Aerodinâmica de automóveis baseado no método dos contornos virtuais

Este trabalho desenvolve um método numérico para a solução de escoamentos bidimensionais em torno de geometrias automobilísticas utilizando o método de diferenças finitas. O código computacional resolve as equações de Navier-Stokes e de Euler para uma distribuição adequada dos pontos discretos na malha. O método de integração empregado baseia-se no esquema explícito de Runge-Kutta de 3 estágios para as equações da quantidade de movimento e no de sub-relaxações sucessivas para a pressão na base Gauss-Seidel. Utilizou-se a técnica dos contornos virtuais em coordenadas cartesianas para resolver o escoamento sobre uma geometria simplificada, com a superfície coincidente com a malha computacional, e uma geometria automobilística mais complexa (BMW). Para a certificação da técnica empregada, optou-se pela utilização da teoria do escoamento potencial e pela comparação com dados experimentais encontrados na literatura e outros coletados em túnel de vento em escala reduzida. Houve dificuldade nesta comparação devido à falta de artigos relativos às simulações numéricas de escoamentos sobre automóveis e na aplicação da técnica dos contornos virtuais em geometrias complexas. Os resultados foram satisfatórios, com boas perspectivas para trabalhos futuros, contribuindo assim para o desenvolvimento da área.

Ressuscitação hipertônica com salina/dextran em pacientes sépticos graves estáveis : um estudo randomizado

Objetivo: estudar os efeitos hemodinâmicos da solução salina hipertônica/dextran, comparada com solução salina normal, em pacientes com sepse grave. Modelo: ensaio clínico randomizado, prospectivo, duplo-cego, controlado. Local: Unidade de Terapia Intensiva de um hospital universitário. Pacientes: 29 pacientes com sepse grave, admitidos na UTI com pressão de oclusão da artéria pulmonar (POAP) menor que 12 mmHg. Intervenções: os pacientes foram randomizados para receber 250 ml da solução salina normal [NaCl 0,9%] (Grupo SS, n=16) ou solução salina hipertônica [NaCl 7,5%]/dextran 70 8% ( Grupo SSH, n=13). Medidas e resultados: para cada grupo foram coletadas medidas hemodinâmicas, gasometrias (arterial e venosa), lactato e sódio séricos nos tempos 0, 30 minutos, 60 minutos, 120 minutos e 180 minutos. Durante o período do estudo não foi permitida qualquer alteração na infusão tanto de fluidos quanto das drogas vasopressoras. A POAP foi maior no grupo SSH, com a diferença sendo maior em 30 minutos (10,7±3,2 mmHg vs. 6,8±3,2 mmHg) e 60 minutos (10,3±3 mmHg vs. 7,4±2,9 mmHg); p<0,05. O índice cardíaco aumentou apenas no grupo SSH, sendo que as diferenças foram maiores em 30 minutos (6,5±4,7 l min-1 m-2 vs. 3,8±3,4 l min-1 m-2), em 60 minutos (4,9±4,5 l min-1 m-2 vs. 3,7±3,3 l min-1 m-2) e em 120 minutos (5,0±4,3 l min-1 m-2 vs. 4,1±3,4 l min-1 m-2); p<0,05. O índice sistólico seguiu o mesmo padrão e foi maior em 30 minutos (53,6[39,2-62,8] ml m-2 vs. 35,6[31,2-49,2] ml m-2) e em 60 minutos (46,8[39,7-56,6] ml m-2 vs. 33,9[32,2-47,7] ml m-2); p<0,05. A resistência vascular sistêmica diminuiu no grupo SSH e foi menor nos tempos 30 minutos (824±277 dyne s-1 cm-5 m-2 vs. 1139±245 dyne s-1 cm-5 m-2), em 60 minutos (921±256 dyne s-1 cm-5 m-2 vs. 1246±308 dyne s-1 cm-5 m-2) e em 120 minutos (925±226 dyne s-1 cm-5 m-2 vs. 1269±494 dyne s-1 cm-5 m-2); p<0,05. O sódio sérico aumentou no grupo SSH e foi maior do que o grupo SS em 30 minutos (145±3 mEq l-1 vs. 137±7 mEq l-1), em 60 minutos (143±4 mEq l-1 vs. 136±77 mEq l-1), em 120 minutos (142±5 mEq l-1vs. 136±7 mEq l-1) e em 180 minutos (142±5 mEq l-1 vs. 136±87 mEq l-1); p<0,05. Conclusão: Solução salina hipertônica/dextran pode melhorar a performance cardiovascular na ressuscitação de pacientes com sepse grave. Os efeitos hemodinâmicos parecem estar relacionados tanto ao efeito no volume quanto a melhora da função cardíaca. A SSH/dextran podem ajudar a restaurar rapidamente a estabilidade hemodinâmica em pacientes sépticos, hipovolêmicos, sem apresentar efeitos indesejáveis significativos.

