabricados utilizando-se três lâminas de silício espessas, coladas uma sobre a outra. A camada intermediária é obtida por processos de corrosão e consiste de uma grande massa de prova suspensa por uma ou mais vigas. Ela é separada das lâminas superior e inferior por um pequeno espaço vazio (gap), dando origem a dois conjuntos de capacitores de placas paralelas. A flexibilidade das vigas permite que a massa se mova proporcionalmente à aceleração externa e o seu deslocamento é estimado pela variação da capacitância do conjunto. O projeto destes sensores é uma tarefa complexa, já que os seus diversos requisitos de desempenho são, na maioria das vezes, conflitantes, isto é, se o projeto é modificado para melhorar uma característica, as demais são inevitavelmente afetadas e por isso técnicas de otimização devem ser utilizadas na etapa de projeto. Com o intuito de melhorar o desempenho de micro-acelerômetros capacitivos, são então propostas e avaliadas no atual trabalho duas técnicas de otimização distintas, sendo uma delas baseada em Otimização Paramétrica (OP) e a outra no Método da Otimização Topológica (MOT). A OP parte de uma topologia previamente definida e adota algumas de suas características geométricas como variáveis de projeto. Para levar em consideração incertezas nas dimensões e propriedades dos materiais, que é um elemento-chave na concepção e fabricação de dispositivos MEMS, neste trabalho a OP é combinada com o método da Otimização de Projeto Baseado em Confiabilidade ou Reliability-based Design Optimization (RBDO). Análises de confiabilidade de primeira ordem através do Método de Confiabilidade de Primeira Ordem, ou First-Order Reliability Method (FORM), são utilizadas para o cálculo das probabilidades envolvidas nesta formulação. Já o MOT combina o Método dos Elementos Finitos (MEF) e um modelo de material com algoritmos de otimização para encontrar a distribuição ótima de material em um domínio de projeto pré-estabelecido. As variáveis de projeto são as pseudo-densidades que descrevem a quantidade de material em cada ponto do domínio. Na modelagem pelo MEF utiliza-se elementos de placa estrutural do tipo Mixed Interpolation of Tensorial Components (MITC). Exemplos práticos utilizando ambas as abordagens são apresentados e os seus resultados discutidos com o intuito de se avaliar o potencial de cada técnica para o projeto de micro-acelerômetros capacitivos. / Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) are a class of devices that combine mechanical and electronic functions on a micrometric scale. Through the use of microfabrication techniques, adapted from the semiconductor industry, the integration of mobile structures, sensors, actuators and electronics is performed, allowing the implementation of fully miniaturized systems. Electrostatic accelerometers are among the highest volume MEMS products nowadays, with worldwide annual sales topping 100 million units and growing steadily. Bulk-type accelerometers are generally manufactured using three thick silicon wafers, bonded together one on top of the other. The intermediate layer is obtained by etching processes and consists of a big proof mass suspended by one or more beams. It is separated from the upper and lower wafers by a small gap, resulting in two sets of parallel plate capacitors. The flexibility of the beams allows the mass to move proportionally to the external acceleration and its displacement is estimated by the change in capacitance of the set. The design of such sensors is a complex task, since they depend on many performance requirements, which are most often conflicting. If a design is modified to improve one characteristic, others are inevitably affected. Therefore, optimization techniques are regularly used in the design stage of MEMS sensors. Aiming to improve the performance of capacitive micro-accelerometers, in the present work two optimization techniques are presented, the first is based on Parametric Optimization (PO) and the other is the Topology Optimization Method (TOM). The PO starts from a predefined topology and uses some of its geometric characteristics as design variables. In order to account for uncertainties in the dimensions and material properties, which is a key element in the design and fabrication of MEMS devices, in this work the PO is combined with the Reliability-based Design Optimization (RBDO) method. The First-Order Reliability Method (FORM) is applied to calculate the probabilities involved in the RBDO formulation. The TOM combines the Finite Element Method (FEM) and a material model with optimization techniques to find the best constrained material distribution in a fixed design domain. The design variables are the pseudo-densities that describe the amount of material at each point of the domain. The FE model is discretized using the Reissner-Mindlin plate element with the Mixed Interpolation of Tensorial Components (MITC) formulation. Practical examples using both approaches are presented and discussed in order to evaluate the potential of each technique to the design of capacitive micro-accelerometers.