As energias limpas têm contribuído para o aumento de investimento e pesquisas em energia nuclear na última década. No entanto, as ocorrências dos acidentes nucleares ao longo da história ainda geram insegurança para a população em geral. Os órgãos reguladores têm aumentado as exigências de segurança em plantas nucleares e, devido a isto, vêm fazendo esforços na realização de simulações numéricas com programas computacionais de análise de acidentes em instalações nucleares, com a finalidade de garantir a segurança da planta e da população do entorno, antes mesmo de sua construção. No Brasil, para atender as exigências do órgão regulador brasileiro, a administradora dos reatores nucleares nacionais deve apresentar um estudo termo-hidráulico na área de análise de acidentes e transientes operacionais para as instalações nucleares. Isto é feito com a finalidade de licenciar as plantas nucleares, utilizando ferramentas computacionais apropriadas, tais como o código RELAP5. Esse programa computacional é muito eficiente na simulação de acidentes em usinas nucleares, mas não é muito amigável quanto à inserção de seus dados de entrada. Essa dificuldade motivou o desenvolvimento de pré-processadores para auxiliar a preparação dos dados geométricos de plantas nucleares, que é uma parte dos dados de entrada para o código RELAP5. Além disso, antes de iniciar o uso dessas ferramentas computacionais, faz-se necessário que o usuário monte uma nodalização ou modelagem do problema, de forma a representar mais adequadamente a planta e a fenomenologia envolvida durante um acidente ou transiente, sendo que ambas sejam adequadamente atendidas pela ferramenta. O objetivo desse trabalho foi o de criar um pré-processador capaz de auxiliar o usuário na tarefa de preparar os dados de entrada para o código RELAP5 e, também, de auxiliá-lo na elaboração da nodalização necessária para representar de forma mais real possível a planta em estudo. O pré-processador desenvolvido nesse trabalho é gráfico, visual e amigável, de forma a permitir que o usuário inicie a nodalização com o uso desta ferramenta, integrando assim as etapas de modelagem e preparação dos dados de entrada para o código RELAP5 em uma única fase, reduzindo assim, os esforços necessários para a sua realização, otimizando o tempo gasto. Para atingir esse objetivo, foi utilizado como plataforma de desenvolvimento o MS Excel®, uma ferramenta de planilha de cálculo eletrônica largamente utilizada, e foi construído para ele um complemento por meio da linguagem C# e da plataforma .NET. E através desta linguagem, seus recursos de orientação a objetos e total integração com a ferramenta MS Excel®, como Interop e Visual Studio Tools for Office (VSTO) integrados, foi possível um desenvolvimento mais rápido de uma ferramenta eficiente para essa finalidade, fazendo uso de recursos que não estariam disponíveis por meio do VBA (Visual Basic for Applications). O pré-processador desenvolvido nesse trabalho permite a criação da nodalização de um problema termo-hidráulico, onde os componentes hidrodinâmicos são desenhados por meio da automação de AutoShapes do MS Excel® e os dados de entrada desses componentes são alimentados por meio de caixas de diálogo amigáveis e funcionais. Uma vez que o pré-processador foi criado como um complemento para MS Excel®, as linhas de programação do pré-processador criado não ficam restritas a uma única planilha, facilitando sua atualização e redistribuição. O resultado obtido por meio desse trabalho foi o FastLAP, um pré-processador para RELAP5 visual, robusto e amigável. Por meio do FastLAP, criado nesse trabalho, reduziu-se o esforço do usuário do código RELAP5 tanto no preparo da nodalização como no preparo dos dados de entrada para o código, uma vez que a ferramenta é amigável e exibe tanto os nomes das propriedades conforme definidos pelo código RELAP5, bem como os nomes das grandezas físicas reais que estão sendo representadas. O pré-processador foi testado na elaboração da nodalização e dos dados de entrada do RELAP5 para um problema experimental encontrado na literatura e mostrou-se uma poderosa ferramenta gráfica, ajudando os usuários do RELAP5 a organizar visualmente os dados de entrada e oferecendo condições para analisar os resultados mais rapidamente. Esse