O tópico abordado nesta tese é a perda de massa através de ventos coronais magnetizados em estrelas de baixa massa. Ventos estelares têm sido estudados extensivamente há vários anos, tendo inicialmente como foco o vento solar. Atualmente, sabe-se que o campo magnético é essencial na aceleração e aquecimento dos ventos coronais. Apesar do conhecimento detalhado que temos da estrutura magnética do Sol, pouco se sabe sobre a configuração do campo magnético em outras estrelas. Nesta tese, é investigada a estrutura do campo magnético nas coroas de estrelas do tipo solar na Seqüência Principal e de suas predecessoras na pré Seqüência Principal através de simulações numéricas magneto-hidrodinâmicas tri-dimensionais. Aqui, consideramos de forma auto-consistente a interação entre o vento e o campo magnético e vice-versa. Dessa forma, pela interação entre forças magnéticas e forças do vento, consegue-se determinar a configuração do campo magnético e a estrutura dos ventos coronais. Realizamos um estudo de ventos de estrelas do tipo solar e a dependência dos mesmos com o parâmetro beta do plasma (a razão entre as densidades de energia térmica e magnética). Este é o primeiro estudo a realizar tal análise resolvendo as equações tri-dimensionais da magneto-hidrodinâmica ideal. Em nossas simulações, adotamos um parâmetro de aquecimento descrito por gamma, que é responsável pela aceleração térmica do vento. Então, nós analisamos ventos com intensidades de campo magnético nos pólos no intervalo de B0 = 1 a 20 G e mostramos que a estrutura do vento apresenta características que são similares à do vento coronal do Sol. No estado estacionário, a topologia do campo magnético obtida é similar para todos os casos estudados, apresentando uma configuração do tipo helmet streamer, com zonas de linhas fechadas e abertas de campo magnético co-existindo. Intensidades mais altas de campo levam a ventos mais acelerados e mais quentes. O aumento na intensidade do campo gera também uma zona morta maior no vento, i.e., os loops fechados que previnem que a matéria escape da coroa em latitudes menores que ~45 graus se estendem a maiores distâncias da estrela. Além disso, mostramos também que a força de Lorentz gera naturalmente um vento que é dependente da latitude. Ao aumentar a densidade da coroa mantendo B0 = 20 G, mostramos que o sistema volta a apresentar ventos menos acelerados e mais frios. Para um valor fixo de gamma, mostramos que o parâmetro essencial na determinação do perfil de velocidade do vento é o parâmetro beta calculado na base da coroa. Dessa forma, acredita-se que haja um grupo de ventos magnetizados que apresenta a mesma velocidade terminal independentemente das densidades de energia térmica ou magnética, desde que o parâmetro beta seja o mesmo. No entanto, essa degenerescência pode ser removida ao se comparar outros parâmetros físicos do vento, tal como a taxa de perda de massa. Nós também analisamos a influência do gamma nos nossos resultados e mostramos que ele é importante na determinação da estrutura do vento. Além disso, investigamos ventos magnetizados de estrelas de baixa massa da pré Seqüência Principal. Em particular, analisamos sob quais circunstâncias tais estrelas apresentam estruturas magnéticas alongadas (e.g., helmet streamers, proeminências do tipo slingshot, etc). Focamos especialmente em estrelas do tipo T Tauri fracas, uma vez que o tênue disco de acreção, quando presente ao redor de tais estrelas, não deve causar forte influência na estrutura do vento estelar e nem na do campo magnético coronal. Nós mostramos que o parâmetro beta do plasma é um fator decisivo na configuração do campo magnético do vento estelar. Usando parâmetros iniciais adequados ao que se é observado para tais estrelas, nós mostramos que a configuração do campo magnético pode variar entre uma configuração semelhante à de um dipolo e uma configuração com linhas fortemente colimadas em torno do eixo polar e streamers fechados ao redor do equador (configuração de multi-componentes para o campo magnético). Mostramos que as estruturas alongadas do campo magnético somente estão presentes se o parâmetro beta do plasma na base da coroa é beta0 << 1. Usando nossos modelos magneto-hidrodinâmicos, auto-consistentes, tri-dimensionais, estimamos para ventos de estrelas da pré Seqüência Principal a escala temporal de migração planetária devido a forças de arraste exercidas pelo vento em um planeta tipo hot-Jupiter (i.e., um planeta