Desenvolvimento de um novo método de pré-concentração em linha em eletroforese capilar através de gradientes térmicos

Nos últimos dez anos, milhares de trabalhos foram publicados somente no desenvolvimento da técnica de eletroforese capilar (CE) e suas aplicações em ciências biológicas, química e em outras áreas. Apesar disto, muitos tópicos de pesquisa básica da CE ainda continuam sendo desenvolvidos. Algumas vantagens da CE sobre as demais técnicas de separação são marcantes, tais como: possibilidade de automação, rapidez na obtenção dos resultados e alto poder de resolução. A pequena quantidade de amostra que é necessária para uma análise é uma característica muito interessante no estudo de sistemas biológicos, sendo que normalmente são injetados no capilar, volumes de 5 a 50 nl de amostra. Por outro lado, esta reduzida quantidade de amostra utilizada, a pequena janela de detecção e as baixas concentrações dos analitos nas amostras biológicas, são fatores que desafiam os pesquisadores nesta área. Para contornar este problema diversos métodos de pré-concentração de amostra foram desenvolvidos. Neste trabalho, foi desenvolvido um método inédito de pré-concentração de amostras através de gradientes térmicos em CE. O princípio do método é concentrar o analito quando ele passa de uma zona de alta temperatura para uma zona de baixa temperatura. Um modelo teórico foi desenvolvido para auxiliar o planejamento experimental no que diz respeito à determinação das condições em que a corrida deve ser realizada (pH, tipo de tampão, temperatura) para aplicar a compressão térmica em um analito. Foi utilizado L-Lisina derivatizada com naftaleno 2,3-dicarboxialdeído (Lys/NDA) como analito modelo. Uma diferença de temperatura de 58 °C entre as duas zonas térmicas foi suficiente para comprimir em 2,5 vezes a banda da Lys/NDA em um tampão de baixo coeficiente térmico com o pH ajustado para 8,7. O método de compressão de banda por gradientes térmicos proposto neste trabalho é uma nova opção para aumentar a sensibilidade e a resolução em CE. Ao contrário dos métodos clássicos de pré-concentração, esse novo método pode ser aplicado em amostras tanto com alta ou baixa condutividade iônica, comprimir bandas de analitos aniônicos ou catiônicos e ser aplicado em corridas em solução livre ou não. Além disso, considerando que o controle de temperatura seja realizado de maneira automatizada, pode apresentar altas taxas de reprodutibilidade, além de ser de simples e de fácil aplicação, podendo ser empregado em análises de rotina. Diferentes LEDs (Light Emitting Diode) foram testado em detector por fluorescência induzida por LED. Além disso, um novo sistema de aquisição de dados e tratamento de sinal utilizando a placa de som de um PC (Personal Computer) e um amplificador Lock-in emulado por software foi montado e comparado com um sistema de aquisição de dados convencional. O equipamento de CE utilizado neste trabalho com esses componentes, apresentou uma elevada sensibilidade, na faixa de 0,5 à 1 fmol para os peptídeos e aminoácidos testados e foi superior ao sistema convencional em vários aspectos como: sensibilidade de detecção, faixa linear de detecção em concentração do analito, facilidade de operação e custo do sistema.

Estudo da perfusão pulmonar em crianças hospitalizadas com bronquite viral aguda por meio da cintilografia pulmonar perfusional quantitativa com 99mTC-MMA

