Numa unidade offshore de produção de petróleo, o gás produzido é tratado para atingir as especificações requeridas e permitir sua utilização em diferentes demandas como gás combustível, gas lift, exportação de gás ou injeção de gás. No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo regula a produção de óleo e gás, limita a queima de gás e controla a movimentação e utilização de gás de acordo com as estimativas informadas pelo operador. Falhas no sistema de tratamento de gás levam à queima e podem causar parada de produção. A confiabilidade e disponibilidade do sistema de tratamento de gás é uma preocupação relevante. Entender as relações e influências dos vários subsistemas e equipamentos do sistema nessas medidas de desempenho pode levar a melhorias nas estratégias de manutenção que podem minimizar perdas na produção de óleo e de gás. Dentre os vários métodos de análise de confiabilidade, as redes de Petri estocásticas se destacam quando comparadas às ferramentas tradicionais como diagrama de blocos ou árvore de falhas devido a sua habilidade em modelar aspectos como dependências funcionais, lógicas e sequências. Nesse trabalho foram construídos quatro modelos utilizando redes de Petri estocásticas para analisar a disponibilidade do sistema de tratamento de gás. A facilidade de construção modelo A sugere sua utilização em etapas preliminares de projeto para validar o arranjo inicial, as quantidades de equipamentos e as configurações de redundância. O modelo B pode ser utilizado para identificar os subsistemas e equipamentos que mais contribuem para as falhas do sistema e para realizar previsões quanto aos modos de operação do sistema e índice de aproveitamento de gás. A análise de sensibilidade dos resultados de disponibilidade quanto aos dados de falha utilizados mostrou que a variação do tempo médio para reparo tem maior influência. Por meio do modelo C verificou-se que uma plataforma operando num conjunto e sujeita a restrições de importação e exportação de gás tem maior indisponibilidade e maior probabilidade de falha do que uma plataforma operando isolada. O modelo D permite concluir que a inclusão de um modo de falha ao modelo não implica em variação significativa dos resultados de confiabilidade e que nos resultados de disponibilidade a variação passa a ser significativa quando adotam-se pequenos valores de tempo médio entre falhas e grandes valores de tempo médio para reparo. A construção das redes de Petri estocásticas para o sistema completo exige uma compreensão detalhada do funcionamento do sistema em análise o que também pode ser destacado como uma vantagem das redes de Petri estocásticas, contribuindo para aquisição de conhecimento acerca do sistema e dando segurança quanto a fidelidade do modelo criado. / In an offshore oil production facility, produced gas is treated to meet the necessary specifications to allow its use in different demands, as gas fuel, as exportation gas and as injection gas. In Brazil, the National Petroleum Agency regulates oil and gas production, establishing and gas flaring limits, the utilization and distribution of gas according to the operator\'s estimations. Failures in the gas treatment system eventually can cause oil production interruptions to avoid attaining the gas flaring limits. Reliability and availability of the gas treatment system is a major concern. Understanding the relationships and influences of the various gas treatment subsystems and equipment on these performance measures may lead to design or maintenance strategies improvements that could ultimately minimize oil and gas losses in the facility. Among several modelling methods stochastic Petri nets stands out comparing to traditional reliability tools like reliability block diagrams or fault tree analysis due to its ability to model aspects such as functional dependencies, logics and sequences. In this work, four models were built using stochastic Petri nets to assess the availability of a gas treatment system. The model A is easy to build and may be used in preliminary design stages to validate the initial arrangement, equipment and redundancies. The model B may be used to identify subsystems and equipment that most contribute to system failures and to predict operation modes and efficiency in the gas utilization. The sensibility analysis of reliability data has shown a predominant influence of the mean time to repair. Using model C, it could be noticed that a platform operating in a group submitted to injection and exportation gas limits has a greater unavailability and probability of failure than an isolated operating platform. Model D allow one to conclude that including a failure mode in the model does not imply in significant variation in the reliability results and that the variation is only significant in availability when using small mean time to failure values and large mean time to repair values. The stochastic Petri nets construction for the complete system requires an accurate comprehension about the system operation what could also be mentioned as an advantage of the stochastic Petri nets.

