Uma simulação baseada em métodos Monte Carlo foi criada com o intuito de avaliar a potencialidade da utilização do espalhamento Compton em altas energias para a obtenção de medidas absolutas e de alta precisão da energia de fótons marcados. Esse método se baseia em medidas angulares dos produtos desse espalhamento para reconstruir a energia dos fótons incidentes, utilizando a cinemática do espalhamento Compton em aproximação de impulso. A simulação inclui vários efeitos relevantes à medida, como espalhamento múltiplo de elétrons, momento interno dos elétrons nos átomos do alvo, resolução do detetor e vários parâmetros geométricos do arranjo experimental. Através da simulação de um experimento que utiliza esse método para a calibração em energia de um feixe de fótons marcados, foi possível identificar duas fontes de erros sistemáticos. Métodos de análise que minimiza um desse erros sistemáticos foram desenvolvidos, bem como métodos para a criação de correções para as medidas de energia. Verificou-se que, pelo menos no arranjo experimental estudado, é possível obter medidas da energia dos fótons incidentes com precisão da ordem de 0.07%. / A simulation based on Monte Carlo methods was created in order to evaluate the potentiality of using Compton scattering at high energies to obtain high precision absolute measurements of tagged photon energies. This method is based on angular measurements of the scattering products to reconstruct the incident photon energy using the kinematics of Compton scattering in impulse approximation. The simulation includes several effects that are relevant to the measurement, such as electron multiple scattering, internal momentum of the electrons in the atoms of the target, detector resolution and several geometrical parameters of the experimental setup. Through simulation of an experiment that uses this method for energy calibration of a tagged photon beam, it was possible to identify two sources of systematic errors. Analysis methods that minimize one of these systematic errors were developed, as well as methods for the creation of corrections to the energy measurements. Our results show that, at least in the studied experimental setup, it is possible to obtain energy measurements with a precision in the order of 0.07%.

As propriedades dosimétricas de um feixe de radiação utilizado em Radioterapia estão diretamente ligadas ao espectro de energia produzido pela unidade de tratamento. Dessa forma, o desenvolvimento de metodologias que permitam avaliar de forma simples e acurada os espectros de feixes clínicos pode auxiliar no estabelecimento da qualidade dos tratamentos realizados. Baseado nisso, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia acurada e de baixo custo para a determinação dos espectros primários dos campos de radiação utilizados em radioterapia a partir de medidas de transmissão em atenuadores de alumínio, cobre chumbo e acrílico, utilizando o método da transformada inversa de Laplace. Simulação Monte Carlo com o código PENELOPE, apresentou-se como uma ferramenta indispensável na avaliação dos resultados obtidos para os diferentes materiais e na validação dos espectros reconstruídos por meio da simulação de parâmetros dosimétricos que caracterizam o feixe. Um programa em linguagem FORTRAN foi elaborado para o cálculo da transformada inversa de Laplace e os dados obtidos foram investigados em função de parâmetros do programa e do ajuste realizado para a curva de transmissão. A diferença máxima de 4,4% para o feixe clínico de 6 MV e de 4,2% para o feixe de 10 MV, entre os valores experimentais de PDP e simulados com o espectro reconstruído, utilizando o alumínio como material atenuador, confirmam a acurácia da metodologia na reconstrução de feixes radioterápicos produzidos em aceleradores clínicos. / The dosimetric properties of a radiation beam used in radiotherapy are directly related to the energy spectrum produced by the treatment unit. Therefore, the development of methodologies to evaluate in a simple and accurate way the spectra of clinical beams can help establishing the quality of the treatment. Based on this, the purpose of this work was to develop an accurate and low cost methodology for the determination of the primary spectra of radiation fields used in radiotherapy from measurements of transmission in attenuators of aluminum, copper, lead and acrylics and using the method of the inverse Laplace transform. Monte Carlo simulation with PENELOPE code was an essential tool in evaluating the results obtained for different materials and validating the spectra reconstructed by the simulation of dosimetric parameters that characterize the beam. A program in FORTRAN was developed to calculate the inverse Laplace transform and the data obtained were evaluated in regard the parameters of the program and the fitting used for the transmission curve. The maximum difference of 4.4% for the clinical beam of 6 MV and 4.2% for the beam of 10 MV, between the experimental and simulated PDP with the reconstructed spectrum, using aluminum as the attenuator material, confirm the accuracy of the methodology of spectra reconstruction of radiotherapy beams produced by clinical accelerators.

