Tecnix Engenharia e Arquitetura Ltda.

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Apresentação

Redes de serviços essenciais, de energia, petróleo, gás, saneamento, finanças, logística e comunicações fazem parte da infraestrutura básica de funcionamento de cidades, regiões, nações e continentes inteiros. Preservar sua integridade física e funcional é requisito para a qualidade de vida e segurança das sociedades modernas. Por sua extensão geográfica, capacidade, interdependência e complexidade estão sujeitas a falhas intrínsecas, de natureza tecnológica, e extrínsecas, de causas naturais ou provocadas pelo homem. As consequências afetam pessoas, famílias e empresas, e as áreas sociais, legais, ambientais, geopolíticas, internacionais, técnicas e econômicas de cidades, estados, países e continentes.

Com capilaridade entre as demais redes de infraestrutura sociais, os sistemas elétricos de potência e as redes de dados e comunicações desempenham papeis integradores e motores dos mecanismos críticos de funcionamento das sociedades modernas. Todas as redes de utilidades e serviços sociais, militares e econômicos modernos dependem do funcionamento e afetam o desempenho destes sistemas. A dimensão e estrutura comuns a estas redes, de extensões transnacionais e transcontinentais, motivaram sua denominação, no final da década de 1990, de Redes Complexas, iniciando um novo ramo da ciência dedicado à modelagem, análise, simulação e previsão de seu comportamento.

A ocorrência de grandes desligamentos ou “apagões” nestes sistemas tem gerado questionamentos da sociedade sobre sua segurança e responsabilidades. A recente introdução da concorrência nos mercados de energia elétrica, gás, água, comunicações e petróleo, antes operados de forma monopolista, além de regras operacionais claras exige o estabelecimento de processos efetivos e auditáveis de avaliação de desempenho e risco, para balizar decisões de planejamento, projeto, fiscalização, operação e manutenção. A pesquisa destes métodos tem desafiado planejadores, investidores, gestores, operadores e projetistas durante várias décadas. Mais recentemente o assunto mereceu a atenção renovada de órgãos reguladores e opinião pública em geral, após a reformulação dos modelos das indústrias elétrica, de comunicações, de gás e petróleo mundiais, com crescente demanda de qualidade e confiabilidade na prestação de serviços.

A formação de blocos coesos de países - por razões geopolíticas, econômicas, militares ou religiosas - promove a interligação e extensão das redes de infraestrutura além das fronteiras nacionais. A possibilidade de ataques terroristas ou militares transformam estes blocos em alvos e objetivos estratégicos para o bem-estar e segurança das nações. Preservar a integridade física e funcional dos setores de infraestrutura básica tornou-se um fator crítico de sucesso da geopolítica, estratégia militar e segurança pública de todas as nações. O estudo de catástrofes naturais utilizando modelos de interdependência das infraestruturas básicas de estados, regiões e países, tornou-se possível e necessário, como objeto de pesquisa e política pública. A previsão e gestão de calamidades oriundas de eventos da natureza, de origem geofísica (abalos sísmicos, terremotos, avalanches, deslizamentos de terra, tsunamis, erupções vulcânicas), de origem meteorológica (ciclones, nevascas), de origem hidrológica (chuvas torrenciais, tempestades, enxurradas, inundações), ou de origem diversa (contaminações, vazamentos radioativos), etc., torna-se uma necessidade das sociedades modernas. Sistemas multidisciplinares de previsão, acompanhamento, avaliação e controle em tempo-real podem ser implementados para administrar situações de contingências em redes de infraestrutura básicas, como simuladores, monitores e diagnosticadores da origem de falhas, ataques e catástrofes naturais.

Para analisar estas questões este livro documenta uma metodologia formal para análise de contingências e contabilização de indicadores de desempenho e riscos associados à exploração de redes de infraestrutura sociais críticas. Partes destes métodos foram propostos em artigos publicados em congressos técnicos e científicos, ou em relatórios de pesquisa conduzidas pelo autor nas Universidades Federais de Pernambuco (UFPE) e Campina Grande (UFCG), Universidade Católica de Pernambuco (UNICAP), Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (CHESF), Tecnix E.A.R. e no International Council on Large Electric Systems (CIGRE), como parte de suas atividades acadêmicas e industriais, teses de doutorado, dissertação de mestrado e especialização. Os resultados indicam a possibilidade de aplicação em muitos setores industriais e de infraestrutura críticas, complementando o conjunto atual de técnicas computacionais, agregando resultados da Teoria dos Grafos, Processos Markovianos, Redes de Petri e Bayesianas em um único arcabouço para análise de sistemas sociotécnicos e econômicos. Assim, o conteúdo do livro poderá ser útil para várias entidades relacionadas a redes de infraestruturas críticas:

• Planejadores e projetistas interessados no desempenho e riscos de redes sociotécnicas.
• Reguladores, auditores e legisladores de serviços prestados por concessionários de serviços públicos e privados;
• Investidores e proprietários de redes de infraestrutura responsáveis pela eficiência e riscos associados a sua exploração;
• Operadores e mantenedores de redes sociotécnicas críticas interessados em sua otimização;
• Estrategistas e militares responsáveis pela segurança e defesa das estruturas nacionais;
• Público em geral e usuários de redes de infraestrutura públicas e privadas;
• Estudantes e profissionais das áreas de Engenharia, Administração, Economia, Meio Ambiente, Pesquisa Operacional, Planejamento e Políticas Públicas.

Além de documentar os resultados da pesquisa, o livro pode ser usado como fonte de consulta e auto-estudo, com muitas tabelas, figuras, definições e exemplos dos conceitos utilizados, indexados didaticamente para fácil referência e localização. Apenas conhecimentos básicos de Estatística e Álgebra Linear são necessários para seu estudo. Os conceitos usados da Teoria dos Grafos e Redes de Markov, Petri e Bayes são introduzidos no próprio texto. Todos os exemplos são derivados de uma rede de infraestrutura simples comum a vários setores industriais, com parâmetros unitários independentes do sistema de unidades, interligando quatro empresas dispersas geograficamente, escolhidas para facilitar o entendimento dos métodos adotados. Um programa computacional foi desenvolvido e utilizado em todos os exemplos e cálculos, inclusive no estudo de caso real, demonstrando a viabilidade prática dos métodos.