A subpressão consiste em um dos maiores problemas no que diz respeito à segurança de obras hidráulicas. A execução de vedações com cortinas de injeção de cimento, associadas à drenagem é de suma importância para coibir as ações da água percolada através de suas fundações. Torna-se, portanto, indispensável conhecer elementos para a verificação do bom funcionamento destes sistemas. Grande parte dos critérios de subpressão utilizados hoje no dimensionamento de barragens é baseada em métodos determinísticos e empíricos, com origem em experiência acumulada sob certas condições específicas. Quando tais critérios são utilizados para lugares específicos, com feições geológicas peculiares, podem não refletir os dados utilizados anteriormente. Tanto projetos sem segurança como antieconômicos podem resultar desta prática. Neste trabalho, procura-se avaliar a eficácia dos sistemas de vedação e drenagem de maneira probabilística, utilizando métodos estatísticos e dados obtidos durante a execução de obras já prontas, de modo a considerar a heterogeneidade dos maciços de fundação. A primeira parte da pesquisa consistiu, portanto, na compilação e ajuste de curvas de distribuição estatística aos valores de absorções de água e calda de cimento das barragens da Usina Hidrelétrica de Salto Caxias e da derivação do Rio Jordão. As duas localizam-se no Estado do Paraná e são de propriedade da COPEL - Companhia Paranaense de Energia. Ambas são fundadas em rochas basálticas, mas possuem diferentes características de permeabilidade. A eficácia de uma cortina de injeção pode ser dividida em duas: na dos trabalhos de injeção, com o controle dos valores de calda de cimento absorvida, e na da cortina em si, através da verificação da diminuição das subpressões e das vazões de percolação. Assim, através da análise da tendência das curvas de distribuição encontradas, foi possível comprovar o bom resultado dos trabalhos de injeção realizados nas duas obras. Na segunda parte da pesquisa, é proposta uma metodologia de análise probabilística da eficácia das cortinas de vedação e de drenagem. Esta metodologia baseia-se nos princípios do método de Monte Carlo, gerando-se cenários aleatórios de acordo com as curvas de distribuição estatísticas obtidas da primeira parte do trabalho. Através de simulações numéricas com elementos finitos, com valores de permeabilidades das fundações obedecendo àquelas distribuições estatísticas, foi possível obter uma distribuição estatística das subpressões. Com isso, pode-se proceder a análises de confiabilidade, e probabilidades de falha podem ser obtidas utilizando leituras de instrumentação ou mesmo critérios de subpressão. / One of the biggest problems for hydraulic works safety is the uplift pressure. The execution of grouting, associated with drainage, is very important to control seepage through concrete dam foundations. Therefore, appropriate means to check the efficiency of those systems are essential for dam safety evaluation. Most of the uplift pressure criteria used nowadays for dam design is based on deterministic and empirical methods, originated from accumulated experience under certain specific conditions. When such criteria are used for a specific site, peculiar geological features may not be reflected in the data basis used as previous experience. Either unsafe or uneconomic designs may result from such practice. In this work, grouting and drainage systems effectiveness are evaluated in a probabilistic way, using statistical methods and data obtained during grouting execution, which provide good assessment for foundation properties variability. The first part of the research consisted, therefore, in the compilation and statistical distribution curves adjustment of data from Salto Caxias and Jordão river Hydroelectric Power Plants water pressure tests and grouting takes. The two dams are located in the state of Paraná, Brazil, and are owned by COPEL - Companhia Paranaense de Energia. They are founded on basaltic rocks, but have different permeability characteristics. Grout curtain effectiveness can be divided in two: in the grouting operation, with the treatment of cement grout take data, and in the curtain, which is measured by uplift and seepage reductions. Thus, by analyzing statistical distribution trends, it was possible to verify treatments effectiveness in the two dams. In the second part of the research, a probabilistic analysis methodology of drainage and grouting curtains effectiveness is proposed. This methodology is based on Monte Carlo method principles, randomly generating scenarios according to statistical distributions obtained in the first part of the work. By means of numerical simulations with finite elements, using foundation permeability coefficients following those statistical distributions, it was also possible to obtain a statistical distribution of uplift forces. Reliability analyses can be performed, and failure probabilities can be obtained using instrumentation readings, or even any uplift pressure criterion.