Introdução: O conhecimento da distribuição da perfusão pulmonar pela cintilografia na bronquiolite viral aguda, pode auxiliar no entendimento das alterações no equilíbrio da ventilação - perfusão, peculiares a essa doença do lactente jovem. Objetivo: Avaliar o padrão de distribuição da perfusão pulmonar em pacientes hospitalizados com bronquiolite viral aguda por meio de cintilografia pulmonar perfusional quantitativa com macroagregado de albumina com tecnécio (99mTc-MAA), estabelecendo associação com as avaliações clínica e radiológica, bem como determinando o seu padrão evolutivo até a condição de normalidade. Tipo de estudo: Dois estudos prospectivos com enfoque diagnóstico: um transversal, comparativo, e um longitudinal, evolutivo, controlado. Pacientes e métodos: A amostra da pesquisa foi constituída por pacientes hospitalizados no Hospital de Clínicas de Porto Alegre com diagnóstico de bronquiolite viral aguda, no período de abril de 1998 a setembro de 2000, baseada em critérios clínicos de inclusão: idade entre 01 e 24 meses, com quadro respiratório obstrutivo de vias aéreas inferiores (primeiro episódio de sibilância expiratória de início súbito, com sinais de coriza, tosse irritativa, hipertermia, taquipnéia, tiragem, batimentos de asa de nariz, esforço expiratório), com gravidade suficiente para determinar a hospitalização e cujos pais aceitaram participar do estudo. Todos os pacientes da pesquisa foram submetidos à avaliação clínica, radiológica e da perfusão pulmonar com o radiofármaco. A cintilografia foi realizada na condição de crise (primeiras 24 horas da admissão) e na convalescência (depois de 7 dias da alta hospitalar). A quantificação do fluxo sangüíneo pulmonar, representada em valores percentuais, foi realizada em três áreas de interesse, nas projeções anterior e posterior, de ambos os pulmões. As comparações foram feitas entre ambos os pulmões e entre as condições de crise e controle, considerando as áreas de interesse e os gradientes entre elas e entre as projeções anterior e posterior das mesmas. Para análise comparativa das médias foi utilizado o teste t de Student para amostras pareadas, considerando o nível de significância de 0,05. Resultados: Iniciaram o estudo transversal 38 pacientes e permaneceram no estudo longitudinal 19 pacientes; da amostra total, 22 eram do sexo masculino. A idade variou de 1 a 8 meses (média 2,8 meses). A distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar regional foi maior na região superior do pulmão esquerdo (PE) em relação ao pulmão direito (PD), na crise (P < 0,001), e maior na região média do PD, no controle. Os gradientes de distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar entre as regiões superior e média e superior e inferior foi maior no PE, na crise e no controle (P < 0,05). O gradiente de distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar entre as regiões média e inferior foi maior no PD, na crise e no controle. O gradiente de distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar no eixo ântero-posterior na região superior foi > 1,0 em ambos os pulmões, na crise, e apenas no PE, no controle; na região média, foi > 1,0 em ambos os pulmões, na crise e no controle; na região inferior, foi > 1,0 apenas no PD, na crise e no controle (P < 0,05). A distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar, comparada entre crise e controle, não mostrou diferença em quaisquer das regiões ou dos gradientes avaliados. Não houve associação entre o padrão de distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar regional na crise com a avaliação clínica ou com a avaliação radiológica dos pacientes. Conclusão: não se evidenciou uma distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar com caraterística de expressar o padrão da relação ventilação-perfusão em lactentes jovens hospitalizados com bronquiolite viral aguda. Ocorreu apenas uma tendência de redirecionamento da distribuição do fluxo sangüíneo pulmonar para as regiões superiores.

Análise estática e dinâmica, linear e não-linear geométrica, através de elementos hexaédricos de oito nós com um ponto de integração

Para a análise estática e dinâmica, linear e não-linear de placas, cascas e vigas, implementa-se neste trabalho o elemento hexaédrico com integração reduzida, livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento e que não apresenta modos espúrios. Na formulação do elemento, utiliza-se apenas um ponto de integração. Desta forma, a matriz de rigidez é dada de forma explícita e o tempo computacional é significativamente reduzido, especialmente em análise não-linear. Os modos espúrios são suprimidos através de um procedimento de estabilização que não exige parâmetros especificados pelo usuário. Para evitar o travamento de cisalhamento, desenvolve-se o vetor de deformações num sistema co-rotacional e remove-se certos termos não constantes nas componentes de deformações de cisalhamento. O travamento volumétrico é resolvido fazendo-se com que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente seja avaliada apenas no ponto central do elemento. Como a eliminação do travamento de cisalhamento depende de uma abordagem no sistema local, emprega-se um procedimento co-rotacional para obter o incremento de deformação no sistema local e atualizar os vetores de tensões e forças internas na análise não-linear Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se métodos diretos baseados na eliminação de Gauss ou métodos iterativos de Gradientes Conjugados Precondicionado elemento-por-elemento (EBE). Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise de casca, placas e vigas submetidas a grandes deslocamentos e grande rotações. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam elementos clássicos de placa e casca.

Otimização de pré-formas e matrizes em problemas bidimensionais de forjamento

Este trabalho apresenta uma sistemática para realizar a otimização numérica de pré-formas e de matrizes em problemas de forjamento axissimétricos e em estado plano de deformações. Para este fim, desenvolveu-se um código computacional composto basicamente de três módulos: módulo de pré-processamento, módulo de análise e módulo de otimização. Cada um destes foi elaborado acrescentando rotinas em programas comerciais ou acadêmicos disponíveis no GMAp e no CEMACOM. Um programa gerenciador foi desenvolvido para controlar os módulos citados no processo de otimização. A abordagem proposta apresenta uma nova função objetivo a minimizar, a qual está baseada em uma operação booleana XOR (exclusive or) sobre os dois polígonos planos que representam a geometria desejada para o componente e a obtida na simulação, respectivamente. Esta abordagem visa eliminar possíveis problemas geométricos associados com as funções objetivo comumente utilizadas em pesquisas correlatas. O trabalho emprega análise de sensibilidade numérica, via método das diferenças finitas. As dificuldades associadas a esta técnica são estudadas e dois pontos são identificados como limitadores da abordagem para problemas de conformação mecânica (grandes deformações elastoplásticas com contato friccional): baixa eficiência e contaminação dos gradientes na presença de remalhamentos. Um novo procedimento de diferenças finitas é desenvolvido, o qual elimina as dificuldades citadas, possibilitando a sua aplicação em problemas quaisquer, com características competitivas com as da abordagem analítica Malhas não estruturadas são tratadas mediante suavizações Laplacianas, mantendo as suas topologias. No caso de otimização de pré-formas, o contorno do componente a otimizar é parametrizado por B-Splines cujos pontos de controle são adotados como variáveis de projeto. Por outro lado, no caso de otimização de matrizes, a parametrização é realizada em termos de segmentos de reta e arcos de circunferências. As variáveis de projeto adotadas são, então, as coordenadas das extremidades das retas, os raios e centros dos arcos, etc. A sistemática é fechada pela aplicação dos algoritmos de programação matemática de Krister Svanberg (Método das Assíntotas Móveis Globalmente Convergente) e de Klaus Schittkowski (Programação Quadrática Sequencial – NLPQLP). Resultados numéricos são apresentados mostrando a evolução das implementações adotadas e o ganho de eficiência obtido.

