Na busca de maior flexibilidade, agilidade, reuso e consequente redução de custos, esforços tem sido direcionados no sentido de desenvolver métodos e ferramentas de engenharia de sistemas baseados em modelos. Apesar dos avanços recentes, as tecnologias disponíveis ainda despertam dúvidas em relação à sua aplicação prática e seus benefícios. Os maiores obstáculos estão contidos na dificuldade da integração entre ferramentas e troca de informações entre artefatos de diferentes disciplinas. Com o objetivo de comparar a Engenharia Centrado em Documentação (ferramentas CAx) com a Engenharia de Sistemas Baseada em Modelos (MBSE), esse trabalho utilizou um domínio industrial real para extrair, analisar e comparar dados quantitativos e qualitativos do projeto de engenharia. Foi desenvolvido um método de engenharia baseada em modelos com o uso da ferramenta Eclipse para a comparação com o método de engenharia vigente. A linguagem ModelicaML foi utilizada para criar os modelos abstratos enquanto que a ferramenta COMOS® da Siemens® foi utilizada para a realização dos artefatos técnicos multidisciplinares do domínio em estudo. O software OpenModelica foi utilizado para simular o comportamento do sistema a partir da transformação do modelo abstrato para código Modelica com o uso de software escrito em Java. Os dados de engenharia e de gerenciamento do projeto do Sistema de Circulação de Água foram disponibilizados pela General Electric Inspection Technologies GmbH e foram utilizados para a comparação entre os dois métodos analisados. Os testes demonstraram que as ferramentas MBSE necessitam de refinamento, principalmente quando conectam os modelos abstratos às plataformas de execução de projetos. Em contrapartida, MBSE se mostrou uma excelente ferramenta na comunicação entre equipes multidisciplinares, pois proporciona uma linguagem de representação de sistemas abstrata e abrangente. A interligação dos modelos abstratos desenvolvidos em ModelicaML com a plataforma de simulação usando linguagem Modelica foi fundamental na análise e melhor compreensão dos fenômenos envolvidos no processo técnico propiciando um importante avanço na antecipação da detecção de erros em projetos de sistemas de automação. / Achieving more flexibility, agility, reuse and consequently cost reduction in scope of Systems Engineering is an industrial need. In that sense, efforts have been driven to develop Model-Based Systems Engineering tools and methods. Despite of recent progress, there are still doubts in terms of the practical use and benefits. The main issues are related to tool integration and exchange of information between multidisciplinary artifacts. This project is intended to compare Document-Based Engineering (CAx tools) and Model-Based Systems Engineering (MBSE) in scope of Industrial Automation using a real domain. Therefore, a MBSE methodology was developed centered on the Eclipse tool. The ModelicaML language was used to perform abstract modeling while COMOS® from Siemens® was used to develop the multidisciplinary artifacts necessary for the domain under investigation. Furthermore, the OpenModelica environment was used to simulate system and component behavior using object codes generated by a Java tool from the abstract models. The engineering and project management data of the Water Circulation System were made available by General Electric Inspection Technologies GmbH, which served as the case study for this comparison. Tests have shown that the tools involved on this investigation still need further development concerning maturity and exchange of information from abstract models down to domain models. On the other hand, MBSE has proven to be an important tool to match different team approaches and concerns helping on communication using conceptual-wide and abstract symbols. Connecting abstract models from ModelicaML to a simulation environment using Modelica language have been proven to be an important approach to better understand systems behavior and provided an analysis environment for early detection of errors and failures.

