Este trabalho tem por objetivo estudar e analisar a influência do parâmetro de barreira e de seu fator de correção no processo de convergência dos métodos de pontos interiores primal-dual, primal-dual barreira modificada e primal-dual barreira modificada com as técnicas preditor-corretor e Newton composto. A grande motivação para o desenvolvimento desta pesquisa está relacionada com a busca de métodos eficientes para resolver problemas de otimização de programação não-linear, existentes na área de engenharia elétrica mais especificamente na operação de sistemas elétricos de potência. Esses métodos foram aplicados a um problema de programação não-linear e aos sistemas elétricos de três e de trinta barras para analisar a sensibilidade em relação ao parâmetro de barreira e ao seu fator de correção. / This work has for objective to study and to analyze the influence of the barrier parameter and its correction factor in the convergence process of the methods primal-dual interior point, primal-dual modified barrier and primal-dual barrier modified with the techniques predictor-corrector and composed Newton. The great motivation for the development of this research is related with the search of efficient methods to solve nonlinear programming optimization problems, existent in the area of electric engineering more specifically in the operation of power systems. Those methods were applied to a nonlinear programming problem and the electric systems of three and thirty buses to analyze the sensibility in relation to the barrier parameter and its correction factor.

Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo de alocação de unidades termoelétricas em sistemas elétricos de potência (SEP). O fluxo de potencia ótimo (FPO) foi utilizado para se obter o ponto ótimo de operação para o sistema e os multiplicadores de Lagrange associados às restrições. Os multiplicadores de Lagrange indicam a sensibilidade entre a função objetivo e a restrição a ele associada. Esta sensibilidade indica, quais as barras do sistema, são candidatas à alocação de novas usinas termoelétricas. Testes nos sistemas de 5 barras, IEEE 14 barras, IEEE 30 barras, equivalente CESP 440 kV de 53 barras e IEEE 118 barras comprovam a eficiência da abordagem, a qual poderá ser utilizada em estudos de planejamento da expansão do sistema. / The aim of this paper is to present a study of thermoelectrical generation allocation in electric power systems. The optimal power flow (OPF) was used to evaluate the optimal operation point for the power system and also Lagrange multipliers associated with the constraints. The Lagrange multipliers are the sensitivity between the objective function and its constraints. This sensitivity is used to verify in a power system where is the best place to incentive the allocation of new thermoelectrical power plants. Tests on the systems: 5 buses, IEEE 14 buses, IEEE 30 buses, equivalent CESP 440kV 53 buses and IEEE 118 buses showed the efficiency of the presented approach. This method of analyzing the system can be used in study of expansion planning system.

Este trabalho propõe um novo modelo e uma nova abordagem para resolução do problema de fluxo de potência ótimo reativo com variáveis de controle discretas e restrições de atuação de dispositivos de controle de tensão. Matematicamente, esse problema é formulado como um problema de programação não linear com variáveis contínuas e discretas e restrições de complementaridade, cuja abordagem para resolução proposta neste trabalho se baseia na resolução de uma sequência de problemas modificados pelo algoritmo da função Lagrangiana barreira modificada-penalidade-discreto. Nessa abordagem, o problema original é modificado da seguinte forma: 1) as variáveis discretas são tratadas como contínuas por funções senoidais incorporadas na função objetivo do problema original; 2) as restrições de complementaridade são transformadas em restrições de desigualdade equivalentes; e 3) as restrições de desigualdade são transformadas em restrições de igualdade a partir do acréscimo de variáveis de folga não negativas. Para resolver o problema modificado, a condição de não negatividade das variáveis de folga é tratada por uma função barreira modificada com extrapolação quadrática. O problema modificado é transformado em um problema Lagrangiano, cuja solução é determinada a partir da aplicação das condições necessárias de otimalidade. No algoritmo da função Lagrangiana barreira modificada-penalidade-discreto, uma sequência de problemas modificados é resolvida até que todas as variáveis do problema modificado associadas às variáveis discretas do problema original assumam valores discretos. Para demonstrar a eficácia do modelo proposto e a robustez dessa abordagem para resolução de problemas de fluxo de potência ótimo reativo, foram realizados testes com os sistemas elétricos IEEE de 14, 30, 57 e 118 barras e com o sistema