Estudo de variabilidade espacial da vegetação no banhado do Taim, RS

O presente estudo avalia a aplicação em ambiente de banhados, especificamente no Banhado do Taim, de metodologia existente de investigação da continuidade espacial de variáveis através da análise preliminar de variogramas experimentais de semivariância. A variável utilizada foi a Diferença Normalizada das bandas do infravermelho próximo e vermelho (Landsat TM) - NDVI, em 10 datas, de 1987 a 2003. A verificação de dependência espacial neste estudo teve por fim definir o melhor delineamento de amostragem, para caracterizar parâmetros de populações, de forma que os dados não sejam autocorrelacionados e possibilitem o tratamento estatístico adequado para a inferência. As áreas escolhidas para a análise foram a região central e sul do banhado. Os resultados mostraram a existência de gradientes e padrões em todas as regiões estudadas. Os alcances dos patamares, quando ocorreram, variaram de 450 a 1600m. Este estudo evidenciou que a variografia por análise de semivariância realiza um papel importante ao quantificar e identificar patamares de variância, o alcance em que eles ocorrem quando ocorrem, assim como também ao identificar as direções de anisotropia do processo. Conclui, neste sentido que um delineamento amostral que considere a autocorrelação dos dados no espaço pode ser efetivamente melhorado pela variografia preliminar da variável de interesse ou de variável bem correlacionada com esta como no caso do NDVI com aspectos de vegetação.

Simulação numérica da interação de escoamentos tridimensionais de fluidos compressíveis e incompressíveis e estruturas deformáveis usando o método de elementos finitos

Neste trabalho apresenta-se um algoritmo para a simulação de problemas tridimensionais de interação fluido-estrutura utilizando a técnica de elementos finitos. Um esquema de Taylor-Galerkin de dois passos e elementos tetraédricos lineares são empregados para o fluido, que pode ser compressível ou incompressível. É adotada uma formulação lagrangeana-euleriana arbitrária (ALE), compatível com o movimento da interface fluidoestrutura. Um método ftacionado de correção de velocidade é utilizado para os fluidos incompressíveis. A estrutura é analisada usando elementos triangulares com três nós e seis graus de liberdade por nó (três componentes de deslocamentos e três componentes de rotação). Os efeitos da não-linearidade geométrica são incluídos. O método de Newmark é empregado para integrar no tempo as equações dinâmicas de equilíbrio, usando-se uma descrição lagrangeana atualizada. O sistema de equações alge'bricas é solucionado através do método dos gradientes conjugados e o sistema não-linear, resultante de deslocamentos e rotacões finitas da estrutura, é solucionado com um esquema incremental-iterativo. O código é otimizado para aproveitar as vantagens do processamento vetorial.

Desenvolvimento de procedimento analítico para determinação de fármacos e pesticidas em amostra aquosas ambientais

O presente trabalho conjuga estudo de fármacos e pesticidas em nível de traços como poluentes no meio aquoso, envolvendo o uso de cromatografia líquida com detector espectrofotométrico na região do ultravioleta (HPLC-UV) para fármacos e cromatografia líquida com detector espectrométrico de massas (LC-ESI-MS-MS) para pesticidas. Quatro fármacos (antibióticos), a saber: ampicilina, amoxilina, tetraciclina e cefalexina, foram avaliados em presença de diversas fases móveis, que foram selecionadas de acordo com a melhor performance cromatográfica, sendo que ampicilina e amoxilina apresentaram melhor performance cromatográfica na mesma fase móvel. Para extração em fase sólida dos fármacos amoxilina e ampicilina foram avaliados três fases comerciais: LC- 18 (SUPELCLEAN), Supelclean TM ENVI TM-Chrom P, Abselut NEXUS. Para os fármacos cefalexina e tetraciclina, além das fases comercias foram avaliadas três novas fases a base de sílicas funcionalizadas com zirconocenos: (MeCp)2ZrCl2, (nBuCp)2ZrCl2 e (iBuCp)2ZrCl2. Amoxilina e ampicilina não apresentaram boas recuperações nas fases e eluentes estudados. Para tetraciclina e cefalexina, a fase comercial Chrom P apresentou boas recuperações quando utilizados os solventes metanol e a mistura 1% de solução aquosa de ácido acético e metanol (60:40), respectivamente. Com relação aos pesticidas, diversas classes (triazinas, feniluréias, organofosforados, anilina, ácidos, molinato e propanil) foram estudadas, somando um total de 20 pesticidas. Três colunas foram avaliadas em diferentes gradientes. Foi selecionada a coluna Purospher START RP e o gradiente acetonitrila-água. Triazinas, feniluréias, organosfosforados, anilinas e o pesticida propanil foram determinadas em modo de ionização spray eletrônico positivo, os pesticidas ácidos e propanil foram determinados em modo de ionização spray eletrônico negativo. Para cada pesticida foi encontrada duas transições (íon produtor-íon produzido) e confirmadas por MRM (Multiple Reaction Monitoring). O método apresentou linearidade com coeficientes de correlação maiores que 0,99. Uma metodologia para extração em fase sólida on line foi também desenvolvida. Essa metodologia apresentou-se altamente sensível (limites de detecção entre 0,040 e 2,794 ng L-1), simples rápida (45 minutos por análise) e precisa (desvio padrão relativo entre 1,99 e 12,15 %).