Este trabalho apresenta um estudo de confiabilidade e manutenção em sistemas de expedição de produtos de mineração. O estudo envolveu o desenvolvimento e aplicação de um simulador que permite prever (e utilizar) janelas de oportunidade para manutenção. O simulador foi desenvolvido considerando o caso da mina de Carajás no Pará, uma das maiores do país. Para tal, foi elaborado um modelo heurístico para prever as janelas de oportunidade, de forma a capturá-las para atividades de manutenção. Esse modelo foi baseado em conhecimentos prévios do pesquisador sobre o problema e estudo da lógica de operação do sistema, dando origem a um aplicativo que foi nomeado Mosaico de Simulação da Expedição. Apoiado no modelo desenvolvido e nos resultados de um grupo focado com lideranças e especialistas com experiência técnica no assunto, foram estabelecidas novas diretrizes e procedimentos de manutenção, buscando otimizar o aproveitamento das oportunidades e, consequentemente, melhorar o desempenho do sistema em estudo. O trabalho foi dividido em três etapas principais, sendo: (i) Proposição de um modelo para previsão de janelas de oportunidade para sistemas de expedição para produtos de mineração, adequado ao caso da mina de Carajás; (ii) Estabelecimento de uma proposta de estrutura e rotina da manutenção necessária para aproveitar a previsão mais precisa das janelas de oportunidade de intervenção. e (iii) Aplicação do modelo em estudo junto ao sistema real de expedição na mina de Carajás, visando avaliação e aprimoramento do mesmo. Os resultados iniciais obtidos com a aplicação da sistemática desenvolvida indicaram um aumento de 15,9% no MTBF em comparação com a média dos valores apurados do trimestre anterior à aplicação do estudo. Estima-se que este incremento proporcionou um aumento de 422 toneladas/dia no Volume de Minério Expedido na mina de Carajás no Pará, usando a mesma base de comparação. A partir desta estimativa, e considerando que todas as condições, recursos, estrutura operacional, preços e demanda por minério de ferro à qual o estudo foi aplicado sejam mantidas, pode-se aferir um ganho de faturamento mensal de US$ 1,04 milhões, totalizando US$ 10,7 milhões em um ano. Ganhos maiores podem ser esperados à medida em que a equipe de manutenção obtenha maior experiência no uso da sistemática proposta. / This work presents a reliability study of maintenance in expedition systems for mining products. The study involved the development and implementation of a simulator that can predict (and use) windows of opportunity for maintenance activities. The simulator was developed considering the case of the Carajas mine in Pará, one of the largest in the country. For such system, a heuristic model for predicting the windows of opportunity in order to capture them for maintenance activities was design through the application of a simulator. This model was based on the researcher's prior knowledge about the problem and operation logic of the system, resulting in an applet called Expedition Mosaic Simulator. New guidelines and maintenance procedures have been established, supported in the simulator and a focus group development that included leaders and specialists with expertise in the subject. The main objetctive was optimize the opportunities and consequently improve the performance of the system under study. The work was divided into three main stages, namely: (i) Proposal of a model to predict the windows of opportunity for maintenance activities in the expedition systems for mining products, appropriate to the case of Carajás mine; (ii) Establishment of a proposal for maintenance structure and routine required to capture the most accurate forecast of windows of opportunity, and (iii) Application of the model at the actual expedition system in the Carajás mine, aiming to evaluate and improve it. Initial results obtained by applying the developed systematic indicated an increase of 15.9% in the MTBF value compared to the average values from the previous quarter to the implementation of the study. It is estimated that this results had also increased the Volume Loaded in Carajas mine in Pará in 422 tonnes / day of iron ore, using the same basis of comparison. Based on this estimative, and considering that all the conditions, resources, operational structure, prices and demand for iron ore at which the study has been applied are kept, a gain of US$ 1.04 million in monthly sales might be infered, thus totaling US$ 10.7 million in one year. Further gains can be expected as the maintenance team get experienced in the use of systematic proposed.