O objetivo do presente trabalho de pesquisa é o desenvolvimento de uma metodologia de monitoramento e detecção de defeitos esporádicos e de difícil diagnóstico, bem como o estudo de caso de sistemas de ignição de motores de combustão interna do ciclo Otto. O estudo visa aumentar a robustez do sistema perante falhas esporádicas de difícil detecção, reduzindo drasticamente o tempo de determinação da origem da falha. Através de testes acelerados e simulados em bancadas, a metodologia indica o estado atual dos componentes do sistema de ignição no tocante ao potencial de ocorrência de falhas esporádicas que afetam a combustão e também a confiabilidade do veículo. Os componentes e sistemas objetos da pesquisa são identificados por meio de um processo de análise de risco e de fatores como: ocorrência de muitos anos de histórico de campo, indicadores de reparos repetitivos, falhas esporádicas e de difícil diagnóstico, quebras de qualidade e do comportamento do sistema de diagnóstico OBD Br-2 (On-Board Diagnostic versão 2) diante de falhas intermitentes. A metodologia também proporciona uma ferramenta de análise de interfaces de componentes, que são fontes de falhas potenciais nem sempre consideradas nos processos de análise. Por meio de testes acelerados desses componentes críticos, é proposta metodologia para análise e correção imediata do processo produtivo de tais componentes, culminando na melhoria da confiabilidade dos processos críticos. A metodologia visa a aumentar a robustez do sistema de ignição, detectando rapidamente potenciais falhas esporádicas de difícil diagnóstico oriundas dos processos de fabricação e corrigindo-as imediatamente, introduzindo, assim, um fator de confiabilidade a um componente ou a um processo crítico cuja criticidade era até então desconhecida. Tal criticidade passa a ser gerenciada com impacto positivo nas emissões de poluentes e na confiabilidade global do conjunto. / The objective of this research work is the development of a methodology to monitor and identify sporadic and difficult to detect failures as well as present a case study on the ignition system of internal combustion engines. Such study aims to increase the system reliability. It also helps to reduce dramatically the time to define the failure root cause. Using accelerated test benches, the methodology will indicate the current situation of the components related to the potential of intermittent failure occurrence which affect the combustion and vehicle reliability. The components and systems of this study are identified by a process risk analysis as well as factors like: occurrence time history, repetitive repair index, sporadic and difficult to detect failures, quality breakdown index, and the behavior of the OBD-2 diagnostic system (On-Board Diagnostic version 2) The methodology will also provide a tool to analyze the components interfaces. Such interfaces are a source of potential failures but are not considered in the analysis process. By means of accelerated tests of such critical parts it will be proposed an analysis methodology and a prompt interference at the production process, increasing the reliability of the critical processes. The methodology aims the system robustness increase of the ignition system detecting very fast the sporadic failure potential on the manufacturing process. By introducing a reliability degree of a component or process it will be managed with a benefic impact on emissions and overall reliability of the ignition system.