Avaliação toxicológica pré-clínica do fitoterápico contendo Aristolochia cymbifera, Plantago major, Luehea grandiflora, Myrocarpus frondosus, Piptadenia colubrina (Cassaú composto) em ratos wistar.

Avaliou-se a segurança de um fitoterápico, constituído de extratos fluidos de Aristolochia cymbifera (“cassaú”), Plantago major L.(“transagem”), Luehea grandiflora Mart.(“açoita-cavalo”), Myrocarpus frondosus Allemão (“cabreúva”), Piptadenia colubrina Benth (“angico”) (Cassaú Composto® ), através de estudos de toxicidade aguda e subcrônica, tendo como base a resolução Nº 90, de 16 de março de 2004 da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária). Para o teste de toxicidade aguda, ratos Wistar de ambos os sexos foram tratados por via oral com uma única dose de 26 ml/kg, correspondendo a 20 vezes a dose terapêutica indicada pelo fabricante para seres humanos adultos. Os resultados revelaram haver sinais de toxicidade sistêmica com o aparecimento de ataxia, porém de forma transitória e reversível, não causando interferência no desenvolvimento ponderal dos animais, nos consumos de água e ração, nas produções de urina e fezes, bem como alterações macroscópicas nos órgãos dos animais. Avaliou-se também a exposição a doses repetidas do fitoterápico (toxicidade subcrônica). Constituiram-se 4 grupos experimentais (10 animais/sexo/dose), onde administrou-se por via oral a ratos Wistar, durante 30 dias, doses diárias de 1,3 ml/kg, 6,5 ml/kg e 13 ml/kg, respectivamente a dose terapêutica indicada pelo fabricante para seres humanos adultos, 5 vezes, e 10 vezes a dose terapêutica, além de um grupo controle, onde administrou-se o veículo do fitoterápico. Os resultados revelaram ausência de toxicidade sistêmica, fundamentados na ausência de alterações hematológicas e bioquímicas sangüíneas, bem como peso e análises histopatológicas dos órgãos, nos diferentes grupos. As flutuações nos consumos de água e ração, bem como produções de urina e fezes, não influenciaram de maneira negativa o desenvolvimento ponderal dos animais. Concluiu-se portanto, que a utilização do fitoterápico nas doses e períodos referidos pode ser considerado segura.

Projeto e implementação de um sistema de instrumentação eletro-eletrônica para caracterização de escoamentos através de processamento digital de imagens

Historicamente, devido à incompreensibilidade dos fenômenos físicos envolvidos, diversas técnicas de análise experimental de escoamentos foram desenvolvidas. Inicialmente, estas técnicas consistiam em uma simples visualização do escoamento em questão. Visava-se com isto produzir a intuição física a respeito do sistema físico para que futuras teorias pudessem ser formuladas. No entanto, nos anos posteriores, tornou-se necessária a criação de técnicas quantitativas. Neste segmento, a evolução tecnológica da eletrônica propiciou que técnicas intrusivas e não intrusivas fossem criadas. Tal processo culminou com o surgimento da microeletrônica, quando sensores eletrônicos de imagem puderam ser fabricados. Assim, técnicas não intrusivas de velocimetria através de processamento digital de imagens tornaram-se referência, possibilitando a medição de campos de velocidade do escoamento em análise. Tais técnicas são atualmente utilizadas não apenas no meio acadêmico, na investigação da turbulência, como na indústria, em projetos de engenharia que envolvam alta tecnologia. Neste trabalho, apresenta-se uma metodologia para a concepção de um sistema de velocimetria de 2 dimensões por processamento digital de imagens. Para tanto, o sistema de velocimetria foi dividido em duas partes, sendo os equipamentos bem como os conceitos físicos envolvidos em cada uma analisados e descritos Por fim, projetou-se e implementou-se um sistema de velocimetria de 2 dimensões através de processamento digital de imagens, modo PIV. A sua validação foi efetuada sobre um escoamento altamente turbulento interno a um duto circular, cuja solução é conhecida e exaustivamente estudada no decorrer dos anos. O resultado obtido se apresentou totalmente satisfatório e demonstrou a grande importância atual de tal técnica de medição.