Nanopartículas de ouro (AuNP) compõem o estado da arte da medicina oncológica atual sendo extensivamente investigadas para aplicações em radioterapia de câncer. O acúmulo seletivo em tecidos tumorais de vascularização desordenada causa retenção aumentada das AuNP no microambiente tumoral e aumenta a permeabilidade de drogas terapêuticas por elas carreadas. A radiossensibilização observada em células em cultura tratadas com AuNP é, contudo, resultado da resposta biológica à ambos os fenômenos bioquímicos de interação com a célula alvo e físicos de interação da AuNP com a radiação ionizante. A presença do ouro metálico no citoplasma celular durante a terapia com radiação ionizante aumenta a secção de choque de absorção fotoelétrica no tecido alvo, o que contribui para o aumento potencial do dano biológico letal. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho é avaliar a radiossensibilização causada por nanopartículas de ouro em radioterapia em termos de parâmetros físicos e radiobiológicos. Simulação Monte Carlo com o código PENELOPE foi utilizada para estudar como a densidade de ionização local é alterada pela criação de elétrons secundários em nanopartículas de 2-100nm após interação com os feixes primários de fótons de interesse clínico de 200kV, Ir-192, Cs-137, 6MV e Co-60. O Estudo da Nanopartícula Isolada demonstrou que a densidade de ionização é fortemente aumentada com a redução da energia do feixe primário (E) de ionização, sendo, entretanto, fracamente dependente do diâmetro das AuNP. O diâmetro da AuNP (d) modula, no entanto, o espectro de elétrons secundários ejetados ao tecido-mole disposto ao redor porque modifica o número de elétrons internamente absorvidos em cada nanopartícula. Quando concentrações de ouro (!!\") entre 0,001% e 1%, são consideradas no Estudo da Célula com Nanopartículas, é possível observar que a !!\" internalizada no citoplasma aumenta a fração de reforço da densidade de ionização no tecido alvo em até 200% para baixas energias, não ultrapassando 160% para feixes de megavoltagem. A principal conclusão desta etapa é que o reforço na densidade de ionização local é resultado do balanço entre os parâmetros estudados E e !!\", e o diâmetro da AuNP, modifica o número de fotoelétrons ejetados ao meio, influenciando portanto o potencial efeito biológico. A partir dos resultados do estudo por Monte Carlo, foram desenhados os estudos radiobiológicos in vitro e in vivo com células PC3 de adnocarcionama de próstata. Nanopartículas rod shaped (AuNR) - conjugadas com Goserelin (gAuNR) princípio ativo do quimioterápico Zoladex® foram sintetizadas com sucesso para aplicações nos sistemas biológicos e nanopartículas conjugadas com polietileno glicol (pAuNR) foram utilizadas como controle biocompatível e não bioespecífico em todos os ensaios. A dinâmica de uptake celular foi estudada in vitro demostrando que a presença do biomarcador na superfície das nanopartículas aumenta a concentração efetiva de ouro internalizada nas células alvo em 5 vezes quando comparada com pAuNR. Radiossensibilização aumentada foi observada em ensaios clonogênicos, apresentando essencialmente efetividade radiobiológica relativa 27% maior para o tecido com gAuNR incorporados, quando irradiado como feixe de 6MV, 58% e 78% maior quando irradiado com os feixes de Cs137 e Ir192 respectivamente. O estudo de biodistribuição in vivo em nude mice demonstrou que as nanopartículas bioconjugadas gAuNR tem acúmulo 3 vezes maior em tumores xenográficos de próstata do que pAuNR, e o seguimento tumoral acompanhado em 55 animais demonstrou expressiva efetividade terapêutica do uso de gAuNR em Radioterapia. Foi observado !!