Métodos de simulação para ciclos de Rankine

O presente trabalho é dedicado ao estudo de métodos de simulação para ciclos de Rankine. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo de Rankine simples e segue evoluindo para configurações mais complexas tal como o ciclo de Rankine com reaquecimento e regeneração. São adotadas as considerações mais convencionais da prática de projeto de centrais termelétricas cujos sistema térmicos baseiam-se no ciclo de Rankine, incluindo-se queda de pressão em tubulações do circuito além de outras perdas. Em seguida, são estabelecidas as expressões matemáticas que possibilitam a determinação das propriedades termodinâmicas da água em seus mais diversos estados ao longo do ciclo. Por último, são desenvolvidos métodos de simulação, chamados neste trabalho de Substituição Sucessiva e Bloco Único, que caracterizam-se pela resolução simultânea do conjunto de equações algébricas dos ciclos elaborados. As simulações são efetuadas através de programas escritos na linguagem Fortran. Os métodos de simulação são aplicados para a obtenção dos resultados considerados mais importantes na análise de sistemas térmicos de potência, tais como rendimento térmico do ciclo, título na saída da turbina, vazões mássicas pelo sistema, potência nas bombas e calor trocado no gerador de vapor e no condensador Na maioria das simulações, estes resultados apresentam-se como funções da: (1) potência elétrica requerida, eficiência isentrópica e pressões na turbina; (2) eficiência térmica, pressão e temperatura no gerador de vapor; (3) pressão e grau de subresfriamento do líquido saturado no condensador e (4) eficiência isentrópica das bombas. São obtidos os mesmos resultados para os métodos de simulação utilizados. O método da Substituição Sucessiva apresentou menor tempo computacional, principalmente para configurações de ciclo mais complexas. Uma aplicação alternativa do método de Bloco Único demonstrou ser inconveniente para ciclos de configurações mais complexas devido ao elevado tempo computacional, quando todas as equações de cálculo das propriedades termodinâmicas são incluídas no sistema de equações a ser resolvido. Melhores rendimentos térmicos e título na saída da turbina foram obtidos para configurações de ciclo de Rankine com reaquecimento e regeneração.

Avaliação da função pulmonar e estresse oxidativo em pacientes com insuficiência renal crônica em hemodiálise