Toxicidade genética associada à região hidrográfica do Guaíba através de bioensaios de curta duração

O presente estudo está centrado na avaliação de amostras de água superficial coletadas em 8 pontos distribuídos na Região Hidrográfica do Guaíba que sofrem influência de atividade agrícola, urbana e/ou industrial. Foram realizadas 4 coletas, representativas das quatro estações do ano: setembro de 2000, agosto de 2001, fevereiro de 2002 e maio de 2003. Tais amostras foram avaliadas através do Teste para Detecção de Mutação e Recombinação Mitótica (SMART) em Drosophila melanogaster e do Teste de Micronúcleos com Bloqueio de Citocinese (CBMN) em cultura de linfócitos humanos. Ao mesmo tempo procurou-se correlacionar os dados obtidos com o Teste CBMN com os observados no SMART, na busca de estabelecer o provável mecanismo de ação das genotoxinas presentes nos rios que constituem esta grande área. Os dados obtidos a partir do emprego destas duas metodologias caracterizaram os rios Caí, Jacuí, Taquari, Sinos, Gravataí, Lago Guaíba, na Ponta da Cadeia (GPC) e Arroio Dilúvio, como indutores de toxicidade genética. Estes achados sugerem que, nas condições experimentais aplicadas, os poluentes ambientais induzem uma pluralidade de lesões no material genético das células somáticas, relacionadas com: mutação gênica e recombinação - detectada pelo SMART e/ou mutação cromossômica também diagnosticada pelo CBMN. O conjunto destes dados demonstra que cerca de 50% das amostras testadas (16/32) foram genotóxicas em um ou em ambos os testes. Além disso, o maior número de respostas positivas (4/19) foi observado nas águas provenientes do GPC e do Caí, seguido pelos rios Jacuí e Taquari (3/19), rio dos Sinos e Arroio Dilúvio (2/19), e rio Gravataí (1/19), Na verdade, a análise comparativa dos resultados, demonstrou que o ensaio CBMN foi mais sensível para a detecção de genotoxinas de origem ambiental, já que das 11 amostras classificadas como indutoras de eventos clastogênicos e aneugênicos neste teste somente 3 - Jacuí e Caí (Setembro de 2000), assim como GPC (Fevereiro de 2002) – foram diagnosticadas como positivas no SMART. Entretanto, justifica-se a inclusão do SMART na investigação de amostras ambientais em função deste teste privilegiar a detecção de um parâmetro genético ainda pouco considerado, mas que têm um papel crucial nos eventos relacionados com a carcinogênese – a recombinação homóloga. Desta forma, os dados obtidos através dos ensaios SMART e CBMN podem servir como um alerta relativo ao risco imposto pelas águas da Região Hidrográfica do Guaíba – o que compromete o abastecimento de água potável para mais de um milhão de pessoas. De fato, os principais impactos ambientais no Lago Guaíba são (i) o escoamento de esgotos domésticos de Porto Alegre; (ii) as águas contaminadas, principalmente, dos rios Gravataí e Sinos que desembocam no lago; (iii) efluentes provenientes das indústrias de produtos alimentares, metalurgia e celulose, localizadas nas suas margens; e (iv) grandes lançamentos de dejetos urbanos não tratados provenientes das águas do Arroio Dilúvio.

Sedimentação carbonática de algas vermelhas coralináceas da plataforma continental da bacia de campos um modelo carbonático análogo para o terciário