Investigação do comportamento de concretos em temperaturas elevadas

Os concretos de alta resistência, produzidos com reduzidas relações água/aglomerante, constituem um avanço que está cada vez mais difundido na engenharia civil, dadas suas características técnicas atraentes, relacionadas aos ganhos em termos de resistência mecânica e durabilidade. No entanto, persistem ainda dúvidas relacionadas ao comportamento deste material frente a elevadas temperaturas. As mesmas derivam da microestrutura muito compacta e da baixa permeabilidade a líquidos e gases destes concretos. Estas características podem conduzir a desplacamentos explosivos sob certas condições térmicas e mecânicas, tais como as vigentes durante o rápido aquecimento do concreto em casos de incêndios. O acréscimo de pressão nos poros, devido à evaporação de água e às tensões geradas pelos gradientes de deformações térmicas, criam condições para a ocorrência destes desplacamentos. Além disto, o material concreto sofre alterações microestruturais consideráveis durante o aquecimento, que acabam influenciando suas propriedades macroestruturais, tais como resistência mecânica e porosidade. Estas alterações apresentam natureza física e química, envolvendo a perda de água, a ocorrência de expansões e/ou contrações térmicas e as modificações no arranjo cristalino de alguns constituintes. A superposição destes efeitos pode reduzir substancialmente a resistência dos elementos estruturais, levando edificações ao colapso. Pesquisas relacionadas ao tema são usualmente voltadas ao monitoramento dos sinais externos de degradação, tais como microfissuras, expansões e desplacamentos Já as alterações físico-químicas da microestrutura do material são menos examinadas, embora sejam as razões primárias do processo de degradação pela exposição ao calor. Nesta pesquisa, analisam-se as alterações microestruturais e as perdas de resistência de pastas, argamassas e concretos em virtude do aquecimento. Avalia-se ainda a eficiência da adição de fibras de polipropileno ao concreto, para controlar os desplacamentos. Os resultados indicam que o fenômeno do desplacamento explosivo realmente inspira cuidados, mas que o emprego das fibras pode minimizar o mesmo, contribuindo para o acréscimo da resistência residual. Ademais, os dados desta pesquisa contribuem para o desenvolvimento de metodologias de projeto mais adequadas às estruturas frente a incêndios. Palavras chave: concreto de alta resistência, desplacamentos, altas temperaturas, incêndio.

Efeito in vitro do guanidino acetato sobre as atividades da Na+, K+-ATPase e da acetilcolinesterase em cérebro de ratos jovens

A deficiência de guanidino acetato metiltransferase (GAMT) é um erro inato do metabolismo da creatina caracterizado por hipotonia muscular, movimentos extrapiramidais involuntários e epilepsia. A doença é bioquimicamente caracterizada por acúmulo de guanidino acetato e deficiência de creatina e fosfocreatina nos tecidos dos pacientes afetados. Os mecanismos de disfunção neurológica que ocorrem nessa doença ainda são desconhecidos. A Na+,K+-ATPase desempenha um papel fundamental no sistema nervoso central (SNC), sendo responsável pela manutenção dos gradientes iônicos e pela propagação do impulso nervoso, consumindo cerca de 50% do ATP formado no cérebro. A acetilcolinesterase (AChE) é uma importante enzima regulatória que controla a transmissão de impulsos nervosos através de sinapses colinérgicas pela hidrólise da acetilcolina, e apresenta um papel fundamental na cognição. Com o propósito de ampliar o conhecimento sobre os mecanismos fisiopatológicos da deficiência de GAMT, esse trabalho teve como objetivo investigar o efeito do guanidino acetato, o principal metabólito acumulado na deficiência de GAMT, sobre as atividades das enzimas Na+,K+-ATPase, Mg2+-ATPase e AChE em estriado de ratos. A cinética de inibição da Na+,K+-ATPase causada pelo guanidino acetato também foi estudada. Além disso, investigamos o efeito in vitro do guanidino acetato sobre as atividades da Na+,K+-ATPase, Mg2+-ATPase e da AChE de hipocampo de ratos. Nossos resultados mostraram que o guanidino acetato não altera as atividades da AChE e Mg2+-ATPase. No entanto, a atividade da Na+,K+-ATPase foi inibida por esse composto guanidínico (CG), e a análise cinética mostrou uma inibição do tipo acompetitiva. Também foi demonstrada uma interação entre o guanidino acetato e o ácido arginínico, sugerindo um sítio comum de ligação entre esses dois compostos na Na+,K+-ATPase. Os resultados mostraram que, o guanidino acetato inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase in vitro mas não alterou as atividades da Mg2+-ATPase e da AChE. Considerando que o guanidino acetato e outros compostos guanidínicos (CG) induzem a formação de espécies reativas de oxigênio e que a Na+,K+-ATPase e a AChE são inibidas por radicais livres, estudamos o efeito da pré-incubação de homogeneizado de hipocampo de ratos na presença de guanidino acetato sobre a atividade dessas enzimas. Além disso, o efeito da pré-incubação de homogeneizado de ratos com guanidino acetato foi investigado na presença e ausência de antioxidantes, tais como glutationa (GSH), trolox, taurina e L-NAME. A pré-incubação de homogeneizado de hipocampos na presença de guanidino acetato inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase, mas não alterou a atividade da Mg2+-ATPase. No entanto, L-NAME e taurina foram capazes de prevenir tal efeito. Dessa forma, propõem-se que a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase pelo guanidino acetato seja um dos mecanismos envolvidos na disfunção neuronal observada em pacientes com deficiência de GAMT.