A cantoneira de abas iguais é encontrada laminada ou formada a frio. Quando laminada, normalmente possui abas compactas, isto é, se submetida à compressão, não apresenta instabilidade local e, para a faixa usual de comprimentos, não apresenta também o modo global de flexo-torção como dominante. Quando formada a frio, estes modos predominam, uma vez que a relação largura-espessura torna-se elevada. A elevada esbeltez das abas, juntamente com as peculiaridades do seu comportamento mecânico, pode conduzir a significativas divergências entre a força axial resistente (experimental) quando comparada aos valores oriundos dos procedimentos de cálculo apresentados pelas normas. As divergências são ainda maiores quando se considera a cantoneira em sua situação mais usual: sob compressão excêntrica devido à ligação parafusada ou soldada em uma das abas. No presente trabalho foi analisado o comportamento mecânico das cantoneiras formadas a frio e conectadas pela aba por dois parafusos e desenvolvida uma formulação baseada no método do comprimento de flambagem equivalente, bem como identificados seus modos de instabilidade e a respectiva participação modal para diversas faixas de esbeltez. Para validar esta formulação, foi realizada uma análise de confiabilidade que resultou em índices de confiabilidade (β) de acordo com as exigências normativas. / The equal-leg angle is found hot-rolled or cold-formed. When hot-rolled, it usually has compact legs, that is, if subjected to compression it does not present local buckling and it does not present a global flexo-torsion buckling mode as dominant for the usual range of lengths. When cold-formed, these modes predominate, since the width-to-thickness ratio becomes high. The high slenderness of the legs, together with the peculiarities of its mechanical behavior, can lead to significant divergences between the axial strength (experimental) and the values from standard\'s procedures. The divergences are even greater when considering the angle in its most usual loading situation: under eccentric compression due to bolted or welded connection in one leg. In the present work the mechanical behavior of the cold-formed angles connected by the leg by two bolts was analyzed in order to propose a formulation based on the equivalent buckling length method, as well as, to define its buckling modes and the respective modal participation for different slenderness ranges. To validate this formulation, a reliability analysis was performed that resulted in reliability indexes (β) according to the design standards requirements.

Enfrentar situações de falha é o principal desafio do engenheiro estrutural. Parece paradoxal, mas a fim de obter um projeto bem sucedido, o engenheiro estrutural deve estudar e examinar todos os possíveis modos de falha de uma estrutura. Na otimização estrutural não é diferente. Assim, na otimização estrutural deve-se considerar os custos esperados de falha. No projeto de engenharia estrutural, economia e segurança são aparentemente objetivos conflitantes. No entanto, quando custos esperados de falha são considerados, nota-se que investimentos em segurança são necessários a fim de não arcar com os custos esperados de falha. O ponto ideal de compromisso pode ser encontrado por uma otimização de risco, onde a função objetivo inclui todos os custos ao longo do ciclo de vida da estrutura: construção, operação, manutenção inspeção, descarte e as consequências de falha esperadas. Este último é um remanescente que não pode ser desconsiderado dos modos de falha contra os quais a estrutura precisa ser projetada. Esta dissertação aborda a otimização de sistemas estruturais simples, considerando o equilíbrio entre modos de falha concorrentes, tais como escoamento (esmagamento), flambagem e snap-through. O estudo mostra como os diferentes modos de falha, associados a diferentes custos de falha, levam a diferentes projetos ótimos. Uma estrutura de treliça plana é estudada como exemplo de aplicação. A forma (posições nodais) e tamanho dos elementos são consideradas como variáveis de projeto. Resultados mostram que projetos ótimos suficientemente diferentes são obtidos quando o equilíbrio entre modos de falha concorrentes é alterado. / Defying failure is the primary challenge of the structural engineer. It sounds paradoxical, but in order to achieve a successful design, the structural engineer must think about and account for all possible failure modes of a structure. This is not different in structural optimization. Hence, in structural optimization one has to consider the expected costs of failure. In structural engineering design, economy and safety are apparently conflicting goals. However, when expected costs of failure are considered, one notes that investments in safety are necessary in order not to pay for the expected costs of failure. The optimum point of compromise can be found by a risk optimization, where the objective function includes all costs over the life-cycle of the structure: construction, operation, inspection maintenance, disposal, and the expected consequences of failure. The latter are an undeletable remainder of the failure modes that the structure needs to be designed against. This paper addresses the optimization of simple structural systems, considering the balance between competing failure modes such as yielding (squashing), buckling and snap-through. The study shows how different failure modes, associated to different costs of failure, lead to different optimal designs. A plane truss structure is studied as application example. The shape (nodal positions) and member size are considered as design variables. Results show that quite different optimal designs are obtained when the balance between competing failure modes is changed.