equivalente CESP 440 kV de 53 barras. Os resultados mostram que a abordagem para resolução de problemas de programação não linear proposta é eficaz no tratamento de variáveis discretas e restrições de complementaridade. / This work proposes a novel model and a new approach for solving the reactive optimal power flow problem with discrete control variables and voltage-control actuation constraints. Mathematically, such problem is formulated as a nonlinear programming problem with continuous and discrete variables and complementarity constraints, whose proposed resolution approach is based on solving a sequence of modified problems by the discrete penalty-modified barrier Lagrangian function algorithm. In this approach, the original problem is modified in the following way: 1) the discrete variables are treated as continuous by sinusoidal functions incorporated into the objective function of the original problem; 2) the complementarity constraints are transformed into equivalent inequality constraints; and 3) the inequality constraints are transformed into equality constraints by the addition of non-negative slack variables. To solve the modified problem, the non-negativity condition of the slack variables is treated by a modified barrier function with quadratic extrapolation. The modified problem is transformed into a Lagrangian problem, whose solution is determined by the application of the first-order necessary optimality conditions. In the discrete penalty- modified barrier Lagrangian function algorithm, a sequence of modified problems is successively solved until all the variables of the modified problem that are associated with the discrete variables of the original problem assume discrete values. The efectiveness of the proposed model and the robustness of this approach for solving reactive optimal power flow problems were verified with the IEEE 14, 30, 57 and 118-bus test systems and the 440 kV CESP 53-bus equivalent system. The results show that the proposed approach for solving nonlinear programming problems successfully handles discrete variables and complementarity constraints.

Este trabalho tem por objetivo estudar e analisar a influência do parâmetro de barreira e de seu fator de correção no processo de convergência dos métodos de pontos interiores primal-dual, primal-dual barreira modificada e primal-dual barreira modificada com as técnicas preditor-corretor e Newton composto. A grande motivação para o desenvolvimento desta pesquisa está relacionada com a busca de métodos eficientes para resolver problemas de otimização de programação não-linear, existentes na área de engenharia elétrica mais especificamente na operação de sistemas elétricos de potência. Esses métodos foram aplicados a um problema de programação não-linear e aos sistemas elétricos de três e de trinta barras para analisar a sensibilidade em relação ao parâmetro de barreira e ao seu fator de correção. / This work has for objective to study and to analyze the influence of the barrier parameter and its correction factor in the convergence process of the methods primal-dual interior point, primal-dual modified barrier and primal-dual barrier modified with the techniques predictor-corrector and composed Newton. The great motivation for the development of this research is related with the search of efficient methods to solve nonlinear programming optimization problems, existent in the area of electric engineering more specifically in the operation of power systems. Those methods were applied to a nonlinear programming problem and the electric systems of three and thirty buses to analyze the sensibility in relation to the barrier parameter and its correction factor.

Este trabalho descreve uma abordagem do método primal-dual barreira logarítmica (MPDBL) associado ao método de Newton modificado para a resolução do problema de fluxo barreira logarítmica e nas condições de primeira ordem de Karush-Kuhn-Tucker (KKT). O sistema de equações resultantes das condições de estacionaridade, da função Lagrangiana, foi resolvido pelo método de Newton modificado. Na implementação computacional foram usadas as técnicas de esparsidade. Os resultados numéricos dos testes realizados em 5 sistemas (3, 14, 30, 57 e 118 barras) evidenciam o potencial desta metodologia na solução do problema de FPO. / This work describes an approach on primal-dual logarithmic barrier for solving the optimal power flow problem (OPF). The investigation was based on the logarithmic barrier function and Karush-Kuhn-Tucker (KKT) first-order necessary conditions. The equation system, obtained from the stationary conditions of the Lagrangian function, was solved using the Newton\'s modified method. The implementation was performed using sparsity techniques. The numerical results, carried out in five systems (3, 14,30, 57 and 118 bus), demonstrate the reliability of this approach in the solution OPF problem.