\"#$% de 24 e 20 dias para os grupos tratados com gAuNR e pAuNR irradiados com 6MV; Este número cresce para 28 e 18 quando as irradiações são realizadas com a fonte de Braquiterapia HDR de Ir-192. Os resultados consonantes dos estudos por Monte Carlo e ensaios radiobiológicos conduzem à proposição deste trabalho à luz de sua principal conclusão: Nanopartículas de ouro bioconjugadas, gAuNR, apresentam terapêutica efetiva na Radioterapia de câncer de próstata porque modulam o espectro de elétrons no citoplasma celular causando aumento local da densidade de ionização e reforço da probabilidade de dano letal. / Gold nanoparticles (AuNP) comprise the state of the art in medical oncology being extensively investigated for applications in cancer radiation therapy. The selective accumulation in tissues with disordered vascularization increases retention of AuNP in the tumor microenvironment, what leads to enhanced permeability of conjugated drugs carried by the AuNP. The radiosensitization observed in cells treated with AuNP however is result of a combined biological response to both biochemical and physical interactions of the conjugated AuNP with ionizing radiation. The presence of metallic gold in the cell cytoplasm during radiation therapy increases the photoelectric absorption cross-section in the target tissue, thus potentially increasing the lethal biological damage. In this context, the aim of this study is to evaluate the radiosensitization caused by gold nanoparticles in radiation therapy in terms of physical and radiobiological parameters. In order to investigate the density of ionizations in cells containing AuNP, the PENELOPE Monte Carlo code was used to simulate creation of secondary electrons in nanoparticles of 2-100nm after interaction with photon beams of clinical interest: 250kV, Ir-192, Cs-137, 6MV and Co-60. The theoretical analysis was performed in two steps: the Single AuNP Study and the Cell with AuNP Study. The first study predicts that enhancing nanoparticle diameter (d) from 2-10nm keeps the density of ionization enhanced in 22-28% for all kilovoltage beams and from 38-46% for all megavoltage beams, however increasing more than 5 times the yield of electrons ejected from the AUNP to the surrounding soft-tissue when the primary beam has its energy decreased from 6MV to 250kV. In the Cell with AuNP Study, the final concentration of gold in the cytoplasm (!!\") was increased from 0.001% to 1%, showing that concentration of gold strongly modifies the density of ionization in the cell, being up to 2 and 1.6 fold for low and high energies respectively. Sequentially, conjugated AuNP were synthesized with Goserelin Acetate (gAuNR) to target PC3 prostate cancer cells, and AuNP coated with polyethylene glycol (pAuNR) were used as non-biospecific control. The radiobiological assays were following designed based on the Monte Carlo results with 6MV, Cs-137 and the Ir-192 HDR Brachytherapy source. The in vitro cellular uptake study demonstrate that the biomarker in the surface of the nanoparticles increases the effective concentration of gold in the cytoplasm by 2.4 fold compared to pAuNR. The clonogenic assays demonstrate that the relative radiobiological effectiveness is enhanced in 27%, 58% and 78% for 6MV, Cs-137 and Ir-192 respectively when cells are treated with gAuNR for 24h prior irradiation. The conjugated nanoparticles were also submitted to ICP-MS based biodistribution study that demonstrate gAuNR accumulate 3 fold in xenografts prostate tumors than pAuNR. Following these results, a tumor re-growth study in nude mice was designed considering irradiations with the 6MV and the Ir-192 HDR Brachytherapy beam energies. Nanoparticles were administrated intravenously and tumors were followed for a maximum of 30 days. Tumor delay (!!\"#$%) of 20 and 24 days were observed for groups respectively treated with gAuNR and pAuNR and the 6MV beam; And !!\"#$% of 28 and 18 days were observed for groups respectively treated with gAuNR and pAuNR and the Ir-192 HDR Brachytherapy source. Both in vitro and in vivo studies, in consonance with the Monte Carlo predictions, demonstrate that conjugated AuNP, gAuNR, improve therapeutic effectiveness for treating prostate tumors because the gold nanoparticles modulate the effective spectrum of secondary electrons in the cytoplasm, locally enhancing the density of ionizations and thus increasing probability of lethal cellular damage.