Análise estratigráfica da formação Sergi, Campo de Fazenda Bálsamo, Bacia do Recôncavo, Bahia

A Formação Sergi é composta por uma espessa sucessão de depósitos fluviais, eólicos e lacustres relacionados à sedimentação jurássica pré-rifte da Depressão Afro- Brasileira. Com base em dados de subsuperfície (testemunhos e perfis), foram reconhecidas três unidades deposicionais na Formação Sergi no Campo de Fazenda Bálsamo, Bacia do Recôncavo. A Seqüência Ia interdigita-se com os pelitos do Membro Capianga e o seu limite inferior não foi determinado. Depósitos flúvio-lacustres e lençóis de areia eólicos sinalizam a franca progradação de sistemas fluviais distais, com pontuadas retrogradações lacustres e eventuais acumulações eólicas relacionadas a condições ambientais áridas e semi-áridas. A arquitetura tabular dos depósitos reproduz suaves gradientes de amplas áreas recortadas por fluxos estabelecidos em canais pouco estáveis e pobremente definidos. O seu registro relaciona-se a subidas do nível de base estratigráfico, em momentos que as taxas de suprimento sedimentar excederam as taxas de criação de espaço de acomodação, ou, de outro modo, pela progressiva redução nas taxas de subida do nível de base. A Seqüência Ib é constituída por associações de depósitos de fluxos fluviais efêmeros, lacustres e dunas, interdunas e lençóis de areia eólicos. O contato inferior é marcado por um consistente pacote eólico que denota um expressivo rebaixamento do nível de base estratigráfico, enquanto que o superior corresponde a uma superfície erosiva de caráter regional com a Seqüência II que lhe sobrepõe ou, quando da ausência desta, diretamente com os pelitos da Formação Itaparica, unidade litoestratigráfica imediata. Depósitos de dunas e interdunas eólicas na base do intervalo tiveram sua preservação assegurada pela subida do lençol freático, agente que também abasteceu corpos lacustres nas áreas topograficamente rebaixadas do campo de dunas. Seguida aos pontuais fluxos fluviais efêmeros desenvolvidos em canais rasos e pouco estáveis nas épocas mais úmidas, passavam-se longos períodos de rigor climático favoráveis aos processos eólicos. A dinâmica fluvial impôs à geometria deposicional da sucessão uma forma de corpos arenosos amalgamados, pacotes eólicos descontínuos e níveis pelíticos lenticulares. O modelo evolutivo estratigráfico para a Seqüência Ib é similar ao da Seqüência Ia, porém com variações na taxa de subida do nível de base estratigráfico ao longo do tempo. A Seqüência II ocupa a porção superior da Formação Sergi. Sua ocorrência é restrita na área de estudo se confrontada com outras partes da bacia, mas, nem por isso é destituída de importância. Suas características litológicas indicam continuidade dos processos deposicionais em sistemas fluviais de canais entrelaçados e baixa sinuosidade, supostamente associados a condições perenes e mais úmidas, com poucas evidências de variações extremas na descarga. Em resposta às baixas taxas de criação de espaço de acomodação, o registro sedimentar de uma complexa rede de canais multilaterais e multiepisódicos se manifesta em corpos arenosos amalgamados, com baixo potencial de preservação dos depósitos extracanais. A drástica mudança no estilo fluvial teria vínculo com severas mudanças climáticas, bem como a reorganização da drenagem em conseqüência de primitivas manifestações do tectonismo que atingiu seu auge no Eocretáceo, durante o rifteamento da bacia.

