Modelagem mecânica e aproximação por métodos estabilizados de escoamentos multicomponentes

Este estudo foi motivado pela possibilidade de se empregar os conhecimentos da engenharia mecânica na solução de problemas de engenharia de alimentos por métodos numéricos, assim como pela utilização da dinâmica dos fluidos computacional (CFD) em mais um campo de pesquisa. A idéia básica foi a aplicação do método de elementos finitos na solução de problemas de escoamentos envolvendo mistura de diferentes componentes. Muitos alimentos apresentam-se como fluidos, e seu comportamento material pode ser newtoniano ou não newtoniano, às vezes descrito por relações constitutivas bastante complexas. Utilizou-se uma teoria de misturas apoiada nos conceitos de mecânica do contínuo para a modelagem mecânica do que se passou a considerar como um sistema multicomponente. Necessitou-se de uma detalhada revisão sobre os postulados clássicos da mecânica para que se pudesse recolocá-los, com alguma segurança e embasamento teórico, para sistemas multicomponentes. Tendo em mãos a modelagem do balanço de momentum e massa em sistemas multicomponentes, pôde-se aproximar estas equações através do método de elementos finitos. A literatura aponta que o método clássico de Galerkin não possui a eficiência necessária para a solução das equações de escoamento, que envolvem uma formulação mista onde se faz necessário tomar compatíveis os subespaços de velocidade e pressão, e também devido à natureza assimétrica da aceleração advectiva, o que também aparece como uma dificuldade na solução de problemas de advecçãodifusão, nos casos de advecção dominante. Assim, fez-se uso do método estabilizado tipo GLS, o qual supera as dificuldades enftentadas pelo método de Galerkin clássico em altos números de Reynolds, adicionando termos dependentes da malha, construídos de forma a aumentar a estabilidade da formulação de Galerkin original sem prejudicar sua consistência. Os resultados numéricos dividem-se em três categorias: problemas de transferência de quantidade de movimento para fluidos newtonianos, problemas de transferência de quantidade de movimento para fluidos com não linearidade material e problemas de advecção e difusão de massa em misturas. A comparação de algumas aproximações obtidas com as de outros autores se mostraram concordantes. A aproximação de problemas de fluidos segundo os modelos Carreau e Casson geraram os resultados esperados. A aproximação de um problema de injeção axial com mistura de dois fluidos produziu resultados coerentes, motivando a aplicação prática da aproximação por métodos estabilizados de problemas de misturas.

Estudo da influência da variabilidade em genes de apolipoproteínas sobre níveis lipídicos e parâmetros de massa e gordura corporal na população de Porto Alegre

Apolipoproteínas constituem a parte proteica das lipoproteínas e de uma maneira geral desempenham papéis como proporcionar estabilidade estrutural, solubilizar lipídeos altamente hidrofóbicos, servir como ligantes a receptores ou agir como co-fatores para enzimas envolvidas no metabolismo. Diversos estudos têm mostrado que a variabilidade dos genes que codificam estas proteínas podem influenciar os níveis lipídicos em diversas populações. A variabilidade da apo A-IV também foi associada com variáveis antropométricas. Nesta investigação foram analisados 8 RFLPs nos genes das apolipoproteínas C-I (HpaI), C-II (AvaII), C-III (SacI, FokI e MspI) e A-IV (XbaI, HinfI e PvuII). A amostra foi composta por 391 indivíduos caucasóides de Porto Alegre (RS) e dados sobre hábitos de vida, dosagens lipídicas e medidas antropométricas foram obtidas para cada indivíduo. Os fragmentos de interesse de cada gene foram amplificados por PCR e os genótipos foram identificados por eletroforese em géis de agarose ou poliacrilamida corados com brometo de etídio.