O presente trabalho faz uma análise da plataforma continental média e externa da porção central da Bacia de Campos, entre as batimetrias de 65 e 300 metros. Nesta porção da plataforma são encontrados depósitos sedimentares formados por carbonatos e, secundariamente, por siliciclásticos com influência carbonática. Os carbonatos do Membro Grussaí da Formação Emborê se configuram como os mais importantes sedimentos presentes na área de estudo, sendo compostos majoritariamente por algas vermelhas coralináceas (lithothamniun). Os depósitos algálicos ocorrem sob duas formas: a) formas livres formando concreções nodulares centimétricas (rodolitos) e grainstones. b) Incrustações, formando substratos crustosos e lineamentos. Para a análise destes depósitos foram utilizados dados sísmicos tridimensionais relativos à seção terciária da Bacia de Campos e principalmente do fundo marinho. A associação destes dados com amostras de fundo e filmagens do fundo marinho ao longo do traçado de dutos de escoamento de hidrocarbonetos, permitiu a definição de um modelo de distribuição faciológica para os carbonatos formados por algas vermelhas coralináceas e feições fisiográficas associadas a eles. A morfologia do fundo do mar foi dividida em províncias fisiográficas diretamente relacionadas com o padrão deposicional das algas vermelhas e, secundariamente, por sedimentos siliciclásticos. Os padrões morfológicos refletem a presença de bancos carbonáticos de morfologia rugosa, lineamentos carbonáticos em forma de cristas com direção paralela à linha de costa atual, lineamentos em forma de barras obliquas à linha de costa atual, e platôs ou patamares, caracterizados por relevo suave Os sedimentos de fundo foram agrupados em seis fácies sedimentares, as quais estão relacionadas com a morfologia do fundo marinho: (a) Fácies Areias Siliciclásticas com Bioclastos - depositada nos patamares e formada por sedimentos mistos. (b) Fácies Grainstones com Rodolitos – desenvolve-se nos patamares e é composta, basicamente, por grainstones dominados por algas vermelhas, rodolitos e, secundariamente, por areias siliciclásticas. (c) Fácies Boundstone Ridges – relaciona-se com a formação dos lineamentos carbonáticos paralelos à linha de costa; apresentam grainstones e rodolitos na base dos lineamentos e um predomínio de boundstones nas partes altas; marcam a passagem entre patamares. (d) Fácies Boundstone Mounds - relaciona-se fisiograficamente aos lineamentos de barras carbonáticas com orientação obliqua à linha de costa, e se localizam no interior dos patamares. (e) Fácies Boundstone Banks e Grainstones - corresponde a bancos carbonáticos de relevo irregular e que resultam da bioconstrução algálica sob forma de boundstones, com deposição de grainstones nos interbancos. (f) Fácies Mista - posicionada no talude superior, é resultado da mescla entre os sedimentos siliciclásticos de granulometria silte até areia muito fina com lamas e areias carbonáticas. A distribuição faciológica das algas vermelhas coralináceas presentes na área de estudo se desenvolve em batimetrias muito superiores ao que normalmente é esperado para os carbonatos. Sua atividade se desenvolve desde a batimetria de 45 m até 150 m, sendo que o intervalo mais produtivo ocorre entre 55 e 90 m Esses valores decorrem da análise de incrustações presentes em dutos situados na plataforma e talude continental. Outra indicação da existência de deposição em batimetrias mais elevadas é a presença de relictos de boundstones entre as atuais batimetrias de 170 a 230 m. Estes relictos indicam que, durante o rebaixamento do nível do mar de 120 m que ocorreu no final do Pleistoceno, a fábrica carbonática responsável por estes depósitos permaneceu ativa em batimetrias próximas a 50 e 110 m. Por estarem se desenvolvendo em batimetrias elevadas, os depósitos sedimentares estão submetidos aos efeitos hidrodinâmicos de correntes marinhas, principalmente a Corrente do Brasil. Devido a isto, a distribuição faciológica dos carbonatos algálicos apresenta diferença quando comparada com o ambiente convencional de deposição carbonática. Os substratos dos principais lineamentos carbonáticos, posicionados nas atuais cotas batimétricas de 110 m, 100 m, 85 m e 70 m, são interpretados como decorrentes das estabilizações episódicas de linha de praia que ocorreram durante o último processo transgressivo. A erosão desenvolvida pelas ondas nestas paleolinhas de praia esculpiu pequenas escarpas que serviram de substrato para a instalação posterior da Fácies Boundstone Ridges a partir de batimetrias entre 45 a 50 m. O substrato gerado nos patamares não desenvolveu rigidez suficiente para a instalação de formas incrustantes, exceto onde a remobilização do fundo marinho, durante o último evento transgressivo, desenvolveu formas de leitos tipo dunas transversas que serviram de substrato para a deposição da Fácies Boundstone Mounds, as quais atualmente estão estabilizadas pelas incrustrações de boundstones O modelo de deposição de algas coralináceas de “águas profundas” proposto neste trabalho pode ser o mais apropriado como análogo para a sedimentação dominada por algas vermelhas do Terciário das bacias meridionais Brasileiras, quando não houver uma clara associação com outros constituintes carbonáticos exclusivos de águas rasas. Uma evidência que sinaliza a viabilidade deste modelo decorre da interpretação e análise de atributos sísmicos da seção Terciária da Bacia de Campos, onde as feições carbonáticas, semelhantes às encontradas no recente, tendem a se repetir com freqüência.

Determinação indireta das propriedades mecânicas de aço ASTM A36 laminado com o uso de ultra-som

Este trabalho tem por objetivo analisar a possibilidade do uso da técnica de análise por ultra-som como uma alternativa aos ensaios de tração para a avaliação das propriedades mecânicas de barras laminadas de aço baixo carbono. O método prevê a aplicação da técnica como uma opção econômica e ágil em programas de qualidade das características dos aços produzidos. Para o desenvolvimento deste estudo foi escolhido como material de análise o aço ASTM A36 na forma de barras redondas laminadas de 1 polegada de diâmetro. Foram adquiridas amostras de 15 corridas de produção deste aço sendo que as amostras de uma destas corridas foram submetidas a diferentes tratamentos térmicos. Foram realizadas medidas de velocidade sônica e avaliação da atenuação sônica por medidas de ganho com a aplicação de ondas longitudinais e com o uso de dois equipamentos diferentes e transdutores de 4, 5 e 15MHz. Esses resultados foram correlacionados com os dados de limite de escoamento, limite de resistência e alongamento na ruptura. Foi realizado um estudo metalográfico de tamanho de grão e do teor de inclusões, além de análise de composição química das amostras e a relação destes fatores com as propriedades acústicas. Foram comparados também os dados de velocidade e atenuação sônica das amostras apenas laminadas com os resultados obtidos com as amostras tratadas termicamente Como resultado, foi demonstrada a possibilidade do uso da técnica apresentada para estimar as propriedades mecânicas do aço estudado, em especial o limite de resistência, determinando a capacidade do uso do ultra-som para o controle das características mecânicas no processo produtivo deste e também de outros tipos de materiais metálicos.