Padrões de espécies e tipos funcionais de plantas lenhosas em bordas de floresta e campo sob influência do fogo

Mosaicos naturais de floresta e campo são freqüentes no sul do Brasil, apesar das condições climáticas em geral serem favoráveis às formações florestais. Os campos portanto têm sido considerados um tipo de vegetação relictual de um clima mais frio e seco. Dados paleopalinológicos têm confirmado a hipótese de expansão florestal proposta por Lindman e Rambo com base em evidências fitogeográficas. Porém, fogo e pastejo têm sido utilizados no manejo dos campos, limitando o estabelecimento de árvores em áreas de campo, e parecem ser essenciais para a existência dos campos num clima úmido. Mudanças na intensidade ou freqüência do fogo ou do pastejo podem permitir o adensamento de espécies lenhosas em comunidades campestres. Todavia, os processos envolvidos são influenciados pelas condições locais e tipo de espécies pioneiras. Esta tese aborda padrões espaciais de transição da floresta ao campo, na ausência de pastejo, porém sob diferentes condições locais relacionadas à exposição do relevo (norte, sul, sudoeste) e ao fogo. Os dados abrangem arbustos e árvores pela composição de espécies e tipos funcionais de plantas (plant functional types, PFTs), e variáveis do solo em bordas de floresta-campo, sob diferentes períodos de tempo transcorrido desde a última queimada nas áreas de campo. Dados sobre composição, diversidade, categoria de plantas (que rebrotam e não rebrotam) e PFTs foram analisados de acordo com o período de tempo sem fogo em dois levantamentos realizados em anos consecutivos. O objetivo desta última análise foi descrever como reagem as plantas lenhosas em áreas de campo freqüentemente queimadas, num contexto de ecótonos de floresta-campo O estudo foi conduzido no Morro Santana (30°03’ S, 51°07’ W, altitude máxima: 311m), Porto Alegre, RS, Brasil. A vegetação da área apresenta mosaicos de floresta-campo. Os dados foram coletados em seis pares de transecção (4,5 x 58,5 m cada) perpendiculares à borda florestacampo. Cada transecção era composta por seis quadros grandes (LP= 20,25 m²) consecutivos na floresta e sete no campo. Em cada um dos LP, foram instalados três quadros pequenos (SPs) consecutivos, a fim de medir todos os indivíduos iguais ou maiores que 10 cm de altura. Nos LPs, o critério de inclusão foi a altura mínima de 80 cm. Uma queimada experimental foi realizada nos quadros de campo, considerando sempre uma transecção de cada pa r, antes da coleta dos dados. Ao todo foram amostradas 124 espécies lenhosas de 42 famílias. Destas, 90 espécies foram amostradas nos quadros da floresta e 76 nos quadros do campo, das quais 44 foram comuns a ambas as formações (espécies típicas de borda ou pioneiras). No interior da floresta, plântulas e indivíduos jovens de árvores foram significativamente mais abundantes nos quadros próximos da borda, onde os índices de diversidade, eqüidade e riqueza também foram maiores. Os gradientes da floresta ao campo foram analisados como trajetórias de composição em um espaço de ordenação multidimensional. Diferenças nos padrões espaciais reveladas entre locais com exposição distinta foram evidenciadas. Bordas abruptas ocorreram principalmente nas transecções de exposição sul e sudoeste, enquanto transições mais graduais foram observadas no norte As condições do solo também diferiram em relação às exposições predominantes, porém os principais parâmetros variaram conforme a distância espacial do limite da floresta. Assim, apesar dos padrões de vegetação diferirem conforme a exposição predominante, o fator mais importante na explicação dos padrões foi a distância do limite florestal, não somente per se, mas por todos parâmetros correlacionados que variam no gradiente. Em relação aos dois levantamentos realizados em áreas de campo, 31 espécies arbustivas de campo e 45 florestais foram analisadas, das quais 65,8% tinham capacidade de rebrotar. A composição de espécies diferiu com o tempo após o fogo. Densidade, riqueza e diversidade foram menores nos quadros recentemente queimados, principalmente nos sítios com exposição sul. Considerando arbustos de campo, a riqueza e a densidade foram maiores nos quadros não queimados há um e dois anos do que naqueles há mais de três anos. Comparando arbustos com e sem capacidade de rebrotar, os que rebrotam tiveram sempre maior densidade Árvores com capacidade de rebrote predominaram nas áreas com exposição norte, apresentando densidades similares, independente do tempo após o fogo. Porém, árvores sem capacidade de rebrote apresentaram maior densidade nos quadros não queimados. Diferenças na dinâmica de recrutamento de arbustos ou árvores uni- ou multi-caulinares também foram detectadas. Nas análises com base em PFTs, foram identific ados nove PFTs florestais com máxima associação com a variável distância da borda. A habilidade de rebrote foi o principal atributo de plantas florestais que colonizam áreas de campo. A diversidade de PFTs foi maior nos quadros próximos da borda que no interior da floresta. Quatro PFTs foram identificados, entre espécies lenhosas florestais e campestres, com máxima associação com o tempo decorrido após o fogo nas áreas de campo. Alguns dos principais aspectos descritos no parágrafo anterior foram corroborados. Arbustos altos com base uni-caulinar predominaram nas áreas não queimadas (3-4 anos), enquanto arbustos baixos com base multi-caulinar predominaram nas áreas recentemente queimadas (3 meses a 1 ano). PFTs florestais ocorreram nos quadros da borda ou como adultos estabelecidos no campo, não sendo afetados pelo fogo. Com base nos principais resultados, as seguintes conclusões são possíveis: A alta proporção de espécies com capacidade de rebrote nas áreas de campo e a alta taxa de recrutamento das demais espécies caracterizam comunidades com distúrbios freqüentes e espécies bem adaptadas. O regime de fogo com intervalos de dois a três anos não impede o adensamento de arbustos do campo, porém retarda o avanço de espécies arbóreas florestais, exceto em sítios bastante próximos a borda ou em “ilhas” protegidas do fogo intenso PFTs lenhosos de áreas de campo, associados com os intervalos de fogo, sugerem que atributos facilmente mensurados são suficientes para avaliar a dinâmica pós-fogo em comunidades de espécies lenhosas. PFTs florestais nas áreas de campo se restringem àqueles com capacidade de rebrote, para sobreviver às queimadas recorrentes. Com base nas estratégias das plantas, nos PFTs e no padrão espacial das espécies nas bordas de floresta-campo sob influência freqüente do fogo, nós reforçamos a presença de dois mecanismos principais como formas de expansão florestal. Um deles refere-se ao adensamento gradual de espécies arbóreas junto à borda, em áreas cujo intervalo de tempo sem fogo é maior. Outro está relacionado ao recrutamento de árvores pioneiras isoladas no campo, freqüentemente próximo de matacões, onde menor biomassa de gramíneas conduz a menor intensidade do fogo. O fogo é portanto um fator de prevenção da expansão florestal sobre as áreas adjacentes de campo nas condições atuais de clima úmido. O presente regime de distúrbio permite a manutenção de uma elevada biodiversidade na paisagem dos morros de Porto Alegre pela co-ocorrência de ecossistemas ricos em espécies distintas (campos e florestas); a supressão de queimadas pode alterar o mosaico de tipos de hábitat, aumentando a proporção de áreas florestais.