Este trabalho visa aprimorar e tornar mais precisa a utilização do dosímetro gel polimérico MAGIC-f no estudo da distribuição de dose para fonte radioativas utilizadas na terapia e diagnóstico em medicina nuclear. Para isso foram avaliados os parâmetros de leitura do gel em equipamentos de ressonância magnética e sua resposta quando comparado a resultados obtidos através da utilização do código PENELOPE de simulação Monte Carlo. Dentre as incertezas observadas no processo global da utilização do gel MAGIC-f, sua manufatura foi a que demonstrou uma maior preocupação uma vez que erro na frações de componentes químicos adicionados ocasiona grande diferença na resposta do dosímetro. A aquisição da informação dosimétrica em um equipamento de imagem por ressonância magnética demonstrou que tempos ao eco mais curtos são mais eficientes na diferenciação do sinal gerado no processo de polimerização devido a utilização de fontes de medicina nuclear do que ajustes na resolução da imagem e que a homogeneidade de campo magnético pode ocasionar grande alteração nos valores obtidos. Experimentos realizados com o gel MAGIC-f, demonstraram um baixa dependência energética e um grande dependência com a taxa de dose, dois fatores importantes em medicina, mas resultados simulados e experimentais comparativos utilizando fontes de I-131, Tc-99m e F-18, demonstraram uma grande precisão nos resultados apresentados, tornando assim o gel MAGIC-f uma excelente ferramenta na verificação volumétrica da dose absorvida na terapia com fontes de medicina nuclear. / This work aims to improve and make more accurate use of the gel dosimeter MAGIC-f polymer in the study of dose distribution for radioactive source used in therapy and diagnosis in nuclear medicine. For this, MRI parameters reading of the gel were evaluated and its response when compared to results obtained using a Monte Carlo simulation PENELOPE code. Among the uncertainties observed in the overall use of MAGIC-f gel, its manufacturing demonstrated a greater concern since error in chemical fractions added causes big difference in the response of the dosimeter. The acquisition of dosimetric equipment information in a magnetic resonance imaging showed that the shorter eco times are more efficient in differentiating the signal generated in the polymerization process due to the use of sources of nuclear medicine than image resolution changes and the homogeneity of the magnetic field can cause large difference in the results. Experiments performed with the MAGIC-f gel, demonstrated a low energy dependence and a large dependence on the dose rate, two important factors in nuclear medicine, but comparative results with simulated and experimental processes using sources of I-131, Tc-99m and F-18 showed a great accuracy in results, thus making the MAGIC-f gel an excellent tool for volumetric verification of absorbed dose therapy with sources of nuclear medicine.

Desde o início de 1980, quando o governo brasileiro decidiu reduzir os investimentos para a industrialização de óleo de xisto, os recursos existentes de xisto não tem feito parte da agenda da política energética nacional e pouca atenção tem sido dirigida à indústrialização do xisto no Brasil. Contudo, as discussões atuais sobre o pico de produção de petróleo no mundo e o aumento da demanda tem despertado a atenção dos gestores de recursos energéticos de vários países para os recursos de hidrocarbonetos nãoconvencionais, como os de óleo de xisto, ainda pouco explorado no mundo. Assim sendo, este estudo teve por objetivo geral a avaliação da viabilidade econômica do desenvolvimento dos recursos de óleo de xisto do sul do Brasil. Este estudo descreve os recursos de xisto no mundo e no Brasil, os custos operacionais, os custos de investimento e a tecnologia brasileira para retortagem de superfície para xisto. Para a avaliação da viabilidade econômica foram extrapoladas as estimativas dos custos de um projeto para explotação de xisto com capacidade de produção de 50.000 bbl por dia, do ano de 1980 para o ano de 2009, corrigindo-os apenas com a taxa de inflação em seguida foram feitas simulações de Monte Carlo para determinar o valor presente líquido (VPL), taxa de retorno (TIR) e período de retorno para vários cenários. Os resultados, considerando as condições de contorno descritas na metodologia, mostram como resultado mais importante, que os projetos de xisto apresentam viabilidade econômica e riscos aceitáveis quando o preço do barril do petróleo é maior que US$ 60,00 e pneus inservíveis são pirolisados juntamente com o xisto. Outros cenários podem ser viáveis, porém os riscos envolvidos foram considerados elevados. Contudo, quando analisados os resultados obtidos com as perspectivas do pré sal, o resultado desta análise nos induz a concluir que, para o Brasil, o xisto não se coloca como a melhor alternativa energética e, portanto, não deve ser criada a industria do xisto no Brasil. / Since the early 1980s, when the Brazilian government has decided to reduce investments for oil shale industrialization, the oil shale resources had not been part of national energy policy agenda and little attention has been given to the oil shale industry in Brazil. However, the current discussions about the peak oil production in the world combined with the increasing demand drawing attention to the unconventional hydrocarbon resources like oil shale, which is poorly explored in the world at present so this study presents an evaluating of economic feasibility of developing oil shale resources in the south of Brazil. It describes the oil shale resources in the world and in Brazil, operational costs, capital costs and Brazilian oil shale technology. For the evaluation of economic viability, was estimated the costs for a oil shale production project with capacity of 50.000 bbl per day and the Monte Carlo simulations was used to determine risks for some scenes. For the evaluation of economic viability was used the net present value (VPL), rate of return (TIR) and payback as parameters for evaluation The results, considering the methodology, show as more important result that the oil shale projects have economic feseability and acceptable risks when the oil price are higher than US$ 60,00 and the tires are process together oil shale. Other scenarios may be feasible, but the risks were considered high. However, when analyzing the results whit the pre-salt perspectives, the result of this analysis induce us to conclude that, for Brazil, oil shale does not the best alternative to energy and therefore should not be created the oil shale industry in Brazil.