A insuficiência renal crônica (IRC) é uma síndrome caracterizada pela perda geralmente progressiva e irreversível da função renal. O tratamento da IRC terminal envolve alguma forma de diálise ou transplante renal. O objetivo deste estudo foi avaliar a repercussão de uma sessão de hemodiálise (HD) na função pulmonar e estresse oxidativo de doentes renais crônicos. Foram estudados 33 pacientes, 17 mulheres e 16 homens com média de idade 42,76 ± 14,25 anos, que realizavam HD na Unidade de Nefrologia do Hospital de Clínicas de Porto Alegre. Para participar do estudo, os pacientes não podiam apresentar doença pulmonar de base e nenhum episódio respiratório nos seis meses que o antecederam. A avaliação respiratória deu-se através de exames de espirometria, manovacuometria, oximetria e gasometria, realizados antes e após uma sessão de HD. As variáveis espirométricas foram analisadas em percentagens de valores de referência em substituição a valores absolutos com o objetivo de eliminar efeitos de idade, altura e sexo. A capacidade vital forçada (CVF), o volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1) e o pico de fluxo expiratório (PFE) apresentaram um aumento significativo após sessão de HD. O fluxo expiratório forçado, 25 a 75% da manobra de capacidade vital forçada (FEF25-75%), também apresentou melhora após HD, porém, esta não foi estatisticamente significativa O aumento observado nas variáveis espirométricas se refletiu numa variação nos laudos espirométricos em 27% dos pacientes, ocorrendo principalmente naqueles que apresentavam quadro de distúrbio ventilatório restritivo. Houve um aumento significativo no número de espirometrias normais, passando de 12 (37%) para 17 (52%). A manovacuometria foi utilizada para medir a força muscular respiratória e os dados foram analisados em percentagens de valores previstos. A força muscular inspiratória e expiratória, medida pela pressão inspiratória máxima (PImáx) e pressão expiratória máxima (PEmáx) respectivamente, apresentaram aumento significativo. A oximetria não acompanhou as variáveis espirométricas e força muscular respiratória, permanecendo inalterada após HD. Isso pode ser explicado pelos resultados encontrados na gasometria, após HD houve um aumento substancial no pH e nos níveis de bicarbonato, caracterizando um quadro de alcalose metabólica. Observou-se também queda na pressão parcial de oxigênio e aumento na pressão parcial de dióxido de carbono, provavelmente na tentativa de restabelecer o valor do pH Assim, constatou-se que, mesmo sem apresentar sintomas respiratórios, pacientes renais crônicos, na maioria das vezes, apresentam alteração na função pulmonar que melhora após tratamento com HD. Dos 33 pacientes avaliados do ponto de vista respiratório, 17 foram selecionados para análise de estresse oxidativo. Utilizaram-se como critérios de exclusão, pacientes com doenças hepáticas, processos inflamatórios crônicos, doença cardíaca conhecida, tabagistas e alcoolistas. Como não existem valores de referência para estresse oxidativo, 18 indivíduos saudáveis e não fumantes formaram o grupo controle. A lipoperoxidação (LPO) em eritrócitos foi medida por quimiluminescência (QL). Os doentes renais crônicos apresentaram níveis expressivamente maiores que os controles, que permaneceram os mesmos após uma sessão de HD. O dano às proteínas no plasma observado através da técnica das carbonilas, não mostrou variação relevante após sessão de HD, e os níveis apresentados pelos pacientes foram significativamente superiores aos observados nos controles. Nos eritrócitos, o sistema antioxidante enzimático, foi verificado através da atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e catalase (CAT). Ambas apresentaram o mesmo perfil: atividade consideravelmente diminuída quando comparada com controles, não modificando após uma sessão de HD. No plasma, a capacidade antioxidante total (TRAP), foi muito superior nos pacientes quando comparados aos controles, com importante redução após sessão de HD Analisou-se também o metabolismo do óxido nítrico (NO) através de seus metabólitos: nitritos e nitratos. Os nitritos mostraram-se expressivamente aumentados nos doentes renais, e ainda mais após sessão de HD. Os nitratos quando comparados aos controles, apresentaram valor semelhante. Seus níveis aumentaram após tratamento, porém, de forma estatisticamente irrelevante. Portanto, após HD, houve incremento no estresse oxidativo caracterizado por elevação nos níveis de nitritos e redução do TRAP, apesar do dano a lipídios e proteínas não ter aumentado neste tempo de avaliação.

Utilização de imagens de satélite e modelagem numérica para o estudo da dispersão de poluentes nas usinas termoelétricas de Charqueadas e São Jerônimo

O objetivo geral deste trabalho é desenvolver estudos relacionados à dispersão de poluentes, considerando a queima de carvão para geração de energia nas Usinas Termoelétricas de Charqueadas e São Jerônimo. O período de estudo foi do dia 17 a 23 de junho de 2003. Neste período houve a passagem de um sistema frontal. Sendo possível avaliar a dispersão dos poluentes em condições pré-frontal, frontal e pós-frontal. Para simular o comportamento dos poluentes neste período, foi utilizada uma subrotina de dispersão acoplada ao modelo RAMS (Regional Atmospheric Modeling System). Os resultados mostraram que nos dias classificados como pré-frontal e pós-frontal as concentrações do material particulado, dióxido de enxofre e do óxido de nitrogênio, atingiram seus valores máximos, pelo fato da umidade relativa do ar estar bastante baixa em torno de 60%, pressão atmosférica da ordem de 1021 hPa e a intensidade dos ventos fraca. No dia classificado como frontal, as concentrações estavam praticamente nulas, devido à passagem do sistema frontal que causou a queda na pressão atmosférica, aumento da umidade relativa e também pelo fato da ocorrência de precipitação atmosférica neste dia. As comparações dos resultados simulados, com os dados observados na estação de qualidade do ar mostraram-se satisfatórios. Com exceção do dia 22 de junho, que apresentou uma diferença da ordem de 90%.

Efeitos da variação da carga por eixo, pressão de inflação e tipo de pneu na resposta elástica de um pavimento