População estelar em galáxias ativas versus não ativas : o papel das novas gerações de estrelas

Esta tese apresenta o estudo da população estelar nuclear e extranuclear de uma amostra de galáxias ativas próximas (trinta e sete galáxias Seyfert 2 e vinte e quatro rádio-galáxias); e de uma amostra de controle de galáxias não ativas (onze elípticas: sete lenticulares e dezoito espirais). Foram para isto utilizados espectros óticos de fenda longa com boa razão sinal-ruído obtidos em telescôpios com aberturas de 1;5m a 4m. As regiões amostradas nas extrações correspomlem nas galáxias a 100-2000 parsecs (pc), com um valor mediano de 800 pc. A fim de verificar se existe relação entre a presença de formação estelar recente e a atividade nuclear; foram determinadas as idades das populações estelares da região nuclear e circumnuclear destas galáxias; utilizando o método de síntese espectral. Também foi verificada a infiuência do núcleo ativo sobre a população circunmclear; através do estudo da diluição das larguras equivalentes nucleares em relação àquelas de fora do núcleo. Um dos aspectos mais relevantes do presente estudo é a inclusão de uma amostra de controle de galáxias não ativas em um nÚmero comparável ao de galáxias ativas. O estudo conjunto de uma amostra de controle serviu para quantificar as diferenças obtidas dos espectros - em particular no contínuo e na população estelar das galáxias devido a existência da atividade nuclear. Os principais resultados são os que seguem: Uma grande fração de galáxias Seyfert 2 apresenta formação estelar recente (com idades iguais ou inferiores a 100 milhões de anos), tanto no núcleo quanto fora dele. Por outro lado, as rádio-galáxias em geral são dominadas por populações velhas e de idade intermediária (10 e 1 bilhão de anos); as populações jovens são significativas em apenas 10% destes objetos Em vários aspectos, galáxias Seyfert 2 e rádio-galáxias apresentam características diferentes. As primeiras apresentam resultados da síntese bem mais diversificados do que as últimas; tanto em termos de contribuição das populações de diferentes idades, quanto em relação ao comportamento dos gradientes de população estelar e dos avermelhamentos internos das galáxias. As galáxias Seyfert 2 apresentam uma diversidade de populações bastallte grande; e em geral essas populações são muito diferentes daquelas encontradas em galáxias não ativas lenticulares e espirais. Apesar das rádio-galáxias apresentarem uma pequena diversidade de populações estelares e, aparentemente, populações semelhantes àquelas encontradas em galáxias não ativas elípticas e lenticulares, elas têm populações levemente mais jovens do que as encontradas nas galáxias não ativas, sob a forma de uma contribuição maior da população de 1 bilhão de anos. Nenhuma rádio-galáxia Fanaroff-Riley tipo I apresenta contribuição significativa de populações mais jovem; do que 1 bilhão de anos: enquanto que em uma ou duas rádio-galáxias FRI isso ocorre. Esse resultàdo sugere que existe uma pequena diferença entre a população estelar das rádio-galáxias FRI e FGII estudadas. Essa diferença precisa ser melhor estudada, através de uma amostra de rádio-galáxias maior, para se verificar se não é originada apenas pelo pequeno número de objetos analisados em cada grupo Para as galáxias Seyfert 2, os resultados encontrados são consistentes com um cenário evolutivo 1 onde uma interação provocaria a queda do gás na direção do núcleo provocando um ou mais episódios de formação estelar e iniciando também a atividade nuclear. Enquanto a formação estelar é dominante, as assinaturas da interação são ainda visíveis e o espectro apresenta as características de uma população jovem e linhas de emissão intemediárias entre aquelas de galáxias Seyfert 2 e de galáxias "Starlmrst". A partir do momento em que o episóidio de formação estelar se enfraquece, o espectro passa a ser dominado por características de uma população mais velha e com linhas de emissão típicas de uma galáxia Seyfert. Dentro do cenário acima, a diversidade de populações encontrada pode então ser explicada como sendo devida a diferentes estágios evolutivos da interação; além disso: um outro fator importante parece ser a quantidade de gás disponível; se esta quantidade for muito pequena, pode não ocorrer o disparo de formação estelar. No caso das rádio-galáxias, as interações que teriam originado a atividade nuclear parecem ter ocorrido há mais tempo (1 bilhão de anos atrás para a maioria dos objetos estudados), sugerindo um maior intervalo de tempo entre a interação e o disparo da atividade rádio do que entre a interação e a atividade Seyfert.