A intransitividade é uma propriedade dos grafos conectados e orientados que representam interações entre espécies. Essa propriedade está associada `a persistência da coexistência mesmo na presença de competição, sendo o jogo Pedra-Papel-Tesoura o exemplo padrão. Neste trabalho, consideramos uma generalização com quatro espécies, que é o número mínimo necessário para que haja outras interações além do ciclo único (um predador, uma presa). Além disso, introduzimos sítios vazios dinâmicos ao sistema, os quais afetam o nível de intransitividade nas interações. Verificamos então que, ao contrário do que o campo médio prevê, na rede quadrada o modelo apresenta duas transições, cujas localizações dependem das probabilidades de predação e reprodução. A primeira transição ocorre entre um estado absorvente, com apenas uma espécie, para um estado em que todas as espécies coexistem. A transição seguinte ocorre quando uma das quatro estratégias é extinta. Essa dependência com as probabilidades de predação e reprodução demonstra que a estrutura do grafo de interação sozinha não é suficiente para prever os resultados finais em modelos desse tipo. Adicionalmente, probabilidades diferentes de predação permitem ajustar o nível de transitividade do sistema, indicando que é necessária uma quantidade mínima de intransitividade para que a coexistência entre todas as espécies persista. / Intransitivity is a property of connected, oriented graphs representing species interactions that may drive their coexistence even in the presence of competition, the standard example being the three species Rock-Paper-Scissors game. We consider here a generalization with four species, the minimum number of species allowing other interaction beyond the single loop (one predator, one prey). We also consider dynamic empty sites, which affect the amount of intransitivity in the system. We show that contrary to the mean field prediction, in the square lattice the model presents two transitions as the parameters setting the predation and reproduction rates change, from an absorbing state with one species only, to a coexistent state first, and then to a state in which one species gets extinct. Such a dependence on the predation and reproduction rates shows that the interaction graph structure alone is not enough to predict the outcome of such models. In addition, different predation rates permit to tune the level of transitiveness, indicating that for the coexistence of all species to persist, there must be a minimum amount of intransitivity.

A potência produzida por um sistema fotovoltaico é altamente variável, pois depende das condições ambientais às quais o mesmo está submetido. Conhecendo-se os dados meteorológicos locais, em especial temperatura e irradiância, além de características dos componentes da instalação, é possível, a partir de modelos matemáticos, estimar a potência instantânea esperada do sistema. O objetivo desta dissertação é desenvolver um software que possua essa funcionalidade, a fim de supervisionar a operação de uma usina solar fotovoltaica que será instalada no âmbito do projeto “Inserção da Geração Solar Fotovoltaica Urbana Conectada à Rede em Porto Alegre”. Comparando-se os resultados calculados pelo software em tempo real com as condições medidas, será mais rápido identificar eventuais defeitos no sistema, e mais fácil seu diagnóstico. Para o desenvolvimento do programa, é alterado o software FVCONECT, que trabalha com dados climáticos médios de uma região para simular o funcionamento típico de um sistema naquele local, dando origem ao programa SPV - SuPerVisor, que, a partir da entrada das condições meteorológicas instantâneas, fornece diversos dados sobre as condições de operação que deveriam estar ocorrendo, tais como tensão elétrica, corrente elétrica e potência, em corrente contínua e em corrente alternada. Esse software é, então, validado a partir de comparações entre dados experimentais medidos em um sistema fotovoltaico conectado à rede instalado no LABSOL e uma simulação desse sistema realizada pelo SPV utilizando as mesmas condições de temperatura e irradiância verificadas no sistema real. Os resultados em geral apresentam concordância, tendo a comparação da potência produzida maior conformidade que as de tensão e corrente. Os pontos de maior dificuldade do programa são analisados e suas causas discutidas, sugerindose possíveis soluções. A usina solar fotovoltaica que será monitorada é apresentada, caracterizando-se seus componentes e a compatibilidade entre os mesmos. O espaço disponível para a instalação é examinado de forma a melhor acomodar os módulos fotovoltaicos, evitando ao máximo a ocorrência de sombreamentos, e os inversores, de maneira a facilitar sua conexão. O efeito do sombreamento no sistema é analisado, primeiro com uma estimativa em média anual, depois com a criação de uma rotina no programa SPV que possibilita considerar parte dos módulos da usina com sua radiação direta bloqueada. Com essa funcionalidade, é estudado um caso limite dos efeitos desse sombreamento, no qual é visto que a perda de potência em alguns casos pode ser significativa, sendo, portanto, fundamental sua consideração. Por fim, é discutido o sistema de medição necessário tanto para o monitoramento da usina quanto para o correto funcionamento do software SPV. / The power generated by a photovoltaic system is highly variable, since it depends on the ambient conditions to which