Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto

The present study provides a methodology that gives a predictive character the computer simulations based on detailed models of the geometry of a porous medium. We using the software FLUENT to investigate the flow of a viscous Newtonian fluid through a random fractal medium which simplifies a two-dimensional disordered porous medium representing a petroleum reservoir. This fractal model is formed by obstacles of various sizes, whose size distribution function follows a power law where exponent is defined as the fractal dimension of fractionation Dff of the model characterizing the process of fragmentation these obstacles. They are randomly disposed in a rectangular channel. The modeling process incorporates modern concepts, scaling laws, to analyze the influence of heterogeneity found in the fields of the porosity and of the permeability in such a way as to characterize the medium in terms of their fractal properties. This procedure allows numerically analyze the measurements of permeability k and the drag coefficient Cd proposed relationships, like power law, for these properties on various modeling schemes. The purpose of this research is to study the variability provided by these heterogeneities where the velocity field and other details of viscous fluid dynamics are obtained by solving numerically the continuity and Navier-Stokes equations at pore level and observe how the fractal dimension of fractionation of the model can affect their hydrodynamic properties. This study were considered two classes of models, models with constant porosity, MPC, and models with varying porosity, MPV. The results have allowed us to find numerical relationship between the permeability, drag coefficient and the fractal dimension of fractionation of the medium. Based on these numerical results we have proposed scaling relations and algebraic expressions involving the relevant parameters of the phenomenon. In this study analytical equations were determined for Dff depending on the geometrical parameters of the models. We also found a relation between the permeability and the drag coefficient which is inversely proportional to one another. As for the difference in behavior it is most striking in the classes of models MPV. That is, the fact that the porosity vary in these models is an additional factor that plays a significant role in flow analysis. Finally, the results proved satisfactory and consistent, which demonstrates the effectiveness of the referred methodology for all applications analyzed in this study.

Modelagem matemática para o transporte de partículas sujeitas a múltiplos mecanismos de retenção

Discrepancies between classical model predictions and experimental data for deep bed filtration have been reported by various authors. In order to understand these discrepancies, an analytic continuum model for deep bed filtration is proposed. In this model, a filter coefficient is attributed to each distinct retention mechanism (straining, diffusion, gravity interception, etc.). It was shown that these coefficients generally cannot be merged into an effective filter coefficient, as considered in the classical model. Furthermore, the derived analytic solutions for the proposed model were applied for fitting experimental data, and a very good agreement between experimental data and proposed model predictions were obtained. Comparison of the obtained results with empirical correlations allowed identifying the dominant retention mechanisms. In addition, it was shown that the larger the ratio of particle to pore sizes, the more intensive the straining mechanism and the larger the discrepancies between experimental data and classical model predictions. The classical model and proposed model were compared via statistical analysis. The obtained p values allow concluding that the proposed model should be preferred especially when straining plays an important role. In addition, deep bed filtration with finite retention capacity was studied. This work also involves the study of filtration of particles through porous media with a finite capacity of filtration. It was observed, in this case, that is necessary to consider changes in the boundary conditions through time evolution. It was obtained a solution for such a model using different functions of filtration coefficients. Besides that, it was shown how to build a solution for any filtration coefficient. It was seen that, even considering the same filtration coefficient, the classic model and the one here propposed, show different predictions for the concentration of particles retained in the porous media and for the suspended particles at the exit of the media

Avaliação das pressões respiratórias máximas em crianças e adolescentes da grande Natal: elaboração de uma equação preditiva