Uma simulação baseada em métodos Monte Carlo foi criada com o intuito de avaliar a potencialidade da utilização do espalhamento Compton em altas energias para a obtenção de medidas absolutas e de alta precisão da energia de fótons marcados. Esse método se baseia em medidas angulares dos produtos desse espalhamento para reconstruir a energia dos fótons incidentes, utilizando a cinemática do espalhamento Compton em aproximação de impulso. A simulação inclui vários efeitos relevantes à medida, como espalhamento múltiplo de elétrons, momento interno dos elétrons nos átomos do alvo, resolução do detetor e vários parâmetros geométricos do arranjo experimental. Através da simulação de um experimento que utiliza esse método para a calibração em energia de um feixe de fótons marcados, foi possível identificar duas fontes de erros sistemáticos. Métodos de análise que minimiza um desse erros sistemáticos foram desenvolvidos, bem como métodos para a criação de correções para as medidas de energia. Verificou-se que, pelo menos no arranjo experimental estudado, é possível obter medidas da energia dos fótons incidentes com precisão da ordem de 0.07%. / A simulation based on Monte Carlo methods was created in order to evaluate the potentiality of using Compton scattering at high energies to obtain high precision absolute measurements of tagged photon energies. This method is based on angular measurements of the scattering products to reconstruct the incident photon energy using the kinematics of Compton scattering in impulse approximation. The simulation includes several effects that are relevant to the measurement, such as electron multiple scattering, internal momentum of the electrons in the atoms of the target, detector resolution and several geometrical parameters of the experimental setup. Through simulation of an experiment that uses this method for energy calibration of a tagged photon beam, it was possible to identify two sources of systematic errors. Analysis methods that minimize one of these systematic errors were developed, as well as methods for the creation of corrections to the energy measurements. Our results show that, at least in the studied experimental setup, it is possible to obtain energy measurements with a precision in the order of 0.07%.

Simulações computacionais são ferramentas essenciais para o estudo de sistemas físicos à temperatura finita. Geralmente, as técnicas utilizadas são: método de Monte Carlo (MC) e de Dinâmica Molecular (DM); tradicionalmente potenciais empíricos são empregados. Entretanto, esses potenciais são ajustados para uma dada configuração e não há nenhuma garantia de que eles também serão acurados para outras situações. Assim, existe um grande interesse em combinar as técnicas de simulação com métodos que descrevam a estrutura eletrônica com grande precisão, os chamados métodos de primeiros princípios. Nesse trabalho, implementamos um programa de MC no qual a energia total das configurações é obtida via Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Como aplicação de nossa metodologia estudamos inicialmente um aglomerado de Silício (Si_5). Nessas simulações, investigamos as propriedades estruturais dos aglomerados em função da temperatura e estimamos a faixa de temperatura de transição de fase. Além disso, propomos uma nova abordagem para simulações de água, em que combinamos o MC ab initio com otimizações intramoleculares de geometria. Para exemplificar a metodologia, mostraremos os resultados das simulações para o dímero de água, um sistema protótipo em que aparecem os dois tipos de ligações: intra e intermoleculares. / Computer simulations are essential tools to the research of physical systems at finite temperatures. Monte Carlo (MC) and Molecular Dynamics (MD) methods are the major techniques used for this purpose, and empirical potentials are traditionally employed in these simulations. These potentials, however, are built to describe with precision the system near some region of its configuration space, thus there is no guarantee that they will provide reliable results in other instances. Therefore, there is a great interest in the combination of MC and MD simulations with methods that describe the electronic structure with high precision (ab initio methods). In this work we have developed a MC program where the total configurational energies are obtained via Density Functional Theory (DFT). As an initial application of our methodology we have studied a silicon cluster (Si5). In these simulations we have investigated the structural properties of these cluster at diferent temperatures and estimated the melting temperature. Furthermore, we also propose a new formulation for water simulations,where we combine the ab initio MC with intramolecular geometry optimizations. As an illustration of our methodology, we show the results for the water dimer simulations. This system is a prototype of the hydrogen bond where we already have both intra and intermolecular bonds.