Elaboração de modelo de previsão da velocidade operacional e classificação de rodovias do estado do Rio Grande do Sul quanto a sua consistência geométrica

A cada ano, mais de 500.000 pessoas vêm a falecer em acidentes de trânsito no mundo. No Brasil, estima-se entre 30.000 e 50.000 mortos no mesmo período. A velocidade elevada é considerada como um dos principais fatores determinantes dos acidentes e da gravidade dos mesmos. O presente trabalho desenvolve uma análise da consistência geométrica de rodovias de pistas simples no Estado do Rio Grande do Sul, através da elaboração de modelos de previsão da velocidade operacional, em duas etapas distintas. Na primeira etapa, a partir da coleta de dados de velocidades pontuais e de elementos geométricos da rodovia, é elaborado um modelo que permite prever o comportamento do condutor, quanto à velocidade que emprega em seu veículo segundo diferentes condicionantes geométricas. Na segunda etapa, o modelo proposto é aplicado sobre diferentes segmentos viários de rodovias de pista simples do Estado do Rio Grande do Sul, para obtenção das velocidades operacionais previstas e os resultados comparados entre si e com as velocidades de projeto e a velocidade regulamentada. A análise dos resultados para obtenção do modelo conclui como única variável significativa para a elaboração do mesmo, entre as diversas analisadas, o raio planimétrico. Já a análise da consistência geométrica das rodovias, através da aplicação do modelo proposto, indicou que estas apresentam projetos geométricos classificados como bons quanto a sua fluidez, mas classificados como fracos quanto ao dimensionamento dos elementos geométricos de segurança (superelevação, superlargura e distâncias de visibilidade) em decorrência de diferenças superiores a 20 km/h entre a velocidade operacional e a velocidade de projeto. Por fim, observa que as rodovias projetadascom velocidadediretriz de 60 km/h ou inferior são as que apresentam os piores resultados na análise da consistência geométrica e que o condutor brasileiro (observado na elaboração do modelo) não pode ser considerado um velocista, mas sim, um condutor mais "ousado", em situações adversas, se comparado a condutores de outros países, em especial, dos Estados Unidos.

Identificação e caracterização das argamassas para revestimento externo utilizadas na cidade de Belém-PA

O saibro é uma adição mineral utilizada na cidade de Belém-Pa com o objetivo de proporcionar plasticidade às argamassas, sendo utilizado indiscriminadamente e sem critérios técnicos. A ocorrência de fissuras apresenta-se como uma das mais freqüentes manifestações patológicas, sendo muito comum o meio técnico local apontar como principal causa a elevada permeabilidade destas argamassas. Devido ao desempenho insatisfatório apresentado e à ausência de pesquisas na área, tem sido comum a substituição deste material por aditivos químicos plastificantes nas grandes empresas de construção civil. Este trabalho tem o objetivo de caracterizar os materiais e identificar os traços mais utilizados, para o estudo do comportamento das argamassas para revestimentos externos desta cidade. Desta forma, para avaliar o comportamento de argamassas produzidas com saibro e com aditivo incorporador de ar, bem como a influência dos dois tipos de cimento mais usados na região, a análise das argamassas foi realizada através de ensaios no estado fresco (consistência, retenção de água e massa específica) e no estado endurecido (resistência mecânica, massa específica, absorção de água por imersão e por capilaridade). Na busca de alternativas que melhorem o desempenho destas argamassas, também utilizou-se a adição de 10% de sílica ativa, em relação à massa de cimento, em uma argamassa com saibro e em outra argamassa com aditivo químico. Os resultados obtidos indicam que existe influência significativa do tipo de cimento empregado e do teor de saibro, em relação à quantidade total de agregado. A substituição do saibro pelo aditivo químico, assim como a adição de sílica ativa, nem sempre apresentaram bons resultados.