Orientador: Messias Borges Silva / Resumo: Com um mercado cada vez mais veloz, competitivo e com consumidores mais exigentes que não toleram falhas de produtos, que são amparados por legislações de proteção e defesa do consumidor, as empresas necessitam se esforçar no aprimoramento da qualidade de seus produtos. Entretanto, mesmo com a aplicação de tecnologias no desenvolvimento e fabricação de produtos, as falhas ainda acontecem. Para que um produto possa desempenhar sua função sem falhas num determinado tempo desejável, nas mais diversas condições reais as quais são submetidos, deve-se conhecer e aumentar a sua confiabilidade. Embora os dados de garantia que as empresas possuam dos seus produtos sejam fontes de informações valiosas para a obtenção da confiabilidade de um produto, estes dados ainda são insuficientes, imprecisos ou incompletos para uso direto, sendo necessário o uso de métodos apropriados ainda não muito disseminados. Este trabalho visa aplicar o método de censura por taxa de uso que viabiliza o uso de dados de garantia em análises mais precisas de confiabilidade para que as empresas possam aprimorar os seus produtos. Por meio de uma revisão da literatura e com o uso de dados de garantia, verificou-se a viabilidade da aplicação do método proposto. Com comprovação estatística, o método proposto de modelagem dos dados de garantia atingiu os resultados do estudo de referência adotado. Conclui-se que o método proposto com o objetivo de conhecer com precisão a confiabilidade do produto é aplicável e não ex... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With an ever faster, more competitive market, and more demanding consumers who cannot tolerate product failures that are backed by consumer protection and protection laws, companies need to strive to improve the quality of their products. However, even with the application of technologies in product development and manufacturing, failures still occur. For a product to be able to perform its function without fail in a certain desirable time, under the most diverse real conditions to which it is submitted, its reliability must be known and increased. Although the assurance data that companies have of their products is a valuable source of information for the reliability of a product, this data is still insufficient, inaccurate or incomplete for direct use, and appropriate methods not yet widely disseminated are required. . This work aims to apply the usage rate censored method that enables the use of warranty data in more accurate reliability analyzes so that companies can improve their products. Through a literature review and the use of guarantee data, the feasibility of applying the proposed method was verified. With statistical proof, the proposed guarantee data modeling method reached the results of the adopted reference study. It is concluded that the proposed method with the objective of knowing precisely the product reliability is applicable and does not require specialized reliability software for its execution. Therefore, its application can contribute to the developm... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] Metrologia e qualidade estão intimamente relacionadas e constituem-se em poderoso instrumento de transformação da infraestrutura tecnológica de países e organizações. O avanço do desenvolvimento científico e tecnológico está fortemente embasado no avanço da metrologia. O Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade industrial (INMETRO) é o órgão máximo responsável pela conservação e manutenção das unidades de base e derivadas do Sistema Internacional de Unidades (SI) no país. A grandeza tensão em corrente contínua, até 1 kV, está disponível e rastreada a padrões nacionais na Rede Brasileira de Calibração (RBC). Contudo, para tensões maiores que 1 kV, pois ainda carece de laboratórios acreditados pelo INMETRO para prestar serviços para a indústria de equipamentos elétricos em Alta Tensão em Corrente Contínua (HVDC). Deve-se considerar, ainda, que novos investimentos na geração e transmissão em larga escala de energia mobilizam a indústria e geram demanda para ensaios em novos equipamentos que serão instalados. Para realizar esses ensaios, de forma a garantir exatidão, confiabilidade e rastreabilidade, é necessária uma estrutura metrológica em Alta Tensão, ou seja, é preciso criar padrões e incentivar a acreditação de laboratórios. Nesse sentido o objetivo desta dissertação foi à construção de um protótipo de Divisor para Alta Tensão (DVAT) do tipo resistivo de alta impedância, para medição da grandeza tensão em corrente contínua acima de 1 kV. O padrão foi construído para ser utilizado na faixa de 1 kV a 50 kV e será calibrado em baixa tensão rastreado à RBC. Em alta tensão será o elo na cadeia