it is submitted. Knowing the local meteorological data, especially temperature and irradiance, in addition to characteristics of the plant’s components, it is possible to estimate, using mathematical models, the expected instant power for the system. The aim for this master’s thesis is to develop a software with this functionality, in order to supervise the operation of a photovoltaic power plant to be built within the project “Inserção da Geração Solar Fotovoltaica Urbana Conectada à Rede em Porto Alegre”. By comparing the real time results simulated by the software with the measured conditions, it will be faster to identify eventual system defects, and easier their diagnosis. For the program’s development, it is modified another software called FVCONECT, which works with mean climatic data from a specific region to simulate the typical behaviour of a system on that place; originating the so-called SPV - SuPerVisor, which, from the input of instant meteorological conditions, provides several data about the operating conditions that should be occurring, such as voltage, current and power, in direct current and in alternate current. This software is, then, validated with comparisons between experimental data measured from a grid-connected photovoltaic system operating at LABSOL and a simulation of this system using the same temperature and irradiance conditions verified on the real plant. The results generally demonstrate agreement, with the produced power comparison having a greater accordance than the current and voltage ones. Situations in which the software presents greater difficulties are analyzed and its causes are discussed, and possible solutions are proposed. The photovoltaic power station which will be supervised is presented, with its components and the compatibility between each other studied. The available area for the setup of the plant is examined in order to better accommodate the photovoltaic modules avoiding as much as possible the occurrence of shading; and the inverters, in order to facilitate their connection. The effect of shading on the system is analyzed, first by an annual mean estimation, and later using the creation of a routine on SPV which enables to consider some of the modules on the plant with their direct solar radiation blocked. With this functionality, it is studied a case which represents the maximum effect from shading on the system, and it is seen that the power loss can be significant, being therefore essential its consideration. At last, it is discussed the measurement system necessary both for the power plant monitoring and for the correct operation of the SPV software.

As forças devido aos efeitos do vento são, em geral, as solicitações predominantes em projeto de estruturas de linhas de transmissão. Apesar de ventos convectivos de alta intensidade serem frequentemente relacionados a falhas estruturais, as recomendações normativas mais utilizadas contemplam apenas ventos sinóticos, sem fazer considerações a carregamentos devido a ventos convectivos. É importante ressaltar que, devido às grandes dimensões lineares das linhas de transmissão, estes projetos são mais suscetíveis a danos causados por ventos de efeito localizado do que estruturas com localização pontual. Para complementar estudos anteriores a respeito do efeito de tormentas locais em linhas de transmissão, este trabalho tem como objetivo analisar as forças induzidas em cabos ocasionadas por uma combinação de tormentas descendentes e ventos sinóticos. Através de uma rotina computacional na plataforma MATLAB, os eventos a serem analisados foram simulados. Foram considerados diversos comprimentos de vãos, combinações e orientações de ventos nas simulações. Dos resultados obtidos, pode-se concluir que, para a mesma velocidade de vento a uma altura de 10 m acima do solo, um evento sinótico induz carregamentos mais severos nos cabos, quando sua direção é perpendicular aos cabos. Em outros casos analisados, observa-se que, pelo caráter axissimétrico do campo de velocidades de vento gerado, o caso composto por uma tormenta descendente poder ser o que induz carregamentos mais severos. / The forces due to wind effects cause, in general, the most severe loading in the design of overhead transmission lines structures. Although high intensity winds are often related to structural failure, the most widely used standard recommendations include only synoptic winds, without regards to loadings due to convective winds. It is noteworthy that, due to the large linear dimensions of transmission lines, they are more susceptible to damages from localized winds than punctual structures. In order to complemente previous studies on the effect of localized high intensity localized winds on transmission lines, this research seeks to analyse cable tensions induced by a combination of both synoptic and high intensity localized winds.Through a computational routine in MATLAB, the events to be analysed were simulated. Several span lenghts, orientations and combinations of winds were considered on the simulations.From the results obtained, it is possible to conclude that, from the same wind speed at a height of 10 m above the ground, a synoptic event with its direction perpendicular to the cables induced more severe loads. In other cases analysed, it was observed that due to the axisymmetric wind field generated, the more severe load case may be composed by a localized wind event.