ORPIS: um modelo de consistência de conteúdo replicado em servidores Web distribuídos

O surgimento de novas aplicações que utilizam o protocolo HTTP nas suas transações e a crescente popularidade da World Wide Web (WWW) provocaram pesquisas pelo aumento do desempenho de servidores Web. Para tal, uma das alternativas propostas neste trabalho é utilizar um conjunto de servidores Web distribuídos que espalham a carga de requisições entre vários computadores, atuando como um só associado a uma estratégia de replicação de conteúdo. Um dos problemas centrais a ser resolvido em servidores Web distribuídos é como manter a consistência das réplicas de conteúdo entre os equipamentos envolvidos. Esta dissertação apresenta conceitos fundamentais envolvendo o tema replicação de conteúdo em servidores Web distribuídos. São mostrados detalhes sobre arquitetura de servidores Web distribuídos, manutenção da consistência em ambientes de servidores Web distribuídos, uso de replicação e formas de replicação. Além disso, são citados alguns trabalhos correlatos ao propósito de manter réplicas consistentes em ambientes de servidores Web distribuídos. Este trabalho tem por objetivo propor um modelo de manutenção da consistência de conteúdo em servidores Web distribuídos com características de transparência e autonomia. O modelo, denominado One Replication Protocol for Internet Servers (ORPIS), adota uma estratégia de propagação otimista porque não existe sincronismo no envio das atualizações para as réplicas. Este trabalho apresenta os principais componentes tecnológicos empregados na Web, além dos problemas causados pela escalabilidade e distribuição inerentes a esse ambiente. São descritas as principais técnicas de aumento de desempenho de servidores Web que atualmente vêm sendo utilizadas. O modelo ORPIS é descrito, sendo apresentados seus pressupostos, elencados seus componentes e detalhados os seus algoritmos de funcionamento. Este trabalho dá uma visão geral sobre a implementação e os testes realizados em alguns módulos do protótipo do modelo, caracterizando o ambiente de desenvolvimento do protótipo e detalhes da implementação. São enumerados os atributos e métodos das classes do protótipo e definidas as estruturas de dados utilizadas. Além disso, apresentam-se os resultados obtidos da avaliação funcional dos módulos implementados no protótipo. Um ponto a ser salientado é a compatibilidade do modelo ORPIS aos servidores Web existentes, sem a necessidade de modificação em suas configurações. O modelo ORPIS é baseado na filosofia de código aberto. Durante o desenvolvimento do protótipo, o uso de software de código aberto proporcionou um rápido acesso às ferramentas necessárias (sistema operacional, linguagens e gerenciador de banco de dados), com possibilidade de alteração nos códigos fonte como uma alternativa de customização.

Um metamodelo da linguagem de modelagem real time UML, de suporte à criação de dicionário de dados para ferramentas de modelagem de sistema tempo real, visando a verificação de consistência dos modelos

A computação de tempo real é uma das áreas mais desafiadoras e de maior demanda tecnológica da atualidade. Está diretamente ligada a aplicações que envolvem índices críticos de confiabilidade e segurança. Estas características, inerentes a esta área da computação, vêm contribuindo para o aumento da complexidade dos sistemas tempo real e seu conseqüente desenvolvimento. Isto fez com que mecanismos para facilitar especificação, delimitação e solução de problemas passem a ser itens importantes para tais aplicações. Este trabalho propõe mecanismos para atuarem no desenvolvimento de sistemas de tempo real, com o objetivo de serem empregados como ferramenta de apoio no problema da verificação de presença de inconsistências, que podem vir a ocorrer nos vários modelos gerados partir da notação da linguagem de modelagem gráfica para sistemas de tempo real - UML-RT(Unified Modeling Language for Real Time). Estes mecanismos foram projetados através da construção de um metamodelo dos conceitos presentes nos diagramas de classe, de objetos, de seqüência, de colaboração e de estados. Para construir o metamodelo, utiliza-se a notação do diagrama de classes da UML (Unified Modeling Language). Contudo, por intermédio das representações gráficas do diagrama de classes não é possível descrever toda a semântica presente em tais diagramas. Assim, regras descritas em linguagem de modelagem OCL (Object Constraint Language) são utilizadas como um formalismo adicional ao metamodelo. Com estas descrições em OCL será possível a diminuição das possíveis ambigüidades e inconsistências, além de complementar as limitações impostas pelo caráter gráfico da UML. O metamodelo projetado é mapeado para um modelo Entidade&Relacionamento. A partir deste modelo, são gerados os scripts DDL (Data Definition Language) que serão usados na criação do dicionário de dados, no banco de dados Oracle. As descrições semânticas escritas através de regras em OCL são mapeadas para triggers, que disparam no momento em que o dicionário de dados é manipulado. O MET Editor do SiMOO-RT é a ferramenta diagramática que faz o povoamento dos dados no dicionário de dados. SiMOO-RT é uma ferramenta orientada a objetos para a modelagem, simulação e geração automática de código para sistemas de tempo real.