The human respiratory system was so designed that would allow efficient ventilation, regardless of variations in the external environment that may hinder the act of breathing, such an act involves dozens of variables, among them we find the respiratory depression, which is nothing more than respiratory muscle strength. The pressures are widely used in several cases: Neuro-muscular; evolution of pulmonary dysfunction and a predictor for discontinuation of mechanical ventilation. Therefore it was proposed to carry out evaluations of these respiratory pressures for children and adolescents aged 10 to 16 years and propose a predictive equation that involves the anthropometric variables age (A, years), body mass (BM, kilograms) and height (H, meters) with maximal respiratory pressures (maximum inspiratory and expiratory pressure). Evaluations were performed in this age group of students in public and private schools of the Grande Natal , measurements were performed using the analogue manometer, were children and adolescents and their parents gave informed consent. 517 samples were taken, and 250 for males (M), 255 for females (F) and 12 were excluded according to our exclusion criteria. The sample was subdivided into three age groups (10-11, 12-13 and 14 to 16 years old). It was found through the student s t test (p ≤ 0.05) for all variables studied, children and male adolescents had higher means than females, except for the MC. For the correlation between the variables found significant correlation (p <0.05) among all the variables when analyzed as pairs except between MIP and height for females. The development of predictive equations (for p ≤ 0.05) based on three types of strategies adopted were restricted to two association between anthropometric variables isolated, resulting in: for males: MIP = -32.29 + (-2.11*A) + (-0.52*BM), MIP = 9.99 + (-0.36*BM) + (-49.40*H); MEP = 18.54 + 3.53*A + 0, 42*BM, MEP = -33.37 + 2.78*A + 52.18* H, MEP = -17.39 + 0.33*BM + 55.04*H; and, for females we find: MEP = 24.32 + 2.59 * A + 0.24*BM

Modelos matemáticos para estimativa do consumo máximo de oxigênio pela ventilometria de esforço em indivíduos saudáveis

The relation between metabolic demand and maximal oxygen consumption during exercise have been investigated in different areas of knowledge. In the health field, the determination of maximal oxygen consumption (VO2max) is considered a method to classify the level of physical fitness or the risk of cardiocirculatory diseases. The accuracy to obtain data provides a better evaluation of functional responses and allows a reduction in the error margin at the moment of risk classification, as well as, at the moment of determination of aerobic exercise work load. In Brasil, the use of respirometry associated to ergometric test became an opition in the cardiorespiratory evaluation. This equipment allows predictions concerning the oxyredutase process, making it possible to identify physiological responses to physical effort as the respiratory threshold. This thesis focused in the development of mathematical models developed by multiple regression validated by the stepwise method, aiming to predict the VO2max based on respiratory responses to physical effort. The sample was composed of a ramdom sample of 181 healthy individuals, men and women, that were randomized to two groups: regression group and cross validation group (GV). The voluntiars were submitted to a incremental treadmill test; objetiving to determinate of the second respiratory threshold (LVII) and the Peak VO2max. Using the método forward addition method 11 models of VO2max prediction in trendmill were developded. No significative differences were found between the VO2max meansured and the predicted by models when they were compared using ANOVA One-Way and the Post Hoc test of Turkey. We concluded that the developed mathematical models allow a prediction of the VO2max of healthy young individuals based on the LVII

Modelo matemático para predição do VO2máx em cicloergômetro baseado na análise dos gases expirados

Existem diversas equações para predição do VO2máx a partir de variáveis dentro do teste ergométrico em vários ergômetros, no entanto equação semelhante utilizando os limiares ventilatórios na ergoespirometria em teste sub-máximo no cicloergômetro não está disponível. O objetivo do presente estudo foi avaliar a precisão de modelos de predição do VO2máx com base em indicadores de esforço sub-máximo. Neste sentido foram testados em protocolo incremental máximo no cicloergômetro 7.877 voluntários, sendo 4640 indivíduos do sexo feminino e 3147 do sexo masculino, todos saudáveis não atletas, com idades acima de 20 anos, divididos randomicamente em dois grupos: A de estimação e B de validação. A partir das variáveis independentes massa corporal (MC) em kg, carga de trabalho no limiar 2 (WL2) e freqüência cardíaca no limiar 2 (FCL2) foi possível construir um modelo de regressão linear múltipla para predição do VO2máx. Os resultados demonstram que em indivíduos saudáveis não atletas de ambos os sexos é possível predizer o VO2máx com um erro mínimo (EPE = 1,00%) a partir de indicadores submáximos obtidos em teste incremental. O caráter multidisciplinar do trabalho pôde ser caracterizado pelo emprego de técnicas que envolveram pneumologia, educação física, fisiologia e estatística