trabalho criou não somente uma nova ferramenta de apoio para o usuário RELAP5, mas sim uma nova abordagem para a simulação de acidentes termo-hidráulicos com o código, fundindo as duas etapas: de nodalização e preparação dos dados de entrada. / Clean energy has contributed to increased investment and research in nuclear power in the last decade. However, the occurrence of nuclear accidents throughout history still causes the population to feel unsafe. Regulatory agencies have increased the safety requirements in nuclear plants and due to this they have been making efforts to carry out numerical simulations with computing programs for the analysis of accidents in nuclear installations to assure the safety for the plant and the surrounding population, even before its construction. In Brazil, in order to meet the requirements of the Brazilian regulatory agency, the administrator of the national nuclear reactors must present a thermo-hydraulic study in the area of accident analysis and operational transients for nuclear installations. This is done in order to license nuclear plants, using appropriate computational tools, such as the RELAP5 code. This computing program is very efficient in simulation of accidents in nuclear power plants, but it is not very friendly on entering its input data. This issue has motivated the development of preprocessors to assist the preparation of geometric data from nuclear plants, which is part of the input data for the RELAP5 code. In addition, before starting to use these computing tools, the user needs to assemble a nodal or modeling of the problem to better represent the plant and the phenomenology involved during an accident or transient in order to allow both to be properly simulated by the tool. The aim of this work was to create a preprocessor capable of leveraging user on input data preparation for the RELAP5 code as well as assisting him in the creation of the nodalization diagram required to get the best representation as real as possible of the power plant being studied. The preprocessor developed in this work is graphical, visual and user-friendly in order to allow the user to begin the nodalization by using this tool, thus integrating the steps of modeling and preparing the input data for the RELAP5 code in a single phase, and also reducing the efforts needed to achieve it, reducing the time spent in this task. To achieve this goal, MS Excel® a widely used electronic spreadsheet tool was used as a development platform, and a MS-Excel® add-in was built with the C # language and the .NET platform. With the use of this programming language, its object-oriented features and full integration with the MS Excel® tool, thru Interop and Visual Studio Tools for Office (VSTO), it was possible to achieve a faster development of an efficient tool for this purpose, making use of features that would not be available through the Visual Basic for Application (VBA). The preprocessor developed in this work allows the building of the nodalization of a thermo-hydraulic problem, where the hydrodynamic components are designed through the automation of MS Excel® AutoShapes, and the input data of these components are inputted thru friendly and functional interfaces. Once the preprocessor was created as a MS Excel® add-in, the programming lines created are not restricted to a single worksheet, which makes it easier to be updated and redistributed. The result of this work is FastLAP, a RELAP5 Preprocessor, which reduces the user\'s effort in both preparing the nodalization and preparing the input data for RELAP5 code, once the tool is user-friendly and displays both the names of the properties as defined by the RELAP5 code and the names of the actual physical amounts being represented. The preprocessor was tested in the elaboration of the input data for RELAP5 regarding an experimental problem found in the literature and has proven to be a powerful graphical tool, helping RELAP5 users to visually organize the input data and giving conditions for a faster analysis of results. This work created not only a new aid tool for the RELAP5 users, but also a brand-new approach for the simulation of thermo-hydraulic accidents with the code, merging two phases: nodalization and preparation of the input data.