Água é uma das substâncias mais abundantes da natureza e também a mais estudada pela comunidade científica, no entanto muitas das suas características ainda não são completamente explicadas. Para preencher essa lacuna muitos modelos computacionais foram propostos. Modelos que tratam a molécula como uma esfera que interage através de potenciais efetivos tem sido amplamente utilizados para simular água por serem de baixo custo computacional e, ainda assim, apresentarem anomalias semelhantes as da água. Dentre estes modelos encontra-se o modelo monomérico Lennard-Jones Gaussiana, LJG, proposto por Oliveira et. al. que consiste em partículas esfericamente simétricas interagindo através de um potencial contínuo de caroíco duro atenuado. Esse modelo apresenta anomalia na densidade, na difusão e anomalia estrutural. No entanto, a água não é esfericamente simétrica. Poderia a introdução de uma anisotropia modificar essas regiões anômalas? Para responder essa pergunta realizamos simulações de dinâmica molecular, no ensemble NVT, de um modelo composto por 250 moléculas diméricas. Cada molécula é formada por duas partículas esféricas de diâmetro ligadas rigidamente a uma distância λ=σ dos seu centros de massa e cada partícula do dímero interage com todas as outras partículas pertencentes a outros dímeros através do potencial de caroíco duro atenuado proposto por Oliveira et. al.. Mostramos que a introdução de uma pequena anisotropia aumenta as regiões de fase sólida e anômalas no diagrama de fases pressão versus temperatura. No entanto ao aumentarmos a anisotropia, ou seja, a distância entre os dímeros, essas regiões diminuem. Com o propósito de explicar esse comportamento não monotônico propomos a hipótese que a temperatura efetiva no diagrama de fases é de fato apenas devida aos graus de liberdade translacionais e que há, no nosso sistema, um desacoplamento entre os movimentos translacionais e não translacionais. Com a finalidade de confirmar tal hipótese, definimos ferramentas capazes de medir o papel dos graus de liberdade nesse efeito. Nossos resultados mostram que os diferentes graus de liberdade desempenham um papel fundamental no deslocamento das anomalias no diagrama de fases P vs T. / Water is one of the most abundant substances in nature and also the most studied by the scienti c community. However, its properties are not yet fully understood. In order to ll this gap many computational models were proposed. Models that treat the molecule as a sphere that interacts through an e ective potential have been widely used to simulate water because they are computationally cheaper and, even so,present anomalies similar to the water. Among these models there is the monomeric Lennard-Jones Gaussian, LJG, model proposed by Oliveira et. al. which consists in spherically symmetric particles interacting through a core-softened potential. This model present density, di usion and structural anomalies. However water is not spherically symmetric. Could be that the introduction of an anisotropy modi es the anomalous regions? In order to answer this question we performed molecular dynamics simulations in the NVT ensemble for a system composed by 250 dimeric molecules. Each molecule is formed by two spherically symmetric particles rigid linked at a distance λ=σ from the center of mass and each particle interacts with other particles belonging to other dimers by the potential proposed by Oliveira et. al.. We show that the introduction of anisotropy leads to a larger anomalous and solid phase regions however the increase of anisotropy shrinks those regions in the pressure versus temperature phase diagram. In order to explain this non-monotonic behavior we proposed the hypothesis that the phase diagram behavior can be explained taking into account the translational contribution to the temperature and that, in our system, there is a decoupling between translational an non-translational motions. To con rm this hypothesis we de ne tools capable of measure the role of the di erent degrees of freedom in this effect. We show that this degrees of freedom are fundamental to explain the location of the anomalies regions in the P vs T phase diagram.

O objetivo deste trabalho é contribuir para a área de segurança no trânsito, investigando como os biosinais estão relacionados com as ações do motorista. Devido ao sucesso no emprego de interfaces BCI, os potenciais elétricos evocados no córtex cerebral foram eleitos como objeto de estudo. Para tal estudo, foi construído então um ambiente de realidade virtual capaz de imergir o usuário em uma cena de trânsito através de um simulador composto de um monitor LCD, pedais e volante. Em paralelo, um eletroencefalograma (EEG) é responsável por condicionar os sinais. O resultado da análise dos sinais de EEG permite concluir que é possível estabelecer uma relação estatística válida, para um intervalo de confiança de 98%, entra sinais de trânsito, como placas de pare, vire à direita ou vire à esquerda, a resposta cognitiva do usuário às mesmas, através dos dados de EEG. A taxa média de acerto na identificação da ocorrência de um evento é de 81%, sem a discriminação entre o tipo de evento, com desvio padrão de 8,5%, considerando uma amostra de dois voluntários que realizaram duas seções de 40 eventos cada. / The cars are becoming safer and several anti collision devices begin to emerge. The aim of this work is to contribute to the area of traffic safety, investigating how the electrical potentials of the cerebral cortex are related to the actions of the driver. For this we built a virtual reality environment in a situation that mimics a driving scenario thought a driving Cena presented by an LCD monitor, pedals and steering wheel interface. An electroencephalogram (EEG) is responsible for conditioning the signals to be recorded on a computer and then analyzed. The result shows that it is possible to establish a relationship between the traffic signs and the EEG data (98% confidence interval). The identification rate obtained is 81% (8,5% standard deviation) for a two volunteer sample that performed two trials of 40 events each.