Desde o início de 1980, quando o governo brasileiro decidiu reduzir os investimentos para a industrialização de óleo de xisto, os recursos existentes de xisto não tem feito parte da agenda da política energética nacional e pouca atenção tem sido dirigida à indústrialização do xisto no Brasil. Contudo, as discussões atuais sobre o pico de produção de petróleo no mundo e o aumento da demanda tem despertado a atenção dos gestores de recursos energéticos de vários países para os recursos de hidrocarbonetos nãoconvencionais, como os de óleo de xisto, ainda pouco explorado no mundo. Assim sendo, este estudo teve por objetivo geral a avaliação da viabilidade econômica do desenvolvimento dos recursos de óleo de xisto do sul do Brasil. Este estudo descreve os recursos de xisto no mundo e no Brasil, os custos operacionais, os custos de investimento e a tecnologia brasileira para retortagem de superfície para xisto. Para a avaliação da viabilidade econômica foram extrapoladas as estimativas dos custos de um projeto para explotação de xisto com capacidade de produção de 50.000 bbl por dia, do ano de 1980 para o ano de 2009, corrigindo-os apenas com a taxa de inflação em seguida foram feitas simulações de Monte Carlo para determinar o valor presente líquido (VPL), taxa de retorno (TIR) e período de retorno para vários cenários. Os resultados, considerando as condições de contorno descritas na metodologia, mostram como resultado mais importante, que os projetos de xisto apresentam viabilidade econômica e riscos aceitáveis quando o preço do barril do petróleo é maior que US$ 60,00 e pneus inservíveis são pirolisados juntamente com o xisto. Outros cenários podem ser viáveis, porém os riscos envolvidos foram considerados elevados. Contudo, quando analisados os resultados obtidos com as perspectivas do pré sal, o resultado desta análise nos induz a concluir que, para o Brasil, o xisto não se coloca como a melhor alternativa energética e, portanto, não deve ser criada a industria do xisto no Brasil. / Since the early 1980s, when the Brazilian government has decided to reduce investments for oil shale industrialization, the oil shale resources had not been part of national energy policy agenda and little attention has been given to the oil shale industry in Brazil. However, the current discussions about the peak oil production in the world combined with the increasing demand drawing attention to the unconventional hydrocarbon resources like oil shale, which is poorly explored in the world at present so this study presents an evaluating of economic feasibility of developing oil shale resources in the south of Brazil. It describes the oil shale resources in the world and in Brazil, operational costs, capital costs and Brazilian oil shale technology. For the evaluation of economic viability, was estimated the costs for a oil shale production project with capacity of 50.000 bbl per day and the Monte Carlo simulations was used to determine risks for some scenes. For the evaluation of economic viability was used the net present value (VPL), rate of return (TIR) and payback as parameters for evaluation The results, considering the methodology, show as more important result that the oil shale projects have economic feseability and acceptable risks when the oil price are higher than US$ 60,00 and the tires are process together oil shale. Other scenarios may be feasible, but the risks were considered high. However, when analyzing the results whit the pre-salt perspectives, the result of this analysis induce us to conclude that, for Brazil, oil shale does not the best alternative to energy and therefore should not be created the oil shale industry in Brazil.