gigante que orbita muito próximo da estrela). Nosso modelo sugere que os ventos estelares de coroas com multi-componentes de campo magnético não têm influências significativas na migração de hot-Jupiters. / The subject of this thesis is the mass loss of low-mass stars through magnetized coronal winds. Stellar winds have been a topic of extensive research in Astrophysics for a long time, and their first investigations focused on the solar wind. Nowadays, we know that the magnetic field plays a crucial role in the acceleration and heating of coronal winds. Despite of the knowledge of the fine structure of the solar magnetic field, much less information is known regarding the configuration of the magnetic field in other stars. In this thesis, we investigate the structure of the magnetic field in the coronae of solar-like stars and young stars by means of three-dimensional magnetohydrodynamical numerical simulations. We self-consistently take into consideration the interaction of the outflowing wind with the magnetic field and vice versa. Hence, from the interplay between magnetic forces and wind forces, we are able to determine the configuration of the magnetic field and the structure of the coronal winds. We investigate solar-like stellar winds and their dependence on the plasma-beta parameter (the ratio between thermal and magnetic energy densities). This is the first study to perform such analysis solving the fully ideal three-dimensional magnetohydrodynamics equations. We adopt in our simulations a heating parameter described by gamma, which is responsible for the thermal acceleration of the wind. We analyze winds with polar magnetic field intensities ranging from B0 = 1 to 20 G and we show that the wind structure presents characteristics that are similar to the solar coronal wind. The steady-state magnetic field topology for all cases is similar, presenting a configuration of helmet streamer-type, with zones of closed field lines and open field lines coexisting. Higher magnetic field intensities lead to faster and hotter winds. The increase of the field intensity generates a larger ``dead zone\'\' in the wind, i.e., the closed loops that inhibit matter to escape from latitudes lower than 45 degrees extend farther away from the star. The Lorentz force leads naturally to a latitude-dependent wind. We show that by increasing the density and maintaining B0 = 20 G, the system recovers to slower and cooler winds. For a fixed gamma, we show that the key parameter in determining the wind velocity profile is the beta-parameter at the coronal base. Therefore, there is a group of magnetized flows that would present the same terminal velocity despite of its thermal and magnetic energy densities, as long as the plasma-beta parameter is the same. This degeneracy, however, can be removed if we compare other physical parameters of the wind, such as the mass-loss rate. We also analyze the influence of gamma in our results and we show that it is also important in determining the wind structure. We further investigate magnetized stellar winds of low-mass pre-main-sequence stars. In particular we analyze under which circumstances these stars present elongated magnetic features (e.g., helmet streamers, slingshot prominences, etc). We focus on weak-lined T Tauri stars, as the presence of the tenuous accretion disk is not expected to have strong influence on the structure of the stellar wind neither on the coronal magnetic field. We show that the plasma-beta parameter is a decisive factor in defining the magnetic configuration of the stellar wind. Using initial parameters within the observed range for these stars, we show that the coronal magnetic field configuration can vary between a dipole-like configuration and a configuration with strong collimated polar lines and closed streamers at the equator (multicomponent configuration for the magnetic field). We show that elongated magnetic features will only be present if the plasma-beta parameter at the coronal base is beta0 << 1. Using our self-consistent three-dimensional magnetohydrodynamical model, we estimate for the stellar winds of pre-main-sequence stars the timescale of planet migration due to drag forces exerted by the stellar wind on a hot-Jupiter (i.e., on a giant planet that orbits very close to the star). Our model suggests that the stellar wind of these multicomponent coronae are not expected to have significant influence on the migration of hot-Jupiters.