Em diversas instituições universitárias existem centenas ou milhares de computadores que costumam ser subutilizados. Esses computadores não apresentam toda sua capacidade processamento aproveitada, ficando em grande parte do tempo em estado ocioso ou até mesmo desligados. Frequentemente, grupos de pesquisas dessas mesmas instituições possuem aplicações que necessitam de um grande poder de processamento. A fim de suprir essa necessidade esses grupos acabam tendo de investir na aquisição de computadores de grande porte ou clusters de computadores. Muitas dessas aplicações são do tipo Bag-of-Tasks, isto é, são praticamente independentes, não havendo necessidade de comunicação entre as tarefas. Desta forma, poderiam ser executadas perfeitamente em um ambiente de grade, que pode ser construído a partir de recursos ociosos já existentes nessas instituições. Dentro deste enfoque, decidiu-se pela construção de uma grade institucional na Universidade de Caxias do Sul (UCS). Essa grade foi utilizada para a realização de simulações computacionais de materiais (clatratos de carbono e sacarose). Diversas fases hipotéticas do carbono tiveram suas propriedades calculadas por meio de simulações computacionais, em distintas aproximações. No entanto, em geral não há na literatura simulações computacionais de boa qualidade dos espectros vibracionais (Raman e de absorção no infravermelho) destas fases de carbono, o que torna essencialmente impossível sua identificação em amostras reais. A disponibilidade de melhores recursos de hardware/software e novos funcionais de troca e correlação (e a eventual inclusão de interações do tipo van der Waals), bem como a possibilidade do cálculo do espectro vibracional, constituem elementos que poderão contribuir significativamente para estabelecer uma ponte entre os resultados das simulações computacionais e resultados experimentais obtidos com amostras reais. O cálculo ab initio sistemático das propriedades físicas de diferentes fases reais e hipotéticas do carbono, poderá inclusive guiar a realização de experimentos visando a síntese das fases mais promissoras do ponto de vista de suas propriedades. Foram estudados neste trabalho os clatratos C46 e Li8C46 e a sacarose. Os clatratos são materiais com propriedades físicas de grande potencial para a realização de aplicações tecnológicas. Esses clatratos de carbono, até este trabalho, não tiveram suas rotas de síntese estabelecidas. Neste trabalho foi feita a otimização da estrutura e o cálculo do espectro vibracional dos clatratos C46 e Li8C46. A previsão dos espectros de Raman e infravermelho pode auxiliar na descoberta desses materiais. No estudo das propriedades vibracionais do clatrato Li8C46 foi observada a necessidade da revisão de resultados encontrados na literatura. Para a sacarose foram comparados os resultados de simulação computacional realizados neste trabalho com resultados experimentais já disponíveis sobre o efeito de altas pressões (até 14 GPa) sobre os modos vibracionais deste composto. Foi observado um aumento nas frequências com o aumento da pressão, para os modos associados a vibrações CH, CO e CC, conforme o esperado. Por outro lado, a banda associada ao OH não-ligado da sacarose deslocou-se para frequências mais baixas, indicando a formação de uma ligação de hidrogênio induzida por pressão. O comportamento geral do espectro de infravermelho sob pressão foi completamente reversível com a diminuição da pressão, revelando a estabilidade da sacarose até 14 GPa, em condições quase hidrostáticas. / In many universities there are hundreds or thousands of computers whose computational power is not fully utilized. These computers use to stay idle or even turned off most of the time. Often, the research groups of these institutions deal with applications that require lots of processing power. With the intent of solving this need, these groups end up buying high performance computers or computer clusters. Many of these applications are Bag-of- Tasks applications, that is, they are almost independent and have no need to communicate with each other. This makes it possible for the applications to run without problems in a computational grid. Such environment can be built using the available resources at those institutions. Within this approach it was decided to build/develop an institutional computer grid in the Universidade de Caxias do Sul (UCS). This grid has been used to run computer simulations of materials(carbon clathrate