O presente trabalho é uma análise experimental que procura investigar os efeitos dos fatores carga por eixo, pressão de inflação e tipo de pneu sobre o desempenho de pavimentos. Os dados e informações existentes sobre o quadro de cargas por eixo praticada pela frota de veículos pesados é razoável. A ação conjunta dos referidos fatores é ainda uma questão pouco explorada. Assim, para compensar a escassez de dados sobre pressão de inflação e tipo de construção de pneus utilizados na frota de carga, programou-se uma pesquisa de campo na rodovia estadual RS/240. As informações oriundas da pesquisa demonstram que há um acréscimo generalizado no valor da pressão dos pneus e um aumento de uso dos pneus de fabricação radial em relação aos pneus convencionais. Os dados de campo subsidiaram a programação de um experimento fatorial cruzado executado na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos da UFRGS/DAER. A variação dos níveis dos fatores deu-se através de um simulador linear de tráfego atuando sobre uma pista experimental com 20 m de comprimento por 3,5 m de largura. Tendo como resposta estrutural do pavimento a máxima deflexão superficial recuperável medida com uma viga Benkelmam, determinou-se como significantes os efeitos dos fatores carga por eixo e pressão de enchimento dos pneus. Os cálculos estatísticos indicam também que não há diferenças significativas entre os pneus tipo 9.00R20 e 9.00x20 e que todas interações não exercem efeitos significativos sobre a variável de resposta. Em seqüência, determinaram-se as áreas de contato do rodado duplo do simulador de tráfego com a superfície do pavimento ensaiado para as combinações dos níveis dos fatores. Pode-se, então, comparar área de contato medida com área circular calculada, considerada em muitos modelos de dimensionamento de pavimentos. Relacionou-se a variação da pressão de contato com a deflexão recuperável e procedeu-se uma comparação da mesma com a pressão de inflação nominal dos pneus. Apresenta-se um modelo de análise do desempenho do pavimento em função da carga por eixo e da pressão de inflação, nos limites do experimento. Os dados decorrentes do experimento viabilizaram a determinação dos Fatores de Equivalência de Cargas para os níveis dos fatores, considerando-se o pavimento ensaiado. Avaliou-se, via evolução das deflexões e dos Fatores de Equivalência de Cargas, a redução da vida do pavimento, obtendo-se, para a combinação de níveis mais críticos de carregamento, resultados significativos de até 88 % de redução. Propõe-se, por último, uma formulação para o Fator de Equivalência de Cargas que considere também a ação da pressão de inflação.

Processamento de materiais carbonáceos por pulsos intensos de laser em alta pressão

Neste trabalho foi desenvolvida uma câmara de alta pressão com janela de safira para processamento de filmes finos com pulsos de laser de alta potência, num regime de resfriamento ultra-rápido e geometria confinada. As amostras estudadas consistiram de filmes finos de carbono amorfo depositados sobre substratos de cobre. Os processamentos foram realizados com um laser pulsado Nd:YAG com energia de até 500 mJ por pulso, com duração de 8 ns, focalizada numa região de cerca de 1,5mm2, gerando uma região de elevada temperatura na superfície da amostra durante um intervalo de tempo bastante curto, da ordem do tempo de duração do pulso do laser. Para evitar a evaporação do filme de carbono, aplicava-se através da câmara, uma pressão de 0,5 a 1,0 GPa, confinando a amostra e eliminando o efeito da ablação. Este sistema tornou possível produzir taxas de resfriamento extremamente elevadas, com supressão da formação de uma pluma durante a incidência do laser, sendo o calor dissipado rapidamente pelo contato com os substratos de cobre e safira, ambos com elevada condutividade térmica. As amostras processadas foram analisadas por micro-espectroscopia Raman e os resultados revelaram a formação de estruturas com cadeias lineares de carbono, “carbynes”, caracterizadas pela presença de um pico Raman intenso na região de 2150 cm-1. Outro conjunto de picos Raman foi observado em 996 cm-1, 1116 cm-1 e 1498 cm-1 quando o filme fino de carbono amorfo foi processado dentro da câmara, com uma seqüência de mais de três pulsos consecutivos de laser. Várias tentativas foram feitas para investigar a natureza da fase que origina estes picos. Apesar da similaridade com o espectro Raman correspondente ao poliacetileno (CnHn), não foi possível constatar evidências experimentais sobre a presença de hidrogênio nos filmes de carbono processados. Estes picos Raman não foram observados quando o filme de carbono era depositado sobre outros substratos metálicos, a não ser em cobre. O conjunto de resultados experimentais obtidos indica que estes picos estariam relacionados a pequenos aglomerados lineares de átomos de carbono, diluídos numa matriz de átomos de cobre, formados durante os pulsos subseqüentes de laser e retidos durante o resfriamento ultra-rápido da amostra. A comparação dos resultados experimentais com a simulação do espectro Raman para diferentes configurações, permite propor que estes aglomerados seriam pequenas cadeias lineares, com poucos átomos, estabilizadas frente à formação de grafenos pela presença de átomos de cobre em abundância. Foram também realizados processamentos de materiais carbonáceos por pulsos de laser em meios líquidos, através de câmaras especialmente construídas para este fim. Os resultados, em diversos materiais e configurações, mostraram apenas a formação de estruturas grafíticas, sem evidência de outras fases.