de rastreabilidade entre o padrão do INMETRO e os divisores dos laboratórios industriais e também na calibração de padrões de trabalho para HVDC na faixa de 1 kV a 250 kV. / [en] Metrology and quality are closely related and constitute a powerful tool for transforming the technological infrastructure of countries and organizations. The advancement of scientific and technological development is strongly grounded in the advancement of metrology. The National Institute of Metrology, Standardization and Industrial Quality (INMETRO) is the highest organism responsible by the conservation and maintenance of base and derived units of the International System of Units (SI) in the country. The quantity voltage, up to 1 kV, is traced to national standards in the Brazilian Calibration Network (RBC), but for voltages above 1 kV there is no laboratory in the country accredited by INMETRO to provide services for the electrical equipment industry in HVDC. It should also be considered that new investments in generation and transmission of large scale energy mobilize the industry and generates demand for testing of new equipment. To perform these tests, so as to ensure reliability, accuracy and traceability, a metrology structure is needed in high voltage, so it is necessary to create standards and encourage the accreditation of laboratories. In this sense the main purpose of this dissertation was to build a prototype for a standard High Voltage Divider (DVAT) of the high impedance resistive type for measuring the quantity voltage above 1 kV. The standard was designed for use in the range of 1kV to 50 kV and will be calibrated in low voltages and traceable to the RBC. In the high voltage range, it will be the link in the chain of traceability between INMETRO standards and the dividers of industrial laboratories, and also to calibrate other working standards for HVDC, especially in the range of 1 kV to 250 kV.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / A erva mate (Ilex paraguariensis A. St. -Hil.), utilizada como bebida tônica e estimulante. O grande interesse na erva mate deve-se aos compostos químicos presentes, o que leva a uma crescente busca pelo conhecimento científico. Caracterizar comparativamente amostras de erva mate comercializada tipo chimarrão, bem como sua infusão, produzida nos estados da região sul do Brasil, a fim de propor critérios de confiabilidade do produto foi o objetivo deste trabalho. As análises físicoquímicas apresentaram valores médios para os parâmetros de cor de 44,11 a 61,79 para luminosidade, -3,33 a 1,28 para a* e 7,56 a 21,12 para b*. A atividade água apresentou valores médios de 0,32 a 0,68. A porcentagem de umidade na matéria seca ficou entre 3,3 a 9% e o teor de cinzas em matéria seca variou entre 3,5% a 6,3%, para a cafeína foram encontrados valores entre 4,4 a 13,5 mg g-1 para teobromina 0,48 a 3,55 mg g-1 e para os minerais, Na (sódio) 6,33 a 12 mg g-1 , Zn (zinco) 0,20 a 0,66 mg g-1 , K(potássio) 101 a 209 mg g-1 , e para o Mg(magnésio) três amostras do Rio Grande do Sul e uma de Santa Catarina apresentaram valores muito superiores a média geral. A partir dos resultados encontrados e considerando os parâmetros nos quais houve diferença significativa entre as regiões de produção no sul do Brasil, podem ser propostos como novos critérios de confiabilidade como parâmetros de cor, atividade água, umidade, cinzas. / The yerba mate (Ilex paraguariensis A. St. -Hil.), used as a drink tonic and stimulant. The great interest in yerba mate due to chemical compounds present, which leads to a growing quest for scientific knowledge. To characterize compared samples of yerba mate marketed chimarrão type, as well as its infusion, produced in the southern region of Brazil, in order to propose criteria for the reliability of the product was the objective of this work.The physicochemical analyzes showed average values for the parameters of color from 44.11 to 61.79 for brightness, -3,33 the 1.28 to a* e 7.56 to 21.12 of b*. The water activity presented mean values of 0.32 to 0.68.The percentage of moisture in dry matter was between 3.3 to 9%, and the ash content in dry matter ranged from 3.5% to 6.3%,for the caffeine were found values ranging from 4.4 to 13.5 mg g-1 for theobromine 0.48 to 3.55 mg g-1 and for minerals, (sodium) 6.33 the 12 mg g-1 , zinc (Zn) 0.20 to 0.66 mg g-1, K (potassium) 101 to 209 mg g-1 , and the Mg (magnesium) three samples of Rio Grande do Sul and Santa Catarina presented values much higher than the overall average.From the results found and considering the parameters in which there was a significant difference between the production regions in southern Brazil, may be proposed as new criteria of reliability as parameters of color, water activity, moisture, ash.