Medidor de massa magra para seres humanos

Seja por motivos de saúde, estéticos ou de desempenho físico, cada vez mais há interesse em conhecer o próprio percentual de gordura corporal (%GC). Métodos cada vez menos invasivos e menos intrusivos vem sendo pesquisados para obter tal medida com o mínimo de desconforto para o paciente. Infelizmente, equipamentos de medição do %GC que apresentem operação simples, baixo custo e que possibilitem que o próprio paciente realize a medição não são encontrados no mercado nacional. O objetivo maior deste trabalho consiste, por isso, em propor um medidor com estas características. Para isso, verifica-se a possibilidade de utilizar um método com ultra-som de baixa freqüência para obter as espessuras de tecido adiposo subcutâneo e a partir disto, o %GC. Devido à elevada sensibilidade ao posicionamento do corpo de prova verificada, o que ocasiona total falta de repetibilidade das medidas, o uso de tal método é descartado. Como alternativa, propõe-se o uso do método de bioimpedância para o medidor. Os detalhes de projeto de tal equipamento são discutidos e um protótipo de suas partes críticas é implementado para mostrar sua viabilidade. A análise do protótipo construído demonstra que o equipamento devidamente acabado, quando operado em modo de bioimpedância total, apresentará precisão, exatidão, facilidade de operação e custo adequados ao uso proposto. Na operação em modo de bioimpedância segmental, todavia, a exatidão das medidas obtidas deixa a desejar, devido à provável inadequação das equações de predição usadas.

Parâmetros geológico-geotécnicos controladores dos movimentos de massa na Rota do Sol/RS486 - Itati, RS

Resumo não disponível

Efeitos da transferência de massa na relação matemática entre espessuras real e aparente em fase livre de gasolina com etanol nas contaminações subterrâneas

Esta tese trata da relação matemática entre as espessuras real e aparente em contaminações subterrâneas com gasolina e com gasolina e etanol. Foi testada a hipótese de que a relação entre as espessuras dos dois tipos de gasolinas pode ser descrita pela mesma relação matemática desde que esta relação incorpore as tensões interfaciais entre a água e a gasolina e gasolina e o ar que ocorrem no meio poroso. É proposta uma relação matemática hidrostática para o equilíbrio considerando o contato entre o poço de monitoramento e o meio poroso e a tensão interfacial responsável pelos efeitos capilares no meio poroso e a densidade dos fluidos. Os experimentos conduzidos em meio poroso e colunas acrílicas mostraram um ajuste estatisticamente melhor da equação matemática proposta para a gasolina pura e um ajuste que apresentou menor representatividade estatística para a gasolina com etanol. Esta discrepância está relacionada ao fato da transferência de massa do etanol presente na gasolina para a água não ser um fenômeno desprezível, causar grande influência no sistema e não estar contemplada na relação matemática proposta. Outro fenômeno observado em gotas de fluidos em experimentos para medir a tensão interfacial pode ser responsável pelo ajuste menos representativo da equação que é a presença de instabilidades na interface de contato entre a gasolina e a água. Estas instabilidades que são chamadas na literatura de Efeito Marangoni produzem variações na interface entre água e gasolina e são também responsáveis pela diferença no ajuste da equação.