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / A confiabilidade do equipamento médico (EM) é um dos principais atributos exigidos pelos órgãos reguladores do sistema saúde, uma vez que o ambiente hospitalar apresenta características singulares. O processo de projeto de equipamentos médicos (PPEM) usados em ambientes hospitalares (como salas de cirurgias) deve observar, além dos requisitos dos clientes, os requisitos normativos legais de órgãos reguladores durante o projeto, características que afetam diretamente sua confiabilidade. O objetivo deste trabalho é apresentar uma sistematização de aplicação de confiabilidade em todas as fases do PPEM que podem antecipar o atendimento dos requisitos normativos e legais. Para tanto, é feita uma revisão literária acerca da aplicação de confiabilidade em EM, fases do PPEM e sobre os requisitos normativos e legais de órgãos reguladores do sistema de saúde para equipamentos médicos de Classe III e IV. Essa revisão evidenciou lacunas com relação aos métodos, ferramentas e momento de aplicação de confiabilidade no desenvolvimento de EM. Para preencher essas lacunas foi proposto um processo de aplicação de confiabilidade, fases de desenvolvimento de EM e a mescla dessas duas propostas junto com as normas e legislações aplicáveis. Por último, com o objetivo de mostrar sua aplicabilidade, todos estes métodos foram aplicados em um EM real, um eletrodo de radiofrequência do projeto Software of Intensive Ablation (SOFIA), desenvolvido na Universidade de Brasília. / The reliability of medical equipment is one of the main attributes required by the regulatory bodies of the health system, since the hospital environment has unique characteristics. The design process of medical equipment (processo de projeto de equipamentos médicos, PPEM) for hospital environments (such as surgery rooms) must observe, in addition to the requirements of customers, the legal regulatory requirements of regulatory bodies during the project, characteristics that directly affect its reliability. The objective of this work is to present a reliability application system in all phases of the PPEM that can anticipate the fulfillment of normative and legal requirements. To do so, a literary review on the application of reliability in medical equipment, on PPEM phases and on normative and legal requirements of health system regulators of Class III and IV medical equipment is made. This review evidenced gaps regarding the methods, tools and moment of reliability application in development of medical equipament. To fill these gaps, a process of application of reliability, phases of MS development and the combination of these two proposals together with the applicable norms and legislation were proposed. Finally, in order to show its applicability, all these methods were applied in a real medical equipament, a radiofrequency electrode of the Software of Intensive Ablation (SOFIA) project, developed at University of Brasilia.

Orientador : Cecilia Mary Fischer Rubira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-10-23T18:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerra_PauloAsteriodeCastro_D.pdf: 774171 bytes, checksum: 40bc6212afd47f471ea86c9fe796b23c (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esse trabalho se concentra na inclusão do tratamento sistemático de requisitos de confiabilidade no desenvolvimento de sistemas críticos modernos como, por exemplo, automação bancária e comércio eletrônico. Tais sistemas evoluem rapidamente e estão sujeitos a fortes restrições de prazos e custos de desenvolvimento. Em conseqüência, o desenvolvimento desses sistemas críticos modernos geralmente é baseado em software de grande complexidade e que integra componentes de software já existentes. O desenvolvimento de sistemas confiáveis que dependem de software com tais características é um problema ainda em aberto. Esse trabalho contribui para a solução desse problema através de uma abordagem arquitetural para tolerância a falhas em sistemas de software baseados em componentes reutilizáveis. A abordagem proposta se desdobra em: (i) uma arquitetura de software baseada em componentes ideais tolerantes a falhas; (ii) uma solução arquitetural para transformar componentes de prateleira (Off-the-Shelf Components) em componentes ideais tolerantes a falhas; (iii) uma estratégia geral para tratamento de exceções em sistemas de software baseados em componentes; e (iv) a proposta de um ambiente integrado para desenvolvimento de software baseados em componentes, centrado na arquitetura do software e no processo de desenvolvimento. O presente trabalho inclui também a aplicação prática da abordagem proposta em diversos estudos de casos, incluindo sistemas de automação bancária reais desenvolvidos por uma empresa de software independente. Os resultados obtidos permitem concluir pela eficácia da abordagem proposta para elevar a confiabilidade de sistemas de software complexos e baseados em componentes reutilizáveis. Conclui-se também pela necessidade de um suporte de