Sistema de aquisição do ciclo pressão-volume cardíaco por métodos não-invasivos

A aquisição do ciclo pressão-volume é de grande importância para diagnóstico de cardiopatias e principalmente para o acompanhamento de intervenções terapêuticas, porém os métodos hoje utilizados são caros e agressivos ao paciente, reduzindo por estes motivos sua aplicação. Este estudo pretende obter, por métodos não-invasivos, o ciclo pressão-volume do ventrículo esquerdo de pacientes humanos. Isto consiste na aquisição dos sinais P(t) e V(t) simultaneamente e a apresentação de um gráfico P(V). Para tanto, após a revisão bibliográfica, decidiu-se utilizar a ecocardiografia com detecção automática de bordos, para obtenção do volume ventricular e a medição da onda de pressão transmitida através da artéria braquial para um manguito inflado com ar, conectado a um transdutor piezo-resistivo em ponte. A aquisição da pressão pelo método não-invasivo é comparada a dados resultantes da aquisição invasiva da pressão arterial por catéter intra-aórtico que é considerado padrãoouro. Os sinais são condicionados e digitalizados em uma placa de aquisição com conversor A/D de 8 bits e micro controlador 80c196. Os dados digitalizados são então enviados serialmente para um computador onde são gerados os gráficos. Obteve-se de cinco pacientes nove aquisições simultâneas da pressão invasiva através de catéter intra-aórtico e do protótipo desenvolvido resultando concordância segundo o método de Bland e Altman (1986) (r=0,989; d + 2s= 6,52; d - 2s =-6,07), comprovando a eficiência do método de aquisição. Obteve-se resultado satisfatório também quanto à operação sistema desenvolvido pois foram realizadas dez aquisições em cinco pacientes, registrando-se gráficos bastante similares aos apresentados na literatura disponível.

Determinação da pressão de colapso em tubos API 5L X56 aplicando o método R6

O presente trabalho tem como objetivo determinar a pressão de colapso de tubos API 5L X56 de parede fina com trincas longitudinais internas e externas submetidas a pressão interna. Foi utilizado o método R6 conforme a norma BS7910:1999 e a Análise por Elementos Finitos. Foram feitos ensaios de tração e de caracterização da tenacidade do material utilizado por integral J, assim como o modelamento por Elementos Finitos do tubo e a aplicação dos “Failure Assessment Diagram” FAD para determinar a pressão de colapso. Verificou-se que para trincas internas a pressão de colapso é levemente maior que em trincas externas. Isto é mais acentuado para trincas com uma profundidade maior que a metade da parede do tubo. As predições da pressão de colapso em função do tamanho da trinca do método R6 em comparação com alguns resultados experimentais mostraram uma precisão satisfatória, porem em alguns casos não conservadora.

Ascensão e queda na mortalidade por doença isquêmica do coração no século XX : a epidemia nos EUA e um inquérito epidemiológico sobre sua causa

Os fatores de risco clássicos para o desenvolvimento de doença isquêmica do coração (DIC) explicam menos de 50% da queda na mortalidade observada desde 1950. A transição em curso, do paradigma degenerativo para o inflamatório/infeccioso, requer nova interpretação causal das tendências temporais. Este é um estudo ecológico, baseado em dados dos Estados Unidos, que mostra, em homens e mulheres, uma associação entre a distribuição etária da mortalidade por influenza e pneumonia (I&P) associada à pandemia de influenza de 1918-1919 na faixa dos 10 aos 49 anos e a distribuição da mortalidade por DIC, entre 1920 e 1985, em sobreviventes das coortes de nascimento correspondentes. Mostra ainda uma correlação negativa significativa (r = -0,68, p = 0,042) entre o excesso de mortalidade por I&P acumulado em epidemias entre 1931-1940 (utilizado como indicador da persistência da circulação de vírus H1N1 aliada à vulnerabilidade à infecção) e a ordem do início do declínio na mortalidade por DIC, em nove divisões geográficas dos Estados Unidos. Os dados sugerem, à luz do conhecimento biológico atual, que a pandemia de influenza de 1918 (e as que se seguiram até 1957) pudesse ter tido papel determinante na epidemia de mortalidade por DIC registrada no século XX.