Avaliação da coloração, consistência e contaminação da dentina de dentes decíduos submetidos ao capeamento pulpar indireto com remoção parcial de tecido cariado

Este ensaio clínico randomizado, controlado, duplo-cego, em paralelo, objetivou comparar o efeito do cimento de hidróxido de cálcio (grupo HC) ao de um material inerte (grupo cera) sobre a dentina cariada de molares decíduos submetidos à remoção incompleta de tecido cariado, bem como verificar a correlação entre coloração, consistência e contaminação da dentina. A amostra foi constituída por 30 crianças, de 4 a 8 anos de idade, que apresentavam um molar decíduo com lesão de cárie ativa em dentina profunda, sem sinais clínicos e radiográficos de patologia pulpar irreversível. Após anestesia local e isolamento absoluto do campo operatório, a dentina cariada das paredes laterais da cavidade foi totalmente removida, e a da porção pulpar, parcialmente removida. Um examinador calibrado avaliou visualmente o grau de coloração e de consistência da dentina cariada remanescente. Uma amostra do tecido cariado foi coletada para avaliação ao microscópio eletrônico de varredura (MEV). Aplicou-se, aleatoriamente, um dos materiais capeadores sobre o tecido, e os dentes foram restaurados com sistema adesivo e resina composta. Passados 90 dias realizou-se o exame clínico e radiográfico, remoção da restauração e do material capeador, avaliação da coloração e consistência do tecido e coleta de amostra da dentina remanescente. Após a fixação e preparo para MEV, foi realizado um registro, em 2000x de aumento, da região central de cada amostra e o escore do grau de contaminação foi determinado. Para comparação entre os grupos dos graus de coloração, consistência e contaminação atribuídos no início e no final do estudo aplicou-se a prova U de Mann-Whitney. Através do teste de Wilcoxon, as variáveis estudadas foram comparadas entre a fase inicial e final do estudo, dentro de um mesmo grupo. O teste de correlação de Spearman foi realizado para avaliar a correlação entre as variáveis clínicas e a contaminação da dentina. O nível de significância estabelecido foi de 5%, e o indivíduo considerado a unidade analítica. Não houve diferença entre os grupos quanto à coloração (p=0,355), consistência (p=0,329) e contaminação (p=0,561) dentinária no início do estudo. Ao final, houve diferença quanto à coloração (p=0,023) e consistência (p=0,022), demonstrando que o hidróxido de cálcio promoveu endurecimento e escurecimento da dentina significativamente maior do que a cera. Quanto aos graus de contaminação, não houve diferença entre os grupos (p=0,703). Entre as fases do estudo, o hidróxido de cálcio promoveu alteração significativa nos graus de coloração (p=0,011), consistência (p=0,003) e contaminação (p=0,006) da dentina; enquanto a cera promoveu alteração nos níveis de consistência (p=0,007) e contaminação (p=0,003), não alterando os graus de coloração (p=0,564) da dentina. A coloração e contaminação iniciais apresentaram correlação positiva (rS=0,40; p=0,028), enquanto a consistência e contaminação finais apresentaram correlação negativa (rS=-0,50; p=0,005). Concluiu-se que o cimento de hidróxido de cálcio e a cera, quando utilizados como capeadores da dentina cariada, promoveram a inativação do processo carioso verificada por meio da alteração na consistência, bem como redução na contaminação do tecido.