O planejamento da fabricação de peças de caldeiraria para hidrelétricas tais como caixa espiral, tubo de sucção e conduto forçado, necessita de bons conhecimentos em caldeiraria e muita experiência na área devido à complexidade dos cálculos, tornando-se uma tarefa trabalhosa e com muitas possibilidades de erros. A seqüência de operações, no entanto, é altamente repetitiva facilitando o desenvolvimento de um sistema computacional de apoio. O trabalho proposto a seguir tem como objetivo apresentar um sistema desenvolvido como um aplicativo em software CAD para auxiliar as tarefas de projetar e fabricar caixa espiral, tubo de sucção e conduto forçado. O sistema colocou o conhecimento técnico da engenharia industrial de hidrogeradores de uma empresa de bens de capital ao alcance de projetistas desta área, de forma a aumentar a produtividade nestas, e em outras atividades similares, minimizando as possibilidades de erro e padronizando os procedimentos de cálculos. Os resultados foram, entre outros, diminuição do tempo de geração das informações para o processo de fabricação, tais como croquis de delineamento e desenhos de montagem, acima de 90% e perda zero de peças na fabricação. / The manufacturing process of hydroelectric weld parts, such as spiral cases, draft tubes and penstocks, demands good knowledge and experience in the area due to the calculations needed, revealing to be a difficult work with a high risk of errors. However, the operation sequence is highly repetitive which enables the development of a computational support system. This thesis has the purpose to present a system developed as an application in CAD software to aid the projecting and manufacturing activities of the spiral boxes, draft tubes and penstocks. Such system was disposed to the technical body of an industrial engineering department maintained by a heavy equipment company which manufactures hydro generators, so professionals were able to increase their productivity, being the system also used in similar areas, minimizing possibilities of mistakes and standardizing calculations procedures. Results were, among others, decrease of time needed to develop process information, such as sketch outlines and assembly drawings, above 90% and zero losses on parts production.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-09-25T15:13:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_AntenasCompactasMicroondas.pdf: 1928170 bytes, checksum: 4d16ae45705cf87246125e048a65a612 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-09-28T17:21:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_AntenasCompactasMicroondas.pdf: 1928170 bytes, checksum: 4d16ae45705cf87246125e048a65a612 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-28T17:21:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_AntenasCompactasMicroondas.pdf: 1928170 bytes, checksum: 4d16ae45705cf87246125e048a65a612 (MD5) Previous issue date: 2011 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Nos últimos anos, com o surgimento de novos serviços e equipamentos para o sistema de comunicação móvel com maiores larguras de banda de operação e ocupando espaços cada vez menores, o desenvolvimento de novas antenas de bandas largas e com dimensões pequenas se tornou um dos principais desafios das pesquisas na área de antenas. Neste trabalho, duas estruturas de antenas de bandas largas e dimensões reduzidas foram analisadas e otimizadas. Na primeira parte, a antena filamentar monopolo dobrado (Wire Built-in Folded Monopole Antenna, W-BFMA) foi investigada e teve sua largura de banda otimizada, conectada a linha de alimentação em diferentes impedâncias. Para modelar a estrutura da antena W-BFMA foi usado o método numérico dos momentos (Method of Moments - MoM), e para sua otimização os métodos: paramétrico, hill climbing e algoritmo genético (AG). Programas computacionais baseados na linguagem Matlab foram desenvolvidos para modelagem, otimização e cálculos das principais curvas características da antena W-BFMA. Na segunda parte, duas diferentes configurações de antenas monopolos planos usando a tecnologia de banda ultra-larga (Ultra- Wideband Antenna, UWB) foram investigadas e otimizadas com a ajuda do programa comercial Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio. Ambas as antenas UWB foram alimentadas por uma linha de microfita (microstrip line) na impedância de 50Ω. A antena UWB que apresentou melhor resultado teve o seu protótipo construído, as principais curvas características, tais como: perda de retorno, ganho, distribuição de corrente e diagrama de radiação foram analisadas. Os resultados simulados foram comparados com resultados obtidos experimentalmente. / In the last years, with the sprouting of new services and devices for the system of mobile communication that have large bandwidths of operation band frequency and occupying small volumes, the development of new antennas of broad bands and with reduced dimensions if became one of the main challenges of the research in the field of antennas. In the present work, two structures of large bandwidth antennas and dimensions reduced had been analyzed and optimized. In the first part, the wire built-in folded monopole antenna (W-BFMA) was investigated and optimized in different feeding impedances. For modeling of antenna structure W-BFMA the numerical method of moments (MoM) was used, and for its optimization the methods: parametric, hill climbing and genetic algorithm (GA) were used. Computational programs based in the Matlab language had been developed for modeling, optimizing, and generation of the main characteristic curves of the antenna. In the second part, two different configurations of planar monopole antennas using the technology ultrawideband (UWB) had been investigated and optimized with the aid of commercial program CST - Microwave Studio. Both UWB antennas had been fed by a line of microstrip in the impedance of 50Ω. The UWB antenna with the small return loss was constructed and measured experimentally. The main characteristic curves of the antenna as return losses, gain and radiation patterns had been analyzed. The simulated results had been compared with the measured results.