Este trabalho propõe um novo modelo e uma nova abordagem para resolução do problema de fluxo de potência ótimo reativo com variáveis de controle discretas e restrições de atuação de dispositivos de controle de tensão. Matematicamente, esse problema é formulado como um problema de programação não linear com variáveis contínuas e discretas e restrições de complementaridade, cuja abordagem para resolução proposta neste trabalho se baseia na resolução de uma sequência de problemas modificados pelo algoritmo da função Lagrangiana barreira modificada-penalidade-discreto. Nessa abordagem, o problema original é modificado da seguinte forma: 1) as variáveis discretas são tratadas como contínuas por funções senoidais incorporadas na função objetivo do problema original; 2) as restrições de complementaridade são transformadas em restrições de desigualdade equivalentes; e 3) as restrições de desigualdade são transformadas em restrições de igualdade a partir do acréscimo de variáveis de folga não negativas. Para resolver o problema modificado, a condição de não negatividade das variáveis de folga é tratada por uma função barreira modificada com extrapolação quadrática. O problema modificado é transformado em um problema Lagrangiano, cuja solução é determinada a partir da aplicação das condições necessárias de otimalidade. No algoritmo da função Lagrangiana barreira modificada-penalidade-discreto, uma sequência de problemas modificados é resolvida até que todas as variáveis do problema modificado associadas às variáveis discretas do problema original assumam valores discretos. Para demonstrar a eficácia do modelo proposto e a robustez dessa abordagem para resolução de problemas de fluxo de potência ótimo reativo, foram realizados testes com os sistemas elétricos IEEE de 14, 30, 57 e 118 barras e com o sistema equivalente CESP 440 kV de 53 barras. Os resultados mostram que a abordagem para resolução de problemas de programação não linear proposta é eficaz no tratamento de variáveis discretas e restrições de complementaridade. / This work proposes a novel model and a new approach for solving the reactive optimal power flow problem with discrete control variables and voltage-control actuation constraints. Mathematically, such problem is formulated as a nonlinear programming problem with continuous and discrete variables and complementarity constraints, whose proposed resolution approach is based on solving a sequence of modified problems by the discrete penalty-modified barrier Lagrangian function algorithm. In this approach, the original problem is modified in the following way: 1) the discrete variables are treated as continuous by sinusoidal functions incorporated into the objective function of the original problem; 2) the complementarity constraints are transformed into equivalent inequality constraints; and 3) the inequality constraints are transformed into equality constraints by the addition of non-negative slack variables. To solve the modified problem, the non-negativity condition of the slack variables is treated by a modified barrier function with quadratic extrapolation. The modified problem is transformed into a Lagrangian problem, whose solution is determined by the application of the first-order necessary optimality conditions. In the discrete penalty- modified barrier Lagrangian function algorithm, a sequence of modified problems is successively solved until all the variables of the modified problem that are associated with the discrete variables of the original problem assume discrete values. The efectiveness of the proposed model and the robustness of this approach for solving reactive optimal power flow problems were verified with the IEEE 14, 30, 57 and 118-bus test systems and the 440 kV CESP 53-bus equivalent system. The results show that the proposed approach for solving nonlinear programming problems successfully handles discrete variables and complementarity constraints.