Proporcionamento de argamassas para reboco de recuperação

Dentre as diversas manifestações patológicas que são encontradas nas edificações em alvenaria, tem-se a umidade e os sais solúveis como os principais agentes de deterioração dos materiais de construção. No Brasil, os estudos sobre novos materiais e tecnologias construtivas referentes à recuperação de alvenarias que apresentem estas manifestações patológicas ainda são insuficientes. Isto resulta no uso de técnicas e produtos inadequados que podem acarretar maiores danos às edificações. Dentre as diversas técnicas e materiais utilizados para o saneamento das edificações, tem-se a aplicação de revestimentos de argamassas de recuperação como uma solução de fácil aplicação e custo reduzido. Estes revestimentos foram desenvolvidos originalmente na Alemanha e têm sido utilizados há mais de 20 anos na Europa apresentando resultados satisfatórios. Devido à sua elevada porosidade, estas argamassas especiais permitem a cristalização dos sais no interior dos seus poros, sem provocar danos ao revestimento e, por serem impermeáveis à água e permeáveis ao vapor, impedem a entrada da água da chuva permitindo a secagem eficiente do substrato. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma argamassa de reboco de recuperação, utilizando materiais disponíveis no mercado nacional, para ser aplicada em alvenarias contaminadas por umidade e sais de maneira a prolongar a vida útil do revestimento. Como no Brasil não existem recomendações específicas para as propriedades que estas argamassas especiais devem apresentar, este estudo baseou-se nas prescrições do Caderno de Recomendações Alemão WTA 2-2-91 Assim, foram analisadas propriedades no estado fresco (índice de consistência, trabalhabilidade, teor de ar incorporado, massa específica e retenção de água) e endurecido (resistência à compressão, resistência à tração na flexão, absorção de água por capilaridade, altura de penetração de água, massa específica, absorção por imersão, porosidade, resistência aos sais e coeficiente de resistência à difusão de vapor) em 26 diferentes proporções de materiais em argamassas mistas, variando a relação cal/cimento e os teores de aditivo incorporador de ar, hidrofugante e retentor de água, mantendo fixa a relação aglomerante/agregado. Os resultados obtidos neste estudo indicam que uma argamassa 1:0,60: 5,60 (cimento Portland pozolânico: cal hidratada: agregado miúdo), sendo o agregado miúdo composto por 94% de areia quartzosa e 6% de agregado leve, e teores de aditivo incorporador de ar de 1,0% , teor de hidrofugante de 1,0 % e 0,8% de retentor de água, pode ser utilizada como reboco de recuperação para o saneamento de edificações contaminadas por umidade e sais solúveis.

Balanço de massa : uma ferramenta para otimizar os processos de ribeira e curtimento

O setor do couro é de grande interesse para a economia do País, pois a produção mundial de couros é de 329,75 milhões e a do Brasil é de 35,50 milhões, com uma participação mundial de 10,77%, da qual grande parte é para exportação. O processamento de peles em couro consiste em diversas etapas, com adições seqüenciais de produtos químicos em meio aquoso, intercaladas por lavagens e processos mecânicos. Sabe-se que os mais diversos impactos ambientais são gerados nesta indústria, tornando o presente trabalho importante por analisar quantidades adicionadas de água, pele e insumos químicos, também por avaliar a produção, e respectivas quantidades geradas de couro, de resíduos sólidos, de efluentes líquidos, assim como de suas concentrações. Este trabalho teve por objetivo a caracterização das peles e dos banhos residuais, de ribeira e curtimento, através de análises químicas, para efetuar o balanço de massa destas operações. Para a realização desse balanço, foram definidos critérios para o monitoramento dos processos e foram estabelecidos e/ou adaptados os métodos analíticos adequados para quantificar as correntes de entrada e as concentrações das correntes de saída, através de amostragens de águas residuais e de peles, em cada etapa dos processos de ribeira e de curtimento. Foi feito o balanço global e por componentes em escalas piloto e industrial. Através da caracterização das peles por meio das análises químicas, foi mostrado que o processo piloto é representativo para o processo industrial A pesquisa demonstrou a importância do balanço de massa, pois somente através da análise do aproveitamento e das perdas nas diferentes etapas de transformação da matéria-prima pele em wet-blue, é possível otimizar a relação entre os materiais empregados no processo. Os dados obtidos podem ser utilizados como ferramenta para a implementação da gestão e gerenciamento de melhorias no processo produtivo em curtumes, onde se busca manter a qualidade do produto final e diminuir o impacto ambiental e econômico.