O planejamento da fabricação de peças de caldeiraria para hidrelétricas tais como caixa espiral, tubo de sucção e conduto forçado, necessita de bons conhecimentos em caldeiraria e muita experiência na área devido à complexidade dos cálculos, tornando-se uma tarefa trabalhosa e com muitas possibilidades de erros. A seqüência de operações, no entanto, é altamente repetitiva facilitando o desenvolvimento de um sistema computacional de apoio. O trabalho proposto a seguir tem como objetivo apresentar um sistema desenvolvido como um aplicativo em software CAD para auxiliar as tarefas de projetar e fabricar caixa espiral, tubo de sucção e conduto forçado. O sistema colocou o conhecimento técnico da engenharia industrial de hidrogeradores de uma empresa de bens de capital ao alcance de projetistas desta área, de forma a aumentar a produtividade nestas, e em outras atividades similares, minimizando as possibilidades de erro e padronizando os procedimentos de cálculos. Os resultados foram, entre outros, diminuição do tempo de geração das informações para o processo de fabricação, tais como croquis de delineamento e desenhos de montagem, acima de 90% e perda zero de peças na fabricação. / The manufacturing process of hydroelectric weld parts, such as spiral cases, draft tubes and penstocks, demands good knowledge and experience in the area due to the calculations needed, revealing to be a difficult work with a high risk of errors. However, the operation sequence is highly repetitive which enables the development of a computational support system. This thesis has the purpose to present a system developed as an application in CAD software to aid the projecting and manufacturing activities of the spiral boxes, draft tubes and penstocks. Such system was disposed to the technical body of an industrial engineering department maintained by a heavy equipment company which manufactures hydro generators, so professionals were able to increase their productivity, being the system also used in similar areas, minimizing possibilities of mistakes and standardizing calculations procedures. Results were, among others, decrease of time needed to develop process information, such as sketch outlines and assembly drawings, above 90% and zero losses on parts production.

Esta tese estuda a utilização da aritmética computacional para criptografia de chave pública (PKC Public-Key Cryptography) e investiga alternativas ao nível da arquitetura de sistema criptográfico em hardware que podem conduzir a uma redução no consumo de energia, considerando o baixo consumo de potência e o alto desempenho em dispositivos portáteis com energia limitada. A maioria desses dispositivos é alimentada por bateria. Embora o desempenho e a área de circuitos consistem desafios para o projetista de hardware, baixo consumo de energia se tornou uma preocupação em projetos de sistema críticos. A criptografia de chave pública é baseada em funções aritméticas como a exponenciação e multiplicação módulo. PKC prove um esquema de troca de chaves autenticada por meio de uma rede insegura entre duas entidades e fornece uma solução de grande segurança para a maioria das aplicações que devem trocar informações sensíveis. Multiplicação em módulo é largamente utilizada e essa operação aritmética é mais complexa porque os operandos são números extremamente grandes. Assim, métodos computacionais para acelerar as operações, reduzir o consumo de energia e simplificar o uso de tais operações, especialmente em hardware, são sempre de grande valor para os sistemas que requerem segurança de dados. Hoje em dia, um dos mais bem sucedidos métodos de multiplicação em módulo é a multiplicação de Montgomery. Os esforços para melhorar este método são sempre de grande importância para os projetistas de hardware criptográfico e de segurança em sistemas embarcados. Esta pesquisa trata de algoritmos para criptografia de baixo consumo de energia. Abrange as operações necessárias para implementações em hardware da exponenciação e da multiplicação em módulo. Em particular, esta tese propõe uma nova arquitetura para a multiplicação em módulo chamado \"Parallel k-Partition Montgomery Multiplication\" e um projeto inovador em hardware para calcular a exponenciação em módulo usando o sistema numérico por resíduos (RNS). / This thesis studies the use of computer arithmetic for Public-Key Cryptography (PKC) and investigates alternatives on the level of the hardware cryptosystem architecture that can lead to a reduction in the energy consumption by considering low power and high performance in energy-limited portable devices. Most of these devices are battery powered. Although performance and area are the two main hardware design goals, low power consumption has become a concern in critical system designs. PKC is based on arithmetic functions such as modular exponentiation and modular multiplication. It produces an authenticated key-exchange scheme over an insecure network between two entities and provides the highest security solution for most applications that must exchange sensitive information. Modular multiplication is widely used, and this arithmetic operation is more complex because the operands are extremely large numbers. Hence, computational methods to accelerate the operations, reduce the energy consumption, and simplify the use of such operations, especially in hardware, are always of great value for systems that require data security. Currently, one of the most successful modular multiplication methods is Montgomery Multiplication. Efforts to improve this method are always important to designers of dedicated cryptographic hardware and security in embedded systems. This research deals with algorithms for low-power cryptography. It covers operations required for hardware implementations of modular exponentiation and modular multiplication. In particular, this thesis proposes a new architecture for modular multiplication called Parallel k-Partition Montgomery Multiplication and an innovative hardware design to perform modular exponentiation using Residue Number System (RNS).