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Traumatic brain injury (TBI) is a public health problem, and is considered a leading cause of death among children and young adults in industrialized countries. TBI can be defined as a mechanical external aggression to the brain, which may produce an altered state of consciousness leading the cognitive and / or motor impairment. In this context, the inflammatory process plays an important role in the development and exacerbation of secondary damage after TBI, mediating, through the release of cytokines, increased permeability of the blood brain barrier (BBB), edema formation and promoting the accumulation of leukocytes after TBI. Exercise provides protection on a variety of diseases and insults of the Central Nervous System (CNS). However, there are few studies showing the prophylactic effects of regular exercise on the damage caused by TBI. Therefore, the aim of this study was to investigate whether physical exercise protects against acute inflammatory response and motor impairment induced by TBI in rats. For this, the animals performed exercise for four weeks and then underwent the model of TBI by fluid percussion injury (FPI). Twenty-four hours after TBI the results showed that there was an impairment of motor function, followed by increased permeability of the BBB and brain inflammation characterized by increased levels of interleukin-1β (IL-1β ) of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and by decreasing levels of interleukin-10 (IL-10). Furthermore, increased myeloperoxidase (MPO) and inhibition of enzyme activity Na+,K+-ATPase after TBI suggests that the opening of the BBB, followed by infiltration of neutrophils and brain inflammation may contribute to failure of selected targets leading to damage side. The results also demonstrated that physical exercise protected against motor impairment, BBB permeability and also protect against an increase in brain levels of IL-1β and TNF-α and decrease levels of IL-10 induced by fluid percussion injury (FPI) . This exercise protocol also protected the increase of MPO activity and inhibition of Na+,K+-ATPase after TBI. This protection correlated with decreased MPO activity, suggesting that a change in cerebral inflammatory profile, caused by physical exercise, may be reducing the initial injury and limiting secondary damage after TBI. / O traumatismo cranioencefálico (TCE) constitui um problema de saúde pública, sendo considerada uma das principais causas de morte entre crianças e jovens adultos em países desenvolvidos. O TCE pode ser definido como uma agressão mecânica externa ao encéfalo, que pode produzir um estado alterado de consciência levando ao comprometimento das habilidades cognitivas e/ou motoras. Neste contexto, o processo inflamatório tem papel importante do desenvolvimento e na exacerbação do dano secundário após o TCE, mediando, através da liberação de citocinas, o aumento da permeabilidade da barreira hematoencefálica (BHE), a formação de edema e promovendo o aumento da migração de leucócitos após o TCE. Sabe-se que o exercício físico oferece proteção sobre varias doenças e insultos do Sistema Nervoso Central (SNC). No entanto, poucos são os estudos que mostram os efeitos profiláticos da prática regular de exercício físico diante dos danos decorrentes do TCE. Portanto, o objetivo desta dissertação foi verificar se o exercício físico protege da resposta inflamatória aguda e do comprometimento motor induzido pelo TCE em ratos. Para isso, os animais realizaram exercício físico durante quatro semanas e posteriormente foram submetidos ao TCE pelo modelo de lesão por percussão de fluido (LPF). Vinte e quatro horas após o TCE os resultados obtidos mostraram que houve um comprometimento da função motora, seguido do aumento na permeabilidade da BHE e da inflamação cerebral, caracterizada pelo elevação nos níveis de interleucina-1β (IL -1β) , do fator de necrose tumoral-α (TNF-α) e pela diminuição nos níveis de interleucina-10 (IL-10). Além disso, houve um o aumento na atividade da enzima mieloperoxidase (MPO) e uma inibição na atividade da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE sugerindo que a abertura da BHE, seguida pela infiltração de neutrófilos e inflamação cerebral podem contribuir para a falência dos alvos seletivos. Os resultados também demonstraram que o exercício físico prévio protegeu do comprometimento motor e do aumento na permeabilidade da BHE, bem como aumentou dos níveis de IL-10 e protegeu do aumento dos níveis cerebrais de IL-1β e TNF-α, indzidos pela lesão por percussão de fluido (LPF). Este protocolo de exercício também protegeu do aumento da atividade da MPO e da inibição da enzima Na+,K+-ATPase após o TCE. Esta proteção correlacionada com a diminuição da atividade da MPO, sugere que uma modificação no perfil inflamatório cerebral, provocada pelo exercício físico, pode estar reduzindo a lesão inicial e limitando o dano secundária após o TCE.