ferramentas especializadas que aumentem eficiência da abordagem proposta através da automação de métodos e sua melhor integração no processo de desenvolvimento de software / Abstract: This work concentrates on the systematic treatment of dependability requirements during the development of modern critical software systems, such as banking and electronic commerce. Such software systems constantly evolve and are constrained by short time-to-market and low development costs requirements. As a result, the development of these modern critical software systems is increasingly being based on the integration of preexisting components. The development of dependable systems built in this way is still an open problem. This work contributes to the solution of this problem by proposing an architectural approach for adding fault tolerance to software systems based on reusable components. The proposed approach includes: (i) a software architecture based on idealised fault tolerant components; (ii) an architectural solution for transforming off-the-shelf software components in idealised fault tolerant components; (iii) a general strategy for exception handling in component-based software systems; and (iv) a proposal for an integrated development environment for component-based software systems, which is processed- and architecture-centered. The present work also includes two case studies where the proposed approaches were applied, one of them being based on a banking software system developed by an independent software house. The results achieved during these case studies allow us to conclude that the approach proposed can increase the dependability properties of complex software systems built from reusable components. We also conclude about the need for more specialized tools to increase the effectiveness of the proposed approach and better integrate it within a software development process / Doutorado / Ciência da Computação / Doutor em Ciência da Computação

A confiabilidade de estruturas apresenta sólidos desenvolvimentos teóricos e crescentes aplicações práticas. Durante os últimos anos, avanços significativos foram obtidos em termos dos métodos de transformação (FORM, SORM), bem como em termos das técnicas de simulação de Monte Carlo. Métodos de transformação se mostraram eficientes para problemas de dimensões e não-linearidades moderadas. Já técnicas de simulação sempre permitiram a solução de problemas de grandes dimensões e fortemente não lineares, embora o custo computacional possa ser uma séria limitação. Com o avanço da capacidade de processamento dos computadores e com o desenvolvimento de técnicas de amostragem inteligente, a simulação de Monte Carlo passa a ser cada vez mais viável. Este trabalho tem por objetivo estudar e programar em computador técnicas de amostragem inteligente em simulação de Monte Carlo. O StRAnD é um programa de computador que já possui implementadas as técnicas de simulação de Monte Carlo Bruto e com Amostragem por Importância, ambas utilizando a Amostragem Simples na geração das variáveis básicas. Assim, são adicionadas, ao StRAnD, as técnicas de Amostragem Assintótica, Amostragem Melhorada e Simulação de Subconjuntos. Além disso, são programadas as técnicas de Amostragem por Hipercubo Latino e Amostragem por Variáveis Antitéticas. Nesta dissertação, são analisados seis problemas distintos, de forma que as vantagens e desvantagens de cada técnica sejam avaliadas, em termos da probabilidade de falha, do coeficiente de variação da probabilidade de falha, do erro relativo da probabilidade de falha e do tempo de processamento. / The structural reliability presents solid theoretical developments and increasing practical applications. During the past few years, significant advances were achieved in terms of transformation methods (FORM and SORM), as well as, in terms of Monte Carlo Simulation. Transformation methods are effective in problems with moderate dimensions and moderate nonlinearities. On the other hand, simulation techniques can be used to solve high-dimensional problems and highly nonlinear problems, although the computational cost could be a serious limitation. With the progress of computer processing capacity and with the development of intelligent sampling techniques, the Monte Carlo Simulation becomes increasingly feasible. This work aims to study and program intelligent sampling techniques in Monte Carlo simulation. The StRAnD (Structural Reliability Analysis and Design) software already has Crude Monte Carlo and Importance Sampling Monte Carlo, both using Simple Sampling as basic samples generator. Thus, the Asymptotic Sampling technique, the Enhanced Sampling technique and the Subset Simulation were added to the software. Moreover, the Latin Hypercube Sampling technique and the Antithetic Variates techniques were also added to the software. Six problems were evaluated in order to evaluate the advantages and disadvantages of each technique, in terms of probability of failure, coefficient of variation of the probability of failure, relative error and processing time.