Submitted by LIANE MARCIA FREITAS E SILVA null (lianef@ct.ufpb.br) on 2017-06-09T11:30:36Z No. of bitstreams: 1 SISTEMÁTICA PARA GERENCIAR OS RISCOS CONSIDERANDO A DEPENDÊNCIA NA CADEIA DE SUPRIMENTOS.pdf: 4514507 bytes, checksum: 696b4ba59617e67a7f99efc26daa93a6 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-13T14:13:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_lmf_dr_guara.pdf: 4514507 bytes, checksum: 696b4ba59617e67a7f99efc26daa93a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-13T14:13:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_lmf_dr_guara.pdf: 4514507 bytes, checksum: 696b4ba59617e67a7f99efc26daa93a6 (MD5) Previous issue date: 2017-04-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A gestão de riscos da cadeia de suprimentos tem por objetivo garantir a rentabilidade e continuidade das cadeias de suprimentos. Para tanto, em geral, adota-se procedimentos específicos para identificar, avaliar, mitigar e monitorar os riscos, reduzindo a probabilidade de ocorrência e o impacto negativo dessas interrupções nas operações da cadeia. No entanto, a maioria dos modelos de gestão de riscos avaliam os riscos como eventos independentes, desconsiderando as inter-relações existentes entre os elos da cadeia e entre os riscos. A fim de vencer esta limitação o objetivo deste trabalho foi propor uma sistemática para gerenciar os riscos interdependentes em uma cadeia de suprimentos do setor de gás canalizado. O fluxo metodológico adotado considerou duas fases: a proposição de uma sistemática para a gestão dos riscos na cadeia de suprimentos, e a aplicação prática desta sistemática na cadeia de suprimentos de gás canalizado para sua verificação e análise. Nesta sistemática proposta, para a avaliação dos riscos, com a incorporação de interdependência entre estes, adotou-se o uso complementar dos métodos: Analytic Network Process (ANP), Simulação Monte Carlo e Redes Bayesianas. Como método de pesquisa, nesta tese foi adotado o estudo de caso para a identificação dos riscos, e modelagem e simulação para avaliação dos riscos. Na identificação dos riscos foram identificados 13 tipos de risco na empresa distribuidora de gás (Empresa A) e 8 tipos na empresa consumidora de gás (Empresa EP1). Destes, pela hierarquia apontada pelo ANP, foram identificados os riscos mais críticos, para cada elo da cadeia, segundo o índice global de prioridade: na empresa A - riscos de demanda, riscos de fornecimento, risco operacional, e na Empresa EP1 - os riscos de capacidade, operacional e risco de demanda. A partir do mapa da rede de riscos e da Simulação Monte Carlo foram obtidas as probabilidades condicionadas entre os pares de riscos. Assim, calculou-se a criticidade do risco de preço(da Empresa A)/demanda(da Empresa EP1), que resultou em uma probabilidade de 59%, o risco de demanda(da Empresa A)/capacidade(da Empresa EP1),que resultou em uma probabilidade de 38%, o risco de demanda(da Empresa A)/demanda(da Empresa EP1),que resultou em uma probabilidade de 9,5% e o risco de demanda(da Empresa A)/operacional(da Empresa EP1),que resultou em uma probabilidade de 2,4%. Considerando toda a rede de relações existentes entre estes riscos foi possível aplicar as Redes Bayesianas que possibilitou o cálculo da probabilidade agregada, ou probabilidade final dos riscos. Pelas Redes Bayesianas obteve-se a probabilidade do risco de preço na Empresa A (55,6%), o risco de demanda na Empresa A (35,6%); o risco econômico/financeiro na Empresa A (4,4%), e por fim, o risco de fornecimento na Empresa EP1 (3,5%). Deste modo, o risco de preço (da Empresa A) e demanda (da Empresa A) foram considerados como os riscos mais críticos, devendo ser os prioritários na mitigação dos riscos na cadeia de suprimentos estudada. / The risk management of the supply chain has the objective to ensure the profitability and continuity of the supply chains, to achieve this, in general, specific procedures are used to identify, evaluate, mitigate, and monitor the risks, reducing the probability of occurrence and negative impact of interruptions on the chain operations. However, most risk management models evaluate risks as independent events, disregarding the existing interrelationships between the chain links and the risks. To overcome this limitation, the objective of this work was to propose a system to manage interdependent risks in a supply chain of the piped gas sector. The adopted methodological flow considered two phases: proposition of a system for the management of risks in the supply chain, and practical application of this systematic in the supply chain of piped gas for verification and analysis. In this systematic proposal for the evaluation of the risks, with the