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.

Análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados usando elementos finitos hexaédricos de oito nós com integração reduzida

Neste trabalho implementou-se o elemento hexaédrico com um ponto de integração para análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados com ou sem enrijecedores. O elemento está livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento, não apresentando modos espúrios. São também incluídos problemas com não-linearidade geométrica A matriz de rigidez e de massa são dadas de forma explícita, reduzindo o tempo computacional, especialmente na análise não-linear. Para evitar o travamento de cisalhamento as componentes de deformações são referidas a um sistema co-rotacional. O travamento volumétrico é também eliminado, já que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente é avaliada apenas no ponto central do elemento. Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se um método direto baseado na eliminação de Gauss ou um método iterativo de gradientes conjugados com precondicionamento executado através da eliminação incompleta de Choleski. Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito ou implícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Para análise não-linear utiliza-se o Método Generalizado de Controle dos Deslocamentos. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise linear e não-linear de placas e cascas de materiais laminados. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam diferentes elementos de placas e cascas.

Efeito do tamanho de partícula e da altura de colheita das plantas de milho (Zea mays L.) sobre perdas, valor nutritivo de silagens e desempenho de novilhos confinados

O experimento de campo foi conduzido no Núcleo de Produção Animal (NUPRAN) da Universidade Estadual do Centro Oeste do Paraná (UNICENTRO) com o objetivo de avaliar o efeito do tamanho de partícula (pequena: entre 0,2 e 0,6 cm ou grande: entre 1,0 e 2,0 cm) e da altura de corte das plantas de milho para ensilagem (baixo:15 cm ou alto: 39 cm), sobre perdas, valor nutritivo das silagens e desempenho animal em confinamento, constituindo-se os tratamentos: T1 – silagem de partícula pequena com altura de corte baixo; T2 – silagem de partícula grande com altura de corte baixo; T3 – silagem de partícula pequena com altura de corte alto; e T4 – silagem de partícula grande com altura de corte alto. Foram utilizados 36 novilhos inteiros da raça Charolês, com idade média de doze meses e com peso vivo médio inicial de 355 kg. O confinamento compreendeu 84 dias de avaliação. As silagens foram fornecidas ad libitum em dietas com uma relação volumoso:concentrado de 67:33. A colheita à altura de 15,2 cm propiciou incremento (P<0,05) de 7,1% na produção de matéria seca ensilável em relação à altura de corte de 38,6 cm. A silagem de milho produzida a partir de plantas cortadas à 38,6 cm apresentou menores teores de fibra em detergente neutro e maior concentração de energia digestível. Partículas de tamanho pequeno determinaram maior eficiência de compactação da massa ensilada, diminuindo gradientes de temperatura entre meio ambiente e silagem e de pH na desensilagem, frente às silagens de partículas grandes. A silagem com tamanho de partícula grande resultou em maiores (P<0,05) perdas físicas na desensilagem e durante a alimentação dos animais confinados. Embora a colheita das plantas de milho a 38,6 cm tenha melhorado o valor nutritivo da silagem, as variáveis relativas ao consumo de alimentos, ao ganho de peso médio diário e à conversão alimentar não foram afetadas (P>0,05). Mesmo reduzindo o tempo de ruminação dos animais (P<0,05), recomenda-se a inclusão de silagem de milho colhida à altura de 38,6 cm com tamanho de partícula pequena na dieta de bovinos jovens em confinamento, por proporcionar melhor lucratividade no sistema de produção. O uso de silagens de milho colhidas às alturas tanto de 15,2 cm ou de 38,6 cm, porém com tamanho de partícula pequena na produção de superprecoce resulta em maior rendimento de carcaça e menores perdas no resfriamento.