Descargas atmosféricas representam uma das principais causas de interrupção no fornecimento de energia para os consumidores, e embora tenham efeitos mais intensos quando incidem diretamente nas redes elétricas, é o caso das descargas indiretas que chama mais atenção, já que elas ocorrem com maior frequência. Tanto as primeiras descargas que geralmente ocorrem com maior intensidade de corrente, quanto as descargas subsequentes que têm menor tempo de frente associado, irradiam campos eletromagnéticos que ao se acoplarem com as redes elétricas geram surtos que podem causar tanto a interrupção do fornecimento de energia quanto danos a equipamentos. A presença de edifícios na região de incidência da descarga atmosférica afeta a propagação das ondas irradiadas, criando diferentes padrões de campos resultantes, os quais são responsáveis por sobretensões induzidas. Embora tanto a descarga atmosférica em si quanto a caracterização do ambiente ao seu redor sejam de natureza complexa para sua representação, ferramentas computacionais bem estruturadas podem representar o fenômeno de forma satisfatória, como é o caso da ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo. O presente trabalho apresenta dois estudos para verificação da influência de edificações na propagação de campo irradiado por descargas atmosféricas. O primeiro estudo avaliou o comportamento das componentes do campo elétrico e do campo magnético irradiados, comparando resultados obtidos com e sem a presença de edificações numa pequena região. Tanto os parâmetros geométricos dos três edifícios considerados neste estudo, como a permissividade e a condutividade elétrica do solo e dos edifícios, foram variados para identificar a sua influência nos campos irradiados. Os resultados mostraram diferentes comportamentos das componentes dos campos resultantes em função da variação desses parâmetros, observando-se inversão de polaridade, oscilações na forma de onda e tanto redução quanto aumento do valor de campo. O segundo estudo avaliou um caso mais geral em que a componente vertical de campo elétrico foi tomada em nove pontos diferentes de uma região tipicamente urbana, com a presença de 102 edifícios. Os valores de campo avaliados em cada ponto, dez metros acima do solo, consideraram a incidência aleatória de 28 descargas atmosféricas distintas, cada uma atingindo o topo de um dado edifício. Os resultados desse segundo estudo mostraram que exceto nos casos em que a descarga atmosférica ocorre próximo do ponto analisado, há reduções significativas do campo elétrico vertical. Desta forma é possível perceber que não apenas a existência de edifícios, mas a sua concentração com diferentes características elétricas e geométricas, podem influenciar significativamente a propagação de campo irradiado. Os valores calculados a partir da ferramenta desenvolvida podem ser usados em conjunto com modelos de acoplamento, para o cálculo de sobretensões induzidas em redes elétricas, em situações realistas com configurações mais complexas. / Atmospheric discharges represent one of the main causes of interruption in power supply to consumers, and although they have more intense effects when direct impact on energy lines, are the case of indirect discharges that draws more attention, since they occur more frequently. Both the first discharges, occurring generally with greater intensity of current, as subsequent discharges that have shorter front time associated, radiate electromagnetic fields which engage with the electrical networks generating surges that can cause so much disruption of power supply as damage to the equipment. The presence of buildings in the lightning incident area affects the propagation of the radiated waves, creating different patterns of resultant fields, which are responsible for induced overvoltages. Although both the lightning itself and characterization of the surrounding environment are of a complex nature for its representation, structured computational tools can represent satisfactorily the phenomenon, such as the software tool developed here using the finite difference time domain method. This work presents two studies to verify the influence of buildings in the propagation of lightning irradiated field. The first study assessed the behavior of the components of the electric field and magnetic field irradiated, by comparing results obtained with and without the presence of buildings in a small region. Both the geometric parameters of the three buildings considered in this study, as the permittivity and electrical conductivity of the soil and buildings, were changed to identify their influence on radiated fields. The results showed different behaviors of the components of the resulting field due to the variation of these parameters, observing polarity inversion, oscillations in the waveform and either a reduction or increase of the field value. The second study evaluated a more general case where the vertical component of the electric field was taken at nine different points of a typical urban area, in the presence of 102 buildings. The field values evaluated at each point, ten meters above the ground, considered the effect of 28 different random lightning, which hit the top of a given building. The results of this second study showed that except in cases where atmospheric discharge occurs near the analyzed point, there are significant reductions of the vertical electric field. Thus it can be seen that not only the existence of buildings, but its concentration with different electrical and geometrical characteristics, can significantly influence the propagation of irradiated field. The values calculated from the developed tool can be used in conjunction with coupling models for calculating induced overvoltages on power lines, in realistic situations with complex configurations.