Este trabalho propõe estudos de casos em sistemas de energia elétrica por meio do Fluxo de Potência Ótimo (FPO) e da Análise de Sensibilidade em diferentes cenários de operação. Para isso, foram obtidos dados teóricos, a partir de levantamento bibliográfico, que explicitaram os conceitos de otimização aplicados ao sistema estático de energia elétrica. A pesquisa fundamentou-se metodologicamente no método primal-dual barreira logarítmica e nas condições necessárias de primeira-ordem de Karush-Kuhn-Tucker (KKT) para o problema de FPO, e no teorema proposto por Fiacco (1976) para a Análise de Sensibilidade. Os sistemas de equações resultantes das condições de estacionaridade, da função Lagrangiana, foram resolvidos pelo método de Newton. Na implementação computacional foram usadas técnicas de esparsidade. Estudos de casos foram realizados nos sistemas 3, IEEE 14, 30, 118, 300 barras e no equivalente CESP 440 kV com 53 barras, em que foi verificada a eficiência das técnicas apresentadas. / This work proposes a study of cases in power systems by Optimal Power Flow (OPF) and Sensitivity Analysis in different operation scenarios. For this purpose, theoretical data were obtained, starting from a bibliographical review, which enlightened the optimization concepts applied to the static system of electrical energy. The research was methodologically based on the primal-dual logarithmic barrier method and in the first-order necessary Karush-Kuhn-Tucker conditions to the OPF problem and in the theorem proposed by Fiacco (1976) to the Sensitivity Analysis. The equation sets generated by the first-order necessary conditions of the Lagrangian function, were solved by Newton\'s method. In the computational implementation, sparsity techniques were used. Studies of cases were carried out in the 3, IEEE 14, 30, 118, 300 buses and in the equivalent CESP 440 kV 53 bus, where the efficiency of the presented techniques was verified.

Submitted by Rafael Ramos de Souza null (rr.souza@live.com) on 2016-08-09T15:45:13Z No. of bitstreams: 1 VERSÃO_ENTREGUE.pdf: 1452852 bytes, checksum: ae6aa21d2282113ac3abaade8414218e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-11T12:16:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 souza_rr_me_bauru.pdf: 1452852 bytes, checksum: ae6aa21d2282113ac3abaade8414218e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-11T12:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 souza_rr_me_bauru.pdf: 1452852 bytes, checksum: ae6aa21d2282113ac3abaade8414218e (MD5) Previous issue date: 2016-06-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O problema de Fluxo de Potência Ótimo tem por objetivo a otimização de um critério de desempenho elétrico sujeito ao atendimento das demandas de potência ativa e reativa em cada barra e de restrições técnico-operacionais dos sistemas de geração e transmissão. É um problema de otimização, não-linear, não-convexo e de grande porte. Neste trabalho é explorado o problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo com o objetivo de minimizar as perdas de potência ativa na transmissão e para resolvê-lo é proposto um método primal-dual de pontos interiores/exteriores barreira logarítmica modificada com estratégias de teste quadrático e determinação de direções de busca combinadas. O teste quadrático é proposto como alternativa ao procedimento de Cholesky na verificação da positividade da matriz hessiana do problema, que, se definida positiva, garante direções de descida para o método. As novas direções de busca são determinadas através de combinações das direções dos procedimentos previsor e corretor, determinadas através da análise das condições de complementaridade das variáveis primais e duais do problema. O método proposto foi implementado em Matlab e aplicado aos sistemas elétricos 9 e 39 barras e aos sistemas IEEE 14, 30, 57 e 118 barras. O desempenho do método com as estratégias propostas é avaliado em termos do número de iterações e do tempo computacional. Os resultados são promissores e permitem a aplicação do presente método, com as estratégias propostas, para resolver o problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo com maior dimensão do que os sistemas testados. / The reactive optimal power flow problem is concerned with the optimization of a specific criterion associated with the transmission system while enforcing the power balance in each transmission bus, as well as operational and physical constraints associated with generation and transmission systems. It is a nonlinear, non-convex and large optimization problem. In this work we consider the active losses minimization in the transmission system as a criterion for the optimal power flow problem. The solution of the problem is investigated by proposing a modified log-barrier primal-dual interior/exterior point method with a quadratic test strategy and new search direction procedures. The quadratic test is proposed as an alternative strategy to the Cholesky procedure for calculating the positivity of the Hessian matrix of the problem.The new search directions investigated in the paper are determined by combining the search directions calculated in the predictor and corrector steps, respectively, and also by using information associated with the complementarity conditions. The method proposed is implemented in Matlab and applied to solving the reactive optimal power flow problem for 9 and 39-bus systems, as well as for the IEEE 14, 30, 57 and 118-bus test systems. The performance of the method with the proposed strategies for search directions is evaluated in terms of the number of iterations and computational times. The results are promising and allow the application of the present method with the proposed search strategies for solving problems of larger dimensions.