The following work presents a graphical pre-processor software as an alternative version of the Electromagnetic Transients Program (ATP-EMTP). It was developed to aid in the analysis of electromagnetic transients in power substations. The software has been developed using Java programming language and it was named Alternative Transients Program Substation Analysis (ATP-SA). Amongst its functionalities, it can be highlighted the representation of precursory events of electromagnetic transients in the ATP-EMTP standard, data predefinition for the modeling of these events, simulation configuration with compatible values in reference to the transient phenomena to be studied and management simulation through a databank. The transients to be considered are: occurrence and clearance of faults, transformer inrush, Transient Recovery Voltage (TRV) in circuit-breakers, circuit-breaker switching and lightning surges. The software aids in the simulation of transients occurred by these events in both deterministic and stochastic ways. In addition, to show its potentialities, examples of application are presented in a real power system simulations. Hence, with the use of the mentioned software, it is expected to support in subsidies and safety with respect of operations in substations, as well to aid in defect prevention, loss of equipment and potential shutdowns. This work is the main theme of a Research and Development (R&D) project developed by the Laboratory of Analysis and Protection of Power Systems, in the Power System and Energy Research Center, in a partnership along with the State Company of Generation and Transmission of Electric Energy of the Rio Grande do Sul State. / Este trabalho apresenta a implementação de um software pré-processador gráfico para a versão alternativa do ElectroMagnetic Transient Program (ATP-EMTP), desenvolvido para auxiliar a análise de transitórios eletromagnéticos em subestações de potência. Este software, concebido em linguagem de programação Java, recebeu a denominação de Alternative Transients Program Substation Analysis (ATP-SA). Dentre suas funcionalidades, está a representação de eventos precursores de transitórios eletromagnéticos no padrão ATP-EMTP, predefinição de dados para modelagem destes eventos, parametrização da simulação com valores compatíveis com o fenômeno analisado e gerenciamento de simulações através de um banco de dados. Os eventos contemplados pelo software compreendem: ocorrência e eliminação de curtos-circuitos, energização de transformador, Tensão de Restabelecimento Transitória (TRT) em disjuntores, manobras de abertura e fechamento de disjuntores e descargas atmosféricas. O software fornece suporte a simulação de transitórios provocados por estes eventos de forma determinística ou estocástica. Para demonstrar estas potencialidades, abordam-se exemplos aplicados sobre um sistema elétrico real. Com a utilização do software desenvolvido, espera-se fornecer subsídio e segurança para a realização de operações em subestações, bem como auxiliar a prevenção de falhas, perda de equipamentos e desligamentos. O presente trabalho é parte integrante de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), desenvolvido pelo Laboratório de Análise e Proteção de Sistemas Elétricos do Centro de Estudos em Energia e Sistemas de Potência (LAPES-CEESP) da UFSM, em parceria com a Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia Elétrica (CEEE-GT) do Rio Grande do Sul.

Este trabalho trata do desenvolvimento de um sistema computacional, para a geração de dados e apresentação de resultados, específico para as estruturas de edifícios. As rotinas desenvolvidas devem trabalhar em conjunto com um sistema computacional para análise de estruturas com base no Método dos Elementos Finitos, contemplando tanto as estruturas de pavimentos; com a utilização de elementos de barra, placa/casca e molas; como as estruturas de contraventamento; com a utilização de elementos de barra tridimensional e recursos especiais como nó mestre e trechos rígidos. A linguagem computacional adotada para a elaboração das rotinas mencionadas é o Object Pascal do DELPHI, um ambiente de programação visual estruturado na programação orientada a objetos do Object Pascal. Essa escolha tem como objetivo, conseguir um sistema computacional onde alterações e adições de funções possam ser realizadas com facilidade, sem que todo o conjunto de programas precise ser analisado e modificado. Por fim, o programa deve servir como um verdadeiro ambiente para análise de estruturas de edifícios, controlando através de uma interface amigável com o usuário uma série de outros programas já desenvolvidos em FORTRAN, como por exemplo o dimensionamento de vigas, pilares, etc. / This work deals with a pre and pos data processing computational system specific for building structures. This computational system has been developed to work together with a finite element program for structural analysis, and it must include elements for flood structures analysis, as bars, plates, membranes and springs; and elements for bracing structures, as 3D-bar and rigid elements. Borland\'s Delphi, a rapid application development environment based on Object Pascal, has been used in this work. The reason for this choice is to provide an easy way to future modifications and additions in the source code. Finally, the developed system should make possible the integration, through user friendly interfaces, with other programs already developed in Fortran, for instance, for designing beams, columns, and others structural elements.

As trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas é um dos aspectos mais influentes em seu desempenho térmico e energético. No entanto, devido à complexidade dos métodos de cálculo e à escassez de estudos nessa área, há ainda um grande número de incertezas quanto à sua modelagem em programas de simulação computacional. O objetivo principal desta pesquisa é identificar a forma mais correta para a modelagem das trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas no programa de simulação de desempenho EnergyPlus, com o uso do pré-processador Slab. A metodologia consiste na verificação do impacto de distintas alternativas de modelagem e na comparação entre as temperaturas da interface piso e solo medidas em célula-teste e simuladas com o Slab. Com a verificação do impacto das alternativas de modelagem foi possível identificar a forma mais correta de modelagem do Slab e os parâmetros de entrada com maior impacto no desempenho térmico de uma habitação de interesse social. Já a medição em célula-teste permitiu analisar a relação entre a evolução das temperaturas da célula-teste e do solo. Verificou-se que a temperatura externa do ar (média mensal) apresenta valores bastante próximos à temperatura do solo, sugerindo que utilizar a temperatura externa pode ser uma alternativa quando não há dados do solo. Com esses dados, foi possível desenvolver simulações paramétricas com diferentes combinações de parâmetros de entrada e comparar a temperatura da interface piso e solo simulada pelo Slab com a medida. Os resultados indicaram que o Slab funciona corretamente e que gera valores de temperatura da interface piso e solo muito próximos da realidade quando este utiliza parâmetros de entrada adequados. Foi verificado também o alto potencial de impacto dos parâmetros de entrada: evapotranspiração, albedo e as propriedades do solo nos resultados do Slab. Além disso verificou-se que, o uso de outras alternativas de modelagem, no lugar do Slab, gera uma diferença muito significativa, com variação de -26,2 a -55,2% nos graus-hora de desconforto totais de uma edificação. Por fim, como síntese dessa pesquisa, foi elaborado um Manual do Slab com o objetivo de auxiliar e incentivar o uso do pré-processador / The heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building is one of the most influential aspects in its thermal and energy performance. However, due to the calculation methods complexity and the scarcity of studies in this area, there are still a great number of uncertainties regarding its modeling in computer simulation programs. The main objective of this research is to identify the most correct way to model heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building in the EnergyPlus performance simulation program using the Slab preprocessor. The methodology consists of verifying the impact of different modeling alternatives and comparing the temperature of the ground and floor interface measured in test cells and simulated with Slab. With the impact verification of the modeling alternatives, it was possible to identify the most correct way of Slab modeling and the input parameters with the greatest impact on the thermal performance of a social housing. The test-cell measurement has allowed analyzing the relationship between the evolution of test-cell and soil temperatures. It was verified that the external air temperature (monthly average) presents very close values to the soil temperature, suggesting that using the external temperature can be an alternative when there is no soil data. With these data, it was possible to develop parametric simulations with different input parameters combinations and to compare the temperature of the ground and floor interface simulated by Slab with the measurement. The results indicated that Slab works correctly and generates values of temperature of the ground and floor interface very close to reality when it uses appropriate input parameters. It was also verified the high impact potential of the input parameters: evapotranspiration, albedo and soil properties in the Slab results. In addition, it was verified that the use of other modeling alternatives, in place of Slab, generates a very significant difference, varying from -26.2 to -55.2% in the total discomfort degrees of a building. Finally, as a synthesis of this research, a Slab Manual was developed with the purpose to assist and encourage the preprocessor use

Este trabalho trata do desenvolvimento de um sistema computacional, para a geração de dados e apresentação de resultados, específico para as estruturas de edifícios. As rotinas desenvolvidas devem trabalhar em conjunto com um sistema computacional para análise de estruturas com base no Método dos Elementos Finitos, contemplando tanto as estruturas de pavimentos; com a utilização de elementos de barra, placa/casca e molas; como as estruturas de contraventamento; com a utilização de elementos de barra tridimensional e recursos especiais como nó mestre e trechos rígidos. A linguagem computacional adotada para a elaboração das rotinas mencionadas é o Object Pascal do DELPHI, um ambiente de programação visual estruturado na programação orientada a objetos do Object Pascal. Essa escolha tem como objetivo, conseguir um sistema computacional onde alterações e adições de funções possam ser realizadas com facilidade, sem que todo o conjunto de programas precise ser analisado e modificado. Por fim, o programa deve servir como um verdadeiro ambiente para análise de estruturas de edifícios, controlando através de uma interface amigável com o usuário uma série de outros programas já desenvolvidos em FORTRAN, como por exemplo o dimensionamento de vigas, pilares, etc. / This work deals with a pre and pos data processing computational system specific for building structures. This computational system has been developed to work together with a finite element program for structural analysis, and it must include elements for flood structures analysis, as bars, plates, membranes and springs; and elements for bracing structures, as 3D-bar and rigid elements. Borland\'s Delphi, a rapid application development environment based on Object Pascal, has been used in this work. The reason for this choice is to provide an easy way to future modifications and additions in the source code. Finally, the developed system should make possible the integration, through user friendly interfaces, with other programs already developed in Fortran, for instance, for designing beams, columns, and others structural elements.

As trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas é um dos aspectos mais influentes em seu desempenho térmico e energético. No entanto, devido à complexidade dos métodos de cálculo e à escassez de estudos nessa área, há ainda um grande número de incertezas quanto à sua modelagem em programas de simulação computacional. O objetivo principal desta pesquisa é identificar a forma mais correta para a modelagem das trocas de calor entre o piso e o solo de edificações térreas no programa de simulação de desempenho EnergyPlus, com o uso do pré-processador Slab. A metodologia consiste na verificação do impacto de distintas alternativas de modelagem e na comparação entre as temperaturas da interface piso e solo medidas em célula-teste e simuladas com o Slab. Com a verificação do impacto das alternativas de modelagem foi possível identificar a forma mais correta de modelagem do Slab e os parâmetros de entrada com maior impacto no desempenho térmico de uma habitação de interesse social. Já a medição em célula-teste permitiu analisar a relação entre a evolução das temperaturas da célula-teste e do solo. Verificou-se que a temperatura externa do ar (média mensal) apresenta valores bastante próximos à temperatura do solo, sugerindo que utilizar a temperatura externa pode ser uma alternativa quando não há dados do solo. Com esses dados, foi possível desenvolver simulações paramétricas com diferentes combinações de parâmetros de entrada e comparar a temperatura da interface piso e solo simulada pelo Slab com a medida. Os resultados indicaram que o Slab funciona corretamente e que gera valores de temperatura da interface piso e solo muito próximos da realidade quando este utiliza parâmetros de entrada adequados. Foi verificado também o alto potencial de impacto dos parâmetros de entrada: evapotranspiração, albedo e as propriedades do solo nos resultados do Slab. Além disso verificou-se que, o uso de outras alternativas de modelagem, no lugar do Slab, gera uma diferença muito significativa, com variação de -26,2 a -55,2% nos graus-hora de desconforto totais de uma edificação. Por fim, como síntese dessa pesquisa, foi elaborado um Manual do Slab com o objetivo de auxiliar e incentivar o uso do pré-processador / The heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building is one of the most influential aspects in its thermal and energy performance. However, due to the calculation methods complexity and the scarcity of studies in this area, there are still a great number of uncertainties regarding its modeling in computer simulation programs. The main objective of this research is to identify the most correct way to model heat exchanges between the floor and the ground of a single-story slab-on-grade building in the EnergyPlus performance simulation program using the Slab preprocessor. The methodology consists of verifying the impact of different modeling alternatives and comparing the temperature of the ground and floor interface measured in test cells and simulated with Slab. With the impact verification of the modeling alternatives, it was possible to identify the most correct way of Slab modeling and the input parameters with the greatest impact on the thermal performance of a social housing. The test-cell measurement has allowed analyzing the relationship between the evolution of test-cell and soil temperatures. It was verified that the external air temperature (monthly average) presents very close values to the soil temperature, suggesting that using the external temperature can be an alternative when there is no soil data. With these data, it was possible to develop parametric simulations with different input parameters combinations and to compare the temperature of the ground and floor interface simulated by Slab with the measurement. The results indicated that Slab works correctly and generates values of temperature of the ground and floor interface very close to reality when it uses appropriate input parameters. It was also verified the high impact potential of the input parameters: evapotranspiration, albedo and soil properties in the Slab results. In addition, it was verified that the use of other modeling alternatives, in place of Slab, generates a very significant difference, varying from -26.2 to -55.2% in the total discomfort degrees of a building. Finally, as a synthesis of this research, a Slab Manual was developed with the purpose to assist and encourage the preprocessor use