and sucrose). Various hypotetical carbon structures had their properties calculated by means of computer simulations using different approaches. However, there are no good quality simulation in literature for vibrational spectra (Raman and infrared absorbance) the computer simulations for those carbon structures, which makes their identification essentially impossible in real samples. The availability of better hardware/software resources and the new exchange-correlation functionals (and the possible inclusion of van der Waals interactions), as well as the possibility of calculating the vibrational spectra, constitute elements that may contribute significantly to establish a bridge between the results of computer simulations and the experimental results obtained from real samples. The systematic ab initio calculation of the physical properties from different real and hypotetic carbon stages may guide the execution of experiments for the synthesis of the most promissing stages from the point of view of its properties. The carbon clathrates C46 and Li8C46, along with sacarose, were subjected to study in this work. The clathrates are materials with physical properties of great potential for technologial applications. Those carbon clathrates, until this work, did not have their synthesis routes established. In the present work the structure optimization and the calculation of the C46 and Li8C46 clathrates vibrational spectrums was done. The prediction from the Raman spectrums and infrared can help in the discovery of these materials. In the study of the vibrational properties of Li8C46 clathrate, it has been observed the need to review the results found in literature. For sucrose the results of computational simulation found on this work were compared to the experimental results already available for the effect of high pressure (up to 14 GPa) on the vibrational modes. It has been observed an increase in the frequency with increasing pressure for the bands assigned to the modes CH, CO and CC, as expected. On the other hand, the band associated to the non-bonded OH from the sucrose has shifted to lower frequencies, indication the formation of a hydrogen pressured induced bond. The general behaviour of the infrared spectra under pressure was completly reversible upon pressure release, revealing the stability of sucrose up to 14 GPa, in nearly hydrostatic conditions.

Neste trabalho será apresentado um estudo de caso sobre o cálculo da distorção harmônica gerada por um parque eólico através da sua modelagem nos domínios do tempo e da frequência. Será analisada a propagação das frequências harmônicas na rede básica e a influência da modelagem das linhas de transmissão nos resultados de distorção harmônica. Para este estudo serão utilizados os programas EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) e HarmZs para as simulações no domínio do tempo e da frequência, respectivamente. Os parques eólicos simulados utilizam geradores do tipo multipolar síncrono, e para a sua conexão à rede elétrica um conversor de frequência. Os resultados obtidos com o programa EMTP serão comparados para validação com os dados obtidos através da simulação no domínio da frequência utilizando o programa de simulação HarmZ. Já a análise da propagação das frequências harmônicas será simulada somente no domínio do tempo. Assim, através dos resultados obtidos será possível comparar os programas de simulação, determinar os níveis de distorção harmônica em diversos pontos do sistema elétrico e a influência dos modelos utilizados. / This work will present a case study on the calculation of the harmonic distortion generated by a wind farm. Time and frequency domain simulations will be performed. Harmonic propagation will be analyzed. Furthermore, the influence of transmission lines and underground cables models will be verified when there are several frequencies present in the system. Softwares EMTP (ElectroMagnetic Transient Program) and HarmZs will be used for the simulations in the time and frequency domain, respectively. The simulated wind farm use multipolar synchronous generators and their connection to the grid is made through a frequency converter. The results obtained with EMTP will be compared for validation with the results obtained with HarmZs. Thus, by the obtained results it will be possible to compare simulation programs and to determine the levels of harmonic distortion at several points of the electrical system.