A produção de petróleo e gás em campos brasileiros é cada vez mais proveniente de regiões com águas profundas e situadas longe da costa, chegando a distâncias de mais de 100 km, como, por exemplo, na Bacia de Campos ou de Santos. Devido à falta de infra-estrutura e às características do petróleo desses campos, a cadeia de abastecimento e o sistema de exportação da produção possuem grande importância para a indústria offshore. Uma maneira usual para a exportação da produção é através de dutos submarinos, onde o óleo e/ou a gás flui das plataformas diretamente para o continente. Com esta infra-estrutura é possível a utilização de sistemas de produção sem capacidade de armazenamento e, conseqüentemente, torna-se desnecessário o uso de navios para o alívio da produção. No entanto, devido à qualidade do óleo e às distâncias entre os poços e a costa em alguns campos brasileiros, a utilização dos oleodutos mostra-se uma solução pouco viável. Por este motivo, é bastante comum o uso de FPSOs ou semi-submersíveis conectadas a sistemas auxiliares, como o FSO (Floating Storage and Offloading). Nas plataformas, outra característica importante e desejada é tornar viável o uso de um sistema de completação seca (árvore de Natal acima da linha dágua) com o objetivo de diminuir, significativamente, os custos operacionais envolvidos. Esse tipo de completação é utilizado, com excelência, por unidade do tipo TLWP ou Spar, devido ao baixo nível dos movimentos e acelerações observadas nestas plataformas. Entretanto, as condições ambientais severas amplificam as dificuldades para encontrar um sistema com grande capacidade de armazenamento e que permita o uso de completação seca. Neste contexto, pesquisadores e engenheiros estão sendo obrigados a desenvolver novos conceitos capazes de atender a essa demanda. Desta forma, uma nova solução, considerando um FPSO e uma TLWP operando a uma curta distância e trabalhando de forma acoplada com a conexão garantida por cabos sintéticos vem sendo estudada. Essencialmente, o grande atrativo deste conceito é o fato de que toda a produção e o armazenamento são concentrados no FPSO e a TLWP é responsável pela perfuração e extração dos hidrocarbonetos através de risers verticais. Assim o sistema trabalhando de forma conjunta possui capacidade de armazenamento e permite o uso da completação seca. Nesta dissertação, foi realizado um estudo sobre a evolução deste novo conceito, dividido em três fases. A primeira focada no dimensionamento do sistema de conexão e ancoragem das unidades e em uma investigação da interação hidrodinâmica entre as unidades de forma a mostrar a viabilidade do sistema. A segunda fase, focada na validação dos resultados por meio da comparação com os testes realizados no modelo em escala do NMRI (National Maritime Research Institute - Japão). Finalmente, a terceira fase, com foco no redimensionamento do sistema de amarração e no sistema de conexão, com base nos resultados obtidos na segunda fase. / The oil and gas production in Brazilian fields are commonly found in deep water and situated far away from the coast, reaching distances of more than 100 km as, for example, in the Campos Basin or Santos Basin. Due to the heavy oil and lack of pipeline infrastructure found in these fields, not only subsea equipments that must support high pressure but also logistics problems such as supply chain and production exportation system play an important role for the offshore industry. A usual way to export the production is to concentrate it in hubs of submarine pipelines which flows the oil or gas from the platforms to the continent. This infrastructure makes possible the use of no storage production systems and, consequently, releases the use of the shuttle tanks employment. However, due to the quality of the oil and the distances between the wells and the coast, some Brazilian fields do not allow the use of the pipelines to export their production. For this reason, is quite common to use FPSO and semi-submersible aided by auxiliary systems such as the FSO (Floating Storage and Offloading) units. Another important and desired characteristic of production platforms is to make it feasible to install a dry Christmas tree system aiming to decrease, significantly, operational costs involved. This feature is performed, with excellence, by TLWP and Spar units due to the low level of motions and accelerations observed in these platforms. Harsh environmental conditions can bring difficulties to find a solution of a system with both storage and dry tree system capability. In this context, researchers and engineers are being forced to develop new technological systems capable to support this demand. In this way, a new solution considering a FPSO and a TLWP coupled in a short distance by synthetic ropes has being studied. Essentially, the attractive feature of this concept is the fact that the production is performed by the FPSO whereas the TLWP is responsible to support the risers and drilling facilities turning the system coupled, equipped with a dry Christmas tree and with the possibility to storage the production. By now, the concept evolution has been divided in three phases. The first phase concerned about an advanced research focusing on the connection and mooring system development and the hydrodynamic interaction between the units and having in mind the verification of the concept feasibility. The second phase, concerned about the results validation by a comparison with scale model tests performed in the NMRI (National Maritime Research Institute Japan). Finally, the third phase, has the focus in the mooring and connection system resizing based on the results obtained on second phase.