Redes de computadores orientadas à sustentabilidade ou eficientes energeticamente têm a capacidade de adaptar dinamicamente os modos de consumo de energia dos seus dispositivos de acordo com a demanda do tráfego da rede. Por exemplo, colocar no estado dormente os dispositivos que estão abaixo de um nível de utilização predeterminado, considerado de baixa carga. Neste cenário, existem novos desafios no que diz respeito ao modo como confiabilidade e disponibilidade da rede são avaliadas. O cálculo de confiabilidade e disponibilidade é comumente realizado através das técnicas de cadeia de Markov, ou Conjuntos-Conexos e Conjuntos-Desconexos. Porém, tradicionalmente, estas técnicas são baseadas em valores estáticos e não levam em consideração as mudanças dinâmicas que são inseridas no contexto de redes sustentáveis. Desta forma, este trabalho tem como principais objetivos prover um método capaz de avaliar o impacto na confiabilidade ou disponibilidade da rede, quando alguns dispositivos são colocados e tirados de modos de economia de energia, e apresentar a relação de compromisso entre economia de energia, confiabilidade e disponibilidade da rede. O método proposto, chamado REASoN, é uma composição dos dois métodos supracitados, que foram estendidos de forma a considerar no cálculo a dinamicidade dos ajustes dos níveis de energia. Para fins de avaliação, o trabalho realiza um cálculo numérico empregando o método REASoN, em que foi avaliada a confiabilidade dos dispositivos quando colocados no estado dormente. Os impactos de operações de eficiência energética nas métricas de confiabilidade são expressos como mudanças na quinta casa decimal da confiabilidade da rede como 52 minutos de inatividade de componentes da rede e na quarta casa decimal da disponibilidade com 8h de inatividade. Para uma empresa de transações bancárias, 8h de inatividade pode significar R$ 1 bilhão de perda. O trabalho analisa, também, a implementação do REASoN dentro do contexto de um sistema de gerenciamento de rede orientado a sustentabilidade. Os resultados mostram que, quando o sistema não prioriza disponibilidade e confiabilidade, a economia de energia é de 43%. Já quando a disponibilidade e confiabilidade são priorizadas, a economia é de 27%, um valor representativo. Concluímos que o REASoN é uma ferramenta de grande utilidade para a tomada de decisão em redes de computadores sustentáveis, servindo, como base, para uma análise mais acurada sobre o impacto de mecanismos de economia de energia. / Sustainability-oriented computer networks or energy efficient networks have the ability to dynamically adapt the network device power modes in accordance with the demand of network traffic. For example, by putting to sleep devices that handle traffic below a threshold. In this scenario, new challenges appear in the way that the reliability and availability of the network are evaluated. The calculation of reliability and availability is commonly accomplished through techniques such as Markov chain, or Cut-Set and Tie-Set. However, traditionally these techniques are based on static values and do not take into account the dynamic changes that are in the context of sustainable networks. Thus, this study first aims at providing a method to assess the impact on reliability or availability of the network when some devices are put to sleep. Second, it aims at presenting the trade-off between saving energy and changing the reliability and availability of the network. The proposed method, called REASoN, is a composition of two known methods: Markov chain and Cut-Set and Tie-Set, which were extended in order to consider in calculation the dynamic adjustments of the energy levels. To evaluate the proposed method, the work performs a numerical evaluation. In addition, we evaluated the reliability of the network. The results show that the impact of saving energy might change the reliability in six decimal. The work also analyzes REASoN implemented in a network management system oriented to sustainability, called SustNMS. The results show that when the system prioritizes energy efficiency and accepts decreases on availability, the energy savings reach 43%. However, if the system prioritizes availability the energy savings reach 27%. Hence, REASoN is a powerful tool that can be used for decision making in sustainability-oriented computer networks, achieving a more accurate analysis of the impacts of saving energy.