Estado nutricional antropométrico, composição corporal e pressão arterial em adolescentes

Os objetivos deste trabalho foram: (1) estimar as prevalências de excesso de peso e de gordura corporal, obesidade central e pressão arterial elevada (PAE) em adolescentes beneficiários do Programa Nacional de Alimentação Escolar (PNAE) da rede municipal de ensino de Natal-RN; (2) verificar a associação entre variáveis antropométricas e de composição corporal com a pressão arterial, a maturação sexual e a história familiar positiva de fatores de risco para doença cardiovascular (FRDCV); (3) comparar dois padrões de referência para classificação do excesso de peso em adolescentes; e (4) propor equações preditivas de massa gorda (MG) e massa livre de gordura (MLG) baseadas nos perímetros corporais. Trata-se de um estudo transversal, com 526 adolescentes beneficiários do PNAE, em Natal, Brasil. O tamanho da população de estudo foi definido por amostragem aleatória, em dois estágios, e ponderada segundo número de alunos de cada escola. No primeiro estudo, o excesso de peso foi determinado por Índice de Massa Corporal (IMC), a gordura corporal estimada por dobras cutâneas e a obesidade central por perímetro abdominal. A pressão arterial elevada foi classificada conforme a American Academy of Pediatrics. As prevalências foram apresentadas em valores relativos e efeito do desenho. Realizou-se uma análise fatorial para sintetizar o conjunto de variáveis antropométricas visando identificar fatores comuns. Extraíram-se dois fatores: (1) padrão excesso de adiposidade e (2) padrão adiposidade central elevada. Para avaliar a associação entre os padrões de adiposidade corporal com pressão arterial elevada, faixa etária, maturação sexual e história familiar de FRDCV utilizou-se a Razão de Chances e respectivo intervalo de confiança de 95% e regressão logística. No segundo estudo, calculou-se a sensibilidade e a especificidade do excesso de peso classificado segundo o IOTF e a World Health Organization WHO em relação ao excesso de adiposidade corporal; e a estatística Kappa para medir a concordância entre os dois padrões de referência. No terceiro estudo, foram elaborados modelos preditivos de MG e MLG com base em nove perímetros corporais, utilizando a bioimpedância Byodinamics 450 como padrão de referência. Para tanto foram selecionados 218 adolescentes eutróficos, segundo o IMC a partir do estudo transversal. As equações foram estimadas por regressão linear múltipla, considerando a idade e os perímetros corporais. Os resultados apontaram que 14,1% dos meninos e 15,7% das meninas tinham excesso de peso; 15,3% dos meninos e 11,6% das meninas tinham excesso de gordura corporal e dentre os meninos 14,3% tinham pressão arterial elevada e as meninas, 21,4%. Todos os efeitos do desenho foram inferiores a 2,5%. Nos meninos, o padrão excesso de adiposidade foi associado à história familiar positiva de FRDCV (ORajust=2,60; 1,09-6,22), maturação sexual (ORajust=2,92; 1,04-8,22) e PAE (ORajust=3,66; 1,34-9,94). Os meninos com 12 anos e mais apresentaram 6,1 vezes mais chance de apresentar padrão adiposidade central elevada do que os adolescentes com 10 a 11 anos (IC95% 2,32-16,04), assim como os púberes apresentaram 3,2 vezes este mesmo padrão em relação aos pré-púberes (IC95%1,14-8,85). A partir da comparação entre os dois padrões de referencia de classificação do excesso de peso por meio do IMC, observou-se que a sensibilidade foi de 79,3% para o critério IOTF e de 88,9% para WHO e a especificidade foi de 94,7% e 89,9%, respectivamente. O nível de concordância foi maior para o critério IOTF (Kappa=0,70 x Kappa=0,64). Em relação à construção das equações preditivas de gordura corporal, do total de 106 meninos e 112 meninas, foram desenvolvidas duas equações para estimar MG e duas para MLG, considerando o sexo. No sexo masculino, a equação para estimar a MG incluiu as variáveis idade, punho, quadril e perímetro abdominal (R2=0,552; AIC=416,04) e MLG, idade, punho e antebraço (R2=0,869; AIC=578,24). Enquanto que no feminino, MG foi estimada pelas variáveis punho, perímetro do abdômen, do quadril, da coxa proximal e da panturrilha (R2=0,838; AIC=415,36); e a MLG por idade, punho, perímetro do abdômen, do quadril e da panturrilha (R2=0,878; AIC=512,48). Conclui-se que os adolescentes tinham elevada prevalência de excesso de adiposidade corporal e de pressão arterial elevada. Tanto o padrão excesso de adiposidade quanto adiposidade central elevada constituem-se em padrões de risco. O padrão excesso de adiposidade foi associado à pressão arterial, história familiar positiva de FRDCV e maturação sexual em meninos. O critério IOTF mostrou-se menos sensível, mais específico, com maior nível de concordância e maior probabilidade de identificar corretamente o excesso de gordura corporal nos adolescentes avaliados. Quatro equações foram desenvolvidas para a estimativa da MG e MLG em adolescentes. As equações desenvolvidas para estimar a MG no sexo feminino e MLG para ambos os sexos apresentaram valores elevados de coeficiente de determinação ajustados e, portanto, são as preferenciais. Este estudo foi realizado com a participação de equipe multidisciplinar composta por professores da área de Nutrição, Endocrinologia Pediátrica, Estatística, Educação Física, discentes do Curso de Graduação em Nutrição e residentes em Pediatria