Esta tese estuda a utilização da aritmética computacional para criptografia de chave pública (PKC Public-Key Cryptography) e investiga alternativas ao nível da arquitetura de sistema criptográfico em hardware que podem conduzir a uma redução no consumo de energia, considerando o baixo consumo de potência e o alto desempenho em dispositivos portáteis com energia limitada. A maioria desses dispositivos é alimentada por bateria. Embora o desempenho e a área de circuitos consistem desafios para o projetista de hardware, baixo consumo de energia se tornou uma preocupação em projetos de sistema críticos. A criptografia de chave pública é baseada em funções aritméticas como a exponenciação e multiplicação módulo. PKC prove um esquema de troca de chaves autenticada por meio de uma rede insegura entre duas entidades e fornece uma solução de grande segurança para a maioria das aplicações que devem trocar informações sensíveis. Multiplicação em módulo é largamente utilizada e essa operação aritmética é mais complexa porque os operandos são números extremamente grandes. Assim, métodos computacionais para acelerar as operações, reduzir o consumo de energia e simplificar o uso de tais operações, especialmente em hardware, são sempre de grande valor para os sistemas que requerem segurança de dados. Hoje em dia, um dos mais bem sucedidos métodos de multiplicação em módulo é a multiplicação de Montgomery. Os esforços para melhorar este método são sempre de grande importância para os projetistas de hardware criptográfico e de segurança em sistemas embarcados. Esta pesquisa trata de algoritmos para criptografia de baixo consumo de energia. Abrange as operações necessárias para implementações em hardware da exponenciação e da multiplicação em módulo. Em particular, esta tese propõe uma nova arquitetura para a multiplicação em módulo chamado \"Parallel k-Partition Montgomery Multiplication\" e um projeto inovador em hardware para calcular a exponenciação em módulo usando o sistema numérico por resíduos (RNS). / This thesis studies the use of computer arithmetic for Public-Key Cryptography (PKC) and investigates alternatives on the level of the hardware cryptosystem architecture that can lead to a reduction in the energy consumption by considering low power and high performance in energy-limited portable devices. Most of these devices are battery powered. Although performance and area are the two main hardware design goals, low power consumption has become a concern in critical system designs. PKC is based on arithmetic functions such as modular exponentiation and modular multiplication. It produces an authenticated key-exchange scheme over an insecure network between two entities and provides the highest security solution for most applications that must exchange sensitive information. Modular multiplication is widely used, and this arithmetic operation is more complex because the operands are extremely large numbers. Hence, computational methods to accelerate the operations, reduce the energy consumption, and simplify the use of such operations, especially in hardware, are always of great value for systems that require data security. Currently, one of the most successful modular multiplication methods is Montgomery Multiplication. Efforts to improve this method are always important to designers of dedicated cryptographic hardware and security in embedded systems. This research deals with algorithms for low-power cryptography. It covers operations required for hardware implementations of modular exponentiation and modular multiplication. In particular, this thesis proposes a new architecture for modular multiplication called Parallel k-Partition Montgomery Multiplication and an innovative hardware design to perform modular exponentiation using Residue Number System (RNS).