Submitted by Caio Cesar Policelli Amalfi (c_amalfi@hotmail.com) on 2017-12-06T19:19:26Z No. of bitstreams: 1 amalfi_ccp_me_eng_int.pdf: 2459316 bytes, checksum: 945ef161efa25c84f202bbd2b7a8fd7b (MD5) / Approved for entry into archive by Minervina Teixeira Lopes null (vina_lopes@bauru.unesp.br) on 2017-12-07T12:24:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amalfi_ccp_me_bauru.pdf: 2459324 bytes, checksum: 6c5471ff71b8b95a377f4453ebaa4162 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-07T12:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amalfi_ccp_me_bauru.pdf: 2459324 bytes, checksum: 6c5471ff71b8b95a377f4453ebaa4162 (MD5) Previous issue date: 2017-10-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A alta complexidade atrelada às necessidades de segurança e confiabilidade dos processos industriais têm demandado a implantação de sistemas automáticos de segurança. Esse sistema, conhecido como Sistema Instrumentado de Segurança (SIS), é responsável pela segurança operacional do processo dentro de limites seguros através da monitoração de valores e parâmetros quando houver condições de risco. Os SISs são concebidos com diferentes Níveis de Integridade de Segurança (SIL) de acordo com o risco do processo. O desafio na implantação de um SIS é que seu procedimento de projeto é complexo e pouco difundido, além de existirem diversos métodos de cálculo e análise de riscos aceitos pelas normas de segurança. A motivação para este trabalho foi automatizar e auxiliar o projeto de SIS no que diz respeito à redução da quantidade de pessoas envolvidas e de tarefas manuais que podem causar erros, à padronização e simplificação dos procedimentos e cálculos necessários e também à diminuição do tempo de projeto, promovendo um aumento na eficiência e redução dos custos envolvidos. O objetivo é desenvolver uma ferramenta de análise e projeto de SIS, com programação voltada para Web, capaz realizar um estudo de riscos e falhas de um processo industrial e calcular um valor adequado para a seleção do SIL requerido para implantação de um sistema de segurança. A ferramenta é composta de quatro módulos: o Estudo de riscos e falhas usando a técnica HAZOP, a Quantificação dos riscos e criação de árvores de falhas; a Obtenção do SIL através da Análise da Árvores de Falhas (AAF) e a Definição de uma Função Instrumentada de Segurança (SIF) apropriada para o SIL calculado. A ferramenta desenvolvida é inovadora ao automatizar e combinar no mesmo ambiente todos os procedimentos necessários para a análise e projeto de SIS. Diversos casos de estudo de projeto de SIS, sendo um caso industrial real e outros da literatura, são utilizados para teste e validação dos módulos da ferramenta afim de demonstrar sua eficiência, flexibilidade de uso e exatidão dos resultados obtidos com a sua aplicação. / The high complexity tied to the reliability and security requirements of industrial processes has demanded the deployment of automatic safety systems. This system is known as Safety Instrumented Systems (SIS) and is responsible for the process operational safety within safe limits through the monitoring of values and parameters when there are conditions of risk. The SIS is designed with different Safety Integrity Levels (SIL) according to the process risk. The challenge in the deployment of SIS is that the design procedure is complex and not well known, and there are many calculation and risk analysis methods accepted by the safety standards. The motivation was automating and assisting in the design of SIS with regard to the reduction of people involved and manual tasks that may cause errors, the standardization and simplification of procedures and calculations needed and the reduction in project time, promoting an increase in efficiency and reducing the costs. The objective was developing an analysis and design tool for SIS, with web-based programming, capable of performing a study of the risks and failures of an industrial process and calculating an adequate value for the selection of the Safety Integrity Level (SIL) required for the implementation of the safety system. The tool is comprised of four modules: the Study of risks and failures using the HAZOP technique, the Quantification of risks and creation of fault trees; the SIL calculation through the Fault Tree Analysis (FTA) and the Definition of a Safety Instrumented Function (SIF) suitable for SIL calculated. The developed tool is innovative by systemizing and combining in the same environment all the procedures required for the analysis and design of SIS. Several case studies of SIS design are used for testing and validation of the tool modules, considering a real industrial case and others cases in the literature, in order to demonstrate the efficiency, flexibility of use, and accuracy of the results obtained with the tool application. / 1649039