Mecanismos técnico-institucionais para a sustentabilidade da drenagem urbana

A drenagem urbana, especialmente nos grandes centros, tem sido efetuada de forma não sustentável com contaminação e alterações no regime de escoamento superficial devido à impermeabilização de superfícies, e deposição de resíduos sólidos. Estas condições representam ameaça considerável ao homem e ao ecossistema do corpo receptor. O emprego de práticas sustentáveis aparece como caminho a ser perseguido, encontrando no Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto (Low Impact Development, LID) o conjunto de técnicas que mais se aproxima desta meta. LID objetiva atingir paisagens com funções hidrológicas, apresentando comportamento mais similar ao natural, por controlar não somente o pico de vazões, mas volume, freqüência/duração, além de qualidade dos escoamentos pluviais. Este tipo de desenvolvimento atua recuperando a capacidade de infiltração das superfícies urbanas, além de estimular o reuso de água, reduzindo os impactos, com ganhos econômicos e paisagísticos em comparação ao controle efetuado pelos métodos tradicionais de controle por condutos e mesmo detenções. A utilização desta nova tecnologia se aplica à implantação de novos desenvolvimentos e redesenvolvimentos, a priori, apresentando ainda vantagens para implantação destas em empreendimentos antigos com relação a métodos tradicionais Buscou-se, por intermédio deste estudo, avaliar os potenciais mecanismos técnicoinstitucionais que possam ser empregados na realidade brasileira, em especial em Porto Alegre, vislumbrando a implementação da sustentabilidade, assim como, avaliar as respostas obtidas da simulação numérica da implantação das técnicas de LID a um condomínio hipotético. Para tanto, fez-se necessário aplicar metodologia diferente da proposta pelos manuais existentes, em virtude da insuficiência destes em representar o comportamento dos dispositivos de controle do escoamento. Os resultados obtidos confirmaram a necessidade de revisão nos mecanismos para controle da drenagem vigentes, bem como, as vantagens de aplicação de técnicas que apresentam abordagem mais integradora e de escala menor.

Estudo da influência do CIO2 sobre membranas de poliamida para osmose inversa

Água de alta pureza é utilizada para uma grande variedade de aplicações industriais, como na geração de vapor de alta pressão, na indústria de componentes eletrônicos e na fabricação de medicamentos. Os processos de separação por membranas (PSM), em particular a osmose inversa (OI), estão sendo cada vez mais utilizados na desmineralização de águas de uso industrial. As vantagens dos PSM, em relação aos processos convencionais, são que estes ocorrem sem mudança de fase, operam na temperatura ambiente e são altamente seletivos e modulares. Estes processos apresentam algumas limitações ao seu uso, sendo a principal o fouling das membranas, o qual pode ser devido à precipitação de substâncias, à adsorção ou até mesmo ao desenvolvimento microbiano. Este problema pode ser minimizado quando o sistema de OI é projetado e monitorado adequadamente, incluindo o pré o póstratamento da água. O desenvolvimento microbiano no sistema de membranas é um dos fatores que causa a maior perda de desempenho do sistema de OI. O seu controle é realizado através da utilização de agentes desinfetantes no pré-tratamento da água. O cloro é o agente oxidante mais utilizado na desinfeção da água e, mesmo em concentrações muito baixas (abaixo de 0,1 ppm), pode degradar a poliamida (PA), material amplamente utilizado na fabricação de membranas de OI. Tendo em vista este problema, o presente estudo tem como objetivo pesquisar um agente oxidante alternativo ao cloro, especificamente o dióxido de cloro, que possa ser mantido em baixas concentrações na corrente de alimentação do sistema de OI, sem danificar as membranas Os experimentos foram realizados em uma unidade de bancada de OI com escoamento tangencial, com módulo de membrana plana. Os efeitos de ClO 2 sobre a membrana de PA foram verificados a partir de alterações do seu desempenho. O desempenho da membrana de PA foi avaliado através de medidas de fluxo permeado, permeabilidade hidráulica e de retenção salina. Os resultados obtidos indicam que as membranas de PA são degradadas quando expostas a soluções contendo ClO 2 na concentração aproximada de 500 ppm. Nos experimentos onde a concentração do oxidante foi mantida em torno de 50 ppm, a degradação da membrana de PA exposta ao ClO 2 foi menor que a observada quando a membrana foi exposta ao cloro livre (aprox. 50ppm) em condições operacionais semelhantes. Observou-se ainda que pode existir uma relação entre o nível de degradação e a composição da alimentação. Como uma etapa complementar a este trabalho, foi acompanhada a partida de um sistema de OI industrial, no qual as membranas são de PA e a corrente de alimentação contém uma concentração residual de ClO 2 proveniente do sistema de pré-tratamento da água.