En esta Tesis, se ha desarrollado el Modelo MEDiNA, que simula la circulación oceánica tridimensional del Atlántico Norte y del Mar Mediterráneo y da como resultado series temporales de salinidad, temperatura y componente u, v y w de la velocidad. Mediante la ejecución de dicho modelo, se han generado 46 años de datos que se han validado mediante la comparación de los mismos con una base de datos de climatologías (GDP), además de mediante el cálculo del transporte en los principales canales y estrechos de la cuenca occidental mediterránea y del Golfo de México. Una vez que se han validado los resultados se ha demostrado además, la capacidad que tiene el modelo MEDiNA para simular la formación y la propagación de la masa de agua MOW (Mediterranean Overflow Water) y se ha conseguido demostrar que los modelos-z, como el modelo MEDiNA, son capaces de simular adecuadamente las corrientes de densidad, como por ejemplo la MOW (Dietrich et al., 2008). Por último se han aplicado dos herramientas estadísticas para el análisis de los resultados; la primera de ellas es la técnica estadística estándar, análisis de Componentes Principales, también denominada análisis de Funciones Ortogonales Empíricas (Empirical Orthogonal Function, EOF), y la segunda son las Redes Neuronales Auto-Organizativas (Self Organizing Maps, SOM). Se ha demostrado que tanto los EOF como las SOM, además de ser potentes herramientas estadísticas, son adecuadas para estudiar en este caso, las series temporales de variables oceanográficas obtenidas a partir del modelo MEDiNA, con el fin de obtener patrones de circulación, así como la relación de éstos con los patrones atmosféricos. / In this thesis, it has developed the MEDiNA model, which simulates three-dimensional ocean circulation in the North Atlantic and the Mediterranean Sea and results time series of salinity, temperature and component u, v and w of the velocity. By implementing this model it has generated 46 years of data that it has been validated by comparing with a climatology database (GDP), and by calculating the main transport in the narrow channels Western Mediterranean basin and the Gulf of Mexico. Once it has validated the results also demonstrated the ability of the Medina model to simulate the formation and spread of the water body MOW (Mediterranean Overflow Water) and has succeeded in demonstrating that the z-models, as MEDINA model, are able to adequately simulate density currents, such as the MOW (Dietrich et al., 2008). Finally, it has applied two statistical tools for analyzing the results, the first of these is the standard statistical technique, principal component analysis, also called Empirical Orthogonal Function analysis (Empirical Orthogonal Function, EOF) and the second is Self-Organizing Neural Networks (Self Organizing Maps, SOM). Its have been shown that both, SOM and EOF, as well as being powerful statistical tools are adequate to study in this case, the time series of oceanographic variables of the model obtained from Medina, to obtain ocean patterns and their relationship to atmospheric patterns.

Esta tesis explora la precisión de dos métodos de estimación de precipitación, Auto-Estimator y CRR (Convective Rainfall Rate), generados a partir de imágenes infrarrojas y visibles del Meteosat. Ambos métodos junto con una serie de correcciones de la intensidad de lluvia estimada se aplican y se verifican en dos casos de inundaciones acaecidas en zonas mediterráneas. El primer caso ocurrió en Albania del 21 al 23 de septiembre de 2002 y el segundo, conocido como caso Montserrat, ocurrió en Cataluña la noche del 9 al 10 se junio de 2000. Por otro lado se investiga la posibilidad de realizar calibraciones de ambos métodos directamente con datos de estaciones pluviométricas cuando lo común es calibrar con datos de radares meteorológicos. También se propone cambios en algunas de las correcciones ya que parecen mejorar los resultados y se propone una nueva corrección muy eficiente que utiliza las descargas eléctricas para determinar la zonas más convectivas y de mayor precipitación de los sistemas nubosos. / This Thesis work explores the precision of two methods to estimate rainfall called Auto-Estimator and CRR (Convective Rainfall Rate). They are obtained by using infrared and visible images from Meteosat. Both Algorithms within a set of correction factors are applied and verified in two severe flood cases that took place in Mediterranean regions. The first case has occurred in Albania from 21 to 23 September 2002 and the second, known as the Montserrat case, has occurred in Catalonia the night from the 9 to 10 of June 2000. On the other hand it is explored new methods to perform calibrations to both satellite algorithms using direct rain rates from rain gauges. These kinds of adjustments are usually done using rain rates from meteorological radars. In addition it is proposed changes on some correction factors that seem to improve the results on estimations and it is defined an efficient correction factor that employ electrical discharges to detect the most convective and rainy areas in cloud systems.