Materiais nanoestruturados têm recebido destaque na comunidade científica, destacando-se, dentre eles, os nanocompósitos à base de polímeros e argila. Quando esses materiais são obtidos no estado líquido, ressalta-se também o uso de água em substituição a solventes orgânicos, devido a questões ambientais. Neste trabalho foram sintetizadas dispersões aquosas à base de poliuretanos (WPUs) e argila hidrofílica do tipo montimorilonita (MMT) de natureza sódica, com o objetivo de avaliar as propriedades de barreira a gases conferidas pela presença de argila e pela variação nas proporções entre os segmentos flexíveis poli(glicol propilênico) (PPG) e o copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG). Os monômeros empregados na síntese foram: poli(glicol propilênico) (PPG); copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG), com teor de 7% de EG; ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e etilenodiamina (EDA), como extensor de cadeia. Foram sintetizadas dispersões aquosas com e sem a presença de argila, fixando-se a razão entre o número de equivalentes-grama de grupos diisocianato e hidroxila (razão NCO/OH) em 1,5. Nas formulações foi variado também o teor de argila em relação à massa de prepolímero em 0,5% e 1%. Foi adicionada uma etapa de agitação adicional com dispersor Turrax em algumas formulações. A argila foi previamente deslaminada em água deionizada e incorporada à formulação na etapa da dispersão do prepolímero. As dispersões foram avaliadas, quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade aparente. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectrometria na região do infravermelho (FTIR) e permeabilidade ao CO2. A resistência térmica dos filmes foi determinada por termogravimetria (TG). Foram observadas modificações nas propriedades dos filmes obtidos com a inserção da argila e com a variação no teor de segmentos à base de poli(glicol etilênico). A inserção da argila promoveu uma melhoria na resistência térmica das membranas bem como uma redução na permeabilidade das mesmas. Foi observado um aumento na permeabilidade das membranas obtidas a partir das formulações com maior percentual de copolímero (EG-b-PG), com e sem argila. / Nanostructured materials have been receiving increasing attention of scientific community, especially systems of nanocomposites based on polymer and clay. These materials can be obtained in aqueous state and the use of water, replacing organic solvents, is an important line of research due to environmental issues. In this work, dispersions based on waterbone polyurethanes and sodic hydrophilic clay montmorillonite (MMT) were synthesized, in order to evaluate the possible formation of nanocomposites (NWPUs). The monomers employed in the synthesis were: poly (propylene glycol) (PPG), block copolymer based on poly (ethylene glycol) and poly (propylene glycol) (EG-b-PG), containing 7% ethylene glycol; dimethylolpropionic acid (DMPA); isophorone diisocyanate (IPDI); and ethylenediamine (EDA) as chain extender. Aqueous dispersions with and without clay were synthesized by fixing the ratio between the equivalent-grams of diisocyanate and hydroxyl groups (NCO/OH ratio) in 1.5. The clay content also varied from 0.5% to 1% related to prepolymer initial mass. An additional stirring step with Turrax disperser was made in some formulations. The clay was previously delaminated in deionized water and incorporated at prepolymer dispersion in water-addition step. The dispersions were then evaluated in terms of solids content, particle size and apparent viscosity. The films cast from dispersions were characterized by infrared spectrometry (FTIR), thermogravimetry (TG) and permeability to CO2. Cast films were obtained and the gas barrier properties imparted by the clay were analyzed as well as the influence of poly (ethylene glycol) segments content. The insertion of clay imparted an improvement in thermal resistance properties and a decrease in membrane permeability. It was also observed an increase in permeability to CO2 of membranes obtained from formulations containing the higher amount of copolymer (EG-b-PG), independent of clay content.