Simulação numérica da transferência simultânea de energia e umidade através do solo em um sistema trocador-armazenador de calor

O presente trabalho pesquisa o fenômeno da transferência simultânea de calor e umidade em solos insaturados que envolvem dutos enterrados. Estes dutos e o solo envolvente compõem o chamado sistema trocador-armazenador de calor no solo, que é muitas vezes utilizado como fonte complementar de aquecimento em estufas solares agrícolas. O funcionamento do sistema trocador-armazenador de calor é baseado na energia armazenada no solo durante os horários de máxima insolação, sendo que durante a noite parte desta energia é recuperada. Durante o dia o ar quente do meio interno da estufa solar é bombeado para dentro do feixe de tubos enterrados, que devolvem o ar mais frio na outra extremidade. Por outro lado, durante a noite o ar mais frio do meio interno da estufa é bombeado para dentro dos dutos, os quais efetuam troca térmica com o solo envolvente, que neste horário possui a temperatura mais elevada do sistema. O objetivo geral deste trabalho é resolver o problema transiente periódico e tridimensional da transferência simultânea de calor e umidade em solos não-saturados, que compõem o sistema trocador-armazenador de calor, utilizando a simulação numérica. Como objetivos secundários têm-se: o melhoramento do sistema de troca térmica, a quantificação da parcela de calor transportado pela difusão da umidade no solo e a análise dos campos de temperatura e de conteúdo de umidade, sendo que a análise dos campos de umidade permite verificar se existe formação de frentes de secagem significativas na vizinhança dos dutos durante os sucessivos períodos de aquecimento e resfriamento a que o sistema é submetido. Na resolução do problema em questão é empregado o modelo clássico de Philip e De Vries para a transferência simultânea de calor e massa em meios porosos insaturados Neste modelo, as equações de conservação de energia e massa obtidas trazem explicitamente as influências combinadas dos gradientes de temperatura e de conteúdo de umidade nos processos de transporte de calor e umidade. O sistema de equações diferenciais governantes do problema em questão é resolvido numericamente utilizando o Método dos Volumes Finitos e na discretização destas equações é usada uma integração temporal totalmente implícita. Todas as propriedades difusivas e termofísicas empregadas são consideradas variáveis com a temperatura e o conteúdo de umidade. Os dutos de seção transversal circular do sistema trocadorarmazenador de calor no solo, são modelados como dutos de seção transversal quadrada de área equivalente para que coordenadas cartesianas possam ser utilizadas nos modelos analisados. Neste trabalho são simulados quatro modelos computacionais associados ao sistema trocador-armazenador de calor no solo. Estes modelos são compostos por: um duto isolado, um duto com convecção, dois dutos isolados e dois dutos com convecção. A variação da temperatura do ar na entrada do(s) escoamento(s), assim como a temperatura do meio ambiente, para os modelos com convecção, é dada por uma senóide com uma amplitude de 14 ºC. No modelo de um duto isolado, são realizadas simulações utilizando várias combinações dos parâmetros do modelo em questão e os resultados, assim obtidos, são comparados com aqueles encontrados na literatura Visando melhorar o sistema de troca térmica dos modelos computacionais investigados, são selecionados valores e intervalos de valores recomendados para os parâmetros do modelo de um duto isolado. Para este modelo, com um diâmetro de 0,1 m, são escolhidos valores (ou intervalos de valores) recomendados: de 4 m/s para a velocidade do escoamento interno dentro do duto, de 0,25 para o conteúdo de umidade do solo, de 5 até 20 metros para o comprimento do duto e de 0,20 até 0,30 m para a distância entre centros do dutos. As simulações dos quatro modelos computacionais realizadas utilizando as várias combinações dos valores recomendados para os parâmetros destes modelos, mostrou que não há diferença significativa entre os valores de calor volumétrico armazenado no solo empregando a resolução acoplada das equações de energia e de massa e a resolução da equação da temperatura. Mesmo para os modelos de um e de dois dutos com convecção a diferença percentual encontrada foi insignificante. Finalmente, são apresentados e analisados os campos de temperatura e de conteúdo de umidade para os quatro modelos computacionais avaliados. Os perfis de temperatura e de conteúdo de umidade em diferentes horários mostraram que, durante o dia, o solo absorve calor dos escoamentos internos de ar e, uma vez que, junto à superfície dos dutos tem-se regiões de maior temperatura, há, conseqüentemente, uma migração da umidade nestas regiões. Durante a noite, ocorre o contrário, o solo fornece calor aos escoamentos dentro dos dutos, e, desta forma, as regiões próximas aos dutos apresentam níveis de conteúdo de umidade superiores ao inicial. Ainda, os perfis de conteúdo de umidade para todas as situações analisadas mostraram que, não há formação de frentes de secagem significativas nas proximidades dos dutos que compõem os quatro modelos computacionais avaliados.