Fatores associados à mortalidade dos idosos com as condições de vida da população do Nordeste do Brasil

As condições de vida são usualmente entendidas como importantes fatores intervenientes das causas básicas de mortalidade e da qualidade de vida da população. Ao considerar esta questão em uma população idosa e sua influência nas causas mais relevantes que as levam à morte, teve-se como objetivo principal, estudar a associação da mortalidade dos idosos por doenças cardiovasculares para ambos os sexos, com indicadores que expressam as condições de vida da população do Nordeste, nos anos 2000 e 2010. Para atingir tal propósito foi traçado um desenho de estudo ecológico com cortes transversais nos anos 2000 e 2010 tendo como unidades de análises as microrregiões e a mesorregiões do Nordeste. Utilizou-se a Modelagem de Equações Estruturais (MEE) para explicar essas associações, tomando como base as estatísticas de óbitos por doenças cardiovasculares (construto endógeno) e variáveis socioeconômicas e demográficas (construto exógeno) das microrregiões do Nordeste, para o ano 2000. Utilizou-se o Método dos Componentes Principais como recurso metodológico na construção de um índice sintético que permitiu classificar as condições de vida nas mesorregiões do Nordeste, tomadas como unidades de análises, nos anos 2000 e 2010, de acordo com as condições de vida e as principais causas de mortalidade por doenças cardiovasculares. A aplicação da MEE sugeriu uma forte associação do construto exógeno condições de vida, composto pelos indicadores: anos de estudo dos homens idosos, percentual de idosos em domicílios com banheiro/água encanada e probabilidade de sobrevivência aos 60 anos, com a variável desfecho taxa de mortalidade por doenças cardiovasculares dos homens e mulheres idosos. O índice sintético construído permitiu identificar os diferentes ritmos de envelhecimento populacional entre as regiões e distintos processos de evolução dos níveis de mortalidade pelas doenças cardiovasculares, muitas delas compatíveis com as condições de vida no Nordeste. Os resultados sugerem que o construto condições de vida está fortemente associado por esta causa de morte entre os idosos para ambos os sexos no Nordeste do Brasil. Neste sentido, sugere-se que estes resultados sejam considerados como relevantes para formulação de políticas de saúde regionais voltadas para este contingente populacional do Nordeste do Brasil