Esta dissertação busca identificar aspectos carentes de melhorias na modelagem de pedestres. A modelagem do comportamento de pedestres se inicia pelo entendimento de seu processo decisório, entendendo como ele se desloca, realiza escolha de rotas, interage com outros pedestres, veículos, obstáculos, etc. Os modelos de simulação de pedestres estão hoje aptos a representar de forma bastante realista o deslocamento dos mesmos, entretanto, a simulação conjunta com veículos apresenta ainda alguns aspectos fracos devido as grandes diferenças de abordagem na modelagem dos dois modos. A representação da travessia de pedestres nos modelos de simulação tradicionais apresenta limitações que podem impactar nos resultados gerados pelos simuladores. Este trabalho enumera diversos comportamentos de pedestres decorrentes da interação com veículos, no momento da travessia, que geralmente não estão presentes nos simuladores. Uma vez identificados estes comportamentos, uma pesquisa foi realizada com usuários do sistema viário, com idades entre 22 e 60 anos, para avaliar o quanto estes comportamentos são frequentes e importantes na estimativa de tempos de viagem dos pedestres. O comportamento indicado pelos entrevistados como mais impactante nos tempos de viagem foi o de “busca por brecha em caminhada”, onde o pedestre percorre trechos na lateral da via, enquanto observa possíveis brechas na corrente de tráfego para realizar sua travessia. O referido comportamento foi então modelado e agregado a um modelo de simulação de pedestres. Os resultados mostraram que a inclusão do novo comportamento provoca redução significativa dos tempos médios de viagem dos pedestres e que a simulação pode ser mais condizente com o comportamento real de pedestres em diversos ambientes urbanos. Para representar o comportamento de um pedestre em um ambiente urbano, é preciso também estudar como ele escolhe suas rotas. No processo de escolha de rotas, o pedestre é influenciado por diversos fatores, como hábitos pessoais, o número de cruzamentos, níveis de poluição e de ruído, segurança, abrigo de condições climáticas ruins, e estimulação do ambiente. Para representar o comportamento de escolha de rota dos pedestres, foi desenvolvido um modelo que considera a interação entre pedestres como uma impedância alterando a rota do pedestre. O estudo foi inspirado por equações de forças de atrito, considerando que pedestres tendem a evitar passar próximo de outros pedestres com elevada velocidade relativa. Para escolher uma rota o pedestre realiza uma ponderação entre a impedância e a distância a ser percorrida. O modelo foi capaz de reproduzir comportamentos emergentes da interação entre os agentes, permitindo concluir que as equações de forças de atrito adotadas nesta modelagem podem ser uma abordagem válida na representação da escolha de rotas de pedestres, podendo também ser uma forma indireta de avaliação de atrasos. / This dissertation aims to identify aspects in need of improvement in modeling pedestrians. The modeling of pedestrian behavior begins by understanding their decision making process, understanding how people move, make route choice, interact with other pedestrians, vehicles, obstacles, etc. Simulation models of pedestrians are able to represent the way they move quite realistically, however, the combined simulation of pedestrians and vehicles still presenting some poor aspects due to the wide differences in the modeling approach of the two modes. The pedestrian road crossing representation in the traditional simulation models has limitations that may impact on the results generated by the simulators. This dissertation lists several behaviors arising from the interaction of pedestrians with vehicles at road crossing situations, which are generally not present in the simulators. Having identified these behaviors, a survey was conducted with pedestrians, aged between 22 and 60 years old, to evaluate how these behaviors are frequent and important to estimate travel times. The behavior indicated by the interviewees as more impactful in the travel times was the “search for a gap while walking”, describing the pedestrian that walks laterally to the road, in the sidewalk, at the same time that is trying to cross the road, looking for gaps in the traffic stream. Such behavior was modeled and then aggregated at a simulation model of pedestrians. Results showed that the inclusion of the new behavior causes significant reduction in average travel time for pedestrians and that the simulation can be more consistent with the actual behavior of pedestrians in different urban environments. To represent a pedestrian behavior in an urban environment, it is also necessary to study how he chooses their route. At the route choice process, the pedestrian is influenced by several factors, such as personal habits, the number of road crossings, levels of pollution and noise, safety, shelter from bad weather, and other stimulation of the environment. In order to represent the pedestrians route choice behavior was devised a model that considers the interaction between pedestrians as an impedance to alter pedestrians route. The study is inspired by friction forces equations, considering that pedestrians avoid passing near other pedestrians with high relative velocity. To choose a route a pedestrian consider a balance between the impedance and the path length. The model is able to reproduces emergent behavior between agents, allowing the assumption that friction equations adopted in this modeling may provide a suitable approach to route choice behavior and can also be used as an indirect measure of pedestrians delay.