incorporation of interdependence between them, the use of complementary methods was adopted: Analytic Network Process (ANP), Monte Carlo Simulation, and Bayesian Networks. As a research method, in this thesis, the case study for the identification of risks, modeling, and simulation for risk assessment was adopted. In the identification of the risks thirteen types of risks were identified in the gas distributing company (Company A) and eight types in the gas consuming company (Company EP1). Out of these, by the hierarchy indicated by ANP, the most critical risks were identified for each link in the chain, according to the global priority index: in company A - demand risks, supply risks, operational risk, and in the Company EP1 - risks capacity, operational and demand risk. From the risk network map and the Monte Carlo Simulation the conditioned probabilities between the pairs of risks were obtained. Thus, the criticality of the price risk was calculated (of Company A ) demand (of Company EPI), which resulted in the probability value of 0.59, the risk demand (of Company A) / capacity (of Company EP1), which resulted in the probability value of 0.38, of risk demand (of Company A) / demand (of Company EP1), which resulted in the probability value of 0.095, and the risk demand (of Company A)/ operational (of Company EP1), which resulted in the probability value of 0.024 . Considering the entire existing relationships network between these risks, it was possible to apply the Bayesian Networks that made possible the calculation of the aggregate probabilities, or final probability of the risks. Using Bayesian networks, probability of price risk in Company A (0.556), demand risk in Company A (0.356), economic/ financial risk in Company A (0.044), and finally, risk of supply in the CompanyEP1 (0.035) were obtained. In this mode, price risk (of Company A) and demand (of Company A) were considered as the most critical risks, and should be priorities in risk mitigation in the studied supply chain.

Simulações computacionais são ferramentas essenciais para o estudo de sistemas físicos à temperatura finita. Geralmente, as técnicas utilizadas são: método de Monte Carlo (MC) e de Dinâmica Molecular (DM); tradicionalmente potenciais empíricos são empregados. Entretanto, esses potenciais são ajustados para uma dada configuração e não há nenhuma garantia de que eles também serão acurados para outras situações. Assim, existe um grande interesse em combinar as técnicas de simulação com métodos que descrevam a estrutura eletrônica com grande precisão, os chamados métodos de primeiros princípios. Nesse trabalho, implementamos um programa de MC no qual a energia total das configurações é obtida via Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Como aplicação de nossa metodologia estudamos inicialmente um aglomerado de Silício (Si_5). Nessas simulações, investigamos as propriedades estruturais dos aglomerados em função da temperatura e estimamos a faixa de temperatura de transição de fase. Além disso, propomos uma nova abordagem para simulações de água, em que combinamos o MC ab initio com otimizações intramoleculares de geometria. Para exemplificar a metodologia, mostraremos os resultados das simulações para o dímero de água, um sistema protótipo em que aparecem os dois tipos de ligações: intra e intermoleculares. / Computer simulations are essential tools to the research of physical systems at finite temperatures. Monte Carlo (MC) and Molecular Dynamics (MD) methods are the major techniques used for this purpose, and empirical potentials are traditionally employed in these simulations. These potentials, however, are built to describe with precision the system near some region of its configuration space, thus there is no guarantee that they will provide reliable results in other instances. Therefore, there is a great interest in the combination of MC and MD simulations with methods that describe the electronic structure with high precision (ab initio methods). In this work we have developed a MC program where the total configurational energies are obtained via Density Functional Theory (DFT). As an initial application of our methodology we have studied a silicon cluster (Si5). In these simulations we have investigated the structural properties of these cluster at diferent temperatures and estimated the melting temperature. Furthermore, we also propose a new formulation for water simulations,where we combine the ab initio MC with intramolecular geometry optimizations. As an illustration of our methodology, we show the results for the water dimer simulations. This system is a prototype of the hydrogen bond where we already have both intra and intermolecular bonds.