Orientador: Prof. Dr. Julio Carlos Teixeira / A expansão da energia eólica no Brasil é fato nos últimos 20 anos e está consagrada com sua participação da matriz energética nacional. Este trabalho desenvolve um modelo de cálculo de Energia Anual Produzida (EAP), considerando a taxa de falhas e o tempo no qual o equipamento permanece sem gerar energia, indisponibilidade ou downtime. Para identificar o efeito das falhas na energia gerada é necessário um banco de dados ainda não disponibilizado no Brasil. O trabalho utilizou valores de referências ¿ benchmarks - de países com diferentes condições climáticas, que empregam diferentes tecnologias, confiabilidades e diferentes tempos de reparo. A partir deste modelo desenvolvido, foi feita a avaliação da EAP e de alguns indicadores de eficiência, considerando diferentes regimes de ventos, taxa de falhas e downtimes. Os resultados mostraram que as perdas devido às taxas fixas e variáveis para ventos brandos, em torno de 6 m/s, são equivalentes, se comportam linearmente com aumento de ventos e são relativamente pequenas se comparadas com as de velocidades mais altas onde as perdas aumentam de forma significativa. A análise desses resultados aponta que a taxa de falhas interfere de forma significativa na estimativa do fator de capacidade e na disponibilidade. Nas condições analisadas, as diferenças entre os indicadores estimados e aqueles que consideram downtimes, superam 2,6%. Essa diferença pode ser tanto maior quanto menor for a confiabilidade ou quanto maior for o tempo de reparo esperado para o parque eólico. Os resultados do trabalho mostram que a indisponibilidade tende a ser reduzida com as manutenções preventivas dos subconjuntos da turbina, e se ocorrerem no período úmido, ocasionarão perdas menores do que se comparadas ao período seco, na proporção de quase 30% nas condições simuladas. Os resultados mostraram também que valores de benchmarks provocam diferentes impactos na EAP. Portanto, conhecer o valor típico brasileiro do MTBF ¿ Tempo Médio Entre Falhas, qual o subsistema é mais confiável e outras informações referentes às condições nacionais, criará condições para uma estimativa mais realista da EAP. Na mesma analogia, conhecendo-se os tempos médios de reparos desses subsistemas - MTTR, e dos demais tempos decorrentes para realização da manutenção, pode-se planejar políticas e práticas adequadas de manutenabilidade para os parques eólicos implantados no Brasil. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Energia, 2014. / The wind energy expansion has been a fact over the last 20 years in Brazil and it is consolidated as an integral part of the national energy grid. This paper presents a method of calculation of the EAP (annual energy production) considering failure rates and downtime. In order to assess the impact of the energy failures a database, which is not available in Brazil, would be needed. Benchmarks from countries with different climates, different technologies, reliability and recovery time were used. EAP (annual energy production) and some efficiency indicators were assessed through this model, considering different wind patterns, failure rates and downtime. Losses due to fixed and variable rates of light wind, approximately 6 m/s, are equivalent, behave linearly with wind increase and are relatively small when compared to higher speeds, where losses go up and diverge. The outcome assessment shows that the failure rates interfere significantly with the estimate of availability and capacity factors. Under the conditions assessed, the difference between estimated indicators and downtime, is over 2.6%. The lower the reliability or the longer recovery time is, the higher this difference will be. The outcome shows that unavailability tends to be reduced with preventive maintenance of the turbine subsystems, and if it happens in wet seasons, losses are lower compared to dry seasons, nearly 30% under the simulated conditions. The results also showed that benchmark figures have different impacts on EAP. Therefore, knowing the Brazilian typical MTBF (average time between failures) or which subsystem is more reliable will provide conditions to a more accurate and optimized estimate of the EAP. In addition, knowing the average time of recovery of these subsystems (MTTR) as well as the time taken on maintenance might enable us to plan new maintenance practices and policies.