Transferência de calor e controle de temperatura em tubos capilares utilizados em eletroforese capilar

Este trabalho tem por objetivo estudar a transferência de calor em tubos capilares cilíndricos utilizados na técnica de separação de moléculas denominada Eletroforese Capilar. Esta técnica é usada, por exemplo, na análise de biomoléculas e no sequenciamento de DNA, onde o controle da temperatura está diretamente ligado ao desempenho destes métodos e à qualidade dos resultados. Para empregar esta técnica, tensões elétricas da ordem de 20 kV são aplicadas entre as extremidades dos tubos capilares, que possuem normalmente 50 cm de comprimento, 350 µm de diâmetro externo e 50 µm de diâmetro interno, preenchidos por uma solução aquosa. Tais tensões geram uma corrente elétrica na solução, provocando aquecimento distribuído por Efeito Joule. Os tubos capilares são construídos em quartzo amorfo e protegidos por uma camada de material polimérico (poliimida). Para implementar o controle da temperatura, os tubos capilares são colocados em contato com um fluido de resfriamento. Num primeiro momento, os estudos são realizados por simulação numérica, empregando o Método dos Volumes Finitos em rotinas escritas em FORTRAN. São simulados casos onde os tubos são recobertos por camadas cilíndricas de materiais com uma condutividade térmica relativamente boa, com o objetivo de aumentar a superfície de troca de calor com o fluido de resfriamento. Como resultado, obtêm-se curvas da temperatura no centro dos tubos capilares em função do coeficiente de transferência de calor por convecção. Um caso de interesse é quando os tubos capilares são posicionados excentricamente ao recobrimento cilíndrico Num segundo momento, é utilizado o software de simulação numérica ANSYS CFX®, onde é simulado o resfriamento dos mesmos tubos capilares expostos a um escoamento transversal de ar a 15°C. Neste caso, também são aplicados os recobrimentos cilíndricos e, além disso, opta-se por simular o resfriamento de um arranjo de vários tubos (sistema multicapilar) dispostos entre placas de vidro, no formato de um sanduíche. Como resultados mais importantes salientam-se: a) o aumento do raio do recobrimento resulta no aumento da transferência de calor, fazendo com que a temperatura no núcleo do capilar fique estacionada em valores baixos que não comprometem as separações/análises; b) chegou-se a um valor de raio crítico da ordem de 10 mm para a condição de operação mais típicas na área da Eletroforese Capilar; c) as montagens com o tubo capilar concêntrico e excêntrico ao recobrimento não apresentam diferenças significativas no perfil de temperatura da solução tampão; e finalmente d) observa-se que o uso de duas placas de material dielétrico com os capilares posicionados em forma de sanduíche entre elas permite uma eficiente dissipação do calor gerado na solução tampão.

Avaliação da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais

O principal objetivo deste trabalho é estabelecer caminhos apropriados para a estimativa da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais. O conhecimento da eficiência tem importância fundamental no projeto e na avaliação do desempenho de colunas de destilação. Pesquisando a literatura, pôde ser identificada uma árvore de alternativas para compor o modelo de eficiência de prato, dependendo dos modelos de transferência de massa, do modelo de distribuição das vazões de líquido e vapor sobre o prato, do modelo de arraste de líquido, do modelo de equilíbrio da mistura multi-componente, dos modelos de propriedades físicas, do modelo da altura da espuma sobre o prato e da definição de eficiência. Neste trabalho, diferentes métodos para a predição da eficiência em pratos valvulados e pratos dualflow foram compostos e comparados contra dados de três colunas de destilação industriais sob diferentes condições operacionais. Os modelos foram inseridos no simulador Aspen Plus 12.1, em linguagem Fortran, junto com dados geométricos dos pratos, propriedades dos fluidos e dados de operação das colunas de destilação industriais. Para cada coluna foi escolhido o melhor pacote termodinâmico pela verificação dos perfis de temperatura e composições de topo e fundo obtidos via simulação contra os valores reais correspondentes das colunas de destilação industriais. Foi feita uma modificação no parâmetro da fração de furos que estão em jetting no modelo hidráulico da dispersão acima do prato de Garcia (1999). Essa modificação produziu resultados melhores na predição da fração de furos em jetting e eficiência dos pratos dualflow e resultados similares aos de Garcia (1999) para a eficiência dos pratos valvulados.

Ação do vento em coberturas isoladas

Coberturas isoladas são muito sensíveis a ação do vento e devem estar estruturalmente projetadas para suportar forças em duas direções: forças de sobrepressão e de sucção que se alternam conforme a incidência do vento. O objetivo deste trabalho é estudar a distribuição de pressões em um modelo de cobertura isolada a duas águas através de ensaios realizados em túnel de vento, verificando a influência da escala do modelo, o efeito do tipo de escoamento nas ações estáticas exercidas pelo vento e a influência da espessura do telhado do modelo. Os coeficientes de pressão foram determinados através de ensaios em túnel de vento de modelos de cobertura isolada em diferentes escalas: 1:75, 1:100 e 1:300. Foram obtidos coeficientes de pressão externa e interna para diferentes tipos de escoamento e ângulos de incidência de 0o, 45o e 90o. A partir dos resultados obtidos nos ensaios realizados conclui-se que a escala do modelo exerce uma forte influência nos resultados para todos os ângulos de incidência do vento e tipos de escoamento, sendo o parâmetro que mais influencia nos resultados em modelos reduzidos. Uma reprodução aceitável das ações estáticas do vento exige o emprego de um modelo com escala maior que 1:100 e que o ensaio seja com escoamento deslizante e turbulento.

Um estudo da otimização da geometria de um pára-quedas simplificado

Neste trabalho desenvolve-se um estudo numérico do fluxo de ar em torno da geometria de um pára-quedas tradicional simplificado, para alguns valores de Reynolds. O método baseia-se na solução das equações incompressíveis de Navier- Stokes discretizadas pelo método de diferenças finitas e integradas pelo método de Runge-Kutta. Utiliza-se o método dos contornos virtuais para representar a geometria numa malha cartesiana e o método de otimização não-linear dos poliedros flexíveis para otimização do coeficiente de arraste calculado através do código de dinâmica de fluidos computacional; esteé um método de busca multivariável, onde o pior vértice de um poliedro com n + 1 vérticesé substituído por um novo.

Efeitos in vivo e in vitro do ácido glutárico sobre parâmetros bioquímicos do metabolismo energético em cérebro médio, músculo esquelético e músculo cardíaco de ratos jovens

O ácido glutárico (AG) é o principal metabólito acumulado nos tecidos e fluidos corporais de pacientes afetados por acidemia glutárica tipo I (AG I), um erro inato do metabolismo da via catabólica dos aminoácidos lisina, hidroxilisina e triptofano causado pela deficiência severa da atividade da enzima glutaril-CoA desidrogenase. Clinicamente, os pacientes apresentam macrocefalia ao nascimento e uma hipomielinização ou desmielinização progressiva do córtex cerebral. Crises de descompensação metabólica com encefalopatia aguda ocorrem nestes pacientes principalmente entre 3 e 36 meses de vida, levando a uma marcada degeneração estriatal, que é a principal manifestação neurológica da doença. Depois de sofrer essas crises, os pacientes apresentam distonia e discinesia que progridem rapidamente e os incapacita para as atividades normais. Apesar dos sintomas neurológicos severos e achados neuropatológicos com atrofia cerebral, os mecanismos que levam ao dano cerebral na AG I são pouco conhecidos. O objetivo inicial do presente trabalho foi desenvolver um modelo animal por indução química de AG I através da injeção subcutânea do AG em ratos Wistar de forma que os níveis cerebrais deste composto atinjam concentrações similares aos encontrados em pacientes (~0,5 mM) para estudos neuroquímicos e comportamentais. Observamos que o AG atingiu concentrações no cérebro aproximadamente 10 vezes menores do que no plasma e 5 vezes menores do que nos músculos cardíaco e esquelético. O próximo passo foi investigar o efeito desse modelo sobre parâmetros do metabolismo energético no cérebro médio, bem como nos tecidos periféricos (músculo cardíaco e músculo esquelético) de ratos de 21 dias de vida Verificamos que a produção de CO2 a partir de glicose não foi alterada no cérebro médio dos ratos, bem como a atividade da creatina quinase no cérebro médio, músculo cardíaco e músculo esquelético. A atividade do complexo I-III da cadeia respiratória estava inibida em cérebro médio de ratos (25%), enquanto no músculo esquelético estavam inibidas as atividades dos complexos I-III (25%) e II-III (15%) e no músculo cardíaco não foi encontrada nenhuma inibição dos complexos da cadeia respiratória. Em seguida, testamos o efeito in vitro do AG sobre os mesmos parâmetros do metabolismo energético e observamos uma inibição das atividades do complexo I-III (20%) e da sucinato desidrogenase (30%) no cérebro médio na concentração de 5 mM do ácido. A produção de CO2, a partir de glicose e acetato, e a atividade da creatina quinase não foram alteradas pelo AG no cérebro médio dos animais. Assim, concluímos que o AG interfere no metabolismo energético celular, o que poderia explicar, ao menos